KR20190140175A - System for measuring displacement of slope face using synthetic aperture radar (sar) sensor mounted on unmanned air vehicle, and method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비탈면 변위 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 광범위한 지역의 다수 비탈면을 동시에 측정할 수 있도록 합성구경레이더(Synthetic Aperture Radar: 이하 "SAR") 센서를 무인비행체인 드론(Drone)에 탑재한 SAR 센서 데이터 분석-기반의 비탈면 변위 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
국내의 경우, 산지가 많은 지형적 특성과 연평균 강우량, 예를 들면, 1300~1500㎜의 2/3 정도가 하절기에 집중되는 기후 특성으로 인해 비탈면(또는 사면) 붕괴가 자주 발생함으로써 해마다 인명 및 재산의 손실뿐만 아니라 사회경제적으로도 커다란 피해를 입고 있다.In Korea, slopes (or slopes) collapse frequently due to mountainous topography and annual rainfall, for example 2/3 of 1300-1500 mm in summer. Not only losses, but also socio-economic damage.
이에 따라, 비탈면의 붕괴를 사전에 예방하기 위한 대책으로서, 일반국도 및 고속도로 절토사면을 대상으로 비탈면 붕괴 감시 시스템 또는 비탈면 유지관리 시스템이 적용되고 있다. 이러한 비탈면 붕괴 감시 시스템은 공통적으로 위험 비탈면 분포현황 조사, 비탈면 조사 및 안정해석 수행, 대책공법 수립, 그리고 비탈면 자료에 대한 데이터베이스 구축 등을 근간으로 개발되고 있다.Accordingly, a slope slope monitoring system or slope slope maintenance system is applied to a general national road and highway cut slope as a countermeasure for preventing slope slope in advance. The slope slope monitoring system is being developed based on the survey of the slope slope distribution, slope analysis and stability analysis, countermeasure methods, and database construction of slope slope data.
특히, 도로 비탈면 붕괴 감시 시스템은 도로에 인접한 비탈면이 다양한 원인으로 붕괴하여 도로를 차단하는지 여부를 감시하며, 예를 들면, 영상 카메라를 사용하여 비탈면의 형상을 감지하는 시스템 또는 각종 변위계 센서를 사용하여 비탈면이 붕괴되는 것을 감지할 수 있다.In particular, the road slope collapse monitoring system monitors whether the slope close to the road collapses due to various causes and blocks the road. For example, a system that detects the shape of the slope using a video camera or various displacement gauge sensors are used. The slope of the slope can be detected.
그러나, 종래의 기술에 따른 비탈면 붕괴 감시 시스템은 비탈면이 붕괴되는 순간 발생하는 측정값의 변화에 기초하여 비탈면의 붕괴 여부를 판단하므로 비탈면의 붕괴를 미리 알 수 없다는 한계가 있었다. 따라서 비탈면의 붕괴를 미리 예측하여 붕괴가 일어나기 전에 사전 조치를 취하고, 붕괴 발생시 신속하게 붕괴를 감지할 수 있는 방법이 요구되고 있다. However, since the slope slope monitoring system according to the prior art determines whether the slope slope collapses based on a change in the measured value generated when the slope slope collapses, the slope slope collapse cannot be known in advance. Therefore, there is a need for a method that predicts the collapse of the slope in advance, takes precautions before the collapse occurs, and detects the collapse quickly when the collapse occurs.
또한, 국내의 경우, 1980년대부터 집중 투자된 도로 등 사회기반시설물(SOC)의 내구연한 도래에 따른 급속한 노후화가 진행되고 있고, 그에 따른 사회기반시설물(SOC)의 유지관리 비용이 해마다 증가하고 있다. 특히, 비탈면 등 지반붕괴 사고의 경우, 국지성 집중호우, 혹한 등 이상기후에 따라 연간 발생량의 차이가 발생하지만, 최근 들어 다시 증가 추세에 있다.Moreover, in Korea, the rapid aging of the SOC, such as roads, which have been heavily invested since the 1980s, is progressing rapidly, and the cost of maintaining the SOC is increasing every year. . In particular, in the case of ground collapse accidents such as slopes, the annual occurrence amount varies depending on abnormal weather such as localized torrential rain or cold weather, but it has recently increased again.
이러한 비탈면 붕괴 위험성 조사를 위해서는 비탈면의 정밀변위 측정이 필요한데, 이를 위해 현재 고가의 상시계측 시스템(Monitoring System)을 비탈면 개소별로 설치하여 운영하고 있다.In order to investigate the risk of slope collapse, precise displacement measurement of slope is required. For this, an expensive monitoring system is installed and operated for each slope.
한편, 전술한 상시계측 시스템(Monitoring System)과 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2004-3487호에는 "사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.On the other hand, as a prior art related to the above-described monitoring system (Monitoring System), Korean Patent Laid-Open No. 2004-3487 discloses an invention named "real time unmanned monitoring system for slope management", see FIG. Will be explained.
도 1은 종래의 기술에 따른 사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a real-time unmanned surveillance system for the slope management according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템은, 표점이 설치된 사면(비탈면)에 대한 감시 영상을 획득하기 위한 CCD 카메라(11); 사면에 대한 지표 변위 및 우량 등과 같은 계측 데이터를 수집하여 처리하기 위한 신축계 및 온도센서(12)와 우량계(13) 및 데이터 로거 시스템(14); CCD 카메라(11)에서 획득된 사면 감시 영상 데이터를 근거리 유선 통신망을 통하여 전달받아 디스플레이하고, 해당 사면 감시 영상 데이터를 분석하여 사면의 움직임 여부를 판단하며, 신축계 및 온도센서(12)와 우량계(13) 및 데이터 로거 시스템(14)에서 수집된 사면 계측 데이터를 근거리 무선 통신망을 통하여 전달받아 분석하여 디스플레이하기 위한 감시 영상 및 계측 데이터 처리부(16); 및 감시 영상 및 계측 데이터 처리부(16)로부터 원거리 유선 또는 무선 통신망을 통하여 전달받은 감시 영상 및 계측 데이터를 저장, 관리 및 분석하여 사전에 사면의 붕괴를 예보를 하기 위한 중앙 제어부(17)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a real-time unmanned surveillance system for slope management according to the related art includes a
여기서, 상기 데이터 로거 시스템(14)은 인터페이스회로(14a), 마이크로프로세서(14b) 및 RF 모듈(14c)을 포함한다. 또한, 종래의 기술에 따른 사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템은, 태양전지모듈(15a), 배터리(15b) 및 레귤레이터(15c)로 이루어진 전원공급부(15)를 추가로 포함하고, 상기 데이터 로거 시스템(14)의 RF 모듈(14c)과 무선통신을 수행하는 RF 모듈(18)을 추가로 포함할 수 있다.Here, the
종래의 기술에 따른 사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템에 따르면, 위험 사면을 실시간에 자동 계측 및 감시하고, 사면 붕괴를 사전에 예보하며, 인터넷 서비스를 통하여 위험 사면에 대한 정보를 제공함으로써, 사면 붕괴에 의한 인적 자원 및 물적 자원의 손실을 최소한으로 억제하고, 수집된 계측자료를 사면 붕괴의 원인을 분석하고 대책을 수립할 수 있다.According to the conventional real-time unmanned surveillance system for slope management, the slope slope by automatically measuring and monitoring the slope in real time, forecast the slope collapse in advance, and provide information on the slope through the Internet service, Minimize the loss of human and physical resources caused by the system, and use the collected measurement data to analyze the cause of the collapse and establish countermeasures.
