KR101517827B1

KR101517827B1 - 기준점을 이용한 지형지물의 공간영상 도화 시스템

Info

Publication number: KR101517827B1
Application number: KR1020140060124A
Authority: KR
Inventors: 황희령
Original assignee: 주식회사 첨단공간정보
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-05-18

Abstract

개시된 본 발명의 영상도화 시스템은 지표면 상에 안착되는 제1밑판(210)과, 복수의 챔버가 격리부(221)에 의해 등간격으로 구획되어 격리되어 각각 공기의 유출입이 이루어지도록 상기 제1밑판(210)에 안착되는 승강튜브(220)로 이루어지는 수평지지장치(200)를 포함하되, 상기 위치측정기(100)가 기울어지게 배치되면, 상기 챔버의 각각에 공기를 주입하여 상기 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태를 유지하거나, 상기 수평지