KR101009355B1

KR101009355B1 - 수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템

Info

Publication number: KR101009355B1
Application number: KR1020100070617A
Authority: KR
Inventors: 노동옥
Original assignee: 동국지리정보(주)
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2011-01-19

Abstract

본 발명은 수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템에 관한 것으로, 지형물이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB(10): 지면에 안착되는 받침(111)과, 구획벽(113)에 의해 상하로 구획된 중공을 가지며 받침(111)에 입설 고정되는 지지관(112)으로 구성된 지지대(110); 중앙에 제1통공(121)이 형성된 링 형상으로, 외면 둘레에는 제1홈부(122)가 형성되고, 내면 둘레에는 투명체(123)가 배치되며, 지지대(110)의 상단이 제1통공(121)으로 삽입되면서 축조되는 제1헤드(120): 구획벽(113)의 상방 중공에 주입되는 겔; 극성이 서로 대향하게 발생하는 자석재질이고, 제1통공(121)으로 삽입돼 상기 겔의 수면에 부유하도록 설치되며, 상기 겔을 관통하도록 하방으로 돌출된 앵커(131)가 구성된 회전구(130); 투명체(123)를 조준하도록 수평배치되어 레이저광을 조사하는 라이트건(151)이 구성되고, 회전구(130)에 내설되는 레이저(150); 일정한 주파수대 및 세기의 초음파를 발신하면서 회전구(130)에 내설되는 초음파발신장치(170); 제1홈부(122)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 제1감지모듈(161)과, 투명체(123)를 중심으로 라이트건(151)과 마주하면서 제1헤드(120)의 내면 둘레를 따라 일렬로 배치돼 라이트건(151)의 레이저를 개별적으로 감지하는 다수의 수광모듈(162)과, 수신감도가 가장 큰 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)을 확인하는 제1제어모듈(163)로 구성된 제1초음파수신장치(160); 레이저(150), 초음파발신장치(170) 및 제1초음파수신장치(160)의 동작 제어를 위한 제어반(142)을 구비하고, 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)이 각각 감지한 초음파와 레이저광의 각도와 수신감도를 이용해 초음파의 발신 위치를 데이터로 저장하는 제1제어장치(140);를 포함하는 다수의 제1위치측정기(100, 100'): 일단이 지형구조물의 외벽에 노출되도록 상기 지형구조물의 옥상에 설치되는 고정대(211)와, 둘레를 따라 레일돌기(212a)가 형성된 원형이고 고정대(211)의 상기 일단에 배치되는 링커(212)를 구비한 체결수단(210); 반원 형상으로 되고, 둘레에는 제2홈부(232)가 형성되며, 원 중심부는 내면에 레일돌기(212a)와 이동가능하게 맞물리는 레일홈(233)을 형성한 제2통공(231)이 형성되면서 체결수단(210)에 고정되는 한편, 상기 원 중심부를 중심으로 하는 호 형상의 가이드라인(234)이 형성되며, 가이드라인(234)에 삽입돼 이동하는 구슬(235)과, 가이드라인(234)에 설치되어서 구슬(235)의 중량을 감지하는 압력센서(236)를 구비한 제2헤드(230); 제2홈부(232)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 제2감지모듈과, 수신감도가 가장 큰 제2감지모듈을 확인하는 제2제어모듈로 구성된 제2초음파수신장치; 제2초음파수신장치의 동작을 제어하고, 제2감지모듈이 감지한 수신감도를 이용해 초음파의 발신 위치를 데이터로 저장하며, 압력센서(236)의 신호를 받아 제2헤드(230)의 배치상태를 확인하는 제2제어장치(240);를 포함하는 제2위치측정기(200): 및 상기 데이터를 제1,2위치측정기(100, 100', 200)로부터 각각 수신해서, 제1위치측정기(100)를 경계점(P)으로 하는 지형물이미지(B')를 완성하고, 경계점(P)에 의해 연산된 중심점을 해당 지형구조물의 대표 GPS좌표에 매치시키며, 제1,2위치측정기(100, 100', 200)들 간의 거리(d1, d2, d3)로부터 지형구조물의 높이(h)을 연산해서 지형물이미지(B')에 링크 후 도화이미지를 갱신하는 영상도화기(30):로 이루어진 것이다.

Description

수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템{3D Image drawing system for the topography image}

본 발명은 수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템에 관한 것이다.

수치지도 제작을 위해 사용되는 도화이미지는 지도를 이용하는 사용자의 이해를 돕고 시각적인 거부감을 최소화하기 위해 가능한 간단한 이미지로 제작된다. 특히, 내비게이션 등과 같이 사용자가 모니터에 출력되고 있는 도화이미지를 쉽고 빠르게 확인하고 이해할 수 있어야 하는 기기의 경우에는 도화이미지의 배경이 실제 모습과는 확연한 차이를 갖는다.

도 1(도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면)의 (a)는 지형 정보를 최대한 단순화시킨 도화이미지이고, (b)는 실제 지형의 모습을 보인 도화이미지이다.

