KR101165130B1 - 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자 컴퓨터 입력장치를 통하여 원지형 및 계획삼각망을 작성하고 수작업으로 정리된 보링(boring) 데이터를 3차원 데이터로 생성함으로써 보다 신속하고 정확한 터파기 및 흙막이 물량을 산출하는 3차원설계기반의 토공 수량산출 자동화 및 시뮬레이션 시스템으로 정의할 수 있으며 시스템 구현을 위한 방법론 및 제반 기술을 포함한다. 이는 물량 산출을 위한 방법 및 프로세스를 시각화하고 각 단계별 기능을 수행하기 위한 각 요소 데이터를 삼차원으로 구현함으로써 건축계획의 사전검토 간편 및 토공 산출의 정확도 향상을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 토공 물량을 산출하기 위해 새로운 프로젝트 DB를 생성하고 원지형 데이터 및 프로젝트 관련 파일을 오픈하는 프로젝트 생성 모듈과; 원지형 및 계획 데이터로부터 지형 및 계획삼각망을 생성하고 필요에 따라 격자망을 생성하는 삼각망 생성모듈과; 수작업에 의한 보링 데이터의 임포팅(Importing) 및 입력, 이를 기반으로 하여 3차원 보링데이터를 생성하는 보링 데이터 처리 모듈; 상기 3차원으로 생성된 삼각망 및 보링데이터를 기준으로 사용자 설정 범위의 터파기 및 흙막이 토공물량을 자동 산출하는 물량산출모듈과; 물량산출 시 필요한 법면의 사용자 설정을 위한 옵션모듈과; 사용자가 도면상에서 수정을 용이하게 하기 위한 유틸리티 모듈로 구성된다.

Description

구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템{SYSTEM OF AUTOMATICALLY CALCULATING AND DISPLAYING AMOUNT OF EARTHWORK MATERIALS BASED ON THREE DIMENSIONAL DESIGN}

본 발명은 토공량 산출을 위한 각 단계별 데이터의 3차원 구현 및 3차원 데이터를 기반으로 한 토공물량산출 자동화 및 시뮬레이션 시스템, 이를 구현하기 위한 방법론 및 시각화 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 구조물 터파기 및 토공량 산출을 위해 수작업으로 관리하던 지형 측량 데이터 및 보링(boring) 데이터로부터 3차원 데이터를 생성하여 보다 신속하고 정확한 터파기 및 되메우기 물량을 3차원설계를 기반으로 자동화하여 산출할 뿐만 아니라, 물량 산출 프로세스 및 각 단계별 시각화를 통해 사용자 임의의 시뮬레이션을 구현할 수 있는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템 및 이를 이용한 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 방법에 관한 것이다.

종래에는 구조물의 터파기 및 되메우기용 물량을 산출하기 위해 설계단계와 시공단계로 구분하여 작업을 수행하였다.

즉, 상기한 설계단계에서는, 1단계로서 측량도를 이용하여 해당 구역별 부지현황의 평균 레벨을 수작업으로 산출함과 동시에 토공 산출을 위한 구역의 결정 및 면적으로 산출하고, 2단계로서 지질주상도를 이용하여 각 구열별 평균 지층 두께를 수작업으로 산출하며, 3단계로서 이들을 바탕으로 구역별로 면적과 평균레벨, 지층두께를 수식화하여 엑셀프로그램 방식을 통해 수작업으로 물량을 산출하고 있다.

또한, 시공단계에서 지층조건이 변경된 경우에는 지층 조건을 다시 엑셀 프로그램을 통해 다시 입력하여 토공량을 재산출 하고 건축 계획이 변경된 경우에도 구역 결정 및 면적산출을 재작업 하여 토공량을 재산출 함으로써 터파기 및 되메우기 물량을 수정하고 있다.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출방법은 엑셀 프로그램을 기반으로 그 평균 레벨을 수작업에 의존하여 이루어짐으로 정확한 물량의 산출이 어려울 뿐만 아니라 산출 자동화에도 한계가 있었다.

