KR101208075B1

KR101208075B1 - 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치

Info

Publication number: KR101208075B1
Application number: KR1020110113929A
Authority: KR
Inventors: 구승엽; 구자환; 정우남
Original assignee: 주식회사 차후
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2012-12-05

Abstract

본 발명은 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치에 관한 것으로, 지하시설물을 시공하는 때에 자리 이동이 거의 발생하지 않는 다수 지점의 지상에 설치되고 상기 다수 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 상기 지하시설물의 정보를 포함하는 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)와; 이동 가능성이 거의 없는 지점에 설치되는 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)와; 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)와 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)에서 정보를 취득하여 상기 다수의 지상지표와 기준점 지표가 설치된 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물(100)의 위치정보를 파악하는 사용자 단말기(30)와; 상기 사용자 단말기(30)와 위치정보 서버(50) 사이에 통신을 제공하는 통신망(40)과; 상기 통신망(40)을 통하여 상기 사용자 단말기(30)에서 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20)에 포함된 암호화 코드를 수신하여 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20)에 포함된 정보를 해독하여 다시 상기 사용자 단말기(30)로 송신하는 위치정보 서버(50)로 구성되어 지하에 매설된 지하시설물을 다시 파내지 않고도 지상에서 위치의 무결성을 검증할 수 있어서 정보의 신뢰성이 크게 증가하고, 또한 전용 탐지장비가 필요없는 2차원 바코드 또는 RFID 태그를 이용하므로로써 경제성을 확보할 수 있다.

Description

제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치{verifying apparatus for a poition of an underground facility using a third position}

본 발명은 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하시설물 시공시 시설물 주변 제3의 지점을 계측하여 해당 지점의 기반정보, 위치정보, 인근에 매설된 지하시설물의 정보 등을 2차원코드 또는 RFID 태그에 저장하여 지상지표에 설치하고, 휴대용 단말기에서도 손쉽게 읽어들일 수 있도록 하여 지하시설물의 위치를 검증할 수 있는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치에 관한 것이다.

최근들어 유-시티(Ubiquitous City) 사업의 활성화와 함께 도시의 인프라를 구성하는 각종 지상 및 지하시설물에 대한 체계적이며 효율적인 관리에 대한 필요성이 높아지고 있다.

유-시티에서 제공하는 다양한 서비스들이 도시의 물리적 환경, 즉 도시시설물의 위치 및 상태와 밀접하게 관련되어 있기 때문에 정확한 시설물 관련정보의 수집과 이를 바탕으로 한 시설물의 정상상태 유지가 필요하다.

도시를 구성하는 각종 시설물들을 공간적으로 분류하면 크게 지상과 지하시설물로 구분할 수 있으며 이들 시설물들은 공간적인 차이 외에도 기능적, 관리적 측면에서도 상당한 차이가 있다.

기능적인 측면에서는 건물, 도로, 교량 등의 지상시설물들이 거주민의 주된 활동 공간으로서의 역할을 담당하는 반면에, 상수도, 하수도, 전기선, 통신선 등과 같은 지히시설물들은 지상시설물들의 정상적인 기능수행에 필요한 필수적인 기반시설로서 활용된다.

한편 시설물 관리측면에서는 일반적으로 지상시설물에 대한 접근성이 용이한 반면 지하시설물의 경우 설치, 변경, 보수 등의 작업을 위한 접근성이 상대적으로 떨어지므로 실시간 상태 모니터링을 통한 안정적인 성능 유지와 신속한 보수 및 복구 작업이 우선적으로 요구된다.

지하시설물은 지하공간이라는 설치환경이 가지는 물리적 특성상 다양한 형태의 사고들이 발생하며 이러한 사고들에 대한 예측, 확인, 보수, 교체 등의 작업이 쉽지 않다.

특히 지하시설물들은 제한된 지하공간 내에 다수의 시설물이 매설되기 때문에 타 공사에 의한 사고발생 가능성이 높고 이러한 지하시설물 관련사고는 대규모 인명 및 재산피해로 이어질 수 있으므로 사고를 미연에 방지하는 것이 중요하다.