두 도면을 통해 알 수 있듯이, 도 1(a)의 경우에는 해당 지형의 도로 상태와 지형물이미지(B)의 배치모습 등이 이용자에 의해 쉽고 빠르게 이해될 수 있을 것이나, 실제 현장에서 해당 도화이미지와 지형을 비교할 경우, 서로 상이한 지형물이미지(B, B')와 지형구조물 간의 모습으로 인해 이용자는 실제 현장과 도화이미지의 동일성 여부에 혼란을 느낄 것이다.

이러한 문제를 해소하기 위해 종래에는 도 2(영상도화시스템의 모습을 도시한 블록도)에 도시한 시스템을 기반으로 도화이미지에 대한 수정 및 갱신 작업을 진행할 수 있는 시스템 및 방법이 개발되었다. 종래 시스템 및 방법은 현장의 실제 지형구조물에 제1위치측정기(100)를 설치해서 지형구조물의 이미지를 확인하고, GPS(20)에서 제1위치측정기(100)의 좌표값과 위치정보를 별도로 수집하며, 영상도화기(30)는 이렇게 확인된 지형구조물의 이미지와, 별도로 측정된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합시켜서 수치지도DB(10)에 저장되어 있던 기존 도화이미지를 갱신하는 것이다.

그런데, 종래 제1위치측정기(100)는 현장에서 GPS(20)와 결합돼 작업이 진행되므로, 각종 지형구조물에 의한 가림이 없는 광야 또는 상대적으로 한적한 도외지 전용으로 제작되었다. 따라서, 마천루와 같은 고층건물이 집중돼 GPS 위성과의 통신이 곤란하고, 수많은 방해 전파가 범람하며, 이로 인한 각종 센서의 오작동 발생이 빈번한 도심지에서는 지형구조물에 대한 정확한 위치측정이 불가능했다.

결국, 도심에서도 지형구조물의 정확한 위치측정을 통해 지형물이미지를 도화이미지 내에 정확히 표현할 수 있고, 이를 통해 수치지도 이용시 발생했던 종래 문제를 해소할 수 있는 신뢰도 높은 기술의 개발이 요구되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 도심지에 집중된 지형구조물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형구조물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하는 수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

지형물이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB(10):

지면에 안착되는 받침(111)과, 구획벽(113)에 의해 상하로 구획된 중공을 가지며 받침(111)에 입설 고정되는 지지관(112)으로 구성된 지지대(110); 중앙에 제1통공(121)이 형성된 링 형상으로, 외면 둘레에는 제1홈부(122)가 형성되고, 내면 둘레에는 투명체(123)가 배치되며, 지지대(110)의 상단이 제1통공(121)으로 삽입되면서 축조되는 제1헤드(120): 구획벽(113)의 상방 중공에 주입되는 겔; 극성이 서로 대향하게 발생하는 자석재질이고, 제1통공(121)으로 삽입돼 상기 겔의 수면에 부유하도록 설치되며, 상기 겔을 관통하도록 하방으로 돌출된 앵커(131)가 구성된 회전구(130); 투명체(123)를 조준하도록 수평배치되어 레이저광을 조사하는 라이트건(151)이 구성되고, 회전구(130)에 내설되는 레이저(150); 일정한 주파수대 및 세기의 초음파를 발신하면서 회전구(130)에 내설되는 초음파발신장치(170); 제1홈부(122)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 제1감지모듈(161)과, 투명체(123)를 중심으로 라이트건(151)과 마주하면서 제1헤드(120)의 내면 둘레를 따라 일렬로 배치돼 라이트건(151)의 레이저를 개별적으로 감지하는 다수의 수광모듈(162)과, 수신감도가 가장 큰 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)을 확인하는 제1제어모듈(163)로 구성된 제1초음파수신장치(160); 레이저(150), 초음파발신장치(170) 및 제1초음파수신장치(160)의 동작 제어를 위한 제어반(142)을 구비하고, 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)이 각각 감지한 초음파와 레이저광의 각도와 수신감도를 이용해 초음파의 발신 위치를 데이터로 저장하는 제1제어장치(140);를 포함하는 다수의 제1위치측정기(100, 100'):

일단이 지형구조물의 외벽에 노출되도록 상기 지형구조물의 옥상에 설치되는 고정대(211)와, 둘레를 따라 레일돌기(212a)가 형성된 원형이고 고정대(211)의 상기 일단에 배치되는 링커(212)를 구비한 체결수단(210); 반원 형상으로 되고, 둘레에는 제2홈부(232)가 형성되며, 원 중심부는 내면에 레일돌기(212a)와 이동가능하게 맞물리는 레일홈(233)을 형성한 제2통공(231)이 형성되면서 체결수단(210)에 고정되는 한편, 상기 원 중심부를 중심으로 하는 호 형상의 가이드라인(234)이 형성되며, 가이드라인(234)에 삽입돼 이동하는 구슬(235)과, 가이드라인(234)에 설치되어서 구슬(235)의 중량을 감지하는 압력센서(236)를 구비한 제2헤드(230); 제2홈부(232)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 제2감지모듈과, 수신감도가 가장 큰 제2감지모듈을 확인하는 제2제어모듈로 구성된 제2초음파수신장치; 제2초음파수신장치의 동작을 제어하고, 제2감지모듈이 감지한 수신감도를 이용해 초음파의 발신 위치를 데이터로 저장하며, 압력센서(236)의 신호를 받아 제2헤드(230)의 배치상태를 확인하는 제2제어장치(240);를 포함하는 제2위치측정기(200): 및

상기 데이터를 제1,2위치측정기(100, 100', 200)로부터 각각 수신해서, 제1위치측정기(100)를 경계점(P)으로 하는 지형물이미지(B')를 완성하고, 경계점(P)에 의해 연산된 중심점을 해당 지형구조물의 대표 GPS좌표에 매치시키며, 제1,2위치측정기(100, 100', 200)들 간의 거리(d1, d2, d3)로부터 지형구조물의 높이(h)을 연산해서 지형물이미지(B')에 링크 후 도화이미지를 갱신하는 영상도화기(30):

로 이루어진 수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템이다.

