KR101349116B1 - 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템 - Google Patents

지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템 Download PDF

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Abstract

지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템는 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지면에서 거리, 높이 정보를 측정하는 경우, 수평 조절 장치(500)와 승강조립체(600)를 이용하여 기울어진 토탈 스테이션(200)의 형태를 수평으로 회동한 후 기울기 센서로부터 기울기 측정 신호를 수신하는 경우, 기울기 측정 신호에 따라 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)를 이용하여 기울어진 측정부(240)를 좌우 및 상하방향으로 회전시켜 수평 상태로 회동시켜 제1 지점의 측정점까지의 거리를 측정하고, 측정부(240)가 제2 지점의 측정점으로 향하도록 회동하여 좌표를 계산하며, 대상물의 상단을 기준으로 연직각을 생성하여 대상물의 거리 및 높이 정보를 계산한다.

Description

지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템{Editing system of digital map image with developed land scope image}
본 발명은 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 토탈 스테이션에 수평 조절 장치와 경사각을 설정하는 장치를 구비하여 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에서 기준점과 높이 정보를 정확하게 측위하고 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS(Global Positioning System) 정보의 합성시 정확하게 측위된 기준점과 높이 정보를 제공할 수 있는 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수치지도는 항공촬영이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS(Global Positioning System) 정보를 합성하여 이루어진다.
항공촬영이미지는 항공기에서 촬영된 지상의 평면 이미지이므로 이를 기초로 완성되는 수치지도가 2차원 이미지일 수 밖에 없다.
따라서, 항공 사진을 이용한 수치지도 제작은 항공 사진 촬영, 촬영된 항공 사진의 합성을 통한 1차 도화용 사진 이미지 제작을 진행하고 평면 기준점 측량 및 표석 매설 측량을 통해 1차 도화용 사진 이미지에서 판독이 분명한 지상 물체와 연결할 지상 기준점들을 기준으로 주변의 지형지물의 좌표를 수치 정보화하여 제작된다.
이러한 수치지도는 지상 기준점들과 주변의 지형지물의 좌표를 이용하여 3차원 이미지로 제작되어야 하므로 수평 길이와 높이 정보가 필요하다.
특히, 높이 정보는 항공촬영 및 GPS 정보로부터 구체적이고 신뢰할 수 있는 데이터를 얻는데 한계가 있었다.
또한, 지형지물의 변화에 따라 기존 이미지를 현재의 이미지로 실시간으로 갱신, 편집하여 도화하기 위하여는 해당 현장의 정확한 측지측량이 필요하며 이러한 측지측량에는 토탈스테이션이 사용된다.
즉, 현장에서는 GPS 측정 및 제1 지점과 제2 지점 간의 거리 측정 등의 데이터 수집을 토탈 스테이션(Total Station)이라는 촬영 장비를 이용하게 된다.
토탈 스테이션은 전자식 세오돌라이트(Electronic Theodolite)와 광파측거기(Electro-Optical Instruments)가 하나의 기기로 통합되어 있는 것으로, 토탈스테이션(Total Station)의 구조를 크게 4가지로 구분하는데, 망원경의 상하 이동으로 생기는 연직각을 측정하는 연직각 검출부와 본체의 좌우 회전으로 생기는 수평각을 측정하는 수평각 검출부, 본체의 중심부에서 프리즘까지의 거리를 측정하는 거리측정부, 본체의 수평을 측정하고 보정하는 틸링 센서로 되어 있으며, 측정한 자료를 단시간 내에 처리하고 결과를 출력하는 전자식 측거 측각기이다.
종래의 토탈 스테이션의 하부에는 일정한 면적을 갖는 평면에서 안정되게 입설될 수 있는 트라이포트 구조로 되어 있다.
종래의 토탈 스테이션은 평면 지점에서 측정이 가능하고 비탈면, 경사면 및 계곡 등의 비교적 험준한 지형의 지점에서 이용이 불가능하였다.
토탈 스테이션이 평면 지점이 아닌 장소에서 거리, 높이 정보를 측정하는 경우, 영상 이미지 합성의 기준이 되는 기준점의 좌표를 잘못 설정할 수 있고 해당 잘못된 기준점을 기준으로 수치 정보화된 지형지물 전체의 좌표에 오류가 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 토탈 스테이션은 거리, 높이 관측의 정확도를 위해서 평면 지점이 아닌 곳에서도 수평을 유지해야 할 필요성이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 기술은 토탈스테이션을 소정 높이에 지지시키는 지지부의 자체 구조를 통해 토탈스테이션을 수평 방향의 서로 다른 여러 위치에 선택적으로 고정시킨 후 수치지도 보정을 위한 측량 결과값을 얻을 수 있는 관리 시스템을 제안하였다.
그러나 종래 기술은 일정 높이의 지지대에서 수평 방향으로 이동하면서 측위를 수행하는 것으로 비탈면이나 경사면에서의 측위시 지지대의 장치 구조로 인하여 토탈스테이션을 안정적으로 세우기도 어렵고 수평을 정확하게 맞추기 불가능하며 이로 인하여 부정확한 측량값을 얻는 문제점이 발생한다.
