KR100633448B1 - GPS-Based Slope Monitoring Method and System - Google Patents
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Abstract
사면의 거동을 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하며 사면붕괴(산사태)를 예측하는 것이 가능하도록, 사면으로부터 일정 거리 떨어진 고정된 위치에 지피에스 신호(데이터)를 수신하는 고정국을 설치하고, 사면에는 소정의 간격으로 배열하여 지피에스 신호를 수신하는 다수의 측정국을 설치하고, 고정국으로부터 전송되는 지피에스 신호를 이용하여 측정국으로부터 전송되는 지피에스 신호를 보정하여 정확한 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 일정 시간 단위로 전후 데이터를 비교하여 사면의 거동 상황을 모니터링하고, 모니터링 결과 사면의 거동에서 이상징후를 발견하면 경보를 발생시키는 과정으로 이루어지는 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법을 제공한다.In order to be able to monitor the behavior of slopes in real time and to predict slope collapse (landslides), a fixed station is installed to receive GPS signals (data) at a fixed distance away from the slopes. Arrange a number of measuring stations that receive GPS signals by arranging them, and extract the correct data by calibrating the GPS signals transmitted from the measuring station using the GS signals transmitted from the fixed station, and extract the data back and forth in a predetermined time unit. It provides a method of monitoring slope behavior using GPS, which compares data to monitor slope behavior and generates an alarm when an abnormality is detected in slope behavior as a result of the monitoring.
지피에스, 사면, 산사태, 붕괴, 거동, 모니터링, 위치, 측정, 경보, 신호GPS, slope, landslide, collapse, behavior, monitoring, location, measurement, alarm, signal
Description
도 1은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 시스템의 일실시예를 사면에 설치한 상태를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a state in which an embodiment of a system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention is installed on a slope.
도 2는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 시스템의 일실시예를 나타내는 블럭도이다.Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of a system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.Figure 3 is a flow chart for explaining an embodiment of a method for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention.
본 발명은 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지피에스(GPS;Global Positioning System) 데이터를 이용하여 절개지나 댐, 산사면 등의 사면의 거동을 지속적으로 정밀하게 모니터링하는 것에 의하여 사면붕괴(산사태)를 예측하는 것이 가능하고 이에 대비할 수 있도록 하는 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for monitoring slope behavior using GPS, and more specifically, to continuously and precisely monitor slope behavior such as an incision, a dam or a slope using GPS (GPS) data. The present invention relates to a method and a system for monitoring slope behavior using GPS, which is capable of predicting slope collapse and landslides.
일반적으로 사면의 붕괴현상을 산사태 또는 사면붕괴(slope failure)라고 하 며, 탈락(fall), 전도(topple), 활동(slide), 유동(flow), 퍼짐(spread) 등을 포함하여 말한다.Generally, the collapse of slope is called landslide or slope failure, and it includes fall, topple, slide, flow and spread.
우리나라의 경우 산이 많은 지형으로, 도로의 건설이나 주택의 건축 등을 시행하는 경우 산이나 언덕 등을 절개하게 되므로 사면이 발생하게 된다. 그리고 댐이나 제방 등을 구축하는 경우에도 사면이 발생한다.In Korea, when the terrain is mountainous, road construction or housing construction is performed, slopes are generated because the mountains or hills are cut. Slopes also occur when dams or embankments are constructed.
상기와 같이 사면이 발생하면, 사면의 안정성을 파악하는 것이 매우 중요하며, 산사태(사면붕괴)가 발생할 가능성이 있는 지를 미리 예측하여 대책을 강구하는 것이 필요하다.When the slope occurs as described above, it is very important to grasp the stability of the slope, and it is necessary to take measures in advance to predict whether a landslide (slope collapse) may occur.
상기 산사태(사면붕괴)의 발생원인으로는 지질, 토질, 지질구조, 지형상의 취약점 등의 내적요인과, 강우, 융설, 지하수, 하천 및 해안의 침식, 지진 등의 자연적인 외적요인 및 절토, 성토 및 댐건설 등의 인위적인 외적요인 등으로 구분할 수 있으며, 상기 요인으로 인하여 전단응력이 증가하거나 전단강도가 감소하여 안전율(=전단강도/전단응력)이 1인 상태에 도달하면 산사태(사면붕괴)가 발생한다.The causes of landslides (slope decay) include internal factors such as geology, soil, geological structure, and topographic weakness, and natural external factors such as rainfall, snowfall, groundwater, river and coastal erosion, earthquake, and cut. And artificial external factors such as dam construction.As a result of the above factors, landslide (slope collapse) is caused when the shear stress increases or the shear strength decreases to reach a safety factor of 1 (shear strength / shear stress). Occurs.
우리나라의 경우 산사태(사면붕괴)가 주로 하절기의 집중강우기 및 해빙기 에 발생하며, 막대한 인명과 재산상의 피해를 야기시킨다.In Korea, landslides (slope decay) occur mainly in heavy rainfall and sea ice during the summer season, causing enormous loss of life and property damage.