또한, 시공단계에서 지층 조건이 변경되거나 건축 계획이 변경되는 경우, 다시 설계단계의 물량산출데이터를 재작업하여 산출해야 하기 때문에 인적, 물적 및 시간적 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래에는 해당 구조물 지형(지층)의 현황 레벨을 삼차원으로 전산화하여 보다 정확한 근거를 통한 작업수행 및 수량산출 방법을 제시하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 감안하여 도출된 것으로, 사용자 컴퓨터 입력장치를 통하여 지형 측량 파일 및 보링(boring) 데이터로부터 3차원 삼각망 및 보링(boring)데이터를 자동 생성하여 3차원 설계기반의 보다 신속하고 정확한 토공량 산출시스템을 제공함으로써 건축계획의 사전검토 에 대한 간편성 증대 및 토공 산출의 정확도를 향상시킬 수 있는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템 및 이를 이용한 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 터파기 및 되메우기 물량 산출 시에 종래와 같은 반복적인 수작업을 시스템화하고 자동화한 신개념의 3차원 물량 산출 시스템을 제공하여 3차원설계기반 수량산출 자동화 방법 및 기술을 토공량 산출에 활용하게 함으로써 작업시간의 대폭 단축 및 작업프로세스를 간소화할 수 있는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템 및 이를 이용한 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상술한 시스템을 이용한 원지형데이터와 보링데이터의 삼차원 구현 및 시각적 물량 산출 방법을 제공하여 수량산출을 자동화하고 이를 통한 데이터 검증 및 사용자 편의성을 강화시킬 수 있는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템 및 이를 이용한 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템은, 컴퓨터 입력 장치를 통해 오픈된 원지형 및 계획 지형 데이터로부터 지형 및 계획삼각망을 생성하기 위한 삼각망 생성모듈과; 컴퓨터 내에 입력된 해당 지형의 암층별 X축 및 Y축 좌표 위치 정보 및 각각의 암층별 높이(Z축 좌표) 정보를 나타내는 보링(boring) 데이터를 토대로 좌표별 3차원 보링 데이터를 생성하고, 상기 해당 지형 및 계획 삼각망내에 상기 생성된 3차원 보링 데이터를 자동적으로 입력처리하기 위한 보링 데이터 처리 모듈과; 상기 삼각망 생성 모듈을 통해 생성된 지형 및 계획 삼각망과, 상기 보링 데이터 처리 모듈을 통해 처리된 상기 3차원 보링 데이터가 좌표별로 나타난 지형 및 계획 삼각망을 각 단계별로 디스플레이부에 자동으로 시각화하기 위한 디스플레이 처리 모듈과; 상기 3차원으로 생성된 지형 및 계획 삼각망 및 보링 데이터를 기준으로 설정 범위의 터파기 및 되메우기 토공물량을 자동 산출하는 물량 산출 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보링 데이터 처리 모듈은 해당 지형의 보링 데이터가 입력되면, 이를 토대로 해당 지형의 3차원 암층 레이어(layer)를 생성시켜, 특정 지점의 중심선 정보 입력에 의해 해당 단면의 정보를 추출하여 상기 디스플레이부를 통해 뷰잉(viewing)함이 바람직하다.

또한, 상기 물량 산출 모듈은 선택된 설정 구역을 자동으로 각 지층의 높이, 면적뿐만 아니라, 각 지층별의 터파기량과 총 되메우기량 등을 자동으로 산출함과 동시에, 수직굴착 및 법면굴착물량의 현황을 3차원으로 디스플레이하여 시각적으로 확인 가능함이 바람직하다.

또한, 상기 컴퓨터의 디스플레이부의 캐드 도면에서 수정을 용이하게 도와주는 기능을 수행하는 유틸리티 모듈을 더 구비함이 바람직하다.

또한, 상기 삼각망 처리 모듈은 상기 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터를 이용하여 삼차원 형태의 격자망을 자동 생성/처리하여 상기 디스플레이부에 표시함이 바람직하다.

또한, 상기 보링 데이터는 데이터베이스에 별도 저장된 보링(Boring) 데이터의 엑셀파일을 불러들여(Importing)서 시스템에 자동입력하거나, 컴퓨터의 입력부를 통한 상기 삼각망 데이터상에 보링의 좌표정보 입력에 의해 수행됨이 바람직하다.

또한, 작업 편의성 및 효율성을 높이기 위해 미리 설정되어 상기 데이터 베이스에 저장된 터파기 및 되메우기 지형의 법면 정보에 따라 지형의 법면을 세팅하기 위한 옵션(option) 설정 모듈이 더 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기한 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 방법은, 컴퓨터 입력 장치를 통해 원지형 및 계획 지형 데이터로부터 지형 및 계획 삼각망을 생성하는 단계와; 상기 컴퓨터 내에 입력된 해당 지형의 암층별 X축 및 Y축 좌표 위치 정보 및 각각의 암층별 높이(Z축 좌표) 정보를 나타내는 보링(boring) 데이터를 토대로 좌표별 3차원 보링 데이터를 생성하고, 상기 해당 지형 및 계획 삼각망내에 상기 생성된 3차원 보링 데이터를 자동적으로 입력처리하는 단계와; 상기 3차원 보링 데이터를 상기 지형 및 계획 삼각망내에 각 단계별로 나타내어 디스플레이부를 통해 자동으로 시각화하는 단계와; 상기 3차원으로 생성된 지형 및 계획 삼각망 및 보링 데이터를 기준으로 설정 범위에 따라 터파기 및 되메우기 토공물량을 자동 산출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 3차원설계기반의 구조물 터파기 및 토공량 산출을 자동화함으로써 보다 빠르고 정확한 토공량을 산출 할 수 있다는 것이 가장 큰 특징이며, 이를 통해 기대할 수 있는 효과는 다음과 같다.