지하시설물들은 지하에 매설되어 시공되기 때문에 일단 시공한 후에는 지하시설물들의 상태를 파악하기 쉽지 않다. 종래의 지하시설물들의 상태를 조사하는 방법으로는 육안으로 조사하거나 CCTV 촬영장비를 지하시설물들 내부를 촬영하거나 기계식 측정장비를 사용하였으나 , 이런 방법들은 비용 및 정확도 등에 많은 문제점을 가지고 있다 .

또한, 근래에는 지하시설물 유지관리시스템 구축시 지리정보시스템 (GIS: Geographic Information System) 및 CAD 프로그램을 활용하여 지하시설물의 망도를 구성하는 사례가 시도되고 있다.

그러나, 지리정보시스템과 연동하는 종래의 지하시설물 유지관리시스템은 지리정보시스템의 변동시 지하시설물 유지관리시스템의 망도 동시에 변동이 이루어지도록 적용하고 있어, 시스템의 유지보수와 업데이트에 고비용이 소요되는 문제점이 있다.

지금까지의 지하시설물의 관리방식은 도면에 의존하고 있으며 현장에서 지하시설물의 상태파악이 곤란하여 관리상 많은 문제점이 있다. 각종 도로 공사 등의 토목 공사시 포크레인 등으로 땅을 파는 동안에 이러한 지하시설물을 파손시키는 경우가 종종 발생되고 있다.

지하시설물의 파손시에는 지역 일대의 생활권이 마비되거나 특히 가스관의 경우에는 폭발 및 화재 등으로 막대한 재산피해를 가져오게 된다. 파손시에는 신속한 복구가 요구되고 복구시에 많은 노력과 시간이 필요하다. 기존의 도면 관리 방법은 작성된 도면에 의존해 관리하므로 실제 현장 시공 상태가 도면과 불일치하는 경우도 발생되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 댐 수로관이나 상수도관이 지반 부동 침하나 지표 하중에 의해 파손되는 경우가 발생되지만 이를 지상에서 쉽게 발견할 수 없었다. 따라서 현재에는 수시로 많은 인력과 장비를 투입하여 누수 탐지기 등으로 감시하는 번거로운 관리를 수행하고 있다.

따라서 지하시설물의 정확한 위치 파악이 중요하지만 기존의 아날로그 방식의 탐지기법(음파탐지, 자기장탐지, 주파수 탐지 등)은 심도가 깊어질수록 오탐지율이 급격하게 높아지며 비용이 크게 상승하여 보안성에 심각한 문제점을 지니고 있다.

이를 해소하기 위하여 GPS 등의 측위기술을 이용한 디지털 방식의 탐지기법이 대두되고 있다.

그러나 이러한 디지털 기법은 아날로그 방법의 도움없이는 시공후 복토 이후에는 매설물의 위치를 물리적으로 검증할 수가 없다는 단점이 있다. 특히 지상 또는 지하의 상태가 변경된 경우(주로 지진과 같은 재난이 해당) 이를 검증할 수단이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 지상에 비교대상이 되는 정보를 저장한 지표를 설치하고 이 지표를 이용하여 지하시설물의 위치를 검증할 수 있는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 지하시설물 시공시 시설물 주변 제3의 지점을 계측하여 해당 제 3의 지점의 기반정보, 위치정보, 인근에 매설된 지하시설물의 정보 등을 저장하고, 휴대용 단말기에서도 손쉽게 정보를 사용할 수 있으며 유지를 위해 별도의 조치가 필요없는 2차원 코드 또는 RFID와 같은 전자태그로 계측정보를 담은 지표를 설치하여 제3의 지점의 정보를 이용하여 지하시설물의 위치를 검증할 수 있는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치는 지하시설물을 시공하는 때에 자리 이동이 거의 발생하지 않는 다수 지점의 지상에 설치되고 상기 다수 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 상기 지하시설물의 정보를 포함하는 다수의 지상지표와; 이동 가능성이 거의 없는 지점에 설치되는 다수의 기준점 지표와; 상기 다수의 지상지표와 다수의 기준점 지표에서 정보를 취득하여 상기 다수의 지상지표와 기준점 지표가 설치된 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물의 위치정보를 파악하는 사용자 단말기와; 상기 사용자 단말기와 위치정보 서버 사이에 통신을 제공하는 통신망과; 상기 통신망을 통하여 상기 사용자 단말기에서 다수의 지상지표와 기준점 지표에 포함된 암호화 코드를 수신하여 상기 다수의 지상지표와 기준점 지표에 포함된 정보를 해독하여 다시 상기 사용자 단말기로 송신하는 위치정보 서버로 구성 구성된다.