그런데 사면은 일반적으로 깊이, 풍화도 또는 변질도, 지질구조의 유무와 종류 등에 따라 하나의 사면에서도 지반 물성이 다르게 나타나므로, 사면의 안정성 여부를 정확하게 예측하는 것은 매우 어려운 일이다.However, slopes generally have different soil properties on one slope according to depth, weathering or deterioration, geological structure, etc., so it is very difficult to accurately predict the stability of the slope.
따라서 최근에는 사면의 안정성을 평가하기 위하여 사면의 거동을 정량적으로 파악할 수 있는 계측을 이용하는 추세에 있다.Therefore, in recent years, in order to evaluate the stability of the slope, there is a trend to use the measurement that can grasp the behavior of the slope quantitatively.
그러나 현재 사면의 계측방법으로 주로 이용되는 수동계측은 여러가지 문제점이 노출된다. 첫째, 현장에서 상주하여 계측하기가 대단히 어려우므로, 계측빈도와 계측시점에 있어 합리성이 결여되기 쉬우며, 비상시의 능동적인 대처가 불가능하다. 둘째, 계측을 수행하는 개인차에 의한 오차가 발생할 우려가 높다. 셋째, 현장의 계측결과에 대해 전문가의 시급한 판단이 필요한 경우 신속한 전달과 해석이 어렵다. 넷째, 계측자료 부족 및 신뢰성 결여로 데이터베이스 구축이 어려워 유사 사면의 계측 수행시에 활용하는 것이 어렵다.However, manual measurement, which is mainly used as a measurement method of slopes, presents various problems. First, because it is very difficult to stay in the field and measure, it is easy to lack rationality in measurement frequency and measurement time point, and it is impossible to proactively cope with emergencies. Second, there is a high possibility of errors due to individual differences in measurement. Third, if the expert needs urgent judgment on the measurement results in the field, it is difficult to quickly deliver and interpret them. Fourth, due to lack of measurement data and lack of reliability, it is difficult to construct a database, which makes it difficult to use it for measurement of similar slopes.
본 발명의 목적은 상기와 같은 수동계측의 문제점을 해결하기 위하여, 실시간으로 자동으로 계측할 수 있는 방법 및 시스템을 개발하기 위한 것으로 사면붕괴(산사태)에 의한 재해를 사전에 방지하는 데, 매우 효과적으로 이용하기 위한 것이다.An object of the present invention is to develop a method and system that can be automatically measured in real time in order to solve the problems of manual measurement as described above, which is very effective in preventing disasters caused by slope collapse in advance. It is to use.
즉 사면붕괴(산사태)를 사전에 예측하고 이에 대한 대책을 수립하여 재해를 예방하기 위해서는 사면 변형의 현저화를 조기에 발견하여 그 상황을 파악하는 것이 중요하며, 본 발명은 이를 위해서 사면의 거동 특성을 항상 모니터링하는 동시에 실시간(real-time)으로 그 정보를 전달, 처리할 수 있는 계측의 자동화를 실현할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다.In other words, in order to predict slope collapse (landslides) in advance and establish countermeasures to prevent disasters, it is important to find out the slope of the slope deformation early and to grasp the situation. It provides a method and system for realizing the automation of measurement that can monitor the information at all times and deliver and process the information in real time.
본 발명은 고정된 위치에서 지피에스(GPS) 데이터를 수신하는 고정국과 사면의 정해진 위치에서 지피에스(GPS) 데이터를 수신하는 다수의 측정국을 이용하여 사면의 거동을 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하며 사면붕괴(산사태)를 예측하 는 것이 가능한 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.The present invention can monitor the behavior of the slope in real time using a fixed station for receiving GPS data at a fixed position and a plurality of measuring stations for receiving GPS data at a predetermined position of the slope and slope collapse. The aim is to provide a method for monitoring slope behavior using GPS, which can predict landslides.
또 본 발명의 다른 목적은 고정된 위치에서 지피에스(GPS) 데이터를 수신하는 고정국과 사면의 정해진 위치에서 지피에스(GPS) 데이터를 수신하는 다수의 측정국을 이용하여 사면의 거동을 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하며 사면붕괴(산사태)를 예측하는 것이 가능한 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to monitor the behavior of a slope in real time using a fixed station receiving GPS data at a fixed position and a plurality of measuring stations receiving GPS data at a predetermined position on a slope. It is to provide a system for monitoring slope behavior using GPS, which is possible and predicts landslide collapse.
