Evaluation of the accuracy of determining the volumes of overburden and production sands during bulldozer development of a placer deposit using GNSS surveying and digital terrain modeling

UDC 622.882:528.48
Publication date: 27.04.2026
International Journal of Professional Science №4(2)-26

Evaluation of the accuracy of determining the volumes of overburden and production sands during bulldozer development of a placer deposit using GNSS surveying and digital terrain modeling

Оценка точности определения объёмов вскрыши и добычных песков при бульдозерной разработке россыпи методами ГНСС-съёмки и цифрового моделирования рельефа

Arno Veronika Vladimirovna
Kolesnichenko Eva Pavlovna
Semykin Evgeny Sergeevich
Sharov Pavel Egorovich
1. Ph.D., Associate Professor, Department of Geology and Mining,
North-Eastern State University, Magadan
2. Undergraduate Student
Master's Degree Program in State and Municipal Audit
Moscow State University, Moscow
3. Senior Lecturer of the Department of Hygiene and Public Health,
Senior Lecturer of the Department of ETS,
North-Eastern Federal University, Magadan
4. Undergraduate Student
of Polytechnic Institute North-Eastern State University, Magadan

Арно Вероника Владимировна
Колесниченко Ева Павловна,
Семыкин Евгений Сергеевич,
Шаров Павел Егорович
1. Кандидат технических наук, доцент кафедры Геологии и горного дела ФГБОУ ВО Северо-Восточный государственный университет, г. Магадан
2. Студентка 3 курса
направления подготовки «Государственный и муниципальный аудит»
ВШГА МГУ им. М.В. Ломоносова, г.Москва
3. Старший преподаватель кафедры ГиГД
ФГБОУ ВО Северо-Восточный государственный университет, г. Магадан
4. Студент 3 курса
Политехнический институт
ФГБОУ ВО «Северо-Восточный государственный университет

Аннотация: Статья посвящена сравнительной оценке точности определения объёмов вскрыши и добычных песков на россыпном золотоносном полигоне при использовании трёх методов маркшейдерской съёмки: тахеометрии (эталонный метод), кинематической спутниковой съёмки RTK ГНСС и аэрофотосъёмки с БПЛА в режиме структуры из движения (SfM). Объектом исследования послужило россыпное месторождение ручья Дарпир (Ягоднинский район, Магаданская область), разрабатываемое бульдозерным способом. Площадь исследуемого участка составила 38,4 га, длина — 1 680 м. Для каждого метода построены цифровые модели рельефа (ЦМР) до и после выемки горной массы; объёмы определены методом среднего сечения и методом ЦМР-разности. Точность ЦМР верифицирована по 48 контрольным точкам. Показано, что метод RTK ГНСС обеспечивает погрешность объёма вскрыши не более 1,0% и объёма добычных песков не более 1,0% при шаге сетки ЦМР 0,5–1,0 м. Метод БПЛА/SfM при высоте съёмки 90 м даёт погрешность объёма добычных песков 3,0–3,5% при мощности пласта менее 1,5 м, что превышает нормативный допуск ±2% по РД 07-603-03. Применение RTK ГНСС совместно с методом ЦМР-разности позволяет сократить трудозатраты на маркшейдерский учёт в 2,8–3,2 раза по сравнению с традиционной тахеометрией при сохранении нормативной точности.

Abstract: The paper presents a comparative accuracy assessment of overburden and pay gravel volume determination at an alluvial gold placer polygon using three mine surveying methods: total station surveying (reference method), RTK GNSS kinematic surveying, and UAV-based aerial photogrammetry with Structure-from-Motion (SfM) processing. The study site is the Darpir Creek alluvial deposit (Yagodninskiy District, Magadan Oblast), worked by bulldozer mining. The study area covers 38.4 ha with a 1,680 m working face. Digital elevation models (DEMs) were produced before and after excavation for each method; volumes were computed by the average cross-section method and by DEM differencing. DEM accuracy was validated at 48 checkpoints. RTK GNSS yielded volume errors ≤1.0% for overburden and ≤1.0% for pay gravels at a DEM grid step of 0.5–1.0 m. UAV/SfM photogrammetry at 90 m flight altitude produced pay-gravel volume errors of 3.0–3.5% for seam thickness below 1.5 m, exceeding the ±2% tolerance prescribed by RD 07-603-03. Combined use of RTK GNSS and DEM differencing reduces mine-survey labour costs by a factor of 2.8–3.2 compared with conventional total-station surveys while maintaining regulatory accuracy.
Ключевые слова: ГНСС-съёмка, RTK, цифровая модель рельефа, бульдозерная разработка, россыпное месторождение, маркшейдерский учёт, точность определения объёмов, вскрыша.

Keywords: GNSS survey, RTK, digital elevation model, bulldozer mining, alluvial deposit, mine surveying, volume accuracy, overburden.

Введение. Маркшейдерский учёт объёмов горных работ является обязательным условием безопасной и экономически обоснованной добычи на россыпных месторождениях. При бульдозерном способе разработки, преобладающем на россыпных полигонах Магаданской области и Северо-Востока России в целом, точный подсчёт объёмов вскрыши и добычных песков непосредственно определяет достоверность горно-геологической документации, плановые показатели горного отвода и расчёты по договорам подряда. Действующая нормативная база — РД 07-603-03 «Инструкция по производству маркшейдерских работ» (пп. 34–38) [4] и Приказ Ростехнадзора от 08.12.2020 № 550 [2-5] — устанавливает допуск относительной погрешности подсчёта объёмов не более ±2% и требует регулярного маркшейдерского контроля горных работ с периодичностью, соответствующей утверждённому проекту.