상기의 본 발명은, 실제 지형구조물의 외곽에 배치된 제1위치측정기가 서로를 향해 발사되는 초음파를 수신해서 상호 간의 위치를 확인하고, 이렇게 확인하는 과정에서 제1위치측정기의 절대위치 확인을 위한 GPS 위성과의 통신이 배제되므로, 도심지에서도 오차를 최소화하면서 정확한 지형물이미지를 도화할 수 있으며, 이를 통해 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 영상도화시스템의 모습을 도시한 블록도이고,
도 3은 GPS좌표가 적용된 도화이미지를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 필수구성인 제1위치측정기를 도시한 사시도이고,
도 5는 위치측정 대상인 실제 지형구조물에 상기 제1위치측정기를 설치해서 각 지점에 대한 좌표값을 확인한 후, 이를 이용해 지형물이미지를 완성한 모습을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 제1위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 제1위치측정기의 모습을 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 제2위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고,
도 9는 본 발명에 따른 제1,2위치측정기를 이용한 지형구조물의 평면 및 높이 정보의 측정 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 제2위치측정기의 동작모습을 도시한 도면이다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 GPS좌표가 적용된 도화이미지를 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

일반적으로 수치지도는 지형물이미지(B')를 포함하는 도화이미지에 GPS좌표가 합성돼 제작된다. 이때, 도화이미지는 항공촬영이미지를 배경으로 해 도시한 이미지일 수도 있고, 항공촬영이미지 그 자체일 수도 있다. 그런데, 항공촬영이미지를 배경으로 해 도시한 이미지의 경우엔, 앞서 문제점으로 제시한 바와 같이 다양한 이유로 인해 지형물이미지(B; 도 1(a) 참조)를 단순화시켰다. 즉, 실제 지형물이미지(B')와는 다르게 도시되는 것이다. 물론, 이러한 차이는 수치지도를 활용하는 이용자에게 혼선을 일으킨다.

따라서, 본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 도화이미지에 도시되는 지형물이미지(B')를 실제 지형구조물의 평면모습과 동일하게 함은 물론, 그 위치 또한 GPS좌표를 기준으로 제 위치에 정확히 게시되도록 해서, 도화이미지의 내용을 통해 지형을 이해하고 파악하는 이용자에게 정확한 정보제공이 가능하도록 했다. 이를 위해서는 지형물이미지(B')의 정확한 이미지 확인이 요구되고, 상기 이미지를 표현하기 위해서는 꼭지점이라 할 수 있는 경계점(P)의 위치를 정확히 확인해야 한다. 물론, 이렇게 확인된 경계점(P)의 정보가 GPS좌표에 적용되면서, 해당 지형물이미지(B')는 도화이미지에 합성된다.

한편, 상기 경계점(P)을 확인하기 위해 본 발명에 따른 영상도화시스템은 제1위치측정기(100)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 필수구성인 제1위치측정기를 도시한 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 제1위치측정기(100)는 지형구조물의 각 경계점(P)에 배치되고, 일정 세기의 초음파를 발,수신해서, 상호 간의 위치를 확인한다.

제1위치측정기(100)는 지형구조물에 인접해 용이하게 입설할 수 있는 기둥형상으로, 지지대(110)와, 지지대(110) 상단에 위치하는 제1헤드(120)와, 제1헤드(120)의 상단에 안착되는 회전구(130)를 포함한다. 이때의 지지대(110), 제1헤드(120) 및 회전구(130)는 후술하는 제1제어장치(140), 레이저(150), 제1초음파수신장치(160) 및 초음파발신장치(170) 등의 전자장비를 탑재 및 보호하기 위한 하우징으로, 외부 충격에 대한 완충은 물론 기밀성을 담보할 수 있는 합성수지로 제작되는 것이 바람직할 것이다. 지지대(110), 제1헤드(120) 및 회전구(130)에 세부적인 설명은 아래에서 상세히 한다.

계속해서, 도심에 건축되는 지형구조물은 다양한 형상의 입체물인데, 제1위치측정기(100)는 지형구조물의 각 꼭지점에 배치되어서 이웃하는 다른 제1위치측정기(100)의 신호를 수신한다. 한편, 다른 제1위치측정기(100)로부터 발신된 초음파를 수신하는 제1초음파수신장치(160; 도 7 참조)는 제1헤드(120)에 탑재되고, 제1헤드(120)는 다른 제1위치측정기(100)로부터 발신된 초음파의 수평 수신율을 높이기 위해 그 둘레면이 곡면을 이루는 것이 바람직하다. 참고로, 제1헤드(120)의 둘레면은 초음파의 수신율을 높이기 위한 곡면 형상의 제1홈부(122)를 형성시켰다.