하지만, 종래의 기술에 따른 사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템은 비탈면 변위측정을 위한 상시계측 시스템으로서, 개소별 구축비용 과다 소요되어 다수의 비탈면을 동시에 관리하기 어렵고, 또한, 동식물 등의 움직임에 따른 센서 오작동 사례가 빈번하여 활용성에 제약이 있다. 이러한 문제점으로 인해서, 예를 들면, 국내의 경우, 전체 일반국도 비탈면인 약 30,000개 중에서 단지 146개소에만 설치하여 운영하고 있는 실정이다.However, the real-time unmanned monitoring system for slope management according to the prior art is an upper clock side system for slope slope measurement, and it is difficult to manage a plurality of slopes at the same time due to excessive construction cost per place, and also due to the movement of animals and plants. Frequent sensor malfunctions have limited usability. Due to these problems, for example, in Korea, only 146 of the 30,000 general slopes, which are general slopes, are installed and operated.
한편, 주요 사회기반시설물에 대한 주기적인 안전점검이 이루어지고 있으나, 주로 점검자에 의해 접근 가능한 지점에 대한 육안검사 수준에 머무르고 있으며, 또한, 점검에 필요한 인력과 자원의 부족 및 접근이 불가능한 시설물에 대한 점검의 어려움 등으로 인하여 점검주기가 제한되는 것이 현실이다.On the other hand, periodic safety checks on major infrastructures are being carried out, but mainly at the level of visual inspection of the points accessible by the inspector, and also the lack of manpower and resources necessary for the checks and the inaccessible facilities. In reality, the inspection cycle is limited due to the difficulty of inspection.
이러한 육안 검사를 대체할 수 있도록 무인비행체인 드론과 영상처리 기법을 활용하는 연구가 활발하게 진행되고 있고, 드론을 시설물 외관 촬영 등 점검에 활용하고 있다. 예를 들면, 드론을 이용하여 재해지역을 촬영하고, 촬영화면을 모니터링하면서 구조 활동을 진행하거나, 그 촬영영상을 토대로 피해상황을 예측하고 있다.In order to replace these visual inspections, researches using drones and image processing techniques, which are unmanned aerial vehicles, are being actively conducted, and drones are used for inspections of facility exteriors and the like. For example, drones are used to photograph disaster areas, monitor shooting screens, and conduct rescue activities, or predict damage based on the captured images.
전술한 재해를 모니터링하는 드론과 관련된 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1692781호에는 "드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.As a prior art related to the drone for monitoring the above-described disaster, Korean Patent No. 10-1692781 discloses an invention named "disaster management system based on drone and monitoring sensor interworking", which will be described with reference to FIG. do.
도 2는 종래의 기술에 따른 드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a drone and monitoring sensor interlock-based disaster management system according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템은, 복수의 모니터링 센서(20), 관리서버(30) 및 드론(50)을 포함한다.Referring to FIG. 2, a drone and a monitoring sensor interworking based disaster management system according to the related art includes a plurality of
복수의 모니터링 센서(20)는 자연 또는 인공 구조물에 일정 간격을 두고 배치되며, 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도, 습도 중 적어도 어느 하나 이상을 측정하고, 주변영상을 촬영한다.The plurality of
관리서버(30)는, 복수의 모니터링 센서(20) 중 적어도 어느 하나 이상이 관리 기준치를 초과하여 주의상황이 발생하면, 해당 지역으로 드론(50)을 출동시켜 드론(50)의 촬영영상을 추가적으로 제공받으며, 이때, 드론(50)의 촬영영상과 복수의 모니터링 센서(20)의 촬영영상 및 측정 데이터를 취합하여 주의상황을 검증한다. 또한, 관리서버(30)는 웹 브라우저에 표시되는 내용을 관리자(40)의 휴대용 단말기에 자동 송신할 수 있다.If at least one or more of the plurality of
드론(50)은 레이더 촬영을 통해 촬영지역을 3D 지도화하여 관리서버(30)에 제공하며, 복수의 모니터링 센서(20)로부터 측정 데이터 및 촬영영상을 제공받는다.The
또한, 관리서버(30)는 복수의 모니터링 센서(20)가 설치된 지역의 지반 이상정보 이력과, 드론(50)의 촬영영상과, 복수의 모니터링 센서(20)의 촬영영상 및 측정 데이터, 위성 촬영영상 및 항공 촬영영상 중 적어도 어느 하나 이상을 취합하여 3D 기반의 지반 재해지도를 제작하고, 제작된 재해지도를 토대로 조기예보 및 경보를 발령할 수 있다.In addition, the
종래의 드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템에 따르면, 드론의 촬영영상과 모니터링 센서의 촬영영상 및 측정 데이터를 취합하여, 재난지역의 상황을 정확하게 파악할 수 있고, 또한, 붕괴취약 현장에 기설치된 모니터링 센서의 측정 데이터와 드론의 위치추적 기능을 연동시킴으로써 사전 붕괴조짐을 효율적으로 파악할 수 있다. 또한, 광범위한 지형 변위 형상을 한눈에 파악할 수 있는 공간위치 정보를 드론을 이용하여 수집하고, 수집된 정보와 모니터링 센서의 측정 데이터를 조합하여, 입체적이고 직관적인 정보를 제공할 수 있다.According to the conventional drone and monitoring sensor-based disaster management system, it is possible to collect the drone's image and the monitoring sensor's image and measurement data to accurately grasp the situation of the disaster area, and also to be installed at the fragile site. By linking the measurement data of the monitoring sensor with the location of the drone, it is possible to efficiently identify pre-collapse signs. In addition, spatial location information capable of acquiring a wide range of topographical displacements at a glance can be collected using a drone, and the collected information and the measurement data of the monitoring sensor can be combined to provide three-dimensional and intuitive information.
하지만, 종래의 기술에 따른 드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템의 경우, 붕괴취약 현장에 기설치된 모니터링 센서의 측정 데이터와 드론의 위치추적 기능을 연동시키도록 드론의 촬영영상과 모니터링 센서의 촬영영상과 측정 데이터를 취합하여야 하므로 데이터 처리가 복잡해지는 문제점이 있고, 또한, 모니터링 센서를 지점별 설치하기 때문에 광범위한 지역의 다수 비탈면을 동시에 측정할 수 없으며, 또한, 모니터링 센서가 동식물의 움직임 등에 영향을 받게 된다는 문제점이 있다.However, in the case of a drone and monitoring sensor-based disaster management system according to the prior art, the photographing of the drone and the photographing of the monitoring sensor are performed so that the measurement data of the monitoring sensor already installed at the collapse-vulnerable site and the location of the drone can be linked. Since data and data need to be collected, data processing becomes complicated. In addition, since monitoring sensors are installed at each point, multiple slopes of a wide area cannot be measured at the same time. There is a problem that you will receive.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무인비행체에 탑재된 SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서로 촬영한 SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 비탈면의 변위를 측정하고, 측정된 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면을 가시화함으로써, 비탈면의 보수 및 보강 우선순위를 선정할 수 있는, 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to measure the displacement of the slope through time series profiling of a SAR image taken with a SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, and measured displacement data The present invention is to provide a slope displacement measurement system and method using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle that can determine the priority of repair and reinforcement of the slope by visualizing the slope having a collapse risk.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 기존의 지점별 설치가 아닌 드론을 활용한 광범위한 지역의 다수 비탈면을 동시에 관리하면서도 동식물의 움직임 등에 영향을 받지 않고 비용-효과적으로 비탈면 변위를 측정할 수 있는, 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is unmanned, which is capable of measuring slope displacement cost-effectively without being affected by the movement of animals and plants while simultaneously managing multiple slopes of a large area using drones rather than the existing point-by-point installation. To provide a slope measurement system and method using a SAR sensor mounted on the aircraft.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템은, 합성구경레이더(SAR) 센서가 비탈면을 촬영할 수 있도록 비행궤도를 따라 비탈면에 접근하도록 비행하는 무인비행체; 상기 비탈면에 대한 SAR 영상을 획득할 수 있도록 상기 무인비행체에 탑재되어 상기 비탈면을 시계열적으로 촬영하는 SAR 센서; 상기 SAR 센서에서 시계열적으로 다중 관측한 다중시기의 SAR 영상을 수집하는 SAR 영상 수집부; 상기 SAR 영상 수집부에서 수집한 SAR 영상을 처리하고, 수치지도 표고모델(DTM)을 생성하는 SAR 영상 처리부; 상기 무인비행체의 비행궤도정보와 상기 수치지도 표고모델(DTM)을 이용하여 모의 SAR 영상을 생성하고, 실제 무인비행체의 SAR 영상간의 정합을 통해 절대좌표의 보정을 수행하는 SAR 영상 보정부; 및 상기 SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 측정된 비탈면의 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면을 가시화하고, 상기 비탈면의 보수 및 보강을 위한 우선순위를 선정하는 비탈면 변위 분석 및 가시화부를 포함하여 구성된다.As a means for achieving the above-described technical problem, the slope measurement system using the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention, the composite diameter radar (SAR) sensor to the slope surface along the flight trajectory so as to photograph the slope Unmanned aerial vehicles flying for access; A SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle so as to acquire a SAR image of the slope, and time-lapse photographing the slope; A SAR image collecting unit for collecting SAR images of multiple periods observed in time series by the SAR sensor; A SAR image processing unit for processing the SAR image collected by the SAR image collecting unit and generating a digital map elevation model (DTM); A SAR image correction unit for generating a simulated SAR image using the flight trajectory information of the unmanned aerial vehicle and the digital map elevation model (DTM), and correcting absolute coordinates by matching the SAR image of the actual unmanned aerial vehicle; And a slope displacement analysis and visualization unit configured to analyze slope data measured through time series profiling of the SAR image to visualize slopes at risk of collapse, and to select priorities for repair and reinforcement of the slopes. do.