즉, 3차원 삼각망 생성 및 보링(boring)데이터의 생성을 통해 지층현황을 사전에 파악함으로써 기초계획단계의 시각화가 가능하고 건축계획에 따른 절성토량 검토가 용이하다.

또한, 수량산출 자동화를 통한 토공량 산출시간의 대폭축소 및 지층조건의 입체적 반영으로 보다 정확한 지층별 토공량 산출 구현이 가능함과 아울러, 3차원 설계기반의 수량산출 시각화에 의한 데이터 오류의 단계별 검증이 가능하고 전 프로세스의 시각화를 통한 오류검증이 간편하다.

아울러, 굴착공사 시 지층조건 변화에 따른 토공량 재산출이 간편하고 건축계획 부분 변경 시 전체 토공량 산출이 간편하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 활용할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템의 블록도이다.

여기서, 본 발명에 따른 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 지형 및 암층의 3차원 구현과, 이를 근거로 한 물량 산출 시스템의 물리적 구성은 일반적인 PC나 웹 서버(Server) 등의 컴퓨터 시스템 내에서 소프트웨어(프로그램) 또는 하드웨어로 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템(1)은, 크게 프로젝터 생성 모듈(10)과, 삼각망 처리 모듈(20)과, 옵션(option) 설정 모듈(30)과, 보링 데이터 처리 모듈(40), 물량 산출 모듈(50)과, 디스플레이 처리 모듈(60)과, 데이터베이스(80), 유틸리티 모듈(90)로 이루어진다.

여기서, 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템(1)은 해당 지형(원지형)의 측량 캐드 파일 또는 콘타(contour) 파일 등을 이용하여 해당 구조물의 지형 측량 데이터를 삼각망 및 격자망 처리 알고리즘을 통하여 3차원 데이터로 전산화하고 시각적으로 표현하는 한편, 지질 주상도(보링 주상도)데이터를 통한 암층 데이터를 입력하여 물량을 사용자의 컴퓨터(80)를 통해 자동으로 산출할 수 있도록 되어 있다.

상기한 프로젝터 생성 모듈(10)은, 토공 물량을 산출하기 위한 새로운 프로젝트 DB를 생성하고 지형데이터 및 프로젝트 관련파일을 오픈(open)하는 역할을 수행한다. 또한, 해당 프로젝트와 관련된 도면 및 3차원 데이터를 관리하고 뷰잉(viewing)할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기한 3차원 데이터라는 것은 해당 프로젝트의 토공 물량산출 및 시각화를 위한 후술하는 삼각망 데이터뿐만 아니라, 콘타(Contour) 파일, 수계 경사도 파일 등을 의미하며, 그 외에도 프로젝트와 관련하여 사용자가 본 발명의 시스템에 등록한 데이터 및 사용자가 시스템을 통해 생성한 모든 3차원 데이터를 의미한다.

여기서, 콘타(contour) 파일은 해당 지형의 경사 및 높이(level) 정보 등의 등고선 데이터 정보가 수록된 파일을 지칭하며, 수계 경사도 데이터란 경사도 분석에 따라 물의 흐름 방향과 지형 경사 정도를 나타내는 정보를 지칭한다.

상기한 프로젝터 생성 모듈(10)은, 검색 및 확인 엔진(11), 3차원 뷰어(Viewer) 엔진(12) 및 프로젝트 생성/수정 엔진(13) 등으로 이루어지며, 이는 후술하는 바와 같이, 사용자 컴퓨터 내에서 프로젝터 생성 모듈(10)의 실행 시에 활성 창으로 표시되어 실행될 수 있다.

상기한 삼각망 처리 모듈(20)은 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터를 이용하여 삼차원(3차원) 형태의 삼각망 및 격자망으로 자동 생성/처리하고 사용자 컴퓨터의 화면에 디스플레이하는 역할을 수행한다.

상기한 삼각망 처리 모듈(20)은 계획 삼각망 생성 엔진(21), 지형 삼각망 생성 엔진(22) 및 격자망 생성 엔진(23) 등으로 이루어지며, 역시 후술하는 바와 같이, 사용자 컴퓨터 내에서 삼각망 처리 모듈(20)의 실행 시에 활성 기능으로 표시되어 실행될 수 있도록 되어 있다.

여기서, 삼각망이란 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터를 이용해 지형을 3차원 및 면처리를 하기 위해 생성시키는 망으로서, 이는 본 발명에 따른 시스템의 내부 삼각망 생성 알고리즘에 의해 자동생성됨과 아울러, 토공 물량 산출시에 기준이 된다.

상기한 옵션(option) 설정 모듈(30)은 사용자의 작업 편의성 및 효율성을 높이기 위해 미리 물량산출을 위한 법면 조건을 세팅하는 역할을 수행한다. 즉, 법면의 성토 및 절토와 관련된 높이 및 소단, 경사도 등의 조건정보를 세팅하는 것을 의미한다. 여기서, 법면(法面)이란 해당 지형을 형성하고 있는 언덕의 비탈면 또는 경사면 부분이나 토지의 높낮이가 다른 중간부분의 연결지면을 말한다.