회전구(130)는 제1헤드(120)의 상방으로 돌출되어 독립적인 유동성을 갖는 구조로, 초음파를 발신하는 초음파발신장치(170; 도 7 참조)를 탑재한다. 즉, 초음파발신장치(170)를 탑재한 회전구(130)는 제1위치측정기(100)의 최상에 배치되어서, 초음파의 발신이 효과적으로 이루어지도록 한다.

도 5는 위치측정 대상인 실제 지형구조물에 상기 제1위치측정기를 설치해서 각 지점에 대한 좌표값을 확인한 후, 이를 이용해 지형물이미지를 완성한 모습을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 제1위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 제1위치측정기의 모습을 도시한 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 제1위치측정기(100)는 앞서 언급한 바와 같이 지지대(110)와 제1헤드(120)와 회전구(130)가 순차로 축조돼 입설되되, 지지대(110)에는 제1제어장치(140)가 내설되고, 제1헤드(120)에는 제1초음파수신장치(160)가 내설되며, 회전구(130)에는 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)가 내설된다.

제1제어장치(140)는 입설관 형태를 한 지지관(112) 중공에 내설되어서, 제1초음파수신장치(160)가 수신한 정보를 확인해 저장하고, 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)의 동작을 제어한다. 참고로, 측정자의 조작을 위해 제1제어장치(140)에는 제어반(142)이 구비되고, 제어반(142)은 지지관(112)의 외면에 개폐가능하게 형성된 도어(112a)에 의해 보호된다. 따라서, 측정자는 도어(112a)를 열고 닫아서 제어반(142)을 조작하거나 또는 이를 보호하게 된다.

한편, 제1제어장치(140)에는 제1저장수단(143)이 더 포함된다. 제1저장수단(143)은 제1초음파수신장치(160)가 수신한 이웃하는 다른 제1위치측정기까지의 거리정보 및 방향정보를 저장하는 것으로, 제1제어장치(140)와 분리가능한 USB 장치 또는 MD 등이 적용될 수 있을 것이다. 이렇게 분리된 제1저장수단(143)은 제1위치측정기(100)들로부터 수집되어 영상도화기(30)가 이를 처리할 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이, 제1헤드(120)는 중앙에 지지관(112)이 삽입되는 관제1통공(121)을 구비한 링 형상으로, 둘레면은 초음파의 수신효율을 높이기 위해 곡면 형상의 제1홈부(122)가 형성된다. 이러한 구조를 갖는 제1헤드(120)에는 제1초음파수신장치(160)가 탑재된다.

제1초음파수신장치(160)는 제1홈부(122)로 수집되는 초음파를 감지하는 제1감지모듈(161)과, 레이저(150)에서 발사되는 레이저광을 수광하는 수광모듈(162)과, 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)에서 각각 감지 및 수광한 초음파정보와 레이저광 정보를 처리해서 제2라인(L2)을 통해 제1제어장치(140)로 전송하는 제1제어모듈(163)로 구성된다. 이때, 제1감지모듈(161) 및 수광모듈(162)은 다수 개가 독립적으로 일렬 배치되어서, 초음파 및 레이저광을 각각 독립적으로 수신한다. 물론, 제1감지모듈(161) 및 수광모듈(162)은 모두 고유코드로 식별되고, 제1제어모듈(163)은 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)의 배치 데이터를 포함하면서, 제1감지모듈(161)이 감지한 초음파 정보와, 수광모듈(162)이 감지한 레이저광 정보 및 상기 배치 데이터를 제1제어장치(140)로 전송한다.

제1초음파수신장치(160)는 이웃하는 다른 제1위치측정기로부터 발신된 초음파를 수신해서 이웃하는 다른 제1위치측정기까지의 거리와 위치를 확인하기 위한 것으로, 제1제어모듈(163)은 규정된 세기로 발신된 초음파 감소율을 확인해서 제1위치측정기(100) 간의 거리를 확인한다. 또한, 수광모듈(162)이 수광하는 상기 레이저광의 수광위치를 확인해서, 이웃하는 다른 제1위치측정기의 방향을 추적할 수 있다. 이에 대한 설명은 레이저(150)를 설명하면서 상세히 한다.

참고로, 초음파를 감지하는 제1감지모듈(161)과, 레이저광을 수광하는 수광모듈(162)은 각각 제1헤드(120)의 외면 둘레와 내면 둘레를 따라 배치되어서, 다양한 방향에서 유입되는 초음파 및 레이저광을 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제1헤드(120)의 내면은 레이저광이 통과할 수 있는 투명체(123)로 마감되어서, 레이저광의 투과율을 높이는 것이 바람직할 것이다. 또한, 지지관(112)의 둘레에는 제1헤드(120)의 안정된 안착을 위한 지지턱(115)이 돌출 형성되어서, 제1헤드(120)과 지지대(110) 간의 탈부착이 가능하도록 할 수도 있을 것이다.

회전구(130)는 초음파발신장치(170)와 레이저(150)를 탑재하기 위해 중공을 갖춘 구 형상으로, 제1헤드(120)의 관제1통공(121)에 이동가능하게 삽입되고, 저면에는 지지관(112)으로 삽입되는 앵커(131)가 돌출 형성된다. 이때, 앵커(131)는 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)의 제어를 위해 제1제어장치(140)와 연결하는 제1라인(L)을 감싸 보호할 수도 있다.