본 발명이 제안하는 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법은 사면으로부터 일정 거리 떨어진 고정된 위치에 지피에스 신호(데이터)를 수신하는 고정국을 설치하고, 사면에는 소정의 간격으로 배열하여 지피에스 신호를 수신하는 다수의 측정국을 설치하고, 상기 고정국으로부터 전송되는 지피에스 신호를 이용하여 상기 측정국으로부터 전송되는 지피에스 신호를 보정하여 정확한 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 일정 시간 단위로 전후 데이터를 비교하여 사면의 거동 상황을 모니터링하고, 모니터링 결과 사면의 거동에서 이상징후를 발견하면 경보를 발생시키는 과정으로 이루어진다.According to the present invention, a method for monitoring slope behavior using GPS is provided with a fixed station for receiving GPS signals (data) at a fixed distance away from the slope, and arranged at predetermined intervals on the slope to receive a plurality of GPS signals. A measurement station is installed, the GPS signal transmitted from the fixed station is corrected to correct the GS signal transmitted from the measurement station, and the correct data is extracted. It monitors the situation and generates an alarm when an abnormality is detected in the slope behavior as a result of the monitoring.
또 본 발명의 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 시스템은 사면으로부터 일정 거리 떨어진 고정된 위치에 설치되고 지피에스 신호(데이터)를 수신하는 고정국과, 사면에 소정의 간격으로 배열하여 설치되고 지피에스 신호를 수신하는 다수의 측정국과, 상기 고정국으로부터 전송되는 지피에스 신호를 이용하여 상기 측정국으로부터 전송되는 지피에스 신호를 보정하여 정확한 데이터를 추출하고 추출된 데이터를 일정 시간 단위로 전후 데이터를 비교하여 사면의 거동 상황을 모니터링하고 모니터링 결과 사면의 거동에서 이상징후를 발견하면 경보를 발생시키는 제어부를 포함하여 이루어진다.In addition, the slope behavior monitoring system using the GPS of the present invention is installed in a fixed position away from the slope and receives a GPS signal (data) and a station arranged at a predetermined interval on the slope to receive the GPS signal By correcting the GPS signal transmitted from the measuring station using a plurality of measuring stations and the GPS signal transmitted from the fixed station to extract the correct data, and compare the before and after data in a predetermined time unit to determine the behavior of the slope It includes a control unit that monitors and generates an alarm when an abnormality is detected in the slope behavior as a result of the monitoring.
다음으로 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of a method and system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 시스템은 도 1∼도 2에 나타낸 바와 같이, 댐이나 절개지, 산사면 등의 사면(2)으로부터 일정 거리 떨어진 고정된 위치에 설치되고 지피에스 신호(데이터)를 수신하는 고정국(10)과, 사면(2)에 소정의 간격으로 배열하여 설치되고 지피에스 신호를 수신하는 다수의 측정국(20)과, 상기 고정국(10)으로부터 전송되는 지피에스 신호를 이용하여 상기 측정국(20)으로부터 전송되는 지피에스 신호를 보정하여 정확한 데이터를 추출하고 추출된 데이터를 일정 시간 단위로 전후 데이터를 비교하여 사면(2)의 거동 상황을 모니터링하고 모니터링 결과 사면(2)의 거동에서 이상징후를 발견하면 경보를 발생시키는 제어부(30)를 포함하여 이루어진다.First, the monitoring system of slope behavior using GPS according to the present invention is installed at a fixed position away from a
상기 고정국(10) 및 각각의 측정국(20)에서는 각각 4개의 지피에스(GPS) 위성(6)으로부터 지피에스(GPS) 신호를 수신하여 위도, 경도, 고도의 3차원 위치(3차원 좌표)를 측정하게 된다.The
상기 지피에스 위성(6)이 송신하는 신호에는 C/A 코드(Clear and Acquisition code), P 코드(Precision code)가 포함되며, P 코드는 10.23Mbps, 주 기를 1주로 하는 정밀 측위를 목적으로 하고, C/A 코드는 1.023Mbps, 주기는 약 1밀리초(ms)로 한다. 그리고 지피에스 위성(6)의 송신 주파수는 L1(1,575.42MHz)과 L2(1,227.6MHz)의 2가지 파이며, L1에는 C/A 코드와 P코드가 포함되고, L2에는 P 코드만 포함된다. C/A 코드의 위치 측정 정밀도는 공칭 100m 이내이고, P 코드에 의한 정밀도는 공칭 16m 이내인 것으로 알려져 있다.Signals transmitted by the
상기 지피에스 위성(6)에서 송신되는 신호가 사용자 수신기에 도달되는 시간에 빛의 속도를 곱하면 지피에스 위성(6)과 사용자 사이의 거리를 계산할 수 있으며, 이 거리에는 주요 오차인자로서 사용자의 시계오차에 의한 거리오차가 포함된다. 이와 같이 측정된 거리를 의사거리(Pseudo Range)라고 한다.By multiplying the speed of light by the time when the signal transmitted from the
그리고 지피에스(GPS)에서 사용하는 좌표계는 WGS-84 좌표계이며, 좌표 원점이 지구 질량 중심에 위치하는 직교의 중심고정(ECBF;Earth Centered Body Fixed) 좌표계이다.The coordinate system used by GPS is the WGS-84 coordinate system, and is an ECBF (Earth Centered Body Fixed) coordinate system whose coordinate origin is located at the center of the earth's mass.