본 발명의 일실시예에 의하면 다수의 지상지표는 사람의 눈에 잘 띄며 이동이 적은 곳에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 기준점 지표는 이동 가능성이 거의 없는 공공기관, 랜드마크급 대형건축물, 특수시설물, 국가지리정보원 기준점 설치지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 다수의 지상지표는 그 지점의 기반정보, 위치정보와 상기 지하시설물의 정보를 이차원 코드에 저장하거나 NFC 기반의 RFID와 같은 전자태그에 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 사용자 단말기는 일반전화기, 스마트폰, PDA , 타블렛 PC로서 널리 보급된 휴대용 단말기인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 사용자 단말기는 상기 3개의 지상지표들에 의해 형성되는 삼각면 또는 2개의 지상지표와 기준점 지표가 이루는 삼각면에 들어오는 지하시설들은 정상위치로 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 지상지표에 폴대를 세워 마커를 설치하고, 상기 지상지표에 근접하는 기준점 지표에서 사용자 단말기의 카메라로 마커를 촬영하여 촬영된 마커의 크기를 토대로 비례식을 이용하여 지상지표와 기준점 지표 사이의 거리를 계산하고, 두 지점간의 각도를 계산하여 방향을 구하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 마커는 먼거리에서도 사용자 단말기의 카메라로 촬영이 가능한 크기이어야 하고 주변 사물과 구분이 되면서도 단순한 모양과 색상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 사용자 단말기에 내장된 전자나침반과 자이로미터를 이용하여 방향을 구하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 사용자 단말기의 카메라를 이용하여 지상지표와 기준점 지표 사이의 거리를 계산시에 측정된 거리별 허용오차 범위를 계산하여 반영하고, 허용오차는 카메라의 성능에 따라 차이가 발생하므로 실험을 통해 허용오차를 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 지상지표의 절대좌표가 상기 측정한 위치 좌표의 허용오차 범위내에 있는 경우 상기 지상지표의 위치정보는 사용자 단말기(30)의 저장공간에 저장하여 또 다른 기준점으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 기준점 지표를 통해 상대위치가 검증된 지상지표들은 새로운 기준점으로 사용하고, 상기 검증된 지상지표를 기준점 지표로 이용하여 또다른 측정점의 지상지표들을 검증하면서 측정을 이어나가는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 기준점 지표를 통해 상대위치가 검증된 3개의 지상지표들을 연결하는 3개의 벡터 중 2개 이상이 정확한 것으로 확인되었을 경우에만 상기 3개의 지상지표로 이루어진 영역만을 검증된 영역으로 판정하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명에 의해 지하에 매설된 지하시설물을 다시 파내지 않고도 지상에서 위치의 무결성을 검증할 수 있기 때문에 정보의 신뢰성이 크게 증가하며, 또한 전용 탐지장비와 부품을 사용해야 하는 아날로그 방식과 달리 인쇄비용만이 소모되는 2차원 바코드만을 이용함으로써 경제성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명에 의한 지상지표로 사용될 수 있는 지점에 QR코드로 정보를 표시한 지상지표의 실시예,
도 3은 본 발명에 의해 제3의 위치에 설치된 지상지표를 토대로 지하시설물의 위치를 판단하는 실시예,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 지상지표에 대해 스마트폰의 카메라를 이용하여 정상여부를 확인하는 방법,
도 5는 본 발명에 의해 정상으로 판정된 지상지표를 기준점으로 추가하여 다른 지상지표의 위치정보를 검증하는 실시예,
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 의한 지상지표에 의해 확인하고자 하는 영역에 매설된 지하시설물의 위치에 대해 정상여부를 확인하는 검증방법이다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 본 발명에 의한 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치의 구성을 나타내는 블럭도가 도시된다.