레이저(150)는 제1초음파수신장치(160)의 수광모듈(162)과 마주하는 라이트건(151)을 갖추고, 제1제어장치(140)의 제어신호에 따라 레이저광을 수광모듈(162)로 조사한다. 이때, 수광모듈(162)은 앞서 언급한 바와 같이 제1헤드(120)의 내면 둘레를 따라 배치되면서 각 지점별로 고유코드가 설정돼 독립적으로 레이저광을 수신한다. 즉, 제1헤드(120)의 내면 둘레를 따라 독립적으로 배치된 수광모듈(162)은 자신이 수신한 레이저광을 제1제어장치(140)로 전송하면, 제1제어장치(140)는 어떤 수광모듈(162)이 레이저(150)의 레이저광을 수광했는지를 확인해서, 제1위치측정기(100)를 중심으로 한 방향을 추적할 수 있는 것이다.

지지관(112)은 제1제어장치(140)와의 구획 및 방수를 위한 구획벽(113)이 형성되고, 구획벽(113)의 상부에는 밀도가 다른 제1,2겔(G1, G2)을 주입하며, 회전구(130)는 제1,2겔(G1, G2)의 수면에 부유할 수 있도록 배치한다.

즉, 제1겔(G1)이 제2겔(G2)에 비해 밀도가 큰 액체라면, 도 7에 도시한 바와 같이 제1겔(G1), 제2겔(G2) 및 회전구(130) 순으로 배치될 것이다. 참고로, 회전구(130)는 밀도와는 상관없이 자체 부력에 의해 제1,2겔(G1, G2)의 수면에 부유할 것이다. 참고로, 회전구(130)가 안정되면서도 자유로운 부유상태를 이루도록 하기 위해, 회전구(130)의 직경은 지지관(112)의 직경보다 크고, 관제1통공(121)의 직경보다는 작도록 한다. 한편, 회전구(130)와 직접 접하는 제2겔(G2)은 점성이 큰 재질로 되는 것이 바람직하다. 이는 제2겔(G2)의 지나친 이동과 너울 등으로 인해 회전구(130)가 불안정하게 운동하는 것을 방지하기 위함이다.

그러나, 지지관(112)에 제1,2겔(G1, G2)이 모두 주입될 필요는 없으며, 제1겔(G1) 또는 제2겔(G2) 중 하나만을 주입하면 족할 것이다. 따라서, 이하의 권리청구범위에서는 제1,2겔(G1, G2)을 겔로 통합 기재한다.

계속해서, 회전구(130)는 자체적으로 자력을 갖는 자석으로 제작되고, 회전구(130)의 표면에는 극성을 확인할 수 있는 표시가 삽입된다.

이상 설명한 바와 같이 지지관(112)에 제1,2겔(G1, G2)이 주입된 후 회전구(130)가 수면에 안착되면, 회전구(130)가 자력에 의해 자체적으로 나침반의 기능을 하면서 S극이 북쪽을 향하게 된다. 이때 앵커(131)는 제1,2겔(G1, G2)로 삽입되면서 회전구(130)가 안정성을 갖도록 한다.

이외에도, 도시하고 있지 않지만 회전구(130)를 중심으로 한 쌍의 막대를 서로 대향하게 배치하고, 상기 막대는 자화가능한 재질로 제작하거나 영구자석으로 제작해서 나침반의 효과가 극대화될 수 있도록 할 수 있다.

초음파발신장치(170)는 회전구(130)에 탑재되고, 제1제어장치(140)의 제어에 따라 초음파를 무작위로 발신한다. 이때 초음파의 세기는 모든 제1위치측정기(100)가 일정하도록 설정하고, 이를 통해 수집된 정보를 토대로 지형구조물의 모습을 추적할 수 있다.

미설명된 인출기호 "114"는 구획벽(113)에 형성된 인입로를 인출한 것으로, 제1제어장치(140)와 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)를 연결하는 제1라인(L1)이 관통하는 공간이다.

미설명된 인출기호 "P"는 인입로(114)를 폐구하는 부재로, 제1,2겔(G1, G2)이 인입로(114)를 통해 제1제어장치(140)로 유입되지 않도록 차단한다.

미설명된 인출기호 "111"은 지지대(110)의 일 구성인 받침을 인출한 것으로, 지지대(110), 제1헤드(120) 및 회전구(130)가 순차적으로 축조돼 입설된 제1위치측정기(100)가 흔들림없이 안정하게 현 위치를 유지할 수 있도록 하단이 확장 형성된 구조를 이룬다.

미설명된 인출기호 "141"는 인입로(114)에 삽입되는 코드(141)를 인출한 것으로, 제1라인(L1)을 제1제어장치(140)로 안내한다.

도 8은 본 발명에 따른 제2위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 제1,2위치측정기를 이용한 지형구조물의 평면 및 높이 정보의 측정 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 제2위치측정기의 동작모습을 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 영상도화시스템은 지형구조물에 대해서 3차원 정보를 확보할 수 있도록 한 것으로, 지형구조물의 높이측정을 위해 제2위치측정기(200)를 더 포함한다.