상기와 같이 의사거리를 측정하는 경우에는 여러가지 요인에 의하여 오차가 발생하게 되며, 제거 가능한 공통오차와 제거할 수 없는 오차가 있다. 상기에서 제거 가능한 공통오차로는 S/A 오차, 전리층 오차, 대류권 지연, 궤도력 오차, 위성시계오차 등이 있으며, 제거할 수 없는 오차로는 수신기 잡음 및 분해능력, 다중경로에 의한 잡음 등이 있다.In the case of measuring the pseudo distance as described above, an error occurs due to various factors, and there are common errors that can be removed and errors that cannot be removed. Common errors that can be removed include S / A error, ionospheric error, tropospheric delay, orbital error, and satellite clock error. Non-removable errors include receiver noise, resolution, and multipath noise. have.
아래의 표 1에는 상기와 같은 여러가지 오차의 요인에 따른 측정 거리의 오차 범위를 나타낸다.Table 1 below shows the error range of the measurement distance according to the above various factors of error.
그리고 지피에스를 이용한 측위기법으로는 단독측위 기법, DGPS 기법, 상대측위 기법, PTK 기법 등이 있다.In addition, positioning methods using GPS include single positioning, DGPS, relative positioning, and PTK.
상기 단독측위(Positioning) 기법은 1대의 저가 수신기로 4대 이상의 지피에스 위성(6)으로부터 코드신호를 수신하고, 수신기 내에서 자신의 위치를 실시간으로 계산하는 것으로, 위치결정 정밀도는 15∼30m로 매우 낮다.The positioning technique receives code signals from four or
상기 DGPS(differential GPS) 기법은 측량용과 항법용 수신기를 결합하여 이동체의 실시각 정밀위치를 측정하는 것으로, 위치결정 정밀도는 1∼5m이다. 즉 DGPS 기법은 제2의 장치(미리 정적측량을 통하여 매우 정밀한 위치를 알고 있는 지점에 설치하는 기준국)가 수신기 근처에 존재하여 지금 현재 수신받는 자료가 얼마만큼 빗나간 양이라는 것을 수신기에게 알려주는 것에 의하여 위치결정의 오차를 극소화시킬 수 있는 방법이며, 공통적으로 발생하는 오차원인은 제거되어 정확한 실제 좌표를 얻을 수 있는 방법이다.The differential GPS (DGPS) technique combines surveying and navigation receivers to measure the real-angle precision position of a moving object, and has a positioning accuracy of 1 to 5 m. In other words, the DGPS technique is intended to inform the receiver that a second device (a reference station that is installed at a point where it knows very precise positions through static surveys) is near the receiver and that the amount of data currently received is out of order. By this method, the error of positioning can be minimized, and the common dimensional person is eliminated to obtain accurate actual coordinates.
상기 상대측위(Static Survey) 기법은 2대 이상의 측량용 지피에스 수신기를 이용하여 고정밀도로 상대위치를 측정하는 것으로, 위치결정 정밀도는 수m 이다. 그리고 후처리 상대측위 기법을 이용하면 수cm 이하의 고정밀도로 위치 측정이 가능하다. 즉 후처리 상대측위 기법은 기준점과 측정지점에서 동시에 수신한 L1, L2 반송파 자료를 상대측위 결정능력을 갖는 프로그램에 의해 계산하여 정밀도를 현격 하게 증가시키는 방법으로, 두 수신기간의 측정거리에 대하여 1억분의 1(20 ppb)의 정밀도로 위치를 측정할 수 있는 능력을 갖고 있다.The static survey technique measures a relative position with high precision using two or more GPS receivers for surveying, and the positioning precision is several meters. The post-processing relative positioning technique enables position measurement with a high precision of several centimeters or less. In other words, the post-processing relative positioning technique calculates the L1 and L2 carrier data simultaneously received from the reference point and the measurement point by a program having relative positioning capability, and increases the precision drastically. It has the ability to measure position with an accuracy of one billionth (20 ppb).
상기 RTK(Real Time Kinematic) 기법은 2대 이상의 측량용 수신기를 이용하여 실시각으로 고정밀도로 위치를 측정하는 것으로, 위치결정 정밀도는 1∼2cm 이다. 즉 RTK 기법은 오차 보정을 위해 전송하는 데이터가 거리오차 보정값이 아닌 기준국에서 수신한 반송파 자료라는 것을 제외하고는 상기 DGPS 기법의 개념과 유사하다.The RTK (Real Time Kinematic) technique uses two or more survey receivers to measure the position with high accuracy at an actual angle, and positioning accuracy is 1 to 2 cm. That is, the RTK technique is similar to the concept of the DGPS technique except that data transmitted for error correction is carrier data received from a reference station, not a distance error correction value.
본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 시스템에서는 상기 상대측위 기법, DGPS 기법, RTK 기법 등을 적용하는 것이 가능하다.In the slope behavior monitoring system using GPS according to the present invention, it is possible to apply the relative positioning technique, the DGPS technique, the RTK technique, and the like.