본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템은, 상기 무인비행체의 출동과 복귀, 비행, 충전, 비탈면 인식 및 SAR 영상 촬영을 원격 지시하는 무인비행체 비행 및 조종 단말을 추가로 포함할 수 있다.The slope measurement system using the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention further includes an unmanned aerial vehicle flight and control terminal for remotely instructing the unmanned vehicle to move and return, fly, charge, slope recognition and SAR imaging. It can be included as.
여기서, 상기 SAR 센서는 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 영상을 촬영하는 것이 바람직하다.Here, the SAR sensor is preferably to take the L-band (1 ~ 21 wavelength band) SAR image.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법은, a) 무인비행체 상에 합성구경레이더(SAR) 센서를 탑재하는 단계; b) 상기 무인비행체의 비행궤도를 따라 상기 SAR 센서가 비탈면의 시계열 변위 측정을 위한 SAR 영상을 촬영하는 단계; c) 상기 비탈면을 다중 관측한 다중시기의 SAR 영상을 수집하는 단계; d) 상기 수집된 SAR 영상을 처리하고, 수치지형 표고모델(DTM)을 생성하는 단계; e) 상기 무인비행체의 비행궤도정보와 상기 수치지형 표고모델(DTM)을 이용하여 모의 SAR 영상을 생성하고, 실제 무인비행체에 탑재된 SAR 영상간의 정합을 통해 절대좌표의 보정을 수행하는 단계; 및 f) 상기 비탈면의 변위를 분석하고 위험변위를 가시화하는 단계를 포함하되, 상기 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 이용하여 촬영된 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 비탈면의 변위를 측정하고, 측정된 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면을 가시화한 후, 상기 비탈면의 보수 및 보강을 위한 우선순위를 선정하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the slope measurement method using the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention, a) to mount a compound diameter radar (SAR) sensor on the unmanned aerial vehicle step; b) photographing a SAR image for measuring time series displacement of the inclined plane by the SAR sensor along a flight trajectory of the unmanned aerial vehicle; c) collecting SAR images of multiple time periods of multiple observations of the slope; d) processing the collected SAR images and generating a digital terrain elevation model (DTM); e) generating a simulated SAR image using the flight trajectory information of the unmanned aerial vehicle and the digital terrain elevation model (DTM), and correcting absolute coordinates by matching the SAR image mounted on the actual unmanned aerial vehicle; And f) analyzing displacement of the slope and visualizing a dangerous displacement, wherein the time series profiling of the L-band (1 to 2 ㎓ wavelength) SAR image photographed using the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle is performed. Through the measurement of the displacement of the slope through the slope, and by analyzing the measured displacement data to visualize the slope of the risk of collapse, and characterized in that priorities for repair and reinforcement of the slope.
본 발명에 따르면, 무인비행체에 탑재된 SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서로 촬영한 SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 비탈면의 변위를 측정하고, 측정된 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면을 가시화함으로써 비탈면의 보수 및 보강 우선순위를 선정할 수 있고, 이에 따라, 최근 지진, 혹한, 폭우 등으로 인해 발생빈도가 증가하고 있는 도로나 철도의 비탈면, 주택가 인근 급경사지에 대한 산사태 방지에 활용할 수 있다.According to the present invention, by measuring the displacement of the slope through time series profiling of the SAR image taken by the SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, by analyzing the measured displacement data to visualize the slope of the slope It is possible to select priorities for repair and reinforcement of slopes, which can be used to prevent landslides on slopes on roads or railroads and rapidly slopes near residential areas, which are frequently increasing due to earthquakes, cold weather and heavy rains.
본 발명에 따르면, 기존의 지점별 설치가 아닌 드론을 활용한 광범위한 지역의 다수 비탈면을 동시에 관리하면서도 동식물의 움직임 등에 영향을 받지 않고 비용-효과적으로 비탈면 변위를 측정할 수 있다.According to the present invention, it is possible to measure slope displacement cost-effectively without being affected by the movement of plants and animals while simultaneously managing a plurality of slopes of a large area using drones rather than the existing point-by-point installation.
도 1은 종래의 기술에 따른 사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템의 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템의 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템의 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템에서 드론을 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템에서 SAR 영상 처리부를 구체적으로 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법의 동작흐름도이다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 도 7에 도시된 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법에서, SAR 영상처리 과정을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도 10g는 각각 도 9에 도시된 SAR 영상처리 과정을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.1 is a block diagram of a real-time unmanned surveillance system for the slope management according to the prior art.
2 is a block diagram of a drone and monitoring sensor interlock-based disaster management system according to the prior art.
3 is a view for schematically explaining a slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams specifically illustrating a drone in a slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a SAR image processing unit in a slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of measuring slope displacement using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
8A to 8D are diagrams for describing in detail a method of measuring slope displacement using a SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle illustrated in FIG. 7.
9 is a flowchart illustrating a SAR image processing process in detail in a method of measuring slope displacement using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
10A to 10G are diagrams for describing in detail the SAR image processing process illustrated in FIG. 9, respectively.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as "... unit" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.