대한민국 등록특허번호 제10-1223243호(등록일: 2013년 1월 10일), 발명의 명칭: "기준점 및 수준점 확인을 통한 지표면의 지리정보 측지데이터 관리시스템"
이와 같은 종래기술의 문제점과 필요성을 해결하기 위하여, 본 발명은 토탈 스테이션에 수평 조절 장치와 경사각을 설정하는 장치를 구비하여 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에서 거리, 높이 정보의 정확한 측위 정보를 측정하는 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템는 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신받아 상호 연산하여 GPS(Global Positioning System) 보정값을 출력하고, 출력된 GPS 보정값을 무선 송출하는 기지국(100);
상기 기지국(100)으로부터 GPS 보정값과 인공위성(10)으로부터 수신받은 GPS를 연산하여 측정점의 좌표를 연산 처리하고, 측정점의 각도와 거리를 측위하여 유무선 송출하는 토탈 스테이션(200); 및
상기 토탈 스테이션(200)으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 측정점의 좌표를 포함한 도화 정보를 수신받아 항공촬영 이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후, 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성하여 수치지도 이미지를 형성하며 기저장된 수치지도 이미지를 업데이트하는 영상처리센터(300); 를 포함하며,
상기 토탈 스테이션(200)은,
렌즈부(244)의 좌우 및 상하 방향으로 회전하여 초점을 맞추기 위해서 렌즈부(244)의 일부를 수용하는 제1 하우징(700)과, 상기 제1 하우징(700)에 수용되어 상기 렌즈부(244)를 상하로 회전이동 시키는 틸트운동장치(720)와, 상기 제1 하우징(700)을 좌우로 회전이동 시키는 팬운동장치(730)와, 상기 팬운동장치(730)를 수용하는 제2 하우징(710)과, 상기 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)의 이동 방향 및 속도를 동시에 조절하기 위한 제어부(740)를 포함하고,
상기 측정부(240)로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리하는 제어부(230)를 포함하는 토탈 스테이션 본체(242); 상기 토탈 스테이션 본체(242)가 사이에 배치되는 상부 프레임 받침대(214) 및 하부 프레임 받침대(224); 상기 하부 프레임 받침대(224)의 하부면에 형성되어 상기 토탈 스테이션 본체(242)를 좌우로 경사지도록 경사각을 설정하는 승강조립체(600); 상기 상부 프레임 받침대(214)의 일측 끝단부와 상기 하부 프레임 받침대(224)의 일측 끝단부 사이에 배치하여 상기 토탈 스테이션 본체(242)를 중앙에 두고 상기 토탈 스테이션 본체(242)의 좌우 외측에 산 모양으로 형성하며 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고 광의 집광을 위해서 외측에 집광판(400), 도광판(410), 반사판(420)을 일체로 형성하는 염료감응 태양전지 모듈(260)을 포함하며,
상기 승강조립체(600)의 하부에 수평 조절 장치(500)가 형성되며, 상기 수평 조절 장치(500)는 수직 방향의 일정한 길이의 연결봉(530)이 위치하고, 상기 연결봉(530)의 상단 끝단에 브라켓(520)과 그 위에 각주부(522)가 형성되며, 상기 각주부(522)를 회전손잡이(510)의 삽입홈(512)에 삽입하며, 상기 연결봉(530)을 정회전시키면, 상기 연결봉(530)의 하단에 연결된 유니버셜조인트(540)와 렌치(550) 및 각형바(560)가 정회전되면서 지지볼트(570)를 역회전시키게 되어 하부 방향으로 하강하게 되며,
상기 승강조립체(600)는 상면에 토탈 스테이션 본체(242)가 위치한 상기 상부판 조립체(602)와 하면에 상기 수평 조절 장치(500)가 위치한 하부판 조립체(604)를 형성하고 상기 상부판 조립체(602)와 상기 하부판 조립체(604)의 사이에 기어들의 치합을 통해 승하강이 이루어지는 구동측 승강조립체(610)와 피동측 승강조립체(620)를 형성하며 치합된 기어들의 회전에 따라 수직으로 돌출된 리드스크류가 승하강하면서 상기 상부판 조립체(602)의 기울기가 형성되며,
상기 토탈 스테이션(200)은 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에서 거리, 높이 정보를 측정하는 경우, 상기 수평 조절 장치(500)와 상기 승강조립체(600)를 이용하여 기울어진 토탈 스테이션(200)의 형태를 수평으로 회동한 후 기울기 센서로부터 기울기 측정 신호를 수신하는 경우, 기울기 측정 신호에 따라 상기 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)를 이용하여 기울어진 상기 측정부(240)를 좌우 및 상하방향으로 회전시켜 수평 상태로 회동시켜 제1 지점의 측정점까지의 거리를 측정하고, 상기 측정부(240)가 제2 지점의 측정점으로 향하도록 회동하여 좌표를 계산하며, 대상물의 상단을 기준으로 연직각을 생성하여 대상물의 거리 및 높이 정보를 계산한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 토탈 스테이션에 수평 조절 장치와 경사각을 설정하는 장치를 구비하여 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에서 기준점과 높이 정보를 정확하게 측위하고 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS(Global Positioning System) 정보의 합성시 정확한 기준점과 높이 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 염료감응 태양전지 모듈을 구비한 영상 이미지 처리 시스템을 제공하여 측위 작업 중 배터리 소진 문제를 해결하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 토탈 스테이션 본체의 주변을 염료감응 태양전지 모듈로 산 모양으로 감싸도록 하여 비, 눈 등의 환경에서도 토탈 스테이션을 보호하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템의 구성을 나타낸 부분 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 승강조립체의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부를 회전시키는 틸트운동장치와 팬운동장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 스테이션이 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에 위치하여 측위하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 외측에 설치되는 집광판, 도광판, 반사판을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 이용한 충전 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.