상기 고정국(10)은 미리 정적측량을 실시하여 매우 정밀한 위치를 알고 있는 지점에 설치한다.The
또 상기 고정국(10)은 사면(2)으로부터 일정 거리 떨어져서 사면(2)의 거동과 동일한 거동을 보이지 않으며, 사면(2)이 붕괴되더라도 위치가 변경되지 않을 지점에 설치하는 것이 바람직하다.In addition, the
상기와 같이 설치되는 고정국(10)은 기준위치(설치위치)에 대한 3차원 좌표값(위도, 경도, 고도)이 미리 설정(확정)되고, 이 기준위치에 대한 좌표값이 상기 제어부(30)에 고정국(10)의 기준위치로 입력된다.The fixed
상기 고정국(10)에는 지피에스 위성(6)으로부터 송신된 신호를 수신하는 안테나가 설치된다.The fixed
상기 고정국(10)에서는 안테나에서 수신된 4개 지피에스 위성(6)의 신호를 고정국(10)의 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송한다.The fixed
상기와 같이 제어부(30)로 전송된 고정국(10)에서 수신된 4개의 지피에스 위성(6)의 신호를 이용하여 상기 제어부(30)에서는 해당 고정국(10)의 위치에 대한 3차원 좌표값(위도, 경도, 고도)을 산출한다.Using the signals of the four
상기와 같이 산출된 고정국(10)의 위치에 대한 3차원 좌표값은 미리 설정되어 상기 제어부(30)에 입력된 기준위치의 3차원 좌표값과 비교되고, 산출된 위치의 3차원 좌표값과 미리 입력된 기준위치의 3차원 좌표값 사이의 차이가 그 시점에서의 여러 요인에 의한 오차로 간주되고, 이 값을 이용하여 상기 측정국(20)에서 측정된 값을 보정한다.The three-dimensional coordinate value of the position of the fixed
상기에서는 고정국(10)을 단순히 4개의 지피에스 위성(6)으로부터의 신호를 수신하여 이를 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송하는 기능만으로 구성하는 것으로 설명하였지만, 상기 고정국(10)에서 수신된 신호를 처리하여 그 신호에 따른 3차원 좌표값을 산출하여 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 제어부(30)에서는 수신된 3차원 좌표값을 이용하여 곧바로 기준위치의 3차원 좌표값과 비교를 행하는 것이 가능하다.In the above description, the
상기 고정국(10)에서 상기 제어부(30)로의 데이터 전송은 유선통신으로 이루어지는 것도 가능하지만, 무선통신으로 이루어지는 것이 현장상황에 따라 제어부(30)의 위치를 자유롭게 정할 수 있으며 인터넷이나 통신망 등을 통해서도 제어부(30)에서 데이터를 수신하는 것이 가능하므로 바람직하다.Although the data transmission from the fixed
상기 고정국(10)은 1곳에 설치하는 것도 가능하고, 2곳 이상의 지점에 각각 고정국(10)을 설치하는 것도 가능하다. 상기에서 고정국(10)을 2개 이상 복수로 설치하는 경우에는 기준 위치에 대한 지피에스 데이터를 보다 정확하게 산출하는 것이 가능하므로, 다양한 오차요인에 의한 오차의 한계를 최소화하는 것이 가능하고, 보다 정밀하게 상기 측정국(20)에서 수신한 지피에스 데이터를 보정하는 것이 가능하다.The
상기 측정국(20)은 거동을 모니터링하고자 하는 절개지나 댐 등의 사면(2)에 소정의 간격으로 배열하여 설치한다.The measuring
상기에서 측정국(20)을 좁은 간격으로 많이 설치할수록 보다 정밀하게 사면(2)의 거동을 파악하는 것이 가능하지만, 측정국(20)이 많이 설치될수록 처리하여야 하는 데이터의 양이 증가하여 상기 제어부(30)에 부담이 되고, 설치비가 많이 소요된다.The more the
따라서 상기 측정국(20)은 사면(2) 전체에 걸쳐서 일정한 간격으로 설치하는 것도 가능하지만, 경험적으로 붕괴위험이 높은 지역에는 보다 좁은 간격으로 설치하고 붕괴위험이 낮은 지역에는 보다 넓은 간격으로 설치하는 것이 효율적이다.Therefore, the measuring
상기에서 측정국(20)을 사면(2)에 설치하는 경우, 미리 설치지점에 대한 정적측량을 실시하여 매우 정밀한 위치를 파악하여 이를 기준위치(설치위치)에 대한 3차원 좌표값(위도, 경도, 고도)으로 상기 제어부(30)에 입력한다.In the case where the measuring
상기 측정국(20)은 상기 고정국(10)과 마찬가지로, 지피에스 위성(6)으로부터 송신된 신호를 수신하는 안테나가 설치된다.Like the fixed
상기 측정국(20)에서는 안테나에서 수신된 4개 지피에스 위성(6)의 신호를 각 측정국(20)의 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송한다.The measuring
상기와 같이 제어부(30)로 전송된 측정국(20)에서 수신된 4개의 지피에스 위성(6)의 신호를 이용하여 상기 제어부(30)에서는 해당 측정국(20)의 위치에 대한 3차원 좌표값(위도, 경도, 고도)을 산출한다.Using the signals of the four
상기와 같이 산출된 측정국(20)의 위치에 대한 3차원 좌표값은 상기 제어부(30)에서 상기 고정국(10)의 기준위치와 동일 시점에서 산출된 위치의 3차원 좌표값 사이의 차이만큼 보정을 행하고, 이를 해당 시점의 3차원 좌표값을 설정한다.The three-dimensional coordinate value of the position of the
상기 제어부(30)에서는 보정된 측정국(20)의 3차원 좌표값과 기준위치의 3차원 좌표값을 비교하여 미리 설정된 범위를 벗어난 경우에는 이상 거동이 발생한 것으로 판단하여 경보를 발생시킨다.The
상기에서는 측정국(20)을 단순히 4개의 지피에스 위성(6)으로부터의 신호를 수신하여 이를 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송하는 기능만으로 구성하는 것으로 설명하였지만, 상기 측정국(20)에서 수신된 신호를 처리하여 그 신호에 따른 3차원 좌표값을 산출하여 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 제어부(30)에서는 수신된 3차원 좌표값을 이용하여 곧바로 기준위치의 3차원 좌표값과 비교를 행하는 것이 가능하다.In the above description, the