먼저, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템의 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.first, 3 is a view for schematically explaining a slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템은, 도 3의 a)에 도시된 바와 같이, 무인비행체(110)인 드론에 탑재된 SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서(120)로 촬영한 SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 비탈면의 변위를 측정하고, 도 3의 b)에 도시된 바와 같이, 측정된 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면을 가시화함으로써, 비탈면(200)의 보수 및 보강 우선순위를 선정할 수 있다.Slope displacement measurement system using a SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3a), the SAR (Synthetic Aperture Radar) mounted on the drone of the unmanned
본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템은 무인비행체(110)에 탑재되는 합성구경레이더(Synthetic Aperture Radar: SAR) 시스템을 활용하여 구현되며, 여기서, 합성구경레이더(SAR) 시스템은 도플러 효과를 이용하여 구현된 것으로, 거리에 관계없이 일정한 방위각 해상도를 유지할 수 있으며, 초고주파를 사용하여 영상을 얻어내기 때문에 가시광의 유무와 날씨, 구름 등에 영향을 받지 않고도 소정 지역에 대한 정보를 얻어낼 수 있다. 특히, 도플러 효과를 이용하기 때문에 기존의 SLAR(Side-Looking Aperture Radar)보다 방위각 방향으로 훨씬 더 높은 고해상도를 실현한 시스템이다.A slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is implemented by using a Synthetic Aperture Radar (SAR) system mounted on the unmanned
이러한 SAR 시스템은 수신된 신호로부터 영상을 재구성할 때, 수신신호에 포함되어 있는 거리방향 신호처리에 연관된 부분에 대한 압축(Range Compression)과 방위각 방향 신호처리에 연관된 부분에 대한 압축(Azimuth Compression)이 이루어진 후, 고주파 측정 왜곡을 보정하도록 구성된다.When such a SAR system reconstructs an image from a received signal, the compression of a portion related to the distance signal processing included in the received signal and the compression of the portion related to the azimuth signal processing may be reduced. And then to correct the high frequency measurement distortion.
본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템은, 기존의 지점별 설치가 아닌 드론을 활용한 광범위한 지역의 다수 비탈면(200)을 동시에 관리할 수 있고, 또한, 최근 지진, 혹한, 폭우 등으로 인해 발생빈도가 증가하고 있는 도로나 철도의 비탈면, 주택가 인근 급경사지에 대한 산사태 방지에 활용할 수 있다.Slope displacement measurement system using a SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, it is possible to simultaneously manage a large number of
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템을 설명하고, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법을 설명하기로 한다.4 to 6, a slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described, and an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10. A method of measuring slope displacement using SAR sensors mounted on an unmanned aerial vehicle will be described.
[무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템(100)][Slope Slope Measurement System Using SAR Sensor on Unmanned Vehicle 100]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템의 구성도이다.4 is a block diagram of a slope measurement system using a SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템(100)은, 무인비행체(110), SAR 센서(120), SAR 영상 수집부(130), SAR 영상 처리부(140), SAR 영상 보정부(150), 비탈면 변위 분석부(160) 및 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)을 포함하며, 이때, 상기 SAR 영상 수집부(130), SAR 영상 처리부(140), SAR 영상 보정부(150) 및 비탈면 변위 분석부(160)는 통합적으로 하나의 비탈면 측정 관리자 단말로 구현될 수 있다.4, the
무인비행체(110), 예를 들면, 드론은 SAR 센서(120)가 비탈면(200)을 촬영할 수 있도록 비행궤도를 따라 비탈면(200)에 접근하도록 비행한다.The unmanned
무인비행체 비행 및 조종 단말(170)은 상기 무인비행체(110)의 출동과 복귀, 비행, 충전, 비탈면 인식 및 SAR 영상 촬영을 원격 지시한다. 이때, 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)은 무인비행체(110)의 출동 및 복귀, 비행, 충전, 비탈면 인식, SAR 영상 촬영을 원격 지시할 수 있는 각각의 알고리즘과 프로세서가 탑재되어 있다. 따라서 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)의 명령으로 출동한 무인비행체(110)는 상기 비탈면(200)에 근접하도록 비행한다.The unmanned aerial vehicle flight and control terminal 170 remotely instructs the dispatch and return of the unmanned
SAR 센서(120)는 비탈면(200)에 대한 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 영상을 획득할 수 있도록 상기 무인비행체(110)에 탑재되어 상기 비탈면(200)을 촬영한다.The
이때, 상기 SAR 센서(120)는 합성구경레이더(Synthetic Aperture Radar: SAR)에서 특정 주파수의 마이크로파를 지상의 비탈면(200)으로 방사하여 비탈면(200)으로부터 반사된 반사파로부터 얻어진 서로 다른 시기의 동일 위치를 촬영한 적어도 2장 이상의 SAR 영상 중에서 먼저 촬영된 제1 SAR 영상과 후속 촬영된 제2 SAR 영상을 획득하고, 상기 획득된 제1 및 제2 SAR 영상들을 합성하여 상기 제1 SAR 영상의 위상에서 후속 촬영된 제2 SAR 영상의 위상을 차감하여 그 위상차에 의해 비탈면(200)의 변위를 나타내는 SAR 간섭도를 작성한다.In this case, the
구체적으로, SAR 탐사는 기본적으로 SAR 센서(120)에서 마이크로파 대역의 전파를 상공에서 지상, 예를 들면, 비탈면(200)을 향하여 방사한다. 일반적으로, 상기 SAR 센서(120)에서 사용되는 주파수는 X-밴드(8~12㎓ 파장대), C-밴드(4~8㎓ 파장대) 및 L-밴드(1~2㎓ 파장대)의 3개의 주파수를 사용하고 있다. 이때, C-밴드(4~8㎓ 파장대) 및 X-밴드(8~12㎓ 파장대)와 같이 고주파수일수록 얻어지는 SAR 영상의 해상도가 좋지만, 투과도는 좋지 않기 때문에 비탈면(200)에 수목 등의 산란체가 많은 지역에서는 정확한 영상을 얻는데 어려움이 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 L-밴드(1~2㎓ 파장대)의 주파수를 사용하여 SAR 영상을 획득한다.Specifically, SAR exploration basically radiates microwave waves in the
이때, 획득된 SAR 영상은 비탈면(200)의 산천 수목의 풍광을 나타내는 것이 아니고, 동일 위치의 지표에 대한 위상정보가 수록된 영상으로서, 상기 위상은 비탈면(200) 각각의 측정지점과 상기 SAR 센서(120)간의 거리정보이다.In this case, the acquired SAR image does not represent the scenery of the mountainous trees on the
이때, 상기 제1 및 제2 SAR 영상에는 비탈면(200)의 지표 변화가 없는 부분과 지표 변화가 발생한 부분이 포함되어 있으며, 각각의 제1 및 제2 SAR 영상만으로는 지표 변화 부분을 식별하기 어렵다. 이때, 동일한 위치에서 반복적으로 촬영된 SAR 영상에서 지표에서 물체에 아무런 이상이 없는 경우 별다른 차이가 발생되지 않지만, 물체의 움직임이 발생하게 되면 위상에 차이가 발생할 수밖에 없다.In this case, the first and second SAR images include a portion of the
따라서 SAR 간섭기법(SAR interferometry; inSAR)을 적용하여 획득된 제1 및 제2 SAR 영상으로부터 비탈면(200)의 지표 변위를 확인할 수 있는 SAR 간섭도(SAR interferogram)를 작성한다. 즉, 상기 제1 및 제2 SAR 영상의 동일하거나 인접한 지점이 합치되도록 제1 및 제2 SAR 영상을 중첩(overlap)하고, 이와 같이 중첩된 제1 SAR 영상의 위상에서 후속 촬영된 제2 SAR 영상의 위상을 차감한다.Therefore, a SAR interferogram that can confirm the surface displacement of the
두 개의 제1 및 제2 SAR 영상의 위상 간에 지표 변화가 없는 부분의 위상에는 차이가 없는 컬러 스케일의 해당 레벨의 색상이 표시되지만, 지표 변화가 있는 부분의 위상 차이는 컬러 스케일의 해당 레벨의 색상이 표시된다. 이때, 이러한 SAR 간섭도의 작성 프로세스는 컴퓨터로 구현된 관리자 단말의 SAR 영상 처리부(140)에 의해 실행된다.The phase of the part with no indicator change between the phases of the two first and second SAR images shows the color of the corresponding level of the color scale with no difference, but the phase difference of the part with the indicator change is the color of the corresponding level of the color scale. Is displayed. At this time, the SAR interference degree creation process is executed by the SAR
