KR102481914B1 - 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치 및 이를 사용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치는 사용자 단말을 포함하되, 상기 사용자 단말은, 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하는 입력 모듈과, 입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하는 라이다 모듈과, 입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하는 사진 측량 모듈과, 상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하는 편집 모듈과, 상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시키는 데이터 처리부와, 상기 라이다 모듈과, 상기 사진 측량 모듈과, 상기 편집 모듈 및 상기 데이터 처리부의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다. 이를 통해 본 발명은 핸드폰을 활용한 라이다를 사용하여 지하 시설물에 대한 3차원 공간정보를 획득하도록 하여 지하시설물의 다양한 공간 조건에 구애 받지 않고 정확한 정보를 취득하도록 할 수 있다.

Description

핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치 및 이를 사용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법{Apparatus for obtaining 3D spatial information of underground facilities using cell phone lidar and photos and method for obtaining 3D spatial information of underground facilities using the same}

본 발명은 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하시설물 측량 시 시공 당시 정확한 공사장 현황을 파악하기 위해 높은 정확도와 정밀도를 확보할 수 있는 핸드폰 라이다 및 고화질의 정사영상을 이용하여 지하시설물 측량 현장의 정확한 3차원 공간정보를 획득하며 면(Area) 단위의 정보를 제공함으로 추후 지하시설물 관련 정보에 관한 정확한 정보가 필요 시 정확하고 정밀한 3차원공간정보를 제공할 수 있는 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치 및 이를 사용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법에 관한 것이다.

통상 지하시설물을 측량하는 경우 지하시설물의 정확한 3차원 공간정보인 X,Y,Z는 공사 전, 후 각종 지하시설물 관리를 위한 중요한 3차원 공간정보로 사용된다.

현재 디지털 트윈을 위한 기초 자료중의 하나인 지하시설물의 3차원 공간정보는 2018년 1월 1일 이후 측량 시공을 위해 오픈된 상태에서 실시간 측량을 실시하는 것을 원칙으로 하여 공공측량 성과심사 제도를 운용하고 있다.

그러나 성과심사를 고려하지 않은 시공사의 일방적인 시공 및 측량사의 사정에 의해 적시 적절하게 대응하지 못하는 상황으로 인하여 여전히 약 5~10% 정도는 실시간 측량이 누락되는 불탐구간이 존재하는 현상이 반복되고 있는 문제가 있다.

또한, 대한민국은 1995년 제1차 NGIS사업을 시발점으로 하여 전국 지방자치단체 및 지하시설물 관리기관에서 7대 지하시설물(상수, 하수, 전기, 가스, 통신, 송유, 열난방)에 대하여 지하시설물 전산화에 착수하였고, 현재는 제 6차 국가공간정보정책 기본 계획 수립에 의거하여 지하시설물 전산화 사업을 계속 추진 중에 있다.

그러나, 기 구축된 지하시설물 전산화 사업의 결과물은 품질과 관계없이 활용 및 관리가 되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 종래에는 지하시설물 관로 관망에 대한 3차원공간정보의 관리를 실시하고 있으나, 이는 지하시설물 관로 관망에 대한 3차원공간정보 만을 관리함에 초점이 맞추어져 있기 때문에, 사후 유지 관리 및 과거 이력 조사를 위한 시계열 자료 정보를 추출함에 있어서 한계를 갖는 문제가 있다.

이에 근래에 들어 추후 보다 정확하고 정밀한 3차원 지하시설물 관련 정보에 관한 정확한 정보가 필요한 경우 정확하고 정밀한 3차원 공간정보를 제공하는 혁신적인 기술 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-2015388호(등록일자: 2019년 08월 22일)

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명의 목적은 아래와 같다.

본 발명의 목적은 핸드폰을 활용한 라이다를 사용하여 지하 시설물에 대한 3차원 공간정보를 획득하도록 하여 지하시설물의 다양한 공간 조건에 구애 받지 않고 정확한 정보를 취득하도록 할 수 있는 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치 및 이를 사용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 핸드폰 라이다를 사용하여 보다 빠르고 정확하며 저비용으로 지하시설물을 측량할 수 있도록 하고, 라이다 및 고화질의 정사영상을 이용하여 시공 당시 면(Area) 단위의 정확한 3차원 공간 정보를 획득하여 추후 지하시설물 관리 및 활용에 사용할 수 있도록 하는 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치 및 이를 사용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치를 제공한다.

상기 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치는 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치는 사용자 단말을 포함하되,

상기 사용자 단말은, 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하는 입력 모듈과,

입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하는 라이다 모듈과,

입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하는 사진 측량 모듈과,

상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하는 편집 모듈과,

상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시키는 데이터 처리부와,

상기 라이다 모듈과, 상기 사진 측량 모듈과, 상기 편집 모듈 및 상기 데이터 처리부의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서 상기 데이터 처리부는,

상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교 및 보정하여 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터를 형성하는 데이터 분석 모듈과,

상기 지하시설물측량 데이터가 저장되는 데이터베이스를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제어부는,

상기 영상의 촬영 높이를 상기 지하시설물 측량 지역의 지명으로부터 2.5m 이내로 설정하고,

상기 영상을 촬영하는 드론의 촬영 중복도는 단위 거리 당 종중복 90%, 횡중복 30%로 설정하는 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제어부는, 거리뷰 이미지를 설정하고,

상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되는 지의 여부를 판단하고,

상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되면, 상기 거리뷰 이미지에 상기 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터가 포함되도록 제어하고,

상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되지 않는 경우 거리뷰 미제공 지역으로 판단하고,

외부의 서버로부터 상기 거리뷰 미제공 지역에 대한 추가 거리뷰 이미지를 전송받아 설정하는 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 라이다 모듈은, 지지부에 구비되되,

상기 지지부는,

지지대와, 상기 지지대의 하단에 설치되는 이동 부재와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 라이다 모듈이 연결되는 연결 부재를 구비하되,

상기 연결 부재는 상기 지지대를 중심으로 회전 가능하게 배치되는 포함하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에 따라 본 발명은 입력 모듈을 사용하여 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하고,

라이다 모듈을 사용하여 입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하고,

사진 측량 모듈을 사용하여 입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하고,

편집 모듈을 사용하여 상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하고,

데이터 처리부를 사용하여 상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시키는 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법을 제공한다.