본 발명에 의한 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치는 자리 이동이 거의 발생하지 않는 다수 지점의 지상에 설치되고 상기 다수 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물의 정보를 포함하는 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)와; 준공검사 또는 유지보수시 위치가 변동되지 않은 기준점에 설치되는 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)와; 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)와 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)에서 정보를 취득하여 상기 다수의 지상지표와 기준점 지표가 설치된 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물(100)의 위치정보를 파악하는 사용자 단말기(30)와; 상기 사용자 단말기(30)와 위치정보 서버(50) 사이에 통신을 제공하는 통신망(40)과; 상기 통신망(40)을 통하여 상기 사용자 단말기(30)에서 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20)에 포함된 암호화 코드를 수신하여 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20)에 포함된 정보를 해독하여 다시 상기 사용자 단말기(30)로 송신하는 위치정보 서버(50)로 구성된다.

설명안된 부호 60은 국가지리정보원의 서버이며, 위치정보 서버(50)가 요청하는 지역의 지리정보를 제공한다. 지상지표와 기준점 지표의 부호는 특별히 구분할 필요가 없는 때에는 대표번호 10과 20을 사용하여 표시한다.

본 발명에 의한 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)에는 지하시설물을 시공하는 때에 지하시설물 주변 제3의 지점을 계측하여 그 지점의 기반정보, 위치정보와 상기 지하시설물의 정보를 코드(예를 들면, 바코드, QR 코드를 포함하는 이차원 코드 등)에 저장하거나 NFC 기반의 RFID와 같은 전자태그 등에 저장한다.

이때 상기 계측된 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)의 기반정보, 위치정보와 상기 지하시설물의 정보는 암호화하여 일반적 수단으로는 알수 없도록 하여 저장하도록 한다.

해당 지상지표의 지점은 사람의 눈에 잘 띄며 이동이 적은 곳, 예를 들면 표지판, 전신주, 석재 매설지표, 지표못 등이 이에 해당된다, 제수면.맨홀과 같이 지하시설물의 위치를 즉시 알 수 있는 지점은 해당되지 않는다.

또한 이동 가능성이 거의 없는 지점, 예를 들면 공공기관, 랜드마크급 대형건축물, 특수시설물, 국가지리정보원 기준점 설치지점 등은 지하시설물과 상관없이 지상에 기준점 지표(20)를 설치하고 위치정보를 계측하여 상기 계측된 정보를 코드(예를 들면, 바코드, QR 코드를 포함하는 이차원 코드 등)에 저장하거나 NFC 기반의 RFID와 같은 전자태그 등에 저장한다.

마찬가지로 상기 계측된 기준점 지표(20-1, 20-2, ...20-n)의 기반정보, 위치정보와 상기 지하시설물의 정보는 암호화하여 일반적 수단으로는 알수 없도록 하여 저장한다.

도 2에 본 발명에 의한 지상지표로 사용될 수 있는 지점에 QR코드로 정보를 표시한 지상지표의 실시예가 도시된다.

본 발명에 의해 제3의 지표로 사용되는 지상지표(10)는 지하시설(100)이 매설된 지상에 설치된 거의 모든 지점을 사용할 수 있으며, 도시된 바와 같이 대형건축물(21), 석재고정지표(12), 교통 표지판(13), 교통 신호등(14), 측량기준점으로 설치된 지표못(22) 및 관공서 건물(23) 등의 위치정보를 계측하고 그 계측된 정보를 표시하는 QR코드(12a, 13a, 14a, 21a, 22a, 23a)를 사람의 눈에 잘 띄며 이동이 적은 곳에 표시한다.

특히 자리 이동이 거의 발생하지 않는 대형건축물(21), 관공서(23) 및 국가지리정보원의 지표못(22) 등의 기준점 지표(20)들은 측정 기준점으로 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 사용자 단말기(30)는 일반전화기, 스마트폰, PDA , 타블렛 PC 등 널리 보급된 휴대용 단말기가 사용될 수 있으며, 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)에 표시된 정보를 포함한 코드(예, QR코드 등)에서 정보를 수신하여 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)가 설치된 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물(100)의 정보를 파악하고 통신망(40)을 통해 위치정보 서버(50)에 제공한다.