제2위치측정기(200)는 하나 이상의 제1위치측정기(100, 100')로부터 발신되는 초음파를 수신해서 그 수신감도를 확인해 제1,2위치측정기(100, 100', 200) 간의 거리를 측정하고, 이를 통해 지형구조물의 높이(h)를 측정할 수 있다.

바람직하게는 두 개의 제1위치측정기(100, 100')과 하나의 제2위치측정기(200)를 통한 삼각측량방식으로 지형구조물의 높기(h)를 측정한다. 즉, 전술한 바와 같이 제1위치측정기(100, 100') 간의 거리(d1)를 우선 확인하고, 순차적으로 제1위치측정기(100)와 제2위치측정기(200) 간의 거리(d2) 및 제1위치측정기(100')와 제2위치측정기(200) 간의 거리(d3)를 확인해서, 주지된 연산법을 통해 높이(h)를 연산하는 것이다. 이때, 제1위치측정기(100, 100')의 높이는 지형구조물의 높이(h)에 비해 무시될 수 있는 높이이므로, 제1,2위측정기(100, 100', 200)를 이용해 확인된 높이(h)가 곧 지형구조물의 높이가 될 것이다.

이를 위한 제2위치측정기(200)는, 일단이 외곽으로 인출되게 배치되고 타단이 브래킷(220)을 매개로 지형구조물의 옥상에 고정되는 고정대(211)와, 고정대(211)의 일단에 고정되는 원형상이고 둘레를 따라 레일돌기(212a)가 형성된 링커(212)를 구비한 체결수단(210); 원 중심이 절개돼 제2통공(231)을 이루고, 원주면은 초음파수신의 효율을 높이기 위한 제2홈부가 형성되며, 제2통공(231)의 내면에는 레일돌기(212a)와 이동가능하게 맞물리는 레일홈(233)이 형성된 제2헤드(230); 제1위치측정기(100, 100')의 제1초음파발신장치(170)로부터 발신된 초음파를 수신하는 제2감지모듈(미도시함)과, 수신감도가 가장 큰 제2감지모듈을 확인하는 제2제어모듈(미도시함)을 구비한 제2초음파수신장치; 제2초음파수신장치의 동작을 제어하고, 제2감지모듈이 감지한 수신감도에 대응한 제1위치측정기(100, 100')까지의 거리(d2, d3)를 확인하며, 거리(d2, d3) 정보를 저장하는 제2저장수단(241)을 구비한 제2제어장치(240);를 포함한다.

여기서 제2감지모듈의 기능은 제1감지모듈(161)의 기능과 동일하고, 제2제어모듈의 기능은 제1감지모듈(161)의 감지신호를 수신처리한다는 점에서 제1제어모듈(163)과 동일하다. 따라서, 제2초음파수신장치가 구비한 제2감지모듈 및 제2제어모듈에 대한 설명은 생략한다.

계속해서, 제2헤드(230)는 제2초음파수신장치를 탑재하는 것으로, 제1헤드(120)와는 달리 반원 형상으로 된다. 이때, 제2헤드(230)의 원 중심에는 내면에 레일홈(233)이 형성된 제2통공(231)이 형성되고, 제2통공(231)과 체결수단(210)의 링커(212)가 맞물린다. 이때, 레일홈(233)과 레일돌기(212a)가 서로 이동가능하게 고정되면서, 제2헤드(230)는 지형구조물의 외면으로 노출되게 배치된다. 또한, 제2헤드(230)는 반원 형상의 원 중심을 기준으로 체결수단(210)과 회전가능하게 고정되므로, 제2홈부(232)가 항시 지면을 향하도록 된다. 결국, 제2위치측정기(200)는 지형구조물의 옥상 형태에 상관없이 제1위치측정기(100, 100')로부터 발신되는 초음파를 효과적으로 수신할 수 있다.

한편, 제2헤드(230)는 제2헤드(230)의 중심과 동일한 중심으로 된 호 형상의 가이드라인(234)이 형성되고, 가이드라인(234)을 따라 이동가능하도록 삽입되는 구슬(235)과, 구슬(235)의 중량을 감지하는 압력센서(236)를 더 포함한다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 압력센서(236)는 제2헤드(230)가 자중에 의해 수평상태로 정확히 위치될 때 구슬(235)이 위치하는 가이드라인(234)의 바닥면에 설치된다. 그런데, 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 제2헤드(230)가 정확한 측정을 위해 필수적으로 요구되는 수평상태로 위치되지 않으면, 구슬(235)은 회전한 가이드라인(234)에서 압력센서(236)를 벗어난 가장 최저점에 위치할 것이고, 압력센서(236)는 구슬(235)의 중량을 감지할 수 없을 것이다.

제2제어장치(240)는 압력센서(236)가 구슬(235)의 중량을 감지하는지를 실시간으로 확인하면서, 구슬(235)의 중량이 감지되지 않으면 제2헤드(230)가 측정을 위한 바른 위치에 있지 않은 것으로 간주하고 이를 측정자에게 통지한다.

본 발명에 따른 영상도화시스템의 동작모습을 상세히 설명한다.

제1단계

보정이 필요한 지형구조물을 확인하고, 상기 지형구조물의 경계점(P)에 각각 제1위치측정기(100)를 배치한다.