그런데 측정국(20)에서 수신된 신호를 처리하도록 구성하게 되면, 측정국(20)의 제조원가가 상승하고, 측정국(20)은 다량으로 설치되므로 이는 비용면에서 크게 악영향을 미치게 된다. 따라서 수신된 신호를 처리하는 기능은 상기 제어부(30)에서 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.However, if it is configured to process the signal received by the measuring
상기 측정국(20)에서 상기 제어부(30)로의 데이터 전송은 무선통신으로 이루어지는 것이 현장상황에 따라 제어부(30)의 위치를 자유롭게 정할 수 있으며 인터넷이나 통신망 등을 통해서도 제어부(30)에서 데이터를 수신하는 것이 가능하므로 바람직하다.The data transmission from the
상기 제어부(30)에서는 각 측정국(20)에서 수신된 신호를 보정한 데이터를 시간에 따른 변화량을 알 수 있도록 그래프화 및/또는 도표화하여 저장하거나 출력한다.The
그리고 상기 제어부(30)에서는 측정국(20)의 위치 데이터(측정된 좌표값)가 기준위치의 좌표값과 비교하여 그 차이가 설정된 범위를 벗어나는 경우에는 사면붕괴(산사태)가 발생할 가능성이 있는 것으로 판정하여 경보를 발생한다.In addition, the
상기 제어부(30)에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 처리된 데이터 및 기준위치에 대한 좌표값 등을 저장하기 위한 저장장치(46)와, 처리된 데이터와 그래프화 및/또는 도표화한 데이터를 출력하기 위한 출력장치(44)와, 기준위치의 좌표값과 측정된 좌표값의 비교 결과 사면붕괴(산사태)가 발생할 가능성이 있는 것으로 판정된 경우에 경보를 발령하는 경보장치(42)가 연결된다.As shown in FIG. 2, the
상기 출력장치(44)로는 화면으로 출력하기 위한 모니터와, 인쇄물로 출력하기 위한 프린터와, 그래프를 출력하기 위한 오실로스스코프 등이 사용 가능하다.As the
상기 경보장치(42)로는 사면(2) 부근, 원격지의 관리사무소나 소방서 등의 관공서에 연결하여 설치하는 경광등, 사이렌 등이 포함된다.The alarm device 42 includes a warning light, a siren, and the like installed in connection with a public office such as a management office or a fire station near a
또 상기 경보장치(42)를 상기 제어부(30)에서 인터넷이나 통신망 등을 이용 하여 관리자나 관공서 등에 자동으로 전화나 휴대폰에 음성 메시지 또는 문자 메시지를 보내도록 구성하는 것도 가능하다.In addition, the alarm device 42 may be configured so that the
상기 제어부(30)는 고정국(10)이 설치된 지점이나 사면(2)에 근접한 지점에는 고정국(10) 및 측정국(20)에서 수신된 신호를 전송받아 이를 원격지(관리사무소나 관공서 등)로 네트웍, 인터넷, 통신망 등을 통하여 송신하는 최소한의 기능만을 갖도록 구성하고, 원격지의 컴퓨터에서 전송된 데이터를 분석하고 처리하며 그 결과를 출력하는 상기 제어부(30)의 주요 기능을 수행하도록 분리하여 구성하는 것도 가능하다.The
상기에서 고정국(10)에 제어부(30)의 최소한의 기능을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.In the above, it is also possible to configure the fixed
그리고 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법의 일실시예를 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.One embodiment of a method for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법의 일실시예는, 절개지나 댐 등의 사면(2)으로부터 일정 거리 떨어진 고정된 위치에 지피에스 신호(데이터)를 수신하는 고정국(10)을 설치하고, 사면(2)에는 소정의 간격으로 배열하여 지피에스 신호를 수신하는 다수의 측정국(20)을 설치하고, 상기 고정국(10)으로부터 전송되는 지피에스 신호를 이용하여 상기 측정국(20)으로부터 전송되는 지피에스 신호를 보정하여 정확한 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 일정 시간 단위로 전후 데이터를 비교하여 사면(2)의 거동 상황을 모니터링하고, 모니터링 결과 사면(2)의 거동에서 이상징후를 발견하면 경보를 발생시키는 과정으로 이루어진 다.One embodiment of the method for monitoring the slope behavior using GPS according to the present invention, the fixed
상기에서 고정국(10) 및 측정국(20)을 설치한 다음, 상기 제어부(30)에 고정국(10) 및 측정국(20)이 설치된 위치를 정적측량으로 정밀하게 측량하여 그 위치의 3차원 좌표값을 기준위치로 입력한다(S10).After the fixed
상기와 같은 상태에서 일정 시간 간격(시간, 일, 주, 월, 년 등)으로 상기 고정국(10)에서는 4개의 지정된 지피에스 위성(6)으로부터 송신되는 지피에스 신호를 수신하고, 이 신호를 고정국(10)의 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송한다(S12).In the above state, the fixed
상기와 같이 수신된 고정국(10)의 4개의 지피에스 위성(6)으로부터 송신된 지피에스 신호에 따라 고정국(10)의 현재 위치를 산출한다(S22). 여기에서 고정국(10)의 현재 위치를 산출하는 과정은 고정국(10)에 중앙처리장치(CPU)를 설치하여 수행하도록 구성하는 것도 가능하고, 상기 제어부(30)에서 전송된 신호를 분석하여 수행하도록 구성하는 것도 가능하다.The current position of the fixed