본 발명에 의한 위치정보 서버(50)는 국토지리정보원의 서버(60)로부터 지리자료를 수신하여 이들 위치계측자료와 지리자료를 비교하여 검증함으로써 검증성 확보 및 신뢰도 검토를 수행하고 자료분석을 실시하게 된다.

이런 분석결과를 기초로 하여 지하시설물의 위치정보의 검증이 가능하고, 관리에 필요한 기초자료를 제공함으로써 향후 유지관리 계획 및 보수를 위한 기초자료를 제공한다.

도 3에 본 발명에 의해 제3의 위치에 설치된 지상지표를 토대로 지하시설물의 위치를 판단하는 실시예가 도시된다.

계측을 통해 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)에 저장되는 정보는 해당 지점의 기반정보, 위치정보, 인근에 매설된 지하 시설물의 정보 등이다. 특히 인근 지하시설물 정보는 절대좌표만이 아닌 상대좌표(3차원벡터)가 저장된다.

사용자는 사용자 단말기(30)를 사용하여 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)들의 정보를 읽어들여 상기 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)들이 위치한 지점의 기반정보, 위치정보, 인근에 매설된 지하 시설물의 정보를 알 수 있고, 이렇게 읽어들인 상기 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)들의 정보를 위치정보 서버(50)에 송신하면 상기 위치정보 서버(50)는 국가지리정보원 서버(60)로부터 지리정보를 제공받아 다시 상기 사용자 단말기(30)로 제공한다.

상기 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)들이 위치한 지점의 지하 시설물에 대한 정보로부터 지하시설물(100-1, 100-2)들의 위치정보를 알 수 있고, 이때 지표에서 제공받는 정보를 통해 지하시설물의 위치를 확인하면 상기 3개의 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)들에 의해 형성되는 삼각면(71)과 2개의 지상지표(10-1, 10-3)와 기준점 지표(20)가 이루는 삼각면(72)에 들어오는 지하시설(100-1, 100-2)들은 정상위치임을 확인할 수 있다.

삼각면(71, 72)에 들어오지 않는 지하시설(100-3)은 정상위치임을 확인할 수 없지만 정상인 지상지표(100-3)에 가까이 위치하므로 실제의 측량에 의해 정상여부판단이 가능하다.

지상지표(10-4)는 정상위치임이 확인되지 않아 지하시설물(100)의 위치 검증에 사용할 수 없으므로 정상인 지상지표(10-2, 10-3)과 지상지표(10-4)가 이루는 삼각면(73)에 위치하는 지하시설물(100-5)은 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)를 이용하여 정상위치의 확인이 불가능한 지점이다.

이때 별도의 지상지표를 이용하여 정상위치가 확인되지 않을 경우 그 위치가 잘못되었을 가능성이 높다.

도 4a 내지 도 4c에 본 발명에 의한 지상지표에 대해 스마트폰의 카메라를 이용하여 정상여부를 확인하는 방법이 도시된다.

도 4a에 도시된 바와 같이 정상여부를 확인해야 하는 지상지표(10)에 폴대(11a)를 세워 마커(11)를 설치한다. 상기 마커(11)는 먼거리(예, 지상지표(10)와 기준점(20) 사이의 거리)에서도 사용자 단말기(30)의 카메라로 촬영이 가능한 크기이어야 하고 주변 사물과 구분이 되면서도 단순한 모양과 색상을 지녀야 한다.

예를 들면, 본 실시예에 의한 마커(11)는 가로 2m, 세로 1m 크기의 파란색(또는 빨간색, 초록색 등)을 갖는 직사각형으로 구성한다.