이때, 상기 SAR 간섭도(SAR interferogram)는 수십 ㎢ 이상의 광범위한 지역에서 불과 수㎝ 내지 수㎜의 정밀도로 비탈면(200)의 지표 변위를 관측할 수 있기 때문에 비탈면(200) 지표의 작은 변위도 정확하게 관측할 수 있다.In this case, since the SAR interferogram can observe the surface displacement of the
SAR 영상 수집부(130)는 상기 SAR 센서(120)에서 시계열적으로 촬영한 SAR 영상을 수집한다.The SAR
SAR 영상 처리부(140)는 상기 SAR 영상 수집부(130)에서 수집한 SAR 영상을 처리하고, 수치지도 표고모델(DTM)을 생성한다.The
SAR 영상 보정부(150)는 상기 무인비행체(110)의 비행궤도정보와 상기 DTM을 이용하여 모의(Simulated) SAR 영상을 생성하고, 실제 무인비행체(110)의 SAR 영상간의 정합을 통해 절대좌표의 보정을 수행한다. 다시 말하면, 관측된 변위의 절대좌표변환을 위해 하나 이상의 기준점 또는 비탈면 DTM이 필요하며, 이때, 비탈면 DTM은 이미 변위 관측에 요구되는 자료이다.The
비탈면 변위 분석 및 가시화부(160)는 상기 SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 측정된 비탈면(200)의 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면(200)을 가시화한 후, 상기 비탈면(200)의 보수 및 보강 우선순위를 선정한다.The slope displacement analysis and
한편, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템에서 드론을 구체적으로 예시하는 도면으로서, 도 5a는 드론의 구성도이고, 도 5b는 드론을 예시하는 사진이다.Meanwhile, FIGS. 5A and 5B are diagrams specifically illustrating a drone in a slope displacement measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is a configuration diagram of a drone, and FIG. 5B. Is a picture illustrating the drone.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템에서 무인비행체(110)는 무선통신모듈(111), 제어부(112), 메모리(113), 비행유닛(114) 및 배터리(115)를 포함하며, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 무인비행체(110)는 무인비행체 본체, 프로펠러 모터, 프로펠러 및 착륙 지지대 등을 포함한다.Referring to FIG. 5A, in an inclined plane displacement measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, the unmanned
SAR 센서(120)는 상기 무인비행체(110) 내에 회전 가능하도록 장착되어 비탈면(200)을 촬영한다.The
무선통신모듈(111)은 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)로부터 원격 제어신호를 수신하고, 상기 SAR 센서(120)에 의해 촬영된 SAR 영상을 전송한다.The
제어부(112)는 상기 무선통신모듈(111)을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 비행 유닛(114)을 제어하고, 상기 SAR 센서(120)의 구동을 제어하며, 상기 SAR 센서(120)로부터 촬영된 데이터를 상기 무선통신모듈(111)을 통해 전송하는 것을 제어하도록 MCU로 구현되며, 메모리(113)는 상기 SAR 센서(120)에 의해 촬영된 SAR 영상 데이터를 저장한다.The
비행 유닛(114)은 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)로부터 전송된 원격 제어신호에 따라 상기 무인비행체(110)를 비행시키도록 상기 제어부(112)의 제어에 따라 구동된다.The
배터리(115)는 상기 무선통신모듈(111), 제어부(112), 메모리(113), 비행 유닛(114) 및 SAR 센서(120)에 전원을 공급한다.The
무인비행체 비행 및 조종 단말(170)은 상기 무인비행체(110)의 출동과 복귀, 비행, 충전, 시설물 인식 및 영상촬영을 원격 지시한다. 이때, 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)은 무인비행체(110)의 출동 및 복귀, 비행, 충전, 비탈면 인식, SAR 영상 촬영을 지시할 수 있는 알고리즘과 프로세서가 탑재되어 있다.The unmanned aerial vehicle flight and control terminal 170 remotely directs the dispatch and return of the unmanned
따라서 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)의 명령으로 출동한 무인비행체(110)는 비행궤도를 따라 상기 비탈면(200)에 근접하도록 비행하며, SAR센서(120)가 상기 비탈면(200)의 이상 유무를 확인하도록 SAR 영상을 촬영한다.Therefore, the unmanned
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템에서 SAR 영상 처리부를 구체적으로 나타내는 구성도이다.On the other hand, Figure 6 is a block diagram showing the SAR image processing unit in detail in the slope measurement system using a SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템에서 SAR 영상 처리부(140)는 SAR 영상 분류부(141), SAR 영상 정합부(142), SAR 간섭도 생성부(143), 위상 정렬부(144) 및 좌표값 부여부(145)를 포함한다.Referring to FIG. 6, in an inclined plane displacement measuring system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, the
SAR 영상 분류부(141)는 상기 무인비행체(110)에 장착된 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 센서(120)를 활용하여 인접한 비행궤도에서 동일 비탈면(200)에 대한 시계열(Time-Series)로 획득된 SAR 영상을 분류한다.The SAR
SAR 영상 정합부(142)는 시계열적인 비탈면 변위 발생 여부 측정을 위해 진폭영상 상관계수, 간섭 줄무늬 선명도(Fringe visibility), 스펙클 추적(Speckle Tracking), 참조 포인트(Reference point) 매칭 등의 방법을 이용하여 시계열 SAR 영상 정합(Image co-registration)을 수행한다.The SAR
SAR 간섭도 생성부(143)는 시계열로 측정된 SAR 영상의 간섭 패턴을 기록한 SAR 간섭도(Interferogram)를 생성한다. 여기서, 상기 간섭이란 두 개의 파동이 일치(충돌)할 때 생성되는 패턴으로서, 예를 들면, 물속에 두 개의 돌을 던지게 되면 두 개의 물결 파동이 생기데 되는데, 두 파동이 부딪칠 때 생성되는 파동을 의미한다. 즉, 두 개의 고점(Crest) 파동이 부딪칠 때에는 파동의 높이가 두 배가 되고, 고점과 저점(Sag) 파동이 부딪칠 때에는 평탄(Flat)하게 된다.The SAR
위상 정렬부(144)는 상기 SAR 간섭도에서 연속적인 물리적 위상값을 추출하기 위한 위상정렬(Phase unwrapping)을 수행한다. 예를 들면, 2π의 배수를 증감함으로써 SAR 간섭도에서 생성된 위상 증가분을 제거할 수 있고, 이로 인해 연속적인 물리적 위상정보를 복원할 수 있다.The
좌표값 부여부(145)는 상기 SAR 영상을 이용하여 관측된 변위에 좌표값을 부여(Geo-coding)한다. 이때, 적어도 하나 이상의 지상 기준점 또는 비탈면 수치지형 표고모델(Digital Terrain Model: DTM)을 이용한다.The coordinate
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 무인비행체에 탑재된 SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서로 촬영한 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 비탈면의 변위를 측정하고, 측정된 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면을 가시화함으로써, 비탈면의 보수 및 보강 우선순위를 선정할 수 있고, 이에 따라, 최근 지진, 혹한, 폭우 등으로 인해 발생빈도가 증가하고 있는 도로나 철도의 비탈면, 주택가 인근 급경사지에 대한 산사태 방지에 활용할 수 있고, 또한, 기존의 지점별 설치가 아닌 드론을 활용한 광범위한 지역의 다수 비탈면을 동시에 관리하면서도 동식물의 움직임 등에 영향을 받지 않고 비용-효과적으로 비탈면 변위를 측정할 수 있다.As a result, according to an embodiment of the present invention, the displacement of the slope is measured through time series profiling of an L-band (1 to 2 ㎓ wavelength) SAR image photographed with a SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, By analyzing the measured displacement data and visualizing the slope on which there is a risk of collapse, it is possible to select the priority for repair and reinforcement of the slope. Accordingly, roads or railways that are frequently increasing in frequency due to earthquakes, cold weather and heavy rains. Can be used to prevent landslides on steep slopes near residential areas, and also manages multiple slopes in a wide range of areas using drones rather than existing site-specific installations, while maintaining cost-effective slope displacement without affecting animals and plants. Can be measured.