상기한 옵션(option) 설정 모듈(30)은 지형/계획/암층 세팅 엔진(31)과 법면 설정 엔진(32) 등으로 이루어지며, 역시 사용자 컴퓨터 내에서 옵션(option) 설정 모듈(30)의 실행 시에 활성 기능으로 표시되어 실행될 수 있도록 되어 있다.

상기한 보링 데이터 처리 모듈(40)은 해당 지형의 보링 데이터(해당 지형의 암층별 X축, Y축 및 Z축 정보)가 입력되면, 이를 토대로 해당 지형의 3차원 암층 레이어(layer)를 생성시키고 이를 삼차원으로 뷰잉(Viewing)할 수 있도록 처리하는 역할을 수행한다. 이러한 본 발명에 따른 보링 데이터 처리 모듈(40)의 기능은 종래의 모든 국내외 토공량 산출 프로그램과 차별화 되는 것으로서, 3차원 설계를 근거로 암층 레이어를 생성하기 때문에 사용자가 특정 지점의 중심선 정보만 입력하면 해당 단면의 2D도면정보를 추출하여 뷰잉할 수 있다.

상기한 물량 산출 모듈(50)은 상기 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터를 토대로 처리 및 생성된 삼차원 형태의 삼각망(격자망) 데이터 및 상기 3차원 보링데이터를 기준으로 해당 구획의 터파기 및 되메우기 물량을 자동 산출하는 역할을 수행한다.

즉, 물량 산출 모듈(50)에 의해 사용자가 설정 구역을 선택하면 자동으로 각 지층의 높이, 면적뿐만 아니라, 각 지층별의 터파기량과 총 되메우기량 등을 자동으로 산출함과 동시에, 수직굴착 및 법면굴착물량의 현황을 3차원으로 디스플레이하여 사용자가 시각적으로 확인 가능하도록 되어있다. 이러한 3차원설계기반 물량산출 기능 역시 종래의 모든 국내외 토공량 산출프로그램과 차별화되는 핵심기능으로 3차원데이터를 기반으로 물량산출에 대한 프로세스를 간소화하여 사용자 편의성을 강화한 특징이 있으며, 특히 법면물량산출은 3차원 삼각망 및 암층데이터를 기준으로 암층별 정확한 물량 산출이 가능하다는 특징이 있다.

여기서, 상기 터파기란 구조물을 집어넣을 수 있게 해당 지형의 흙구덩이를 파는 작업을 말하며, 상기 되메우기란 터파기를 작업을 한 후 공사 진행에 따라 흙 을 다시 메우는 작업을 지칭하며, 이러한 작업들에 필요한 물량 산출 모듈(50)에 대해서는 후술하는 바에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

상기한 디스플레이 처리 모듈(60)은, 프로젝터 생성 모듈(10), 삼각망 처리 모듈(20), 옵션(option) 설정 모듈(30) 및 보링 데이터 처리 모듈(40)과 물량 산출 모듈(50)과 연계하여, 물량 산출 과정에서 나타나는 3차원데이터 및 결과 데이터를 디스플레이부(캐드 화면)에 각 단계별로 자동으로 표시하도록 하는 역할을 수행한다. 이러한 프로젝터 생성 모듈(10), 삼각망 처리 모듈(20), 옵션(option) 설정 모듈(30) 및 보링 데이터 처리 모듈(40), 물량 산출 모듈(50)과의 연계 설명은 뒤에서 역시 상세히 설명하기로 한다.

상기한 데이터 베이스(80)는 상기 해당 지형 측량 파일 및 상기 생성된 3차원 데이터, 프로젝트 관련파일, 물량산출 등과 관련된 데이터 연계정보 등을 별도로 저장하는 역할을 수행한다.

상기한 유틸리티 모듈(90)은, 컴퓨터의 사용자가 캐드 도면에서 수정을 용이하게 도와주는 기능을 수행하게 된다. 즉, 이러한 유틸리티 모듈(90)을 통해 3차원 데이터 및 기존 도면파일에서 3차원 폴리라인(polyline)(컴퓨터 그래픽에서 선들을 이어 만든 도형)을 2D 폴리라인(polyline)으로 변환하거나, 반대로 2D 폴리라인(polyline)을 3차원 폴리라인(polyline)으로 변환할 수 있으며 3차원 Face를 2D 폴리라인(polyline)으로 면처리하여 변환하는 등의 기능을 수행한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템(1)을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템(1)은 일반적인 PC나 웹 서버(Server) 등의 컴퓨터 시스템 내에서 소프트웨어(프로그램) 또는 하드웨어로 구현되어 설치된다.

본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템(1)이 컴퓨터 시스템 내에 설치되어 실행하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이 메인 화면이 디스플레이된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 프로젝터 생성 모듈(10), 삼각망 처리 모듈(20), 옵션(option) 설정 모듈(30), 보링 데이터 처리 모듈(40), 물량 산출 모듈(50), 유틸리티 모듈(90)이 활성화된 창으로 표시된다.