여기서 상기 데이터 처리부는,

상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교 및 보정하여 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터를 형성하는 데이터 분석 모듈과,

상기 지하시설물측량 데이터가 저장되는 데이터베이스를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제어부는,

상기 영상의 촬영 높이를 상기 지하시설물 측량 지역의 지명으로부터 2.5m 이내로 설정하고,

상기 영상을 촬영하는 드론의 촬영 중복도는 단위 거리 당 종중복 90%, 횡중복 30%로 설정하는 것이 바람직하다.

또한 제어부는, 거리뷰 이미지를 설정하고,

상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되는 지의 여부를 판단하고,

상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되면, 상기 거리뷰 이미지에 상기 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터가 포함되도록 제어하고,

상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되지 않는 경우 거리뷰 미제공 지역으로 판단하고,

외부의 서버로부터 상기 거리뷰 미제공 지역에 대한 추가 거리뷰 이미지를 전송받아 설정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 라이다 모듈은, 지지부에 구비되는 경우,

상기 지지부는,

지지대와, 상기 지지대의 하단에 설치되는 이동 부재와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 라이다 모듈이 연결되는 연결 부재를 구비하되,

상기 연결 부재는 상기 지지대를 중심으로 회전 가능하게 배치되는 것이 바람직하다.

더하여 상기 제어부는, 상기 라이다 모듈과 상기 사진 측량 모듈을 기설정된 시간 간격으로 구동시켜, 상기 지하시설물측량 데이터를 시간 단위 별로 저장시키고,

동영상 촬영 장치를 사용하여, 상기 시간 단위를 포함하는 전체 시간 동안에 상기 지하 시설물 측량 지역에 대한 동영상을 촬영하도록 하고,

시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터를 서로 비교하여 오차가 발생되는 경우 오차값을 산출하고,

상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차값을 포함하는 영역을 오차 영역으로 지정하고,

시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 지정된 오차 영역에 대한 정보들만을 추출하여 저장할 수 있다.

그리고 상기 제어부는 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차 영역에 포함되는 구조물 정보들을 추출하여 상기 추출된 구조물 정보를 저장한다.

상기의 과제의 해결 수단을 통해 본 발명은 핸드폰을 활용한 라이다를 사용하여 지하 시설물에 대한 3차원 공간정보를 획득하도록 하여 지하시설물의 다양한 공간 조건에 구애 받지 않고 정확한 정보를 취득하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 핸드폰 라이다를 사용하여 보다 빠르고 정확하며 저비용으로 지하시설물을 측량할 수 있도록 하고, 라이다 및 고화질의 정사영상을 이용하여 시공 당시 면(Area) 단위의 정확한 3차원 공간 정보를 획득하여 추후 지하시설물 관리 및 활용에 사용할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 핸드폰 라이다 및 측량 장치의 활용으로 면(Area) 단위의 지하시설물 측량에 관한 정보를 획득함에 따라 기존 지하시설물 측량 시 점, 선의 정보에 의해 관리되던 지하시설물 전산화DB 정보를 면(Area) 단위의 DB 정보로 관리 할 수 있어 추후 지하시설물 유지 관리 시 정확성 확보가 가능하고, 이에 정책 결정자 및 입안자에게 합리적인 의사결정을 할 수 있는 기초자료를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 핸드폰을 활용한 사진 촬영의 정사영상과 동영상 자료를 획득하여 시공 당시의 현장 상황을 재현이 가능하므로 외부의 검색 서버에서 서비스를 하지 않는 지역의 거리 뷰 구현 및 시계열 자료로 활용이 가능한 효과를 갖는다.

상술한 효과들과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 핸드폰 라이다 및 핸드폰 사진측량 기술을 이용하여 면(Area) 단위의 지하시설물 측량 정보 획득 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 데이터 처리부를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법에서 하리다 측량 및 사진 측량에 따라 데이터 처리를 이루는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 측량을 위한 핸드폰의 촬영 설계안을 나타낸 예시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 측량을 위한 핸드폰의 촬영 설계 시 시설물 매설을 위해 굴착한 부분 2단 촬영 설계를 나타낸 예시이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 거리뷰 미제공 지역에 대해 차량 및 카메라를 이용하여 촬영하는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 GCP(현장 기준점) 및 Check점(확인점) 모습을 나타낸 예시도이다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 GCP(현장 기준점) 및 Check점(확인점)을 설치하는 위치의 예시도이다.
도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 GCP(현장 기준점) 및 Check점(확인점) 측량을 위해 GNSS 또는 토탈스테이션(광파거리) 측량 모습을 나타낸 예시도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 핸드폰 라이다 측량의 예시도이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 핸드폰 사진 측량의 예시도이다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 측량 및 사진측량 전처리를 실시하는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 9b은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 측량 및 사진측량 정확도 검증을 위해 사전 지하시설물 측량 도면과 실제 라이다 측량 및 사진측량에 의해 제작된 도면 결과를 비교하는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 결과물을 추출하고 기존 지하시설물 성과와의 차이를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치의 부가 기능의 예를 보여주는 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 라이다 모듈들의 제어의 예를 보여주는 블록도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

다음은 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 핸드폰 라이다 및 핸드폰 사진측량 기술을 이용하여 면(Area) 단위의 지하시설물 측량 정보 획득 장치의 구성도이다.

도 1을 참조 하면 본 발명의 핸드폰 라이다 및 핸드폰 사진측량 기술을 이용하여 면(Area) 단위의 지하시설물 측량 정보 획득 장치는 사용자 단말을 포함한다.

본 발명에 따른 사용자 단말(1)은 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하는 입력 모듈(100)과, 입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하는 라이다 모듈(200)과, 입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하는 사진 측량 모듈(300)과, 상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하는 편집 모듈(400)과, 상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시키는 데이터 처리부(500)와, 상기 라이다 모듈과, 상기 사진 측량 모듈과, 상기 편집 모듈 및 상기 데이터 처리부의 구동을 제어하는 제어부(600)를 포함한다.