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.
종래의 수치지도 제작용 영상도화 처리시스템은 기준국과 토탈 스테이션 및 영상처리센터로 구성되어 기준국으로부터 위치값을 수신받고 토탈 스테이션으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 좌표를 포함한 도화 정보를 영상처리센터로 전송하면 영상처리센터에서 도화 정보와 GPS 정보를 이용하여 수치지도이미지를 업데이트하여 합성 처리하게 된다.
수치지도이미지를 업데이트 하기 위해서는 지형구조물의 높이 정보를 토탈 스테이션에서 측정해야 하는데 비탈면, 경사면 및 계곡 등의 비교적 험준한 지형의 지점에서 측정시 정확한 기준점, 거리, 높이 정보를 정상적으로 확보하지 못하였다.
이하 본 발명은 토탈 스테이션에 수평 조절 장치와 경사각을 설정하는 장치, 카메라 렌즈를 상하 좌우로 회전하는 장치를 구비하여 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에서 기준점과 거리, 높이 정보를 정확하게 측위하고 평면 지점이 아닌 장소에서 측위한 기준점과 거리, 높이 정보가 수치지도이미지를 업데이트하여 합성 처리하는 기준이 되며 토탈 스테이션이 측량하는 도화 정보의 신뢰성을 확보한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템의 구성을 나타낸 부분 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 승강조립체의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부를 회전시키는 틸트운동장치와 팬운동장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상도화 처리시스템은 기지국(100), 토탈 스테이션(200) 및 영상 처리 센터(300)를 포함한다.
기지국(100)은 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신받아 상호 연산하여 GPS(Global Positioning System) 보정값을 출력하고, 출력된 GPS 보정값을 무선 송출한다.
토탈 스테이션(200)은 기지국(100)으로부터 GPS 보정값과 인공위성(10)으로부터 수신받은 GPS를 연산하여 측정점의 좌표를 연산 처리하고, 측정점의 각도와 거리를 측위하여 유무선 송출한다.
영상 처리 센터(300)는 토탈 스테이션(200)으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 측정점의 좌표를 수신받아 항공 촬영 이미지와 연결 및 합성을 통해 도화 이미지를 생성하여 지면 또는 디스플레이 상에 출력한다.
기지국(100)은 GPS 안테나(110)를 배치하여 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신받는 GPS 수신부(120)와, GPS 수신부(120)로부터 전달받은 현재의 위치값과 저장된 절대값을 상호 연산하여 GPS 보정값을 출력하는 제어부와, DGPS(Differential GPS) 안테나(140)를 배치하여 제어부(150)로부터 GPS 보정값을 전달받아 무선 송출하는 DGPS 송신부를 포함한다.
기지국(100)은 제어부(150)를 통해 연산된 GPS 보정값(위치값)을 DGPS 송신부로 전송하고, DGPS 송신부와 연결된 DGPS 안테나(130)를 통해 토탈 스테이션(200)로 무선 송출한다.
토탈 스테이션(200)은 GPS 안테나(210), GPS 수신부(212), DGPS 안테나(220), DGPS 수신부(222), 제어부(230), 측정부(240), 데이터 송신부(250), 염료감응 태양전지 모듈(260) 및 충전 장치(270)를 포함한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 토탈 스테이션(200)은 측정부 프레임(245)과, 측정부 프레임(245)을 상부와 하부에서 받치는 상부 프레임 받침대(214) 및 하부 프레임 받침대(224)와, 상부 프레임 받침대(214)와 하부 프레임 받침대(224) 사이에 배치되는 토탈 스테이션 본체(242)와, 하부 프레임 받침대(224)의 하부면에 형성되어 토탈 스테이션 본체(242)를 좌우로 경사지도록 경사각을 설정하는 승강조립체(600)를 포함한다.
토탈 스테이션 본체(242)는 일측에 렌즈부(244)를 형성하고 측정부 프레임(245) 사이의 중앙에서 회전 가능하게 장착되어 측정점의 각도와 거리를 측정하는 측정부(240)와, 측정부(240)의 상부에 위치하여 DGPS 안테나(220)를 구비하고 기지국(100)의 DGPS 수신부(222)로부터 GPS 보정값을 수신하는 DGPS 수신부(222)와, 측정부(240)의 상부에 위치하여 GPS 안테나(210)를 구비하고 인공위성(10)으로부터 현재 위치값을 수신하는 GPS 수신부(212)와, 측정부 프레임(245)의 전면에 형성되어 위치값, 보정값, 영상 이미지, 측정점의 각도 및 거리 등을 출력하며 특정 지점의 측정점을 실측하기 위한 제어 정보, 환경 설정 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부(246)를 포함한다.