이 상태에서 프로젝트 생성 모듈(10) 활성 버튼을 클릭(Click)하게 되면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 프로젝트 관리화면이 디스플레이된다.

즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 프로젝트 열기 및 저장/삭제, 3차원 뷰어(viewer) 기능을 포함하는 화면이 활성화된 창으로 표시된다.

상기한 프로젝트 열기는 활성창을 통해 해당 프로젝트의 DB, 원지형 데이터, 계획지형 데이터나 프로젝트 관련파일 등을 오픈하는 기능을 수행하며, 도면이력정보를 선택함으로써 오토캐드(AutoCad) 화면에 뷰잉(Viewing) 하는 기능을 수행한다.

여기서, 선택되는 도면이력정보의 범위는 해당 프로젝트의 물량산출을 통해 생성된 삼각망 및 콘타(Contour) 파일, 수계 경사도 분석파일 및 물량산출과정에서 나타난 3차원 데이터 등을 의미하며 이 외에 프로젝트와 관련하여 사용자가 시스템에 등록한 모든 3차원 데이터를 포함한다.

상기한 3차원 뷰어(Viewer)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 물량산출과정에서 나타난 모든 3차원 데이터 이력파일을 저장하고 특정 파일을 선택함으로써 비캐드 기반의 자료조회가 가능하도록 미리보기 창을 통해 뷰잉할 수 있는 역할을 수행한다.

한편, 도 2의 메인 화면에서 옵션(option) 설정 모듈(30)의 활성 버튼을 클릭(Click)하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 옵션(option) 설정 모듈(30)의 구성 화면이 디스플레이 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 지형/계획/암층 세팅과 법면과 관련된 설정을 통하여 법면굴착 물량산출시, 사용자가 지형적용범위 및 세부 법면 조건사항을 설정(Setting)할 수 있도록 되어 있다.

상기한 지형/계획/암층 세팅 엔진(31)은 상기 옵션설정모듈(30)에서 법면물량 산출시에 필요한 법면 설정내용이 적용되는 지형 및 암층 범위를 세팅하는 역할을 수행하며, 상기한 법면 설정 엔진(32)은, 법면의 성토 및 절토와 관련된 높이와 소단, 경사도 등을 세팅할 수 있도록 되어있다. 즉, 성토 옵션 설정을 통해 높이와 소단을 설정할 수 있고, 절토 옵션 설정을 통해 높이와 소단 및 토사와 암반의 경사도를 세팅할 수 있다. 여기서, 성토란 토공사에서 흙을 쌓는 작업을 말하며, 절토란 토공사에서 흙을 깎는 작업을 지칭한다.

또한, 옵션(option) 설정 모듈(30)에는 디폴트 버튼, 저장 버튼, 닫기 버튼이 별도로 활성화되어 시스템에서 지정한 기본 값으로 옵션정보를 세팅하고, 사용자가 데이터의 변경에 따라 수정한 옵션설정내용을 저장하며 현재 설정내용을 기준으로 창을 닫는 역할을 수행하도록 되어 있다.

도 2의 메인 화면에서 삼각망 처리 모듈(20)의 활성 버튼을 클릭(Click)하게 되면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 삼각망 처리 모듈(20)의 구성 화면이 디스플레이된다.

즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 삼각망 처리 모듈(20)은 계획 삼각망, 지형 삼각망의 선택을 통해 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터를 3차원 삼각망 처리를 하고 사용자 컴퓨터의 화면(캐드 화면)에 디스플레이하는 역할을 수행한다.

여기서, 지형 삼각망은 원지형의 콘타(Contour) 정보를 기준으로 생성된 삼각망을 지칭하며, 계획 삼각망이란 구조물 공사의 계획 지형 데이터에 대한 콘타(Contour)정보를 기준으로 생성된 삼각망을 지칭한다.

도 5a에서 계획 삼각망 또는 지형 삼각망을 선택하고 이미 작성되어진 삼각망을 콤보박스에서 선택하고 DRAW버튼을 클릭하여 도5c와 같이 계획 및 지형삼각망을 캐드 화면에 그려준다.

또한, 도 5a에서 BOUND 버튼을 클릭하여 캐드 화면에 나타난 계획 삼각망 또는 지형 삼각망의 바운더리(boundary)를 설정하면 도 5d에서와 같이 설정된 범위 내에서 삼각망이 생성된다.

또한, 도 5e와 같이 캐드 화면에 나타난 지형 및 계획삼각망에서 레 벨(level)이 0인 라인(line, Pline, 3차원 Polyline)을 그려주고 지반고 버튼을 클릭한 후 해당 라인을 선택하면 각 포인트(point)의 레벨이 삼각망 높이에 맞게 자동으로 입력된다.