상기 구성들의 각 작용을 설명한다.

상기 입력 모듈(100)은 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 및 사진 측량을 수행하기 위한 계획을 제어부(600)에 입력할 수 있다. 상기 제어부(600)는 입력되는 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 및 사진 측량을 수행하기 위한 계획이 입력되어 설정될 수 있다.

상기 라이다 모듈(200)은 제어부(600)의 제어에 따라 구동된다. 상기 라이다 모듈(200)은 핸드폰 라이다 측량을 수행하는 기능을 수행하며, 종중복 및 횡중복, 점간 정밀도 간격 및 거리 정밀도 제어 등 필요 기능을 제어할 수 있다.

상기 라이다 모듈(200)은 지하시설물 측량 지역에 대한 포인트 클라우드를 취득하고, 이를 편집 모듈(400)로 전송할 수 있다. 이에 라이다 모듈(200)을 통해 지하시설물 취득 지역에 대한 수 이상의 포인트들을 클라우드로 취득하여, 해당 지역에 대한 지하 시설물의 3차원 정보를 취득할 수 있는 기초를 마련할 수 있다.

상기 사진 측량 모듈(300)은 핸드폰에 정사영상 제작을 위한 촬영 명령을 전송하며, 사진측량 기능을 수행한다. 상기 사진 측량 모듈(300)은 촬영된 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 편집 모듈(400)로 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 편집 모듈(400)은 상기와 같이 전송된 플라우드 포인트를 3차원 포인트 클라우드로 변환한다. 또한 취득되어 전송된 영상을 정사 영상으로 변환할 수 있다. 상기 편집 모듈(400)은 변환된 상기 3차원 포인트 클라우드 및 정사 영상을 데이터 처리부(500)로 전송할 수 있다.

상기 데이터 처리부(500)는 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시킬 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 데이터 처리부를 보여주는 블록도이다.

도 2를 참조 하면, 본 발명에 따른 데이터 처리부(500)는 상기와 같이 편집 모듈(400)에서 처리된 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교 및 보정하여 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터를 형성하는 데이터 분석 모듈(510)과, 상기 지하시설물측량 데이터가 저장되는 데이터 베이스(520)를 포함할 수 있다.

상기 데이터 분석 모듈(510)은 3차원 클라우드 포인트와 상기 정사 영상을 매칭시킨다. 이를 통해 정사 영상에 3차원 클라우드 포인트가 투사될 수 있기 때문에 지하 시설물의 측량 지역에 대한 위치 정보들 및 지하 시설물들에 대한 3차원 위치 정보를 확보할 수 있다. 즉 지하 시설물들이 지하 시설물 주변 영역과 단차를 이루어 낮아져 있는 지를 데이터로 확보할 수 있다.

여기서 데이터 분석 모듈(510)은 3차원 클라우드 포인트와 상기 정사 영상이 서로 위치에 대한 일정의 오차값을 형성하는 경우 GNSS 켈리브레이션에 의해 러버시트 작업을 실시하는 기능을 수행할 수 있다.

또한 상기 데이터 분석 모듈(510)은 라이다 측량, 사진 측량, 거리뷰 미제공 지역의 촬영동영상 및 위치 보정된 라이다측량 및 사진측량 결과와 대비하여 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터를 분석하는 기능을 수행할 수 있다.

그리고 상기 데이터 베이스(520)는 핸드폰 라이다 및 사진측량 촬영 설계안, 핸드폰의 촬영 영상 이미지, 핸드폰 정사영상, 러버시트 작업이 이루어진 핸드폰 정사영상, 거리뷰 제공 지역의 이미지, 차량 및 카메라가 촬영한 거리뷰 미제공 지역의 이미지, 지하시설물측량 구역, 기존 지하시설물 측량 도면, 기존 항공사진, 시공 구간별 면(Area) 단위의 3차원 공간정보, 지하시설물측량 도면, 최종 지하시설물 측량 도면을 저장할 수 있다.

여기서 데이터 베이스(520)에 저장된 각종 데이터는 제어부(600)를 통해 사용자 단말(1)의 각종 모듈(100, 110, 200, 400)과 송수신이 가능하며, 더 나아가 GNSS 시스템(2) 또는 토탈스테이션 시스템(500)과도 송수신이 가능할 수 있다.

본 발명의 사용자 단말(1)은 라이다 측량 및 사진측량 촬영 설계안에 따라 지하시설물 축량 구간을 수직, 경사, 수평 촬영하는 기능을 수행하며, 측량용 폴, 짐벌, 백팩 등에 탑재하여 단말기를 이용할 수 있다.

한편, GCP는 핸드폰 라이다 측량 및 시진측량의 기준점 및 Check점 역활을 수행하며 본 발명에서는 핸드폰 라이다 측량 및 핸드폰 사진측량의 별도의 대공표지(사진측량 시 특이점이 없는 경우 임시점으로 특정 지점의 위치를 판별하기 위해 인위적으로 설치하는 점)역할을 할 수 있다.

그리고 상기 제어부(600)는 쵤영되는 영상의 촬영 높이를 상기 지하시설물 측량 지역의 지명으로부터 2.5m 이내로 설정하고, 상기 영상을 촬영하는 드론(10)의 촬영 중복도는 단위 거리 당 종중복 90%, 횡중복 30%로 설정하는 포함할 수 있다.

또한 상기 제어부(600)는 거리뷰 이미지를 설정할 수 있다. 상기 거리뷰 이미지는 지하 시설물 측량 지역을 포함하는 주변의 거리에 대한 이미지이다.

상기 제어부(600)는 상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되는 지의 여부를 판단하고, 상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되면, 상기 거리뷰 이미지에 상기 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터가 포함되도록 제어하고, 상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되지 않는 경우 거리뷰 미제공 지역으로 판단하고, 외부의 서버로부터 상기 거리뷰 미제공 지역에 대한 추가 거리뷰 이미지를 전송받아 설정할 수 있다.