Традиционно объёмы на россыпных полигонах определяются методом поперечных профилей с применением электронных тахеометров. Этот метод отличается высокой точностью, однако весьма трудоёмок: съёмка участка площадью 38–40 га требует 3–4 смен работы бригады из двух человек, а обработка профилей в условиях пересечённого бульдозерного микрорельефа сопряжена с субъективными ошибками интерполяции [1, 6]. Развитие кинематической спутниковой геодезии (RTK ГНСС) и беспилотной аэрофотосъёмки (БПЛА/SfM) открыло принципиально новые возможности для маркшейдерии открытых горных работ: автоматизированное построение плотных цифровых моделей рельефа (ЦМР) и подсчёт объёмов методом ЦМР-разности [2, 3, 7, 8]. Однако для условий бульдозерной разработки россыпей, характеризующейся интенсивным пересечённым микрорельефом (борозды, гребни, насыпи отвалов высотой более 3 м), точность указанных методов изучена недостаточно [10].

Цель настоящего исследования — выполнить сравнительную оценку точности и трудоёмкости методов RTK ГНСС и БПЛА/SfM при подсчёте объёмов вскрыши и добычных песков на бульдозерном полигоне россыпного месторождения ручья Дарпир и выработать рекомендации по выбору метода маркшейдерской съёмки в соответствии с нормативными требованиями.

Материалы и методы. Объект исследования — россыпное месторождение ручья Дарпир расположено в Ягоднинском районе Магаданской области (59°42′ с.ш., 151°18′ в.д.) и относится к типичным долинно-террасовым россыпям Северо-Востока России [10]. Долина ручья имеет трапециевидное поперечное сечение шириной 80–120 м; уклон плотика — 0,008–0,012. Мощность торфов (вскрышных пород) составляет 2,8–7,4 м, мощность пласта добычных песков — 0,6–2,2 м. Коэффициент вскрыши — 3,8 м³/м³. Добыча ведётся бульдозерами CAT D9T и Komatsu D375A с промывкой на промприборе ПГШ-50.

Объектом полевых исследований стал отработанный в полевой сезон 2023 г. горный блок длиной 1 680 м и средней шириной 22,8 м; площадь участка — 38,4 га. Съёмка выполнена в два цикла: первый цикл (до/после снятия торфов) — определение объёма вскрыши; второй цикл (до/после добычи песков) — определение объёма добычных песков.

 

Читать далее…

References

1. Выстрчил М. Г. Методика оптимизации вскрышных работ с использованием системы автоматизированного позиционирования бульдозера / М. Г. Выстрчил, Т. И. Балтыжакова, В. В. Пименов, С. Ю. Новоженин, А. А. Боголюбова // Вестник СГУГиТ. — 2023. — Т. 28, № 4. — С. 12–21. — DOI: 10.33764/2411-1759-2023-28-4-12-21.
2. Hugenholtz C. H. Geomorphological mapping with a small unmanned aircraft system (sUAS): Feature detection and accuracy assessment of a photogrammetrically-derived digital terrain model / C. H. Hugenholtz, K. Whitehead, O. W. Brown, T. E. Barchyn // Geomorphology. — 2013. — Vol. 194. — P. 16–24. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2013.03.023.
3. Siebert S. Mobile 3D mapping for surveying earthwork projects using an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) system / S. Siebert, J. Teizer // Automation in Construction. — 2014. — Vol. 41. — P. 1–14. — DOI: 10.1016/j.autcon.2014.01.004.
4. Uysal M. DEM generation with UAV Photogrammetry and accuracy analysis in Sahitler hill / M. Uysal, A. S. Toprak, N. Polat // Measurement. — 2015. — Vol. 73. — P. 539–543. — DOI: 10.1016/j.measurement.2015.06.010.
5. РД 07-603-03. Инструкция по производству маркшейдерских работ [Электронный ресурс] / Госгортехнадзор России. — М., 2003. — URL: http://enis.gosnadzor.ru/activity/control/geology/РД%2007-603-03.pdf (дата обращения: 12.04.2026).
6. Инструкция по маркшейдерскому учёту объёмов горных работ при добыче полезных ископаемых открытым способом [Электронный ресурс] : утв. приказом Ростехнадзора от 06.06.2003 № 74 (с изм. на 24.01.2018). — URL: https://docs.cntd.ru/document/901865300 (дата обращения: 11.04.2026).
7. Hugenholtz C. H., Whitehead K., Brown O. W. et al. Geomorphological mapping with a small unmanned aircraft system (sUAS): Feature detection and accuracy assessment of a photogrammetrically-derived digital terrain model // Geomorphology. — 2013. — Vol. 194. — P. 16–24. DOI: 10.1016/j.geomorph.2013.03.023
8. Siebert S., Teizer J. Mobile 3D mapping for surveying earthwork projects using an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) system // Automation in Construction. — 2014. — Vol. 41. — P. 1–14. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.01.004
9. Uysal M., Toprak A. S., Polat N. DEM generation with UAV Photogrammetry and accuracy analysis in Sahitler hill // Measurement. — 2015. — Vol. 73. — P. 539–543. DOI: 10.1016/j.measurement.2015.06.010