또한, 도 5f와 같이 캐드 화면에 나타난 지형 및 계획 삼각망에서 레벨(level)이 0인 라인(line, Pline, 3차원 Polyline)을 그려주고 지반고 버튼을 클릭한 후 해당 라인을 선택하면 각 라인이 삼각망 메쉬에 크로스(cross)되는 모든 포인트(point)를 생성하여 레벨을 삼각망 높이에 맞게 자동으로 입력된다.

또한, 삼각 삼각망 작성 버튼 및 콘타(Contour) 버튼을 클릭하여 삼각망 데이터를 기반으로 콘타(contour)를 작성하거나 반대로 콘타 데이터를 이용하여 삼각망을 작성 할 수도 있다.

또한, 경사도 버튼을 클릭하여 경사도를 나타내도록 할 수도 있으며, 삼각망 저장 버튼을 클릭하여 이미 생성된 삼각망 데이터를 이력데이터 파일로 스템 폴더에 저장함으로써 3차원 뷰어(Viewer)를 통해 다시 뷰잉하거나 물량산출 작업 시 재사용이 가능하도록 하였다.

최종적으로, 격자망 생성 버튼을 클릭하여 Num 입력개수 만큼 base 수의 기본 레벨로 되도록 도 5g와 같이 격자망를 생성할 수 있다. 여기서, 상기한 격자망이란 상술한 계획 및 지형 데이터를 이용해 지형을 3차원 및 면처리를 하기 위해 생성시키는 삼각망 이외의 구현 방법으로서 소정 설정에 따라 도 5g와 같이 사각 형태의 격자망 형태로 형성시키는 것을 지칭한다.

도 2의 메인 화면에서 보링 데이터 처리 모듈(40)의 활성 버튼을 클 릭(Click)하게 되면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 해당 지형의 보링 데이터(지층의 암층 구조)를 입력하여 암층 레이어를 생성시키고 각 층별로 암층을 3차원으로 뷰잉(Viewing)할 수 있도록 처리하는 보링 데이터 처리 모듈(40)의 구성 화면이 디스플레이된다.

즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 보링 데이터 처리 모듈(40)의 구성은 보링 데이터 입력 버튼, 표고 재계산 버튼, 표고 새로 생성(New) 버튼, 저장 및 삭제 버튼, 보링 Draw 버튼, 암층 발생 버튼, 암층 Draw 버튼 등으로 이루어진다.

여기서, 보링(boring) 데이터란 해당 지형의 암층별 X, Y 좌표 정보 및 각각의 암층별 높이(Z 좌표) 정보를 갖는 데이터로서, 통상 표고를 기준으로 토사, 1차암(예컨대 풍화암), 2차암(예컨대 연암), 3차암(예컨대 경암) 등으로 나타난다.

여기서, 보링 데이터의 입력은 데이터베이스(70)에 별도 저장된 기존의 입력 데이터를 불러들여 좌표를 얻거나, 또는 새로운 데이터를 입력하는 방법으로 좌표를 생성할 수 있다. 새로운 데이터를 입력할 때에도 마찬가지로 두 가지 방법으로 입력할 수 있다. 즉 사용자가 관리하던 보링(Boring) 데이터의 엑셀파일을 불러들여(Importing)서 시스템에 자동입력할 수 있으며, 미 입력된 부분에 대해서는 사용자가 직접 입력할 수 있다. 또한 사용자가 삼각망 데이터상에 보링의 좌표정보를 직접 선택하여 자동으로 입력할 수도 있다.

상기한 표고 재계산 버튼을 클릭하여 입력된 X축 및 Y축 좌표를 기준으로 표고를 재계산 할 수 있다.

또한, 상기 표고 새로생성(New) 버튼, 저장 및 삭제 버튼을 클릭하여 입력된 X축 및 Y축 좌표값, 표고값, 토사점 높이값, 1차암 내지 4차암 높이값 데이터를 새로 생성하여 저장하고, 또는 선택된 보링데이터를 삭제할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 표고는 실제 표고점을 말하며, 토사(토사점 높이값)는 표고점-토사점 높이이고, 1차암(1차암 높이값)은 토사점 높이-1차암 높이에 의해 계산되는 값을 의미한다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 보링 데이터를 입력하여 작성한 후, 보링 Draw 버튼을 클릭하면, 입력된 보링 데이터가 캐드 화면에 삼차원으로 나타나게 된다.

여기서, 도 6b에서는 아직 암층이 발생하기 전이며, 암층발생 버튼 및 암층 Draw 버튼을 클릭하면 입력된 보링(Boring) 데이터를 토대로 도 6c 및 도 6d와 같이 암층이 도시된 3차원 데이터가 캐드 화면에 나타나게 된다.

이와 같이, 프로젝터 생성 모듈(10), 삼각망 처리 모듈(20), 옵션 설정 모듈(30), 보링 데이터 처리 모듈(40)을 통해 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터의 삼각망 생성 및 삼차원 보링데이터가 생성되면, 물량산출(수직굴착물량 및 법면굴착물량)을 위한 기반 데이터 생성 작업은 완성되었다고 볼 수 있다.