또한 GNSS 시스템(Global Navigation Satellite System; 2)은 위성항법시스템의 일종으로서 복수개의 인공위성과 지상 수신기들을 이용하여 목표물의 위치를 정확히 파악하고 시각정보를 제공하기 위한 일련의 시스템이며, 토탈스테이션 시스템; 3)은 지하시설물 측량 현장에서 GNSS 시스템(Global Navigation Satellite System; 2)의 폐색지역이 있는 곳에서 GNSS 시스템(2) 대신 위치를 결정하기 위한 장치이다.

현장측량 시스템 구성(폴, 짐벌, 백펙)은 사용자 단말(1)과 GNSS 시스템(Global Navigation Satellite System; 2)의 시스템 연동 및 간편한 휴대성을 위한 부가 장비일 수 있다. 상기 장비는 이동 장치가 구비되어 주행이 가능한 소형의 이동체일 수도 있다. 여기서 GNSS 시스템(2)과 토탈스테이션 시스템(3)은 서로 독독립을 이룰 수도 있고, 선택적으로 하나의 시스템을 이루도록 연계될 수도 있다.

다음은 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4는 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법에서 하리다 측량 및 사진 측량에 따라 데이터 처리를 이루는 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 3을 참조 하면, 본 발명의 일필지측량 방법은 사전준비단계, 데이터 베이스 구축단계, 일필지측량 위치 디지타이징 또는 3D 도화 단계, 현장 일필지측량 작업 단계, 일필지측량 결과 분석 단계의 공정 과정을 거쳐 사전 일필지측량 정보 추출, 현장측량 시 적용, 현장측량 후 일필지측량의 사후 분석이 가능한 이점이 있다.

본 발명의 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법은 크게 입력 모듈(100)을 사용하여 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하는 단계를 거치고, 라이다 모듈(200)을 사용하여 입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하고, 사진 측량 모듈(300)을 사용하여 입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하고, 편집 모듈(400)을 사용하여 상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하고, 데이터 처리부(500)를 사용하여 상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시킬 수 있다.

상기의 과정을 상세히 설명한다.

먼저 사용자 단말(1)의 입력 모듈(100)을 사용하여 계획적인 라이다 측량 및 사진측량을 시행하기 위해 촬영 계획을 실시하도록 제어부(600)에 설정한다.

이를 통해 미리 라이다 측량 및 사진 측량의 촬영 설계안을 사용자 단말(1)의 제어부(600)에 저장해 놓을 수 있으며, 제어부(600)는 설정된 촬영 설계안을 이루도록 라이다 모듈(200) 및 사진 측량 모듈(300)의 구동을 제어할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 측량을 위한 핸드폰의 촬영 설계안을 나타낸 예시도이다. 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 측량을 위한 핸드폰의 촬영 설계 시 시설물 매설을 위해 굴착한 부분 2단 촬영 설계를 나타낸 예시이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 거리뷰 미제공 지역에 대해 차량 및 카메라를 이용하여 촬영하는 모습을 나타낸 예시도이다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 GCP(현장 기준점) 및 Check점(확인점) 모습을 나타낸 예시도이다. 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 GCP(현장 기준점) 및 Check점(확인점)을 설치하는 위치의 예시도이다. 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 GCP(현장 기준점) 및 Check점(확인점) 측량을 위해 GNSS 또는 토탈스테이션(광파거리) 측량 모습을 나타낸 예시도이다. 도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 핸드폰 라이다 측량의 예시도이다. 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 대상 지역의 핸드폰 사진 측량의 예시도이다. 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 측량 및 사진측량 전처리를 실시하는 모습을 나타낸 예시도이다. 도 9b은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 측량 및 사진측량 정확도 검증을 위해 사전 지하시설물 측량 도면과 실제 라이다 측량 및 사진측량에 의해 제작된 도면 결과를 비교하는 모습을 나타낸 예시도이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지하시설물 측량 결과물을 추출하고 기존 지하시설물 성과와의 차이를 나타낸 예시도이다.

먼저, 사전준비 단계 중 라이다 촬영 공정은 지하시설물 측량 현장의 고정밀, 고정확한 3차원 공간정보 구축 과정이며, 사진촬영 및 정사영상 제작 공정은, 지하시설물 측량 시 시공 당시의 현장을 한정의 사진으로 재현하기 위한 공정이므로 바람직하게는 2,000만 화소 이상의 해상도의 촬영 이미지를 현출할 수 있는 카메라가 부착된 시용자 단말(1)의 적용이 바람직하다.

또한, 제어부(600)를 통해 라이다 측량 및 사진측량 촬영 설계안의 드론의 촬영 높이는 2m 이내로 설정하고, 사용자 단말(1)의 촬영 중복도는 단위 거리 당 종중복 90%, 횡중복 30%로 설정하는 것이 바람직한데, 이 때 단위 거리는 1m~2.m의 범위 내에서 선택될 수 있다. 위와 같이 사용자 단말(1)의 촬영 높이 및 단위 거리 당 종중복, 횡중복을 설정하여야 지하시설물측량 현장을 빈틈없이 정밀하면서도 정확하게 촬영할 수 있고, 면(Area) 단위의 고정확한 3차원 공간정보 구축 및 고정밀한 정사영상이 제작될 수 있다.

한편, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 특히 사용자 단말(1) 면(Area) 단위 3차원 공간정보 획득 및 정사영상의 복잡한 지형 및 건물 밀집 지역에 대한 설계는 다음과 같다. 본 발명에서 사용자 단말(1) 촬영 설계안은 일방항 그리드 설계, 격자 설계, POI 설계 중 어느 하나 이상에 수작촬영 설계, 경사 촬영 설계 또는 수평 촬영 설계를 추가 하여 건물 밀집지역 및 복잡지형의 3D 모델링 드론 촬영 영상 및 그 이미지들을 용이하게 확보할 수 있다.