기준점(20)으로부터 제3의 위치에 있는 지상지표(10)의 위치를 측정하는 방법은 수동측량, 측량기 이용, 정밀 GPS계측 등 다양한 방법이 가능하다. 그러나 본 실시예에서는 이러한 특정장치나 수단없이 사용자 단말기(30, 예를 들면 스마트폰 등)만으로 위치를 측정하는 방법에 대한 실시예이다. 이렇게 하면 부정확한 스마트폰의 GPS 기능을 보완할 수 있다.

사용자 단말기(30)의 카메라로 마커(11)를 촬영하여 촬영된 마커(11)의 크기를 토대로 비례식을 이용하여 지상지표(10)와 기준점(20) 사이의 거리를 계산하고, 두 지점간의 각도를 계산하여 방향을 구한다.

이때 사용자 단말기(30)에 내장된 전자나침반과 자이로미터를 이용하면 방향을 쉽게 구할 수 있다. 그러나 정밀도가 완벽하게 정확하지 않을 경우 허용오차에 영향을 주게 되므로 측정이 필요하다.

이와 같이 지상지표(10)와 기준점(20) 사이의 거리(스칼라)와 방향(벡터)을 구한 후 거리와 방향의 곱을 이용하여 도 5b에 도시된 바와 같이 해당 지점까지의 방향벡터를 구한다.

사용자 단말기(30)의 카메라를 이용한 측정 역시 오차가 발생할 수 있으므로 측정된 거리별 허용오차 범위를 계산하여 반영한다. 이때 허용오차는 카메라의 성능에 따라 차이가 발생하므로 실험을 통해 허용오차를 측정한다.

지상지표(10)의 QR코드 또는 RFID 태그에 저장된 절대좌표를 읽어들여 사용자 단말기(30)로 측정한 위치좌표 또는 수동측량, 측량기 이용, 정밀 GPS계측 등으로 측정한 위치좌표와 비교하여 상기 절대좌표가 허용오차범위 이내에 있는지 여부를 확인한다.

상기 지상지표(10)의 절대좌표가 상기 다양한 방법으로 측정한 위치 좌표의 허용오차범위내에 있는지 여부에 의해 상기 지상지표(10)의 지점이 이동했는지 여부를 알 수 있다.

즉 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 지상지표(10a)의 절대좌표가 상기 측정한 위치 좌표의 허용오차 범위내에 있는 경우 상기 지상지표(10a)가 이동이 없거나 아주 미세한 거리만 이동한 것이므로 상기 지상지표(10a)에 저장된 위치정보는 사용가능하다.

상기 지상지표(10a)가 오차허용 범위내에서 움직였을 가능성이 있는 경우 이러한 움직임이 있더라도 상기 지상지표(10a)를 사용할 수 있는 지상지표로 판정하기 위해서는 오차허용범위를 최소화할 수 있도록 측정조건을 제한하거나 고성능 카메라를 사용하여 측정시에 발생하는 허용오차를 최소가 되도록 한다.

그러나 지상지표(10b)의 절대좌표가 상기 측정한 위치 좌표의 허용오차범위밖에 있는 경우 상기 지상지표(10b)의 지점은 크게 이동이 있었음을 의미하는 것이므로 상기 지상지표(10a)에 저장된 위치정보는 사용할 수 없다.

이렇게 사용가능한 지상지표(10a)의 위치정보는 사용자 단말기(30)의 저장공간에 저장하여 또 다른 기준점으로 사용할 수 있다.

도 5에 본 발명에 의해 정상으로 판정된 지상지표를 기준점으로 추가하여 다른 지상지표의 위치정보를 검증하는 실시예를 도시한다.

기준점 지표(20)를 통해 상대위치가 검증된 지상지표(예를 들면, 10-1, 10-2)들은 절대위치 역시 동일하게 정확하므로 상기 검증된 지상지표(10-1, 10-2)들은 새로운 기준점으로 사용할 수 있다.

예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이 검증된 지상지표(10-1)를 이용하여 지상지표(10-3)을 검증할 수 있고, 검증된 지상지표(10-2)를 이용하여 지상지표(10-4, 10-6)를 검증할 수 있다. 마찬가지로 검증된 지상지표(10-3, 10-4)를 이용하여 지상지표(10-5, 10-6)을 검증할 수 있다.