이때, 이러한 삼차원 데이터를 기반으로 토공 물량을 산출하기 위해 도 2의 메인 화면에서 물량 산출 모듈(50)의 활성 버튼을 클릭(Click)하게 되면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 사용자가 설정한 구역에 대한 수직굴착물량 및 법면굴착물량에 대하여 계획면적 및 평균터파기고, 토사면적, 편균높이, 평균깊이, 절토량에 대한 정보를 산출할 수 있는 물량 산출 모듈(50)의 화면이 디스플레이된다.

즉, 이러한 물량 산출 모듈(50)의 화면 주요구성은 DRAW버튼, Bound 버튼, 암경계선 버튼, 수직 굴착 물량 버튼, 법면 굴착 물량 버튼, 수직굴착+법면 버튼, 격자 물량 버튼, 지반고 산출버튼, 미리보기 버튼 등으로 구성되며 부가적으로 Cad Draw 버튼, 엑셀출력 버튼, 횡단설계 버튼, 계산 버튼, 보기 및 삭제 버튼 등으로구성된다.

상기한 Bound 및 암경계선 버튼을 클릭하여 도 7b와 같이 기존 생성된 삼각망 데이터에서 외곽 바운더리 및 암경계선을 설정하게 되면 설정된 바운더리 및 암경계선을 기준으로 물량산출의 범위가 정해지게 된다.

상기한 수직굴착물량 버튼을 클릭하면, 단지 구획고 및 암선과 지형 모델을 이용하여 수직굴착물량을 산출하며, 이는 도 7c에 나타난 바와 같다.

상기한 격자물량 버튼을 클릭하면, 단지구획 안에 격자망을 생성하여 격자망별 암층 물량이 산출되며, 이는 도 7d에 나타난 바와 같다.

수직굴착물량 버튼을 이용해 수직굴착계획을 통해 암층 설계와 물량을 산출하고 Offset 거리 및 Chain 간격을 설정하고 상기한 법면굴착물량을 클릭하여 해당 조건에 맞는 법면굴착물량을 산출한다. 이는 도 7e에 나타난 바와 같다.

또한, 상기한 물량 산출 모듈(50)의 활성창의 좌측 리스트 박스에서 물량산출 이력정보를 선택한 후에 엑셀 출력 버튼을 클릭하면, 해당 물량정보에 대한 내용(각 지층별의 터파기 및 되메우기량 등)이 자동으로 엑셀 화면으로 출력된다. 여기서, 상술한 격자 물량이 비 체크된 경우에는 리스트 박스에 선택된 구역별 토공산출 근거와 토공 집계표가 출력되고, 격자물량이 체크된 경우에는 선택된 구역별 토공산출 근거와 토공 집계표가 출력될 뿐만 아니라 단위 격자별 물량도 엑셀로 다 시 출력된다. 이를 도 7f에 나타난 바와 같다.

또한, 상기한 물량 산출 모듈(50)의 활성창의 좌측 리스트 박스에서 물량이력정보 중 다수를 선택한 후 상기 계산 버튼을 클릭하게 되면, 우측 하단 리스트 박스에 각 구역별 물량과 총 합계 물량을 계산하여 표시해주며, 이는 도 7a에 나타난 바와 같다.

아울러, 횡단 설계버튼을 이용하여 캐드 화면에서 중심선을 그린 다음, 체인(Chain) 간격, 횡단폭 및 횡단 간격을 입력함으로써 횡단면도를 캐드화면 그릴 수 있게 되어 있다. 이는 도 7g에 나타난 바와 같다.

한편, 물량 산출 모듈(50)의 활성창의 미리 보기 버튼은 3차원 물량 설계 화면을 비주얼하게 볼 수 있는 기능으로서 CAD에 그대로 Draw 할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 바람직한 구체적인 예를 들어 봄으로써 본 발명을 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이거니와 이 또한 본 발명의 영역 내임을 유의하여야만 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템이 구현된 메인 화면을 나타내는 도면이다.

도 3a는 본 발명에 따른 프로젝터 생성 모듈의 구성 화면을 나타내는 도면이다.

도 3b는 본 발명에 따른 프로젝터 생성 모듈의 3차원 뷰어(viewer) 엔진에 의해 구현된 미리보기 창을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 옵션(option) 설정 모듈의 구성 화면을 나타내는 도면이다.

도 5a는 본 발명에 따른 삼각망 처리 모듈의 구성 화면을 나타내는 도면이다.

도 5b 내지 도 5g는 본 발명에 따른 삼각망 처리 모듈을 통해 구현된 3차원 지형도를 이용하여 3차원 객체를 캐드 화면에 표시한 예들을 나타내는 도면이다.

도 6a는 본 발명에 따른 보링(boring) 데이터 처리 모듈의 구성 화면을 나타내는 도면이다.