이어서, 본 발명의 단말기를 통해 라이다 측량 및 사진측량을 활용한 지하시설물 측량 시 현장 기준점 역활을 하는 GCP 측량 계획단계를 거칠 수 있다.

본 발명에서 GCP 측량 계획은 모든 작업 구간에 대해 측량의 정확도를 확보히기 위해 기준점 4점 이상 Check점 3점 이상 GCP C 측량점 설치를 원칙으로 한다.

GCP 측량 계획 시 기준점의 위치는 지하시설물 측량 시공 시 시공 현장의 시점 부근에 2점 이상, 종점 부근에 2점 이상 각각 설치한다. 또한 Check점은 지하시설물 측량 결과물의 좌표 및 높이 정확도를 판단하는 근거 기준 데이터이므로 기준점의 위치 사이에 3점 이상 설치를 원칙으로 한다.

이어, 지하시설물 측량의 결과물인 3차원 공간정보의 정확성을 확보하기 위해 현장에 설치하는 GCP 위치 선점 단계를 거친다.

본 발명의 단말기를 통해 라이다 측량 및 사진측량을 활용한 지하시설물 측량 시 현장 기준점 역활을 하는 GCP 측량 계획단계를 거친다.

"현장에 설치하는 GCP 위치 선점"은 도상 게획이므로 현장 적용 시 많은 변수들이 포함되어 있다. 따라서 이런 변수들을 해결하고 지하시설물 측량 현장의 정확한 3차원 공간 정보를 확보하기 위해 현장 상황에 맞게 유동적으로 현장 기준점을 설치한다.

현장 기준점인 GCP 기준점과 Check점은 사무실에서 도상 계획 시 미리 준비한 GCP 기준점과 Check점을 현장에 설치한다. 같은 현장 기준점이나 GCP 기준점과 Check점은 용도가 다르므로 현장 상황에 맞게 크기나 색깔을 달리하여 현장 기준점을 설치할 수 있다.

이어, GCP 선점 위치의 정확한 3차원 위치 결정을 위한 GNSS 실시간 기준점측량 또는 광파측량기 기준점 측량을 실시하는 단계를 거친다.

본 발명에서 GNSS 또는 광파측량기 기준점 측량 단계(A40)는, 지하시설물 측량 현장의 정확한 3차원 공간정보 획득을 위한 기준을 확보하는 단계로 현장에 설치된 GCP점의 정확한 3차원 위치 X,Y,Z를 결정하는 작업을 말한다.

GNSS에 의한 기준점 측량은 현장에서 10초 3회 실시간 GNSS 관측을 실시하여 현장 기준점 및 확인점인 GCP 및 Check점의 기준점 측량을 실시한다. 이때 측량하는 기준 조건은 공공측량 작업 규정의 GNSS 관측 및 조건 기준을 따른다.

광파측량기에 의한 기준점 측량은 현장에 반드시 2점의 기준점을 먼저 설치하고 이 기준점을 기반으로 한점은 기계점으로 사용하며, 또 다른 한점은 후시점으로 사용한다. 기준점 측량에 사용하는 장비는 측량 기준점의 정확도를 확보하기 위해 각 정확도 3초 이내의 장비를 사용한다. 측량 방법은 트레버스 측량을 실시하여야 하나 폭이 좁고 길이가 긴 지하시설물 특성 및 실시간 현장 시공에 따른 긴박성, 지하시설물 측량 위치 오차 20~30cm의 비교적 큰 오차 범위로 인해 광파측량기의 좌표 측정법에 의해 기준점 측량을 실시한다.

이어 사용자 단말(1)의 라이다 모듈(200)을 통해 고정밀, 고정확한 3차원 공간정보인 라이다 측량을 실시하는 단계를 거친다.

먼저, 라이다 측량 실시 전 시공 및 지하시설물 실시간 측량 공사현장 및 현장 상황 보관 및 추후 사용을 위해 동영상 촬영을 실시한다. 본 발명에서 거리뷰 이미지는 드론 정사영상과 기존 지적도 매칭 시 정밀하게 판단되지 않는 부분에 대해 보조적으로 이용될 수 있다. 상기 거리뷰 이미지는 지도 제공사이트 또는 포털사이트에서 제공하는 거리뷰 이미지면 충분하나, 거리뷰 이미지가 제공되지 않는 지역이 있다.

이때 제어부(600)에서 해당 조사대상 필지 내에서 거리뷰 이미지가 제공되지 않는 영역을 확인하여 차량에 거리뷰 미제공 지역에 대한 정보를 송신하면, 차량 탑승자가 이를 확인하여 거리뷰 미제공 지역에 차량을 운행하면서 거리뷰 미제공 지역에 대한 거리뷰 동영상을 촬영하여 확보하게 된다.

거리뷰 미제공 지역에 대해 확보된 거리뷰 동영상은 차량의 통신모듈(미도시)를 통해 사용자 단말의 데이터 베이스(520)로 송신되어 저장되게 되며, 후술할 3D 도화 단계에서 사전 필지측량 도면을 편집하는 과정에 이용되게 된다.

동영상 촬영이 완료되면 이후 사용자 단말(100)을 통해 정확하고 정밀한 면 (Area)단위 3차원 공간정보 획득을 위해 라이다 촬영을 실시한다.

본 발명에서 라이다 촬영은 측량의 균질성 및 정확성을 위해 일정한 높이, 일정한 간격, 정확한 측량을 위해 현장 측량 시스템(폴, 짐벌, 백펙) 을 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 라이다 측량은 라이다 측량 시 결측 구간이 없도록 측량을 실시하며, 작업 완료 후 결측 부분에 대해서는 보완측량을 실시한다.

이어 사용자 단말(1)의 사진 측량 모듈(300)을 통해 시공 구간별, 지하시설물 측량 별 사진측량을 실시하는 단계를 거친다.

사용자 단말에 의한 사진측량은 핸드폰을 이용한 사진측량 시스템을 구현 할 수 있는 모바일용 핸드폰용 무료 사진 앱 또는 자체 개발 앱인 핸드폰 사진측량 시스템 앱을 사용할 수 있다. 사용자 단말에 의한 사진은 *.jpg 및 *.tiff 파일 포맷으로 사용자 단말(1)에 저장될 수 있다.