[무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법][Method of Measuring Slope Displacement Using SAR Sensor on Unmanned Vehicle]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법의 동작흐름도이고, 도 8a 내지 도 8d는 각각 도 7에 도시된 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.7 is a flowchart illustrating a method of measuring slope displacement using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8D illustrate SAR sensors mounted on an unmanned aerial vehicle illustrated in FIG. 7, respectively. Figures for explaining a slope measurement method in detail.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법은, 먼저, 무인비행체(110) 상에 SAR 센서(120)를 탑재한다(S110).Referring to FIG. 7, in a method of measuring slope displacement using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, first, a
다음으로, 상기 무인비행체(110)의 비행궤도를 따라 SAR 센서(120)가, 도 8a에 도시된 바와 같은 비탈면(200)의 시계열 변위 측정을 위한 SAR 영상을 촬영한다(S120).Next, the
다음으로, 상기 비탈면(200)을 다중 관측한 다중시기의 SAR 영상을 수집한다(S130). 도 8b에 도시된 바와 같이, 다수의 무인비행체(110) 및 SAR 센서(120)를 사용하여 비탈면(200)을 다중 관측하는 것이 바람직하다.Next, a multi-view SAR image is collected by multi-observing the slope 200 (S130). As shown in FIG. 8B, it is preferable to multi-view the
다음으로, SAR 영상을 처리하여, 도 8c에 도시된 바와 같은, 수치지형 표고모델(DTM)을 생성한다(S140). 구체적인 SAR 영상 처리 과정은 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.Next, the SAR image is processed to generate a digital terrain elevation model DTM as illustrated in FIG. 8C (S140). A specific SAR image processing process will be described later with reference to FIG. 9.
다음으로, 상기 무인비행체(110)의 비행궤도정보와 상기 수치지형 표고모델(DTM)을 이용하여 모의(Simulated) SAR 영상을 생성하고, 실제 무인비행체(110)에 탑재된 SAR 영상간의 정합을 통해 절대좌표의 보정을 수행한다(S150).Next, a simulated SAR image is generated using the flight trajectory information of the unmanned
다음으로, 상기 SAR 영상이 보정된 비탈면 변위를 분석하고, 도 8d에 도시된 바와 같이, 위험변위를 가시화한다(S160).Next, the slope slope corrected by the SAR image is analyzed, and as shown in FIG. 8D, the risk displacement is visualized (S160).
본 발명의 실시예에 따르면, 무인비행체(110)를 활용하여 다수의 비탈면(200)에 변위를 측정할 수 있기 때문에 종래의 비탈면 개소별로 설치하는 상시계측 시스템에 비해 비탈면 변위 측정비용을 절감시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the displacement can be measured on the plurality of
또한, L-밴드(1~2㎓ 파장대)의 SAR 센서(120)를 이용함에 따라 초목의 영향을 받지 않고 비탈면(120)의 변위 측정이 가능하다. 즉, 기존의 영상센서, 레이저센서 등은 초목의 영향을 받기 때문에 초목의 성장 영향을 제외한 비탈면 자체의 변위 측정이 불가능하지만, 본 발명의 실시예에 따른 SAR 센서(120)의 경우, L-밴드(1~2㎓ 파장대)를 이용하기 때문에 초목의 영향을 받지 않고 비탈면(200)의 변위를 측정할 수 있다.In addition, by using the
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법에서, SAR 영상처리 과정을 구체적으로 나타내는 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도 10g는 각각 도 9에 도시된 SAR 영상처리 과정을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.Meanwhile, FIG. 9 is a flowchart illustrating a SAR image processing process in a method of measuring slope displacement using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 10A to 10G are respectively shown in FIG. 9. FIG. 11 is a diagram for describing a SAR image processing process illustrated in detail.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법의 SAR 영상처리 과정(S140)은, 먼저, 무인비행체(110)에 장착된 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 센서(120)를 활용하여 인접한 비행궤도에서 동일 비탈면(200)에 대한 시계열(Time-Series)로 획득된 SAR 영상을 분류한다(S141). 예를 들면, 시계열(Time-Series)로 획득된 SAR 영상은 도 10a에 도시된 마스터 영상과 도 10b에 도시된 슬레이브 영상으로 분류하며, 이때, 도 10a는 마스터 영상인 제1 SAR 영상을 나타내고, 도 10b는 슬레이브 영상인 후속 촬영된 제2 SAR 영상을 나타낸다.Referring to FIG. 9, a SAR image processing process (S140) of a slope displacement measurement method using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, first, an L-band mounted on the unmanned
다음으로, 시계열적인 비탈면 변위 발생 여부 측정을 위해 진폭영상 상관계수, 간섭 줄무늬 선명도(Fringe visibility), 스펙클 추적(Speckle Tracking), 참조 포인트(Reference point) 매칭 등의 방법을 이용하여 상기 제1 및 제2 SAR 영상에 대해 시계열 SAR 영상 정합(Image co-registration)을 수행한다(S142). 예를 들면, 도 10c는 변경되지 않은 제1 SAR 영상을 나타내고, 도 10d는 정합된 제2 SAR 영상을 나타낸다.Next, in order to measure the occurrence of time-series slopes, the first and the first and the like are measured using methods such as amplitude image correlation coefficient, interference visibility, speckle tracking, and reference point matching. Time series SAR image matching (Image co-registration) is performed on the second SAR image (S142). For example, FIG. 10C shows an unaltered first SAR image, and FIG. 10D shows a matched second SAR image.
다음으로, 시계열로 측정된 SAR 영상의 간섭 패턴을 기록한 SAR 간섭도(Interferogram)를 생성한다(S143). 예를 들면, 도 10e는 SAR 간섭도를 생성한 것을 나타내는 도면으로서, 상기 제1 및 제2 SAR 영상의 동일한 지점이 합치되도록 제1 및 제2 SAR 영상을 중첩(overlap)하고, 이와 같이 중첩된 제1 SAR 영상의 위상에서 후속 촬영된 제2 SAR 영상의 위상을 차감한다.Next, a SAR interferogram recording the interference pattern of the SAR image measured in time series is generated (S143). For example, FIG. 10E is a diagram illustrating generation of SAR interference, wherein the first and second SAR images are overlapped to coincide with the same point of the first and second SAR images, and thus overlapped. The phase of the second SAR image captured subsequently is subtracted from the phase of the first SAR image.
다음으로, 상기 SAR 간섭도에서 연속적인 물리적 위상값을 추출하기 위한 위상정렬(Phase unwrapping)을 수행한다(S144). 예를 들면, 도 10f는 위상 정렬된 것을 나타내는 도면이다.Next, phase unwrapping is performed to extract continuous physical phase values from the SAR interference degree (S144). For example, FIG. 10F is a diagram illustrating phase aligned.
다음으로, 상기 SAR 영상을 이용하여 관측된 변위에 좌표값을 부여(Geo-coding)한다(S145). 이때, 적어도 하나 이상의 지상 기준점 또는 비탈면 수치지형 표고모델(Digital Terrain Model: DTM)을 이용한다. 예를 들면, 도 10g는 좌표값을 부여한 것을 나타내는 도면이다.Next, a coordinate value is assigned (Geo-coding) to the observed displacement using the SAR image (S145). In this case, at least one ground reference point or slope surface digital terrain model (DTM) is used. For example, FIG. 10G is a figure which shows that the coordinate value was provided.