도 6c 내지 도 6d는 본 발명에 따른 보링(boring) 데이터 처리 모듈을 통해 구현된 3차원 지형도를 이용하여 3차원 객체를 캐드 화면에 표시한 예들을 나타내 는 도면이다.

도 7a는 본 발명에 따른 물량 산출 모듈의 구성 화면을 나타내는 도면이다.

도 7b 내지 도 7e는 본 발명에 따른 물량 산출 모듈을 통해 구현된 3차원 지형도를 이용하여 3차원 객체 및 물량을 화면에 표시한 예들을 나타내는 도면이다.

도 7f는 본 발명에 따른 물량 산출 모듈을 통해 구역별 토공산출량, 토공집계표 및 단위격자 물량을 수치로 표시한 예를 도면이다.

도 7g는 본 발명에 따른 물량 산출 모듈을 통해 구현된 횡단 설계의 예를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 본 발명에 따른 터파기 및 되메우기 지형삼차원 구현 및 물량산출 시스템

10: 프로젝터 생성 모듈 11: 검색 및 확인 엔진

12: 3차원 뷰어(Viewer) 엔진 13: 프로젝트 생성/수정 엔진(13)

20: 삼각망 처리 모듈 21: 계획 삼각망 엔진

22: 지형 삼각망 엔진 23: 격자망 생성 엔진

30: 옵션(option) 설정 모듈 31: 지형/계획/암층 세팅 엔진

32: 법면 설정 엔진 40: 보링(boring) 데이터 처리 모듈

50: 물량 산출 모듈 60: 디스플레이 처리 모듈

70: 데이터 베이스(DB) 80: 사용자 컴퓨터 처리 장치

90: 유틸리티 모듈

Claims (11)

1. 컴퓨터 입력 장치를 통해 오픈된 원지형 및 계획 지형 데이터로부터 지형 및 계획삼각망을 생성하기 위한 삼각망 생성 모듈과,

   상기 컴퓨터 내에 입력된 해당 지형의 X축, Y축, 및 Z축 좌표 정보를 토대로 3차원 보링 데이터를 생성하고, 상기 생성된 3차원 보링 데이터에 따라 3차원 암층 레이어를 생성하여 상기 해당 지형 및 계획 삼각망 내에 자동 입력처리하기 위한 보링 데이터 처리 모듈과,

   상기 삼각망 처리 모듈을 통해 생성된 지형 및 계획 삼각망과, 상기 보링 데이터 처리 모듈을 통해 처리된 상기 3차원 보링 데이터가 좌표별로 나타난 지형 및 계획 삼각망을 각 단계별로 디스플레이부에 자동으로 시각화하기 위한 디스플레이 처리 모듈과,

   상기 3차원으로 생성된 지형 및 계획 삼각망 및 암층별 보링 데이터를 기준으로 설정 범위의 터파기 및 되메우기 토공물량을 자동 산출하는 물량 산출 모듈로 이루어지며;

   상기 물량 산출 모듈은 설정 구역에 대하여 자동으로 각 지층의 높이, 면적뿐만 아니라, 각 지층별의 터파기량과 총 되메우기량을 자동으로 산출함과 동시에, 수직굴착 및 법면굴착물량의 현황을 3차원으로 디스플레이하여 시각적으로 확인 가능하며,

   상기 보링 데이터 처리 모듈은 X 축, Y 축 및 Z 축 정보를 나타내는 상기 보링 데이터를 토대로 상기 좌표별 3차원 보링 데이터를 자동적으로 생성시켜 상기 지형 및 계획 삼각망내에 상기 디스플레이부를 통해 표시하며,

   상기 삼각망 처리 모듈은 상기 원지형 데이터 및 계획 지형 데이터를 이용하여 삼차원 형태의 격자망을 자동 생성/처리하여 상기 디스플레이부에 표시하며,

   작업 편의성 및 효율성을 높이기 위해 미리 설정되어 상기 데이터 베이스에 저장된 터파기 및 되메우기 지형의 법면 정보에 따라 지형의 법면을 세팅하기 위한 옵션(option) 설정 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는

   구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보링 데이터 처리 모듈은 해당 지형의 상기 보링 데이터가 입력되면, 이를 토대로 해당 지형의 상기 3차원 암층 레이어(layer)를 생성시켜, 입력된 특정 지점의 중심선 정보에 의하여 해당 단면의 정보를 추출하여 상기 디스플레이부를 통해 뷰잉(viewing) 가능한 것을 특징으로 하는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 컴퓨터의 디스플레이부의 캐드 도면상의 수정을 용이하게 하는 유틸리티 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 보링 데이터는 데이터베이스에 별도 저장된 보링(Boring) 데이터의 엑셀파일을 불러들여(Importing) 시스템에 자동입력되거나, 또는 상기 컴퓨터의 입력부를 통한 상기 삼각망 데이터상에 보링 좌표정보의 입력에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 구조물 터파기 및 되메우기 토공량 산출을 위한 3차원 설계기반의 토공 물량의 자동 산출 및 시각화 시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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