측정부(240)는 레이저를 출력하는 레이저출력수단과, 레이저출력수단에서 출력되어 기준점에 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수신수단과, 레이저출력수단에서 출력된 레이저가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 측정하는 거리측정수단을 포함하고 레이저출력수단, 수신수단, 거리측정수단은 렌즈부(244)와 일체형 또는 별도로 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 승강조립체(600)는 토탈 스테이션 본체(242)를 좌우로 경사지도록 경사각을 설정하는 장치로서, 상부판 조립체(602)와 하부판 조립체(604)를 포함한다.
상부판 조립체(602)는 방사상의 지지간(604)으로 이루어진 상부판으로 구성된다. 하부판 조립체(604)는 상부판과 동일 크기의 외틀(606) 내에 승강조립체(600)를 고정하기 위한 기판(605)과 기판(605)을 외틀(606)과 고정하는 지지간(23)과 기판(605)의 중심부에 기판(605)과 이격되어 고정한 지지판(619)로 이루어진다.
기판(605)에 고정되는 승강 수단인 승강조립체(600)는 구동측 승강조립체(610)와 피동측 승강조립체(620)의 한 쌍으로 이루어진다.
구동측 승강조립체(610)와 피동측 승강조립체(620)는 장방형의 함체(612) 내에 리드스크류 치합용 너트를 중심공에 형성하고 수평으로 기어를 형성한 워엄휠(614)을 베어링(622)으로 회동 가능하게 고정하여 이루어진다.
구동측 승강조립체(610)와 피동측 승강조립체(620)는 워엄휠(614)에 치합하도록 워엄(620)을 양단에 형성한 구동축(613)을 함체(612)에 관통하여 결합하고, 워엄휠(614)의 중심공에 형성한 너트에 나사 결합한 리드스크류(615)와 리드스크류(615)의 단부에 유니버셜조인트(616)로서 상부판 조립체(602)에 결합되는 플랜지(617)에 축 이음하여 이루어진다.
여기서, 구동측 승강조립체(610)는 감속모터(618)로서 구동축(613)에 직결하여 이루고, 피동측 승강조립체(620)는 감속모터(618)가 배제된 것으로서 모터를 제외한 구성은 실질적으로 동일하게 이루어진다.
구동축(613) 양단의 워엄(620)은 대향하여 한 쌍을 이루는 각각의 워엄휠(614)에 상호 반대방향으로 치합하여 회전방향이 역방향을 이루도록 구성한다.
승강조립체(610, 620)의 작동에 의한 상부판 조립체(602)의 각도 조절은 감속모터(618)가 구동하면 직결된 구동축(613)이 회전하면서 축 단부의 워엄(620)에 의해 워엄휠(614)이 회전을 하게되고 워엄휠(614)의 중심공 너트에 나사 결합된 리드스크류(615)가 승강 이송되면 상부판 조립체(602)에 승강이 이루어져 기울기가 형성된다.
여기서, 승강조립체(610, 620)의 작동 원리는 동일하나 구동측 승강조립체(610)와 피동측 승강조립체(620)는 상호구동축(613)에 역방향으로 구동하도록 치합되어 그 승강 방향이 상호 역방향을 이루는 한 쌍의 승강조립체로 작용한다.
또한, 리드스크류(615)는 유니버셜조인트(616)를 통하여 플랜지(617)로서 상부판 조립체(602)에 고정되어 자전이 금지되므로 워엄휠(614)의 회전으로 승강만을 이루게 작용한다.
본 발명의 승강조립체(600)는 상부판 조립체(602)의 경사각을 조절하여 토탈 스테이션 본체(242)의 경사각을 설정할 수 있다.
측정부(240)의 렌즈부(244)는 좌우 및 상하 방향으로 회전하여 초점을 맞추기 위해서 렌즈부(244)의 일부를 수용하는 제1 하우징(700)과, 제1 하우징(700)에 수용되어 렌즈부(244)를 상하로 회전이동 시키는 틸트운동장치(720)와, 제1 하우징(700)에 연결되고 틸트운동장치(720)와는 별도로 동작하여 제1 하우징(700)을 좌우로 회전이동 시키는 팬운동장치(730)와, 팬운동장치(730)를 수용하는 제2 하우징(710)과, 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)의 이동 방향 및 속도를 동시에 조절하기 위한 제어부(740)로 구성된다.
렌즈부(244)는 브래킷(722)에 나사결합 등에 의해 고정되고, 브래킷(722)은 제1 하우징(700)에 고정된 틸트샤프트(727)에 나사결합 등에 의해 고정된다.
틸트샤프트(727)는 제1 하우징(700)의 양쪽 측단부에서 틸트운동장치(720)에 의해서 수평한 방향으로 회전 가능하게 결합되며, 틸트샤프트(727)가 회전함에 따라 이에 고정 결합된 브래킷(722) 및 렌즈부(244)도 회전하게 된다.