후속적으로, 전술한 바와 같이, 상기 SAR 영상을 보정한 후, 비탈면 변위를 분석하여 위험변위를 가시화할 수 있다.Subsequently, as described above, after correcting the SAR image, the slope displacement may be analyzed to visualize the risk displacement.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 국토교통부는 매년 1,250억원의 예산을 투입하여 300~400개소의 비탈면을 정비하는데, 현재 비탈면이 설치되지 않은 대부분의 비탈면의 변위를 측정할 수 있다. 또한, 비탈면 붕괴, 낙석 등 피해상황을 살펴보면 해빙기나 하절기 폭우에 의해 증가되는 경향이 있는데, 해빙기, 폭우시 비탈면 변위 발생 여부에 대한 수시점검이 가능하여 비탈면 붕괴로 인한 인명피해 등 사회적 피해를 최소화할 수 있다. 또한, 국내 도로 및 철도 비탈면은 수 만개에 이르고 급경사지도 30,000개에 달하는데, 이러한 비탈면 및 급경사지의 효율적 관리를 위한 변위 측정기술로 활용할 수 있다. 특히, 최근 혹한, 지진, 폭우 등으로 지반의 급격한 변위가 발생할 가능성이 높아진 점을 감안하면 그 활용도가 높아질 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport to maintain the slope of 300 to 400 places by inputting a budget of 125 billion won every year, it is possible to measure the displacement of most slopes that are not currently installed slope. In addition, the damage situation such as slope collapse and rockfall tends to be increased due to sea ice or summer heavy rains, and it is possible to check on whether slope displacement occurs during sea ice and heavy rains, thereby minimizing social damage such as human damage due to slope collapse. Can be. In addition, the domestic road and railway slopes reach tens of thousands and steep slopes of 30,000, it can be used as a displacement measurement technology for the efficient management of such slopes and steep slopes. In particular, in view of the recent increase in the possibility of rapid displacement of the ground due to severe earthquakes, heavy rain, etc., the utilization thereof may be increased.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 비탈면 변위 측정 시스템
110: 무인비행체(드론)
120: SAR 센서
130: SAR 영상 수집부
140: SAR 영상 처리부
150: SAR 영상 보정부
160: 비탈면 변위 분석 및 가시화부
170: 무인비행체 비행 및 조종 단말
111: 무선통신모듈
112: 제어부
113: 메모리
114: 비행유닛
115: 배터리
141: SAR 영상 분류부
142: SAR 영상 정합부
143: SAR 간섭도 생성부
144: 위상 정렬부
145: 좌표값 부여부100: slope displacement measurement system
110: drone 120: SAR sensor
130: SAR image collecting unit 140: SAR image processing unit
150: SAR image correction unit 160: slope displacement analysis and visualization unit
170: drone flight and control terminal
111: wireless communication module 112: control unit
113: memory 114: flight unit
115: battery
141: SAR image classification unit 142: SAR image matching unit
143: SAR interference generating unit 144: phase alignment unit
145: coordinate value provider
Claims (13)
상기 비탈면(200)에 대한 SAR 영상을 획득할 수 있도록 상기 무인비행체(110)에 탑재되어 상기 비탈면(200)을 시계열적으로 촬영하는 SAR 센서(120);
상기 SAR 센서(120)에서 시계열적으로 다중 관측한 다중시기의 SAR 영상을 수집하는 SAR 영상 수집부(130);
상기 SAR 영상 수집부(130)에서 수집한 SAR 영상을 처리하고, 수치지도 표고모델(DTM)을 생성하는 SAR 영상 처리부(140);
상기 무인비행체(110)의 비행궤도정보와 상기 수치지도 표고모델(DTM)을 이용하여 모의(Simulated) SAR 영상을 생성하고, 실제 무인비행체(110)의 SAR 영상간의 정합을 통해 절대좌표의 보정을 수행하는 SAR 영상 보정부(150); 및
상기 SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 측정된 비탈면(200)의 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면(200)을 가시화하고, 상기 비탈면(200)의 보수 및 보강을 위한 우선순위를 선정하는 비탈면 변위 분석 및 가시화부(160)
를 포함하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.An unmanned aerial vehicle 110 flying toward the slope 200 along the flight trajectory so that the Synthetic Aperture Radar (SAR) sensor 120 can photograph the slope 200;
A SAR sensor (120) mounted on the unmanned aerial vehicle (110) so as to obtain a SAR image of the slope (200) to photograph the slope (200) in time series;
A SAR image collection unit (130) for collecting SAR images of multiple time periods observed in time series by the SAR sensor (120);
A SAR image processing unit 140 for processing the SAR image collected by the SAR image collecting unit 130 and generating a digital map elevation model (DTM);
Simulated SAR images are generated using the flight trajectory information of the unmanned aerial vehicle 110 and the digital map elevation model (DTM), and the absolute coordinates are corrected by matching the SAR images of the actual unmanned aerial vehicle 110. A SAR image correction unit 150 to perform; And
Analyze the displacement data of the slope 200 measured through time series profiling of the SAR image to visualize the slope 200 which is at risk of collapse, and to determine the priority for repair and reinforcement of the slope 200 Displacement Analysis and Visualization (160)
Slope displacement measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle including a.
상기 무인비행체(110)의 출동과 복귀, 비행, 충전, 비탈면 인식 및 SAR 영상 촬영을 원격 지시하는 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)을 추가로 포함하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.The method of claim 1,
Slope surface using the SAR sensor mounted on the unmanned vehicle further includes a drone flying and steering terminal 170 for remotely instructing the dispatch and return, flight, charging, slope recognition and SAR image shooting of the unmanned aerial vehicle (110). Displacement measuring system.
상기 SAR 센서(120)는 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.The method of claim 1,
The SAR sensor 120 is a slope displacement measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized in that to take a L-band (1 ~ 2㎓ wavelength band) SAR image.
상기 무인비행체(110)에 장착된 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 센서(120)를 활용하여 인접한 비행궤도에서 동일 비탈면(200)에 대한 시계열(Time-Series)로 획득된 SAR 영상을 분류하는 SAR 영상 분류부(141);
시계열적인 비탈면 변위 발생 여부 측정을 위해 시계열 SAR 영상 정합(Image co-registration)을 수행하는 SAR 영상 정합부(142);
시계열로 측정된 SAR 영상의 간섭 패턴을 기록한 SAR 간섭도(Interferogram)를 생성하는 SAR 간섭도 생성부(143);
상기 SAR 간섭도에서 연속적인 물리적 위상값을 추출하기 위한 위상정렬(Phase unwrapping)을 수행하는 위상 정렬부(144); 및
상기 SAR 영상을 이용하여 관측된 변위에 좌표값을 부여(Geo-coding)하는 좌표값 부여부(145)를 포함하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.The method of claim 1, wherein the SAR image processing unit 140,
Using the L-band (1 ~ 2 ㎓ wavelength) SAR sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110, SAR images acquired in time series on the same slope 200 on adjacent flight tracks are obtained. A SAR image classification unit 141 for classifying;
A SAR image registration unit 142 which performs time series SAR image coordination to measure whether time series slope displacement occurs;
A SAR interference generating unit 143 for generating a SAR interferogram recording an interference pattern of a SAR image measured in time series;
A phase aligner 144 for performing phase unwrapping to extract continuous physical phase values from the SAR interference degree; And
A slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle comprising a coordinate value assigning unit (145) for geo-coding a displacement observed using the SAR image.
상기 SAR 영상 정합부(142)는 진폭영상 상관계수, 간섭 줄무늬 선명도(Fringe visibility), 스펙클 추적(Speckle Tracking) 또는 참조 포인트(Reference point) 매칭 방법을 이용하여 시계열 SAR 영상 정합(Image co-registration)을 수행하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.The method of claim 4, wherein
The SAR image matching unit 142 performs time series SAR image matching using an amplitude image correlation coefficient, interference fringe visibility, speckle tracking, or reference point matching. A slope measurement system using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized in that performing a).