이어 사용자 단말(1)의 라이다 측량 및 사진측량 자료와 GNSS 또는 광파거리측량기의 절대 좌표로의 환산, 후처리 프로세싱을 위한 선행 작업을 위해 라이다측량 및 사진측량의 전처리를 실시하는 단계를 거친다.

전처리 과정은 사용자 단말(1)에 저장된 라이다 측량 결과물과 사진측량 결과물의 위치를 절대 위치로 변환시켜 주고, 원시 데이터인 RAW DATA에 노이즈나 오측 데이터를 사전 필터링 하는 작업을 말한다.

라이다 측량 결과물은 측량 당시 현장을 임의 좌표 개념으로 인식하고 측량을 실사한 결과물이므로 현장 기준점인 GCP 점을 활용하여 절대좌표로의 변환이 필요하다. 변환 프로그램은 오픈 소스 프로그램안 Cloudcompare의 좌표변환 기능을 활용하여 변환을 실시한다.

또한 라이다 측량의 원시 자료는 현장 매질의 종류 및 상황에 따라 라이다 데이터의 오측이 포한된 라이다 측량 데이터이므로 이를 정재해 주기 위해 데이터 클이어링 작업이 필요하다. 데이터 클리어링 역시 오픈 소스 프로그램인 Cloudcompare를 사용한다.

또한 사진측량의 정확한 정사영상 제작을 위해 사용자 단말(1)에 의해 촬영 된 실시간 사진 결과물의 문제점이 없는지를 확인하고 결과물에 이상이 없는지를 확인하기 위해 사진으로 정사영상을 제작 할 수 있는 드론 자료처리 후처리 프로그램을 활용하여 빠르게 현장에서 사전 정사영상 제작을 실시할 수 있다.

이어 전처리된 라이다 측량 및 사진측량의 결과물 도출을 위해 라이다측량 및 사진측량의 후처리를 실시하는 단계를 거친다.

그리고 정확한 결과물 도출 및 최종 성과 도출을 위해 라이다측량 및 사진측량의 후처리를 실시한다.

라이다 측량은 현장 기준점인 GCP 기준점을 현장 기준점 위치에 옮겨 놀는 작업인 좌표변환을 실시한다. 좌표변환 후 면(Area) 단위로 획득된 성과물의 정확도를 확인하기 위해 체크점의 위치 및 높이 정보와 라이다 최종 결과물의 위치 및 높이 정보를 비교하여 최종 성과물의 정확도를 확인한다. 이때 최종적인 위치 및 높이 정보의 성과는 현장 체크점의 실측 데이터와 위치 및 높이 차이가 20cm 이내인 데이터만을 사용한다,

사진측량은 지하시설물 측량 현장의 시공 당시의 상황을 재현 할 수 잇는 정확한 정사영상 제작을 위해 사진 정렬. AT 수행, 기준점 자료 입력, Dense cloud, 메쉬 및 텍스쳐, 정사영상 및 DSM 제작 과정을 거쳐 지하시설물 측량 시 필요한 면(Area) 단위의 정사영상 제작 및 모델링 작업을 실시한다.

그리고 사용자 단말(1)의 라이다 측량의 최종 결과물인 3차원 포인트클라우드에 의한 결과물 제작 및 사진측량 결과물인 정사영상 제작, 지하시설물 측량에 필요한 각종 결과물 제작을 실시하는 단계인 데이터 베이스 구축 단계를 거친다.

라이다 측량의 최종 결과물은 포인트 클라우드 데이터는 위치 및 높이 오차 20cm 이내의 고정확한 데이터이며, 간격이 평균 10cm 이내인 고정밀 데이터이다.

최종 라이다 결과의 포맷은 *.las, *.txt, *obj, *.ply 등 다양한 포맷으로 저장이 가능하며, 향후 이 라이다 측량 데이터는 면(Area) 단위의 정보를 제공해 줌에 따라 기존 점(point), 선(line) 단위의 정보를 가지고 의사 결정을 할 시 직관성이 부족했던 기존 시스템에 직관성이 풍부한 3차원 공간정보를 제공해 줌에 따라 직관성이 풍부한 합리적인 의사결정을 할 수 있는 자료를 제공해 준다.

또한, 사진측량의 결과물인 정사영상은 *.tiff, *.jpg 등으로 저장이 가능하며, 3차원 모델링 정보는 *obj, *.ply로 저장이 가능하다. 정사영상 및 3차원 모델링 정보는 언제, 어디서나 시공 당시의 현장 상황을 재현 할 수 있는 기초 자료를 제공해 줌에 따라 향후 지하시설물 유지 관리 시 정확한 정보를 제공해 줌에 따라 정확하고 정밀한 유지관리 및 추가 지하시설물 설치 및 시공이 가능하므로 안전 사고를 최소화 할 수 있다.

상기의 구성 및 작용에 따라 본 발명은 핸드폰을 활용한 라이다를 사용하여 지하 시설물에 대한 3차원 공간정보를 획득하도록 하여 지하시설물의 다양한 공간 조건에 구애 받지 않고 정확한 정보를 취득하도록 할 수 있다.

또한 본 발명은 핸드폰 라이다를 사용하여 보다 빠르고 정확하며 저비용으로 지하시설물을 측량할 수 있도록 하고, 라이다 및 고화질의 정사영상을 이용하여 시공 당시 면(Area) 단위의 정확한 3차원 공간 정보를 획득하여 추후 지하시설물 관리 및 활용에 사용할 수 있도록 할 수 있다.