제1 하우징(700)에는 브래킷(724)이 결합 고정되는데, 브래킷(724)에는 렌즈부(244)를 상하방향으로 회전시키기 위한 틸트운동장치(720)가 고정된다.
틸트운동장치(720)는 외부로부터 구동력을 전달받아 회전력을 제공하는 틸트모터(723)와, 틸트모터(723)에 맞물림 연결되어 틸트모터(723)의 회전수를 원하는 비율로 줄이기 위한 감속기어박스(729)와, 감속기어박스(729)와 맞물림 연결되고, 렌즈부(244)를 고정하는 브래킷(722)과 결합된 틸트샤프트(727)와 맞물림 연결되어 렌즈부(244)를 상하로 회전이동 시키는 틸트기어(726)를 포함한다.
감속된 속도로 회전하는 감속기어박스(729)의 마지막 기어는 렌즈부(244)를 회전시키는 틸트기어(726)와 동일축 상에 일체로 형성된다. 틸트기어(726)는 또한 제1 하우징(700)에 결합된 틸트샤프트(727)와 맞물림 연결되어 틸트샤프트(727)를 회전시킨다. 틸트샤프트(727)는 이때 틸트기어(726)와 맞물리기 위해 기어부(728)를 구비한다.
틸트기어(726)에 의해서 틸트샤프트(727)가 회전하게 되면, 틸트샤프트(727)에 고정 결합된 카메라 고정용 브래킷(722)과 이에 고정된 렌즈부(244)가 동시에 상하방향으로 회전하게 된다.
렌즈부(244)의 일부와 틸트운동장치(720)를 수용하는 제1 하우징(700)의 하단에는 수직방향으로 팬샤프트(738)가 부착된다. 팬샤프트(738)는 제1 하우징(700)의 세로방향 회전축이 되며, 그 하단부는 제2 하우징(710) 내로 연장된다.
팬샤프트(738)는 제2 하우징(710) 내에서 팬운동장치(730)와 맞물림 연결된다.
팬운동장치(730)는 외부로부터 구동력을 전달받아 회전력을 제공하는 팬모터(732)와, 팬모터(732)에 맞물림 연결되어 팬모터(732)의 회전수를 원하는 비율로 줄이기 위한 감속기어박스(743)와, 감속기어박스(743)와 맞물림 연결되고, 제1 하우징(700)과 수직방향으로 일체로 형성된 팬샤프트(738)와 맞물림 연결되어 제1 하우징(700)을 좌우로 회전이동 시키는 팬기어(741)를 포함한다.
팬모터(732)와 팬모터(732)를 위한 감속기어박스(743)는 틸트모터(723)와 틸트모터(723)를 위한 감속기어박스(729)와 동일하거나 유사하게 구성되므로 상세하게 설명하지 않는다.
팬모터(732)로부터 회전속도를 감속시킨 감속기어박스(743)는 팬기어(741)와 맞물림 결합된다. 팬기어(741)는 팬샤프트(738)의 기어부(739)와 맞물림 결합되어 팬샤프트(738)를 회전시키며, 이는 틸트샤프트(727)와 유사하다.
팬샤프트(738)는 제1 하우징(700)과 결합되어 있으므로, 팬샤프트(738)를 회전시 제1 하우징(700)이 좌우방향으로 회전하게 된다.
팬샤프트(738)는 또한 회전축 베어링(742)에 연결되어 있으며, 회전축 베어링(742)은 고정 브래킷(734)에 의해 제2 하우징(710)에 고정되어 있으므로, 팬샤프트(738)는 고정된 위치에서 자유롭게 회전할 수 있다.
상부 프레임 받침대(214)의 일측 끝단부와 하부 프레임 받침대(224)의 일측 끝단부 사이에는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 한 쌍의 염료감응 태양전지 모듈(260)이 형성된다.
염료감응 태양전지 모듈(260)은 토탈 스테이션 본체(242)를 중앙에 두고 토탈 스테이션 본체(242)의 좌우측에 산 모양으로 형성된다.
염료감응 태양전지 모듈(260)은 도 8에 도시된 바와 같이, 광의 집광을 위해서 외측에 집광판(400), 도광판(410), 반사판(420)을 일체로 형성할 수 있다.
상부 프레임 받침대(214)는 상부면에 손잡이부(248)가 형성되고 손잡이부(248) 상에 DGPS 안테나(220)를 설치한다.
충전 장치(270)는 염료감응 태양전지 모듈(260)과 측정부 프레임(245) 사이에 배치되어 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 획득한 전기 에너지를 저장하며 저장된 전기 에너지를 측정부(240)의 전력 공급원으로 제공한다.
제어부(230)는 DGPS 수신부(222)로부터 수신한 GPS 보정값을 이용하여 GPS 안테나(210)의 위치를 연산하고 측정부(240)로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리한다.
데이터 송신부(250)는 제어부(230)로부터 연산된 측정점의 각도와 거리 측정 및 측정점의 위치 좌표를 수신하여 유무선으로 송출한다.