상기 위상 정렬부(144)는 2π의 배수를 증감함으로써 SAR 간섭도에서 생성된 위상 증가분을 제거할 수 있고, 이로 인해 연속적인 물리적 위상정보를 복원하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.The method of claim 4, wherein
The phase aligner 144 may remove the phase increase generated from the SAR interference by increasing or decreasing the multiple of 2π, thereby restoring the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle. Slope displacement measurement system utilized.
상기 좌표값 부여부(145)는 적어도 하나 이상의 지상 기준점 또는 비탈면 수치지형 표고모델(Digital Terrain Model: DTM)을 이용하여 좌표값을 부여하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.The method of claim 4, wherein
The coordinate value providing unit 145 slopes using a SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, characterized in that to assign a coordinate value using at least one ground reference point or slope digital model (Digital Terrain Model: DTM) Displacement measuring system.
상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)로부터 원격 제어신호를 수신하고, 상기 SAR 센서(120)에 의해 촬영된 영상신호를 전송하는 무선통신모듈(111);
상기 무선통신모듈(111)을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 비행 유닛(114)을 제어하고, 상기 SAR 센서(120)의 구동을 제어하며, 상기 SAR 센서(120)로부터 촬영된 SAR 영상 데이터를 상기 무선통신모듈(111)을 통해 전송하는 것을 제어하는 제어부(112);
상기 SAR 센서(120)에 의해 촬영된 SAR 영상 데이터를 저장하는 메모리(113);
상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(170)로 전송된 원격 제어신호에 따라 상기 무인비행체(110)를 비행시키도록 상기 제어부(112)의 제어에 따라 구동되는 비행 유닛(114); 및
상기 무선통신모듈(111), 제어부(112), 메모리(113), 비행 유닛(114) 및 SAR 센서(120)에 전원을 공급하는 배터리(145)를 포함하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 시스템.According to claim 1, The unmanned aerial vehicle 110,
A wireless communication module 111 for receiving a remote control signal from the unmanned aerial vehicle flight and control terminal 170 and transmitting an image signal photographed by the SAR sensor 120;
Control the flight unit 114 according to the remote control signal received through the wireless communication module 111, controls the driving of the SAR sensor 120, and the SAR image data taken from the SAR sensor 120 A control unit 112 for controlling the transmission through the wireless communication module 111;
A memory 113 for storing SAR image data photographed by the SAR sensor 120;
A flight unit (114) driven under the control of the control unit (112) to fly the unmanned aerial vehicle (110) according to the remote control signal transmitted to the unmanned aerial vehicle flight and control terminal (170); And
Utilizes a SAR sensor mounted in an unmanned aerial vehicle including a wireless communication module 111, a control unit 112, a memory 113, a flight unit 114 and a battery 145 for supplying power to the SAR sensor 120. One slope measurement system.
b) 상기 무인비행체(110)의 비행궤도를 따라 상기 SAR 센서(120)가 비탈면(200)의 시계열 변위 측정을 위한 SAR 영상을 촬영하는 단계;
c) 상기 비탈면(200)을 다중 관측한 다중시기의 SAR 영상을 수집하는 단계;
d) 상기 수집된 SAR 영상을 처리하고, 수치지형 표고모델(DTM)을 생성하는 단계;
e) 상기 무인비행체(110)의 비행궤도정보와 상기 수치지형 표고모델(DTM)을 이용하여 모의(Simulated) SAR 영상을 생성하고, 실제 무인비행체(110)에 탑재된 SAR 영상간의 정합을 통해 절대좌표의 보정을 수행하는 단계; 및
f) 상기 비탈면(200)의 변위를 분석하고 위험변위를 가시화하는 단계를 포함하되,
상기 무인비행체(110)에 탑재된 SAR 센서(120)를 이용하여 촬영된 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 영상의 시계열 프로파일링을 통해 비탈면(200)의 변위를 측정하고, 측정된 변위 데이터를 해석하여 붕괴 위험성이 있는 비탈면(200)을 가시화한 후, 상기 비탈면(200)의 보수 및 보강을 위한 우선순위를 선정하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법.a) mounting a Synthetic Aperture Radar (SAR) sensor 120 on the unmanned aerial vehicle 110;
b) the SAR sensor 120 photographs a SAR image for measuring a time series displacement of the slope 200 along the flight trajectory of the unmanned aerial vehicle 110;
c) collecting SAR images of multiple times obtained by multi-observing the slope 200;
d) processing the collected SAR images and generating a digital terrain elevation model (DTM);
e) Generate simulated SAR images using the flight trajectory information of the unmanned aerial vehicle 110 and the digital terrain elevation model (DTM), and absolute through the matching between the SAR images mounted on the actual unmanned aerial vehicle 110. Performing a correction of the coordinates; And
f) analyzing the displacement of the slope 200 and visualizing the risk displacement,
The displacement of the slope 200 is measured by time series profiling of the L-band (1 to 2 ~ wavelength) SAR image photographed using the SAR sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110, and the measured displacement After analyzing the data to visualize the slope 200 which is at risk of collapse, the slope displacement measurement using the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle is characterized by selecting priorities for repair and reinforcement of the slope 200. Way.
d-1) 상기 무인비행체(110)에 장착된 L-밴드(1~2㎓ 파장대) SAR 센서(120)를 활용하여 인접한 비행궤도에서 동일 비탈면(200)에 대한 시계열(Time-Series)로 획득된 SAR 영상을 분류하는 단계;
d-2) 시계열적인 비탈면 변위 발생 여부 측정을 위해 시계열 SAR 영상 정합을 수행하는 단계;
d-3) 시계열로 측정된 SAR 영상의 간섭 패턴을 기록한 SAR 간섭도를 생성하는 단계;
d-4) 상기 SAR 간섭도에서 연속적인 물리적 위상값을 추출하기 위한 위상정렬을 수행하는 단계; 및
d-5) 상기 SAR 영상을 이용하여 관측된 변위에 좌표값을 부여하는 단계를 포함하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법.The method of claim 9, wherein the d) step,
d-1) by using the L-band (1 ~ 2 ㎓ wavelength) SAR sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110 obtained in a time series (Time-Series) for the same slope 200 in the adjacent flight trajectory Classifying the captured SAR image;
d-2) performing time series SAR image matching to determine whether time series slope displacement occurs;
d-3) generating a SAR coherence which records the interference pattern of the SAR image measured in time series;
d-4) performing phase alignment to extract consecutive physical phase values from the SAR interference; And
d-5) A slope measurement method using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, the method comprising assigning a coordinate value to a displacement observed using the SAR image.
상기 d-2) 단계는 진폭영상 상관계수, 간섭 줄무늬 선명도, 스펙클 추적 또는 참조 포인트 매칭 방법을 이용하여 시계열 SAR 영상 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법.The method of claim 10,
Step d-2) is a slope displacement using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized in that time series SAR image matching is performed using an amplitude image correlation coefficient, interference fringe sharpness, speckle tracking, or reference point matching. How to measure.
상기 d-4) 단계는 2π의 배수를 증감함으로써 SAR 간섭도에서 생성된 위상 증가분을 제거할 수 있고, 이로 인해 연속적인 물리적 위상정보를 복원하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법.The method of claim 10,
In step d-4, the phase increment generated from the SAR interference can be removed by increasing or decreasing the multiple of 2π, and thus, the SAR sensor mounted on the unmanned aerial vehicle is used to restore continuous physical phase information. One slope measurement method.
상기 d-5) 단계는 적어도 하나 이상의 지상 기준점 또는 비탈면 수치지형 표고모델(Digital Terrain Model: DTM)을 이용하여 좌표값을 부여하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 SAR 센서를 활용한 비탈면 변위 측정 방법.The method of claim 10,
Step d-5) is measured slope slope using a SAR sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized in that the coordinate value is assigned using at least one ground reference point or slope digital numerical model (DTM). Way.
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