제2단계

제1위치측정기(100)를 물리적으로 안정화시킨 후 회전구(130)의 모습을 관찰한다. 이때, 지형구조물의 경계점(P)에 위치한 모든 제1위치측정기(100)의 회전구(130)가 동일한 방향으로 위치되었는지를 확인한다.

제3단계

제1위치측정기(100) 각각의 제1제어장치(140)를 제어반(142)을 통해 조작해서, 레이저(150)의 레이저광을 수신한 수광모듈(162)의 고유코드를 확인하고, 상기 고유코드가 위치한 수광모듈(162)을 기준으로 방향을 확정한다. 이때, 레이저(150)의 라이트건(151)을 정북쪽을 향하는 회전구(130)의 위치와 나란히 해서, 회전구(130)의 위치가 확정돼 레이저(150)가 레이저광을 조사하면 상기 레이저광은 곧 정북쪽을 향해 조사되는 것이고, 이를 수광한 수광모듈(162)은 곧 정북쪽이 된다.

제4단계

제1제어장치(140)는 수광모듈(162)의 레이저광 수신을 통해 자신이 소속된 제1위치측정기(100)를 중심으로 한 방향을 확정한다.

제5단계

제1위치측정기(100) 각각의 제1제어장치(140)를 제어반(142)을 통해 조작해서, 초음파발신장치(170)가 일정한 주파수대와 세기의 초음파를 발하도록 한다. 이때, 초음파의 간섭을 방지하고, 서로 이웃하는 제1위치측정기(100)의 정확한 위치 확인을 위해 지형구조물의 경계점(P)에 각각 위치한 제1위치측정기(100)의 동작을 동시가 아닌 순차적으로 하나하나 진행시키는 것이 바람직하다.

즉, 제4단계에서 모든 제1위치측정기(100)의 방향이 확정되면, 초음파발신장치(170)는 제1위치측정기(100)별로 하나씩 동작하면서 양쪽에 이웃한 다른 제1위치측정기로 초음파가 발신되도록 하고, 상기 초음파를 수신한 다른 제1위치측정기의 초음파발신장치는 초음파를 발신해서 상기 다른 제1위치측정기에 이웃하는 또 다른 제1위치측정기가 상기 초음파를 수신하도록 한다.

제6단계

이웃하는 제1위치측정기의 초음파는 원형의 제1헤드(120) 둘레를 따라 배치된 독립된 제1감지모듈(161)이 각각 독립적으로 수신한다.

주지된 바와 같이, 초음파는 제1위치측정기(100)를 중심으로 한 동심원 형태로 전달되고, 제1감지모듈(161)은 원형으로 배치되므로, 이웃하는 제1위치측정기의 초음파발신장치로부터 직접 직선으로 수신한 제1감지모듈(161)의 수신감도가 다른 제1감지모듈(161)에서 수신한 초음파의 수신감도보다 상대적으로 높게 된다. 즉, 제1위치측정기(100)는 수신감도를 통해 초음파를 발신한 이웃하는 제1위치측정기의 위치를 확인할 수 있는 것이다.

제7단계

제1제어모듈(163)은 초음파를 수신한 제1감지모듈(161)들 중 감도가 가장 큰 제1감지모듈(161)의 위치를 확인하고, 수광모듈(162)의 레이저광 감지를 통해 확인된 방향에 따라 이웃하는 제1위치측정기의 초음파가 어느 방향으로부터 발신된 것인지를 확인한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 레이저광을 수광한 수광모듈(162)과, 초음파의 수신감도가 가장 큰 제1감지모듈(161)의 사이 각을 확인해서, 이웃하는 제1위치측정기가 북쪽(레이저광의 조사방향이 정북쪽을 향하는 경우)으로부터 몇 도로 각을 이루는지를 알 수 있고, 이를 통해 제1위치측정기(100)로부터 이웃하는 제1위치측정기가 어느 방향이 위치하는지를 확인할 수 있다.

한편, 초음파발신장치(170)로부터 발신되는 초음파는 그 세기가 모두 일정하다. 따라서, 이웃하는 제1위치측정기가 발신한 초음파를 수신한 제1위치측정기(100)는 감소된 초음파의 세기를 확인해서, 제1위치측정기 간의 거리를 연산할 수 있다.

제8단계

이러한 과정으로 이웃하는 제1위치측정기의 위치와 거리에 관한 데이터가 확인되면, 제1위치측정기 각각의 제1제어모듈(163)은 제1제어장치(140)로 이를 전송하고, 제1제어장치(140)는 제1저장수단(143)에 상기 데이터를 저장시킨다.

제9단계

측정자는 모든 제1위치측정기(100)의 제1저장수단(143)을 수거해서, 영상도화기(30)에 입력하고, 영상도화기(30)는 제1저장수단(143)에 입력된 데이터를 근거로 제1위치측정기(100) 간의 거리와 방향을 확인해서, 도 5에 도시한 바와 같이 경계점(P)마다 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7)를 생성시킨다. 이때, 본 발명에 따른 제1위치측정기(100)는 GPS 측정을 위한 장치와는 무관하게 동작하므로, 상기 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7) 중 하나의 경계점(P)을 원점(0, 0)으로 해서 다른 경계점들의 좌표를 생성시킬 것이다.