제어부(230)는 염료감응 태양전지 모듈(260)의 잔여 충전량을 데이터 송신부(250)를 통해 영상 처리 센터(300)로 전송한다.
토탈 스테이션(200)의 구성을 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
토탈 스테이션 본체(242)를 이루는 측정부 프레임(245)은 직육면체의 형태로 이루어져 중앙의 길이 방향으로 개방되고 개방된 상측면에 '
Figure 112013064486871-pat00001
' 형태의 손잡이부(248)가 형성된다. 손잡이부(248)는 상부면에 GPS 안테나(210)가 착탈 가능하게 형성된다.
GPS 안테나(210)는 GPS 수신부(212)와 연결되어 있고 인공위성(10)으로부터 현재 위치값을 수신받아 GPS 수신부(212)로 전송한다.
하부 프레임 받침대(224)는 상부면에 토탈 스테이션 본체(242)와 충전 장치(270)가 배치된다.
제어부(230)는 측정부(240)가 수평 상태로 맞춰진 상태에서 레이저출력수단을 이용하여 레이저가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 수평 거리를 측정하고 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)를 이용하여 높이 정보를 얻고자 하는 측정점으로 측정부(240)를 향하도록 회동시킨 후, 레이저출력수단을 이용하여 측정점까지의 거리를 측정한다.
제어부(230)는 측정부(240)가 측정점으로 향하도록 회동하고 레이저출력수단에 의한 측정점까지의 거리 정보와 방위각 센서의 방위각 데이터 및 각도 센서에서 출력되는 각도 데이터를 수신하여 삼각 계산법을 이용하여 측정점의 좌표를 계산한다.
제어부(230)는 측정점까지의 거리 정보와 높이 정보를 얻고자 하는 대상물의 상단을 기준으로 연직각을 생성하여 대상물의 높이 정보를 계산한다.
수평 조절 장치(500)는 토탈 스테이션(200)의 수평을 조절하여 유지하는 장치이다.
수평 조절 장치(500)는 승강조립체(600)의 하부판 조립체(604)의 하부에 위치하고, 지면을 지지하고 토탈 스테이션(200)의 길이를 조절하도록 나사산이 형성되어 나사 결합하는 지지볼트(570)와, 지지볼트(570)의 상단부에 각각 연결 설치되는 각형바(560)와, 각형바(560)의 상부에 설치되어 각형바(560)를 회전시키기 위한 렌치(550)와, 렌치(550)의 상부에 연결 설치되고 상단부에 형성된 각주부(522)가 지지대 프레임(292)의 상부로 돌출되도록 설치되는 연결봉(530)과, 각주부(522)에 결합되어 연결봉(530)을 회전시킬 수 있도록 삽입홈(512)이 하단부에 형성된 회전손잡이(510)를 구비한다.
연결봉(530)은 상단 끝단부에 관통공이 형성되어 각주부(522)가 상부로 돌출되어 있는 브라켓이(520)이 형성된다. 여기서, 브라켓(520)은 길이가 긴 연결봉(530)이 유동되지 않도록 한다.
렌치(550)와 연결봉(530) 사이에는 유니버셜조인트(540)를 설치하여 연결봉(530)에 휨이 발생시 완충되는 역할을 한다.
수평 조절 장치(500)는 수직 방향의 일정한 길이의 연결봉(530)이 지지대 프레임(292)의 히부에 형성되고, 연결봉(530)의 상단 끝단에 브라켓(520)과 그 위에 각주부(522)가 형성되며, 각주부(522)를 회전손잡이(510)의 삽입홈(512)에 삽입한다. 회전손잡이(510)는 지지대 프레임(202)의 외부로 돌출되어 정회전시키면 회전손잡이(510)에 연결된 연결봉(530)이 정회전된다.
이와 같이 수평 조절 장치(500)는 회전손잡이(510)가 정회전되면, 회전손잡이(510)에 연결된 연결봉(530)을 정회전하게 되고, 연결봉(530)의 하단에 연결된 유니버셜조인트(540)와 렌치(550) 및 각형바(560)가 정회전되면서 지지볼트(570)를 역회전시키게 되어 하부 방향으로 연장하게 되어 지면을 지지하게 된다.
또한, 수평 조절 장치(500)는 회전손잡이(510)가 역회전되면, 회전손잡이(510)에 연결된 연결봉(530)을 역회전하게 되고, 연결봉(530)의 하단에 연결된 유니버셜조인트(540)와 렌치(550) 및 각형바(560)가 역회전되면서 지지볼트(570)가 상부 방향으로 정화전되며, 이에 따라 지지볼트(570)가 상측으로 이동하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 토탈 스테이션(200)은 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지면에서 거리, 높이 정보를 측정하는 경우, 하부에 연결된 수평 조절 장치(200)를 이용하여 기울어진 토탈 스테이션(200)의 형태를 수평으로 맞추고 기울기 센서(미도시)로부터 기울기 측정 신호가 수신되면, 기울기 측정 신호에 따라 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)를 이용하여 기울어진 측정부(240)를 좌우 및 상하방향으로 회전시켜 수평 상태로 회동시킨다.