또한 본 발명은 핸드폰 라이다 및 측량 장치의 활용으로 면(Area) 단위의 지하시설물 측량에 관한 정보를 획득함에 따라 기존 지하시설물 측량 시 점, 선의 정보에 의해 관리되던 지하시설물 전산화DB 정보를 면(Area) 단위의 DB 정보로 관리 할 수 있어 추후 지하시설물 유지 관리 시 정확성 확보가 가능하고, 이에 정책 결정자 및 입안자에게 합리적인 의사결정을 할 수 있는 기초자료를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 핸드폰을 활용한 사진 촬영의 정사영상과 동영상 자료를 획득하여 시공 당시의 현장 상황을 재현이 가능하므로 외부의 검색 서버에서 서비스를 하지 않는 지역의 거리 뷰 구현 및 시계열 자료로 활용이 가능할 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치의 부가 기능의 예를 보여주는 흐름도이다.

도 11을 참조 하면, 한편 본 발명에 따른 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치는 지하 시설물 측량 데이터를 일정 시간 동안에 다수로 취득하여, 상기 시간 동안에 변경된 지하 시설물의 상태를 추후에 확인하도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 제어부는 상기 라이다 모듈과 상기 사진 측량 모듈을 기설정된 시간 간격으로 구동시켜, 상기 지하시설물 측량 데이터를 시간 단위 별로 저장시킨다.

그리고 제어부는 동영상 촬영 장치를 사용하여, 상기 시간 단위를 포함하는 전체 시간 동안에 상기 지하 시설물 측량 지역에 대한 동영상을 촬영하도록 한다.

제어부는 시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터를 서로 비교하여 오차가 발생되는 경우 오차값을 산출한다.

제어부는 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차값을 포함하는 영역을 오차 영역으로 지정한다.

상기 제어부는 시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 지정된 오차 영역에 대한 정보들만을 추출하여 저장할 수 있다.

그리고 상기 제어부는 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차 영역에 포함되는 구조물 정보들을 추출하여 상기 추출된 구조물 정보를 저장할 수 있다.

이를 통해 지하 시설물 측량 지역에 대한 지하시설물 측량 데이터를 1회 측정하여, 지하 시설물의 3차원 공간 정보 확보에 그치지 않고, 지하 시설물의 일정 기간 동안에 외형적 또는 위치적으로 변경이 발생되는 경우, 이를 오차 영역에 포함되는 구조물 정보로 별도로 저장할 수 있다.

따라서 공사를 진행하는 동안에 지하 구조물이 최종적으로 완성되기 까지 위치 또는 형상의 변경을 저장하여, 추후 건물 내부를 확인하지 않고 상기 구조물 정보를 포함하는 3차원 공간 정보를 통해서 공사 시간 동안에 지하 구조물의 변경 사항을 용이하게 확인하도록 할 수도 있다.

도 12는 본 발명에 따른 라이다 모듈들의 제어의 예를 보여주는 블록도이다.

도 12를 참조 하면, 본 발명에 따른 라이다 모듈()은 드론에 장착될 수 있다. 상기 드론은 비행을 이루는 비행 장치를 갖는다. 상기 드론은 무선 통신 방식을 통해 제어부의 제어에 따라 비행이 제어될 수 있다.

상기 라이다 모듈(200)은 다수를 이루어 드론(10)에 장칙될 수 있다. 상기 드론(10)에는 회전기(11)가 구비되며, 상기 회전기(11)에는 다수의 라이다 모듈(200)이 장착되는 장착대들(미도시)이 형성된다. 상기 회전기(11)는 제어부(600)의 제어에 따라 일정 각도로 회전되어 라이다 모듈들(200)이 측정 위치에 위치되도록 할 수 있다.

측정 위치에 위치된 라이다 모듈은 지하시설물 측량 지역에 대한 클라우드 포인트를 취득하고, 이를 제어부(600)로 전송할 수 있다. 상기 제어부(600)는 상기의 취득된 영상에서 지하시설물 측량 지역의 에지를 산출하여 클라우드 포인트 영역을 설정한다.

그리고 상기 제어부(600)는 취득된 클라우드 포인트를 상기 클라우드 포인트 영역에 반영한다.

상기 제어부(600)는 클라우드 포인트 영역에서 미리 설정된 엠프티(empty) 영역이 존재하는 지의 여부를 판단한다.

이어 상기 클라우드 포인트 영역에서 미리 설정된 엠프티 영역이 존재하는 경우, 제어부(600)는 회전기(11)를 구동시켜 해당 라이다 모듈(200)을 회전시키고, 다른 라이다 모듈(200)을 측정 위치에 위치시킨다. 그리고 제어부(600)는 다른 라이다 모듈(200)을 사용하여 상기 엠프티 영역에 해당되는 클라우드 포인트를 선별적으로 취득한다.

이어 상기 제어부(600)는 선별적으로 취득된 클라우드 포인트를 엠프티 영역에 반영한 후, 전체 클라우드 포인트를 편집 모듈로 전송한다.

그리고 상기 제어부(600)는 상기의 회전된 해당 라이다 모듈(200)을 고장으로 판단하고, 회전기(11)를 통해 측정 위치에 위치되지 않도록 제외할 수 있다.

이를 통해 본 발명에서는 하나의 라이다 모듈을 사용하여 상기와 같이 엠프티 영역이 존재하는 경우 다른 라이다 모듈을 사용하여 엠프티 영역을 제거함으로써 클라우드 포인트를 측정하는 당시 데이터의 부정확성을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있을 수 있다.

한편 도면에 도시되지는 않았지만 본 발명에 따른 라이다 모듈은, 지지부에 구비될 수 있다. 이러한 경우 지지부는 지지대와, 상기 지지대의 하단에 설치되는 이동 부재와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 라이다 모듈이 연결되는 연결 부재를 구비하되, 상기 연결 부재는 상기 지지대를 중심으로 회전 가능하게 배치될 수 있다. 상기 연결 부재는 별도의 회전모터의 구동에 의해 회전될 수 있으며, 상기 회전 모터는 연결 부재를 수평을 이루는 상태에서 라이다 모듈이 일정의 위치에 이르도록 회전시킬 수 있다. 상기 회전 모터는 제어부의 제어에 따라 구동될 수 있다. 또한 상기 지지대는 승강되는 축을 갖는 실린더를 구비하여 라이디 모듈의 승강위치를 제어할 수도 있다.