제10단계

영상도화기(30)는 상기 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7)를 경계점으로 한 다각형의 중심점을, [수학식 1]을 이용해 연산한다.

제11단계

[수학식 1]을 통해 확인된 중심점의 좌표와, 도화이미지에서 해당 지형구조물의 대표 GPS좌표를 매치시켜서, 새로운 지형물이미지(B')를 도화이미지에 적용한다.

제12단계

지형구조물의 옥상에 설치된 제2위치측정기(200)는 제1위치측정기(100)로부터 발신되는 초음파를 수신해서 거리(d2)를 구하고, 다시 이웃하는 제1위치측정기(100')로부터 발신되는 초음파를 수신해서 거리(d3)를 구한 후, 이를 제2저장수단(241)에 저장한다.

제13단계

영상도화기(30)는 해당하는 제1위치측정기(100, 100') 간의 거리(d1)와, 제2위치측정기(200)가 전송한 거리(d2, d3)를 수신해서 지형구조물의 높이(h)를 연산하고, 새로운 지형물이미지(B')의 링크정보로 도화이미지에 적용한다.

이렇게 갱신된 도화이미지는 수치지도DB(10)에 저장된다.

Claims

지형물이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB(10):
지면에 안착되는 받침(111)과, 구획벽(113)에 의해 상하로 구획된 중공을 가지며 받침(111)에 입설 고정되는 지지관(112)으로 구성된 지지대(110); 중앙에 제1통공(121)이 형성된 링 형상으로, 외면 둘레에는 제1홈부(122)가 형성되고, 내면 둘레에는 투명체(123)가 배치되며, 지지대(110)의 상단이 제1통공(121)으로 삽입되면서 축조되는 제1헤드(120): 구획벽(113)의 상방 중공에 주입되는 겔; 극성이 서로 대향하게 발생하는 자석재질이고, 제1통공(121)으로 삽입돼 상기 겔의 수면에 부유하도록 설치되며, 상기 겔을 관통하도록 하방으로 돌출된 앵커(131)가 구성된 회전구(130); 투명체(123)를 조준하도록 수평배치되어 레이저광을 조사하는 라이트건(151)이 구성되고, 회전구(130)에 내설되는 레이저(150); 일정한 주파수대 및 세기의 초음파를 발신하면서 회전구(130)에 내설되는 초음파발신장치(170); 제1홈부(122)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 제1감지모듈(161)과, 투명체(123)를 중심으로 라이트건(151)과 마주하면서 제1헤드(120)의 내면 둘레를 따라 일렬로 배치돼 라이트건(151)의 레이저를 개별적으로 감지하는 다수의 수광모듈(162)과, 수신감도가 가장 큰 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)을 확인하는 제1제어모듈(163)로 구성된 제1초음파수신장치(160); 레이저(150), 초음파발신장치(170) 및 제1초음파수신장치(160)의 동작 제어를 위한 제어반(142)을 구비하고, 제1감지모듈(161)과 수광모듈(162)이 각각 감지한 초음파와 레이저광의 각도와 수신감도를 이용해 초음파의 발신 위치를 데이터로 저장하는 제1제어장치(140);를 포함하는 다수의 제1위치측정기(100, 100'):
일단이 지형구조물의 외벽에 노출되도록 상기 지형구조물의 옥상에 설치되는 고정대(211)와, 둘레를 따라 레일돌기(212a)가 형성된 원형이고 고정대(211)의 상기 일단에 배치되는 링커(212)를 구비한 체결수단(210); 반원 형상으로 되고, 둘레에는 제2홈부(232)가 형성되며, 원 중심부는 내면에 레일돌기(212a)와 이동가능하게 맞물리는 레일홈(233)을 형성한 제2통공(231)이 형성되면서 체결수단(210)에 고정되는 한편, 상기 원 중심부를 중심으로 하는 호 형상의 가이드라인(234)이 형성되며, 가이드라인(234)에 삽입돼 이동하는 구슬(235)과, 가이드라인(234)에 설치되어서 구슬(235)의 중량을 감지하는 압력센서(236)를 구비한 제2헤드(230); 제2홈부(232)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 제2감지모듈과, 수신감도가 가장 큰 제2감지모듈을 확인하는 제2제어모듈로 구성된 제2초음파수신장치; 제2초음파수신장치의 동작을 제어하고, 제2감지모듈이 감지한 수신감도를 이용해 초음파의 발신 위치를 데이터로 저장하며, 압력센서(236)의 신호를 받아 제2헤드(230)의 배치상태를 확인하는 제2제어장치(240);를 포함하는 제2위치측정기(200): 및
상기 데이터를 제1,2위치측정기(100, 100', 200)로부터 각각 수신해서, 제1위치측정기(100)를 경계점(P)으로 하는 지형물이미지(B')를 완성하고, 경계점(P)에 의해 연산된 중심점을 해당 지형구조물의 대표 GPS좌표에 매치시키며, 제1,2위치측정기(100, 100', 200)들 간의 거리(d1, d2, d3)로부터 지형구조물의 높이(h)을 연산해서 지형물이미지(B')에 링크 후 수치지도DB(10)에 저장된 도화이미지를 갱신하는 영상도화기(30):
로 이루어진 것을 특징으로 하는 수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템.