영상 처리 센터(300)는 데이터 수신부(310), 이미지 데이터베이스부(320), 수치지도 저장부(322), GPS 합성부(330) 및 도화 이미지 출력부(340)를 포함한다.
데이터 수신부(310)는 토탈 스테이션(200)으로부터 영상 이미지 및 측정점의 각도나 거리 측정, 측정점의 위치 좌표를 포함한 도화 정보를 수신한다.
이미지 데이터베이스부(320)는 토탈 스테이션(200)에서 수집한 지형구조물 또는 인공 구조물의 항공 촬영 이미지를 저장한다.
수치지도 저장부(322)는 항공촬영이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS(Global Positioning System) 정보를 합성한 수치지도가 기저장되어 있다.
도화 정보 처리부(324)는 항공촬영이미지를 기초로 토탈 스테이션(200)으로부터 수신된 도화 정보에 따라 각 지점의 고도를 3차원으로 도화한다.
GPS 합성부(330)는 3차원으로 도화된 도화 이미지에 GPS 좌표를 합성하여 수치지도 이미지를 형성한다.
영상 처리 제어부(332)는 GPS 합성부(330)에서 완성된 수치지도 이미지에 따라 수치지도 저장부(322)의 수치지도를 업데이트한다.
영상 처리 제어부(332)는 이미지 데이터베이스부(320)로부터 항공 촬영 이미지를 입력받고, 데이터 수신부(310)로부터 측정점의 각도, 거리 측정 및 위치 좌표를 입력받아 이를 연결 및 합성을 통해 도화 이미지를 생성한다.
영상 처리 제어부(332)는 영상 이미지 또는 도화 이미지에 위치 좌표를 합성하는 것으로 영상 이미지 또는 도화 이미지에 표시된 기준점을 기준으로 좌표를 합성하는 좌표 합성 모듈(333)과, 영상 이미지를 기초로 도화 작업을 진행하여 수치지도의 배경이 되는 도화 이미지를 생성하는 영상 도화 모듈(334)과, GIS 시스템에 기록된 각종 정보를 도화 이미지의 해당 지점에 링크시켜서 사용자가 해당 지점을 선택하는 경우 링크된 관련 정보가 출력되는 정보 링크 모듈(336)을 포함한다.
영상 처리 제어부(332)는 복수의 토탈 스테이션(200)으로부터 잔여 충전량을 수신하여 각각의 토탈 스테이션(200)의 충전 여부를 파악한다.
도화 이미지 출력부(340)는 영상 처리 제어부(332)로부터 수신한 도화 이미지를 지면 또는 디스플레이 상에 출력한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈을 이용한 충전 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈(260)을 이용한 충전 장치(270)는 염료감응 태양전지 모듈(260)을 연결하는 연결부(272), 정전압 제어부(274), 충전부(276), 배터리(278) 및 충전 제어부(279)를 포함한다.
충전 장치(270)는 염료감응 태양전지 모듈(260)에 의해 생성된 전원을 배터리(278)에 충전하고, 충전된 배터리(278)가 측정부(240)에 전원을 공급하게 된다.
염료감응 태양전지 모듈(260)은 태양광 및 실내광을 이용하여 전력을 생성하고 공급하는 부분으로서, 적어도 하나 이상의 염료감응 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성되고, 태양광 또는 실내광을 이용하여 전원을 생성한다.
연결부(272)는 염료감응 태양전지 모듈(260)과 2차 전지 형상의 충전회로를 연결하는 부분으로서, 염료감응 태양전지 모듈(260) 및 충전회로 사이를 연결하는 전기 배선이다.
충전회로는 정전압 제어부(274) 및 충전부(276)를 포함하며, 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 생성된 전원을 정전압인 충전 전압으로 변환하고, 충전 전압의 충전을 제어한다.
정전압 제어부(274)는 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 출력되는 전원을 정전압 제어 방식으로 제어하며, 즉, 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 생성된 전원을 충전 전압으로 변환시킨다.
충전부(276)는 정전압 제어부(274)에서 변환된 충전 전압을 배터리(278)에 충전한다.
배터리(278)는 재충전 가능한 충전지로서, 충전회로로부터 제공되는 충전 전압에 의해 충전된다.