마찬가지로 상기 측정국(20)에서도 각각 일정 시간 간격(상기 고정국(10)과 동일 간격)으로 4개의 지정된 지피에스 위성(6)으로부터 송신되는 지피에스 신호를 수신하고, 이 신호를 각 측정국(20)의 식별코드와 함께 상기 제어부(30)로 전송한다(S14).Similarly, the measuring
상기와 같이 수신된 각 측정국(20)의 4개의 지피에스 위성(6)으로부터 송신된 지피에스 신호에 따라 각 측정국(20)의 현재 위치를 산출한다(S24). 여기에서도 상기 고정국(10)과 마찬가지로 현재 위치를 산출하는 과정을 각 측정국(20)에서 수행하도록 구성하는 것도 가능하고, 상기 제어부(30)에서 수행하도록 구성하는 것도 가능하다. 그러나 현재 위치를 산출하는 과정을 상기 제어부(30)에서 수행하도록 구성하는 편이 각 측정국(20)의 크기를 최소화할 수 있으며, 외관상 크게 드러나지 않는 상태에서 측정국(20)을 사면(2)에 설치하는 것이 가능하고, 측정국(20)의 설치비용도 최소화하는 것이 가능하므로 바람직하다.As described above, the current position of each measuring
상기 제어부(30)에서는 최초에 입력된 고정국(10)의 기준위치에 대한 3차원 좌표값(상기 (S10) 단계에서 입력한 값)과 상기에서 수신된 지피에스 신호로부터 산출된 고정국(10)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값(상기 (S22) 단계에서 산출한 값)을 비교하여 같은지 다른지를 판단한다(S30). 여기에서 실제로는 산출된 현재 위치의 좌표값에 필연적으로 오차가 포함되므로, 여러가지 오차를 감안하여 설정된 오차범위 이내이면 같은 것으로 판정하도록 구성하는 것도 가능하다.In the
상기 (S30) 단계에서 비교한 결과 다른 것으로 판단되면, 고정국(10)의 기준위치에 대한 3차원 좌표값과 산출된 현재 위치에 대한 3차원 좌표값 사이의 차이를 계산한다(S40).If it is determined that the comparison result in step (S30) is different, the difference between the three-dimensional coordinate value for the reference position of the fixed
그리고 이 차이부분이 그 측정시점에서 여러가지 요인에 의한 지피에스 데이터의 오차에 해당하므로 상기 (S24) 단계에서 산출한 각 측정국(20)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값을 이 차이부분만큼 보정한다(S50).Since the difference corresponds to the error of the GS data due to various factors at the time of measurement, the three-dimensional coordinate value of the current position of each measuring
상기와 같이 보정을 행하는 것에 의하여, 측정 오차를 최대한 감소시킬 수 있으므로, 정밀한 측정이 가능하며, 측정국(20)의 mm 단위 거동(이동)을 파악하는 것이 가능하다.By correcting as described above, the measurement error can be reduced as much as possible, so that accurate measurement is possible, and it is possible to grasp the behavior (movement) in mm of the
상기 제어부(30)에서는 상기와 같이 보정된 각 측정국(20)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값을 저장장치(46)에 저장한다(S62).The
상기 (S30) 단계에서 비교한 결과 같은 것으로 판단되면, 상기 (S24) 단계에서 산출한 각 측정국(20)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값을 보정없이 저장장치(46)에 저장한다(S64).If it is determined that the result of the comparison in the step (S30) is the same, the three-dimensional coordinate value for the current position of each measuring
상기 제어부(30)에서는 각 측정국(20)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값을 저장장치(46)에 저장하는 경우, 그 값을 출력장치(44)를 통한 출력도 함께 행한다.When the
그리고 상기 (S62) 및 (S64) 단계에서 저장된 각 측정국(20)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값을 상기 (S10) 단계에서 입력한 각 측정국(20)의 기준위치에 대한 3차원 좌표값 또는 직전 시점에서 기 저장된 3차원 좌표값과 비교하여 설정된 오차범위 이내인가를 판단한다(S70).And three-dimensional coordinates of the reference position of each measuring
상기 (S70) 단계에서 오차범위 이내인 경우에는 상기 고정국(10) 및 각 측정국(20)에서 지피에스 위성(6)의 신호를 수신하는 상기 (S12) 및 (S14) 단계로 진행하고, 오차범위를 벗어난 경우에는 상기 (S10) 단계에서 입력한 각 측정국(20)의 기준위치에 대한 3차원 좌표값과 상기 (S62) 및 (S64) 단계에서 저장된 각 측정국(20)의 현재 위치에 대한 3차원 좌표값 사이의 차이를 계산하고, 그 계산된 결과가 설정된 범위(사면(2)의 거동에 대한 이상여부를 판단하기 위한 특정 지점의 유동거리) 이내인지를 판단한다(S80).If it is within the error range in step (S70), the fixed