이와 같이 검증된 6개의 지상지표(10-1～ 10-6)를 기준점으로 이용하여 또다른 측정점의 지상지표(10)들을 검증하면서 측정을 이어나가면 더 이상 측정이 불가능하거나 불필요한 지점까지 측정하면 측정하려는 구역에 있는 모든 지상지표(10)에 대한 검증이 가능하다.

이때 3개의 지상지표(예를 들면, 10-1, 10-2, 10-3)를 연결하는 3개의 벡터 중 2개 이상이 정확한 것으로 확인되었을 경우에만 상기 3개의 지상지표(10-1, 10-2, 10-3)로 이루어진 영역만을 검증된 영역으로 판정한다.

따라서 검증되지 않은 영역 중 지상지표(10-5, 10-6)로 둘러싸인 삼각면 (74)은 검증된 영역으로 판정될 수 있지만 지상지표(10-4, 10-5)를 밑변으로 하는 삼각면(75)은 지상지표(10-7)가 검증되지 않았으므로 검증된 영역으로 판정될 수 없다.

도 6a 내지 도 6e에 본 발명에 의한 지상지표에 의해 확인하고자 하는 영역에 매설된 지하시설물의 위치에 대해 정상여부를 확인하는 검증방법이 도시된다.

확인하고자 하는 영역(76)에 매설된 지하시설물(100-2, 100-3, 100-4, 100-5)의 매설위치가 이상이 없는지 여부를 확인하기 위해 지하시설물(100-2, 100-3, 100-4, 100-5)의 근처에 있는 기준점과 측정점을 선정한다. 여기서 기준점에는 기준점 지표(20)가 설치되고 측정점에는 다수의 지상지표(10-1 ～10-5)가 설치되어 있는 지점을 선정한다.

측정점은 기준점과의 위치 및 방향을 계산할 수 있는 지점이며 각 지점을 이어 면을 생성할 수 있게 하기 위하여 2개 이상의 지점을 선정한다.

기준점 지표(20)와 각 측정점의 지상지표(10-1 ～10-5) 사이의 거리와 방위를 측정하여 기준점 지표(20)와 각 지상지표(10-1 ～10-5)의 코드 또는 RFID 태그로부터 읽어들인 기존의 좌표와 일치하는지 여부를 확인한다.

도 6b에 도시된 바와 같이 기존의 좌표와 일치하지 않는 측정점의 지상지표(예, 10-5)는 별도 기록하고 일치하는 측정점들을 연결하여 삼각면(77)을 생성하였을 때 해당 삼각면(77)의 지역내에 존재하는 지하시설물의 측위지점은 현재 측정좌표와 기존에 측정했던 좌표가 일치하므로 위치가 이동하지 않았을 가능성이 매우 크다.

왜냐하면 지상지표에 기록했던 기존 좌표가 현재 측정한 좌표가 일치한다는 것은 최소한 지상에서는 변화가 생기지 않은 것이므로 지하에서도 변화가 생기지 않았을 가능성이 높기 때문이다.

이때 도 6c에 도시된 바와 같이 정상위치로 판정된 측정점의 지상지표(10-1, 10-2)들은 지상지표의 설치 당시(지하시설물의 설치시)에 기록했던 기존 위치좌표가 현재 측정한 위치좌표와 일치하는 등 그 측위내용이 정상적인 지점이므로 또 다른 기준점으로 될 수 있다.

즉 검증된 지상지표(10-1, 10-2)의 위치좌표를 이용하여 다른 지상지표(10-3, 10-4)의 위치좌표를 검증할 수 있다. 이렇게 검증된 지상지표(10-1, 10-2)의 위치좌표를 이용하여 지상지표(10-4)의 위치좌표가 검증되면 지상지표(10-1, 10-2, 10-4)가 이루는 삼각면(78) 내에 위치하는 지하시설물(100-2, 100-3)들은 위치변동이 없을 가능성이 매우 높다.

이와 같이 검증된 지상지표(10-1, 10-2)의 위치좌표를 이용하여 다른 지상지표(10-3, 10-4)의 위치좌표를 검증하면서 검증영역을 계속 넓혀 나간다.