본 발명은 상술한 특징의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1 : 사용자 단말
100 : 입력 모듈
110 : 위치확인모듈
200 : 라이다 모듈
300 : 사진 측량 모듈
400 : 편집 모듈
500 : 데이터 처리부
510 : 데이터 분석모듈
520 : 데이터 베이스
600 : 제어부

Claims (10)

1. 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치는 사용자 단말을 포함하되,
   상기 사용자 단말은,
   지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하는 입력 모듈과,
   입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하는 라이다 모듈과,
   입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하는 사진 측량 모듈과,
   상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하는 편집 모듈과,
   상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시키는 데이터 처리부와,
   상기 라이다 모듈과, 상기 사진 측량 모듈과, 상기 편집 모듈 및 상기 데이터 처리부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 데이터 처리부는,
   상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교 및 보정하여 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터를 형성하는 데이터 분석 모듈과,
   상기 지하시설물측량 데이터가 저장되는 데이터베이스를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 영상의 촬영 높이를 상기 지하시설물 측량 지역의 지명으로부터 2.5m 이내로 설정하고,
   상기 영상을 촬영하는 드론의 촬영 중복도는 단위 거리 당 종중복 90%, 횡중복 30%로 설정하고,
   상기 제어부는, 거리뷰 이미지가 설정되고,
   상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되는 지의 여부를 판단하고,
   상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되면, 상기 거리뷰 이미지에 상기 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터가 포함되도록 제어하고,
   상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되지 않는 경우 거리뷰 미제공 지역으로 판단하고,
   외부의 서버로부터 상기 거리뷰 미제공 지역에 대한 추가 거리뷰 이미지를 전송받아 설정하고,
   상기 라이다 모듈은, 지지부에 구비되되,
   상기 지지부는,
   지지대와, 상기 지지대의 하단에 설치되는 이동 부재와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 라이다 모듈이 연결되는 연결 부재를 구비하되,
   상기 연결 부재는 상기 지지대를 중심으로 회전 가능하게 배치되되,
   상기 제어부는, 상기 라이다 모듈과 상기 사진 측량 모듈을 기설정된 시간 간격으로 구동시켜, 상기 지하시설물측량 데이터를 시간 단위 별로 저장시키고,
   동영상 촬영 장치를 사용하여, 상기 시간 단위를 포함하는 전체 시간 동안에 상기 지하 시설물 측량 지역에 대한 동영상을 촬영하도록 하고,
   시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터를 서로 비교하여 오차가 발생되는 경우 오차값을 산출하고,
   상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차값을 포함하는 영역을 오차 영역으로 지정하고,
   시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 지정된 오차 영역에 대한 정보들만을 추출하여 저장하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차 영역에 포함되는 구조물 정보들을 추출하여 상기 추출된 구조물 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 라이다 및 사진을 활용한 지하시설물 3차원공간정보 획득 장치.
   
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6. 입력 모듈을 사용하여 지하시설물 측량 지역의 라이다 측량 계획 및 사진 측량 계획을 입력하고,
   라이다 모듈을 사용하여 입력된 상기 라이다 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 라이다 측량을 수행하여 포인트 클라우드를 취득하고,
   사진 측량 모듈을 사용하여 입력된 상기 사진 측량 계획에 따라 상기 지하시설물 측량 지역에 대한 영상을 촬영하고,
   편집 모듈을 사용하여 상기 취득한 포인트 클라우드를 3차원 포인트 클라우드로 변환하고, 상기 촬영한 영상을 정사 영상으로 변환하고,
   데이터 처리부를 사용하여 상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교하여 매칭시키되,
   상기 데이터 처리부는,
   상기 3차원 포인트 클라우드와 상기 정사 영상의 위치 정보를 비교 및 보정하여 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터를 형성하는 데이터 분석 모듈과,
   상기 지하시설물측량 데이터가 저장되는 데이터베이스를 포함하고,
   상기 라이다 모듈과, 상기 사진 측량 모듈과, 상기 편집 모듈 및 상기 데이터 처리부의 구동을 제어하는 제어부는,
   상기 영상의 촬영 높이를 상기 지하시설물 측량 지역의 지명으로부터 2.5m 이내로 설정하고,
   상기 영상을 촬영하는 드론의 촬영 중복도는 단위 거리 당 종중복 90%, 횡중복 30%로 설정하고,
   상기 제어부는, 거리뷰 이미지를 설정하고,
   상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되는 지의 여부를 판단하고,
   상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되면, 상기 거리뷰 이미지에 상기 면(Area) 단위의 지하시설물측량 데이터가 포함되도록 제어하고,
   상기 지하시설물 측량 지역이 상기 거리뷰 이미지에 포함되지 않는 경우 거리뷰 미제공 지역으로 판단하고,
   외부의 서버로부터 상기 거리뷰 미제공 지역에 대한 추가 거리뷰 이미지를 전송받아 설정하고,
   상기 라이다 모듈은, 지지부에 구비되되,
   상기 지지부는,
   지지대와, 상기 지지대의 하단에 설치되는 이동 부재와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 라이다 모듈이 연결되는 연결 부재를 구비하되,
   상기 연결 부재는 상기 지지대를 중심으로 회전 가능하게 배치되되,
   상기 제어부는, 상기 라이다 모듈과 상기 사진 측량 모듈을 기설정된 시간 간격으로 구동시켜, 상기 지하시설물측량 데이터를 시간 단위 별로 저장시키고,
   동영상 촬영 장치를 사용하여, 상기 시간 단위를 포함하는 전체 시간 동안에 상기 지하 시설물 측량 지역에 대한 동영상을 촬영하도록 하고,
   시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터를 서로 비교하여 오차가 발생되는 경우 오차값을 산출하고,
   상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차값을 포함하는 영역을 오차 영역으로 지정하고,
   시간 단위 별로 저장된 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 지정된 오차 영역에 대한 정보들만을 추출하여 저장하는 것을 특징으로 하는 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 지하시설물측량 데이터에서 상기 오차 영역에 포함되는 구조물 정보들을 추출하여 상기 추출된 구조물 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 지하시설물 3차원공간정보 획득 방법.
   
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