상기 (S80) 단계에서 설정된 범위 이내인 경우에는 상기 고정국(10) 및 각 측정국(20)에서 지피에스 위성(6)의 신호를 수신하는 상기 (S12) 및 (S14) 단계로 진행하고, 설정된 범위를 벗어난 경우에는 상기 제어부(30)에서 경보장치(42)로 경보신호를 전송하여 경보를 발령한다(S90).If it is within the range set in the step (S80), the fixed
상기에서는 (S70) 및 (S80) 2번의 판단을 하도록 구성하였지만, 상기 (S70) 단계를 생략하고 곧바로 상기 (S80) 단계로 진행하도록 구성하는 것도 가능하다.In the above configuration (S70) and (S80) has been configured to make two determinations, it is also possible to omit the step (S70) and to proceed directly to the step (S80).
상기에서는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템을 절개지나 댐 등의 사면(2)에 적용하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 교량이나 도로, 고층 건물, 놀이기구 등의 구조물에 적용하는 것도 가능하다.In the above, the method and system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention has been described as being applied to
상기에서는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of a method and system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Can be carried out, and this also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템에 의하면, 고정된 위치에 설치한 고정국에서 수신한 지피에스 신호를 이용하여 각 측정국에서 수신한 지피에스 신호의 오차에 대한 보정을 행하는 것이 가능하므로, 측정된 값이 매우 정밀하게 얻어지며, 보다 정확한 사면의 거동에 대한 분석을 행하는 것이 가능하다.According to the method and system for monitoring the slope behavior using the GPS according to the present invention as described above, the correction for the error of the GPS signal received from each measuring station using the GPS signal received from the fixed station installed in a fixed position Since it is possible to perform a measurement, a measured value is obtained very precisely, and it is possible to analyze the more accurate slope behavior.
또 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템에 의하면, 원격지에서 인터넷이나 통신망을 통하여 사면의 거동을 파악하고 실시 간으로 모니터링하는 것이 가능하므로, 그때 그때 사면의 상태를 파악할 수 있고, 사면의 안전여부를 정확하게 판단할 수 있으며, 위험이 발생하는 경우 즉시 경보를 발령하여 인명 및 재산 피해를 최소화하는 것이 가능하다.In addition, according to the method and system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention, it is possible to grasp the behavior of the slope in real time and to monitor in real time via the Internet or a communication network, so that the state of the slope at that time can be grasped, It is possible to accurately determine the safety of the slope, and it is possible to minimize the damage to human life and property by issuing an alarm immediately when a danger occurs.
그리고 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 사면 거동의 모니터링 방법 및 시스템에 의하면, 수신된 데이터 등을 각 고정국이나 측정국에서 저장하거나 처리하지 않고 제어부에서 수행하는 것이 가능하므로, 각 고정국이나 측정국의 구조를 간단하게 구성하는 것이 가능하고, 제조 및 설치비용을 최소화하는 것이 가능하며, 측정국의 설치위치를 좁게 설정하는 것도 가능하고, 측정국을 눈에 잘 띄지 않도록 설치하는 것도 가능하다.And according to the method and system for monitoring slope behavior using GPS according to the present invention, since it is possible to perform the control unit without storing or processing the received data, etc. in each station or measurement station, the structure of each station or measurement station It is possible to configure simply, to minimize manufacturing and installation costs, to narrowly set the installation position of the measuring station, and to install the measuring station inconspicuously.
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