충전 제어부(279)는 배터리(278)의 충전량을 체크하여 제어부(230)로 주기적으로 전송한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 기지국 110, 210: GPS 안테나
120, 212: GPS 수신부 130, 220: DGPS 안테나
140, 222: DGPS 수신부 150, 230: 제어부
200: 토탈 스테이션 214: 상부 프레임 받침대
224: 하부 프레임 받침대 240: 측정부
242: 토탈 스테이션 본체 244: 렌즈부
245: 측정부 프레임 246: 사용자 인터페이스부
248: 손잡이부 250: 데이터 송신부
260: 염료감응 태양전지 모듈 270: 충전 장치
272: 연결부 274: 정전압 제어부
276: 충전부 278: 배터리
279: 충전 제어부 300: 영상 처리 센터
310: 데이터 수신부 320: 이미지 DB
322: 수치지도 저장부 324: 도화 정보 처리부
330: GPS 합성부 332: 영상 처리 제어부
333: 좌표 합성 모듈 334: 정보 링크 모듈
336: 영상 도화 모듈 340: 도화 이미지 출력부

Claims (1)

  1. 인공위성(10)으로부터 GPS 정보에 의한 위치값을 수신받고 저장된 절대값과 상호 연산하여 GPS(Global Positioning System) 보정값을 출력하며 출력된 GPS 보정값을 무선 송출하는 기지국(100);
    상기 기지국(100)으로부터 GPS 보정값과 인공위성(10)으로부터 수신받은 GPS 정보에 의한 위치값을 연산하고 측정점의 각도와 거리를 측위하며 측정점의 좌표를 연산 처리하여 유무선 송출하는 토탈 스테이션(200); 및
    상기 토탈 스테이션(200)으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 측정점의 좌표를 포함한 도화 정보를 수신받아 항공촬영 이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후, 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성하여 수치지도 이미지를 형성하며 기저장된 수치지도 이미지를 업데이트하는 영상처리센터(300); 를 포함하며,
    상기 토탈 스테이션(200)은,
    측정부(240)에 포함된 렌즈부(244)가 좌우와 상하 방향으로 회전하고 초점을 맞추기 위해서 렌즈부(244)의 일부를 수용하는 제1 하우징(700)과, 상기 제1 하우징(700)에 수용되어 상기 렌즈부(244)를 상하로 회전이동 시키는 틸트운동장치(720)와, 상기 제1 하우징(700)을 좌우로 회전이동 시키는 팬운동장치(730)와, 상기 팬운동장치(730)를 수용하는 제2 하우징(710)과, 상기 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)의 이동 방향 및 속도를 동시에 조절하기 위한 제어부(740)를 포함하고,
    상기 측정부(240)로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리하는 제어부(230)를 포함하는 토탈 스테이션 본체(242); 상기 토탈 스테이션 본체(242)가 사이에 배치되는 상부 프레임 받침대(214) 및 하부 프레임 받침대(224); 상기 하부 프레임 받침대(224)의 하부면에 형성되어 상기 토탈 스테이션 본체(242)를 좌우로 경사지도록 경사각을 설정하는 승강조립체(600); 상기 상부 프레임 받침대(214)의 일측 끝단부와 상기 하부 프레임 받침대(224)의 일측 끝단부 사이에 배치하여 상기 토탈 스테이션 본체(242)를 중앙에 두고 상기 토탈 스테이션 본체(242)의 좌우 외측에 산 모양으로 형성하며 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고 광의 집광을 위해서 외측에 집광판(400), 도광판(410), 반사판(420)을 일체로 형성하는 염료감응 태양전지 모듈(260)을 포함하며,
    상기 승강조립체(600)의 하부에 수평 조절 장치(500)가 형성되며, 상기 수평 조절 장치(500)는 수직 방향의 일정한 길이의 연결봉(530)이 위치하고, 상기 연결봉(530)의 상단 끝단에 브라켓(520)과 그 위에 각주부(522)가 형성되며, 상기 각주부(522)를 회전손잡이(510)의 삽입홈(512)에 삽입하며, 상기 연결봉(530)을 정회전시키면, 상기 연결봉(530)의 하단에 연결된 유니버셜조인트(540)와 렌치(550) 및 각형바(560)가 정회전되면서 지지볼트(570)를 역회전시키게 되어 하부 방향으로 하강하게 되며,
    상기 승강조립체(600)는 상면에 토탈 스테이션 본체(242)가 위치한 상기 상부판 조립체(602)와 하면에 상기 수평 조절 장치(500)가 위치한 하부판 조립체(604)를 형성하고 상기 상부판 조립체(602)와 상기 하부판 조립체(604)의 사이에 기어들의 치합을 통해 승하강이 이루어지는 구동측 승강조립체(610)와 피동측 승강조립체(620)를 형성하며 치합된 기어들의 회전에 따라 수직으로 돌출된 리드스크류가 승하강하면서 상기 상부판 조립체(602)의 기울기가 형성되며,
    상기 토탈 스테이션(200)은 평면 지점이 아닌 경사면이나 굴곡진 지형에서 거리, 높이 정보를 측정하는 경우, 상기 수평 조절 장치(500)와 상기 승강조립체(600)를 이용하여 기울어진 토탈 스테이션(200)의 형태를 수평으로 회동한 후 기울기 센서로부터 기울기 측정 신호를 수신하는 경우, 기울기 측정 신호에 따라 상기 틸트운동장치(720)와 팬운동장치(730)를 이용하여 기울어진 상기 측정부(240)를 좌우 및 상하방향으로 회전시켜 수평 상태로 회동시켜 제1 지점의 측정점까지의 거리를 측정하고, 상기 측정부(240)가 제2 지점의 측정점으로 향하도록 회동하여 좌표를 계산하며, 대상물의 상단을 기준으로 연직각을 생성하여 대상물의 거리 및 높이 정보를 계산하는 지형지물의 변화에 따른 기존 촬영이미지의 실시간 편집을 위한 영상도화 갱신시스템.
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