도 6d에 도시된 바와 같이 검증된 지상지표(10-2, 10-4)로 지상지표(10-3)의 측정점을 검증하여 정상으로 판정되지 않는 경우 지상지표(10-2, 10-3, 10-4)가 이루는 삼각면(79) 내에 위치하지 않는 지하시설물(100-5)은 지표/지중 이동이 있을 가능성이 매우 높으며 해당 삼각면(79)내의 정보는 신뢰하기 어려운 것으로 판정한다.

그러므로 다른 측정점을 이용하여 다시 위치좌표의 정상여부를 검증하거나 해당 지하시설물(100-5)의 측정지점에 있는 지상지표(10-3)에 기록된 위치정보에 의해 재측정하여 이상이 없는지 여부를 필히 확인한다.

도 6e에 도시된 바와 같이 3개의 측정점에 설치된 지상지표(10-2, 10-4, 10-6)를 연결하는 벡터 중 2개 이상이 정상으로 검증된 경우 해당 삼각면(79) 내에 위치하는 지하시설물(100-5)는 정상으로 판정할 수 있다.

이렇게 상기 지하시설물(100-5)을 포함하는 삼각면(79)을 이루는 지상지표(10-2, 10-4, 10-6)들의 정상여부를 확인하여 지하시설물(100-5)에 대한 재측정을 실시하는 등 불필요한 측정작업 또는 인식작업 등을 감소시킬 수 있다.

10-1, 10-2, ..., 10-n: 지상지표 11: 마커
12: 석재 고정지표 13: 교통표지판
14: 교통 신호등 20-1, 20-2, ..., 20-n: 기준점 지표
21: 대형건축물 22: 지표못
23: 관공서 건물 30: 사용자 단말기
40: 통신망 50: 위치정보 서버
60: 국가지리정보원 서버 100: 지하시설물

Claims

지하시설물을 시공하는 때에 자리 이동이 발생하지 않는 다수 지점의 지상에 설치되고 상기 다수 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 상기 지하시설물의 정보를 포함하는 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)와;
이동 가능성이 없는 지점에 설치되는 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)와;
상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)와 다수의 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)에서 정보를 취득하여 상기 다수의 지상지표와 기준점 지표가 설치된 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물(100)의 위치정보를 파악하는 사용자 단말기(30)와;
상기 사용자 단말기(30)와 위치정보 서버(50) 사이에 통신을 제공하는 통신망(40)과;
상기 통신망(40)을 통하여 상기 사용자 단말기(30)에서 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20)에 포함된 암호화 코드를 수신하여 상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ...10-n)와 기준점 지표(20)에 포함된 정보를 해독하여 다시 상기 사용자 단말기(30)로 송신하는 위치정보 서버(50)로 구성되며,
상기 사용자 단말기(30)는 상기 다수의 지상지표 중에서 선택된 3개의 지상지표들에 의해 형성되는 삼각면(71) 또는 상기 다수의 지상지표 중에서 선택된 2개의 지상지표와 상기 다수의 기준지표 중에서 선택된 1개의 기준점 지표(20)가 이루는 삼각면(72)에 들어오는 지하시설(100-1, 100-2)들은 정상위치로 확인하는 것을 특징으로 하는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치.
제1항에 있어서,
상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)는 사람의 눈에 잘 띄며 이동이 적은 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치.
제 1항에 있어서,
상기 기준점 지표(20-1, 20-2, ..., 20-n)는 이동 가능성이 없는 공공기관, 랜드마크급 대형건축물, 특수시설물, 국가지리정보원 기준점 설치지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 다수의 지상지표(10-1, 10-2, ..., 10-n)는 그 지점의 기반정보, 위치정보와 상기 지하시설물의 정보를 이차원 코드에 저장하거나 NFC 기반의 RFID와 같은 전자태그에 저장하는 것을 특징으로 하는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치.
제 1항에 있어서,
상기 사용자 단말기(30)는 일반전화기, 스마트폰, PDA , 타블렛 PC로서 널리 보급된 휴대용 단말기인 것을 특징으로 하는 제3의 위치를 이용한 지하시설물 위치 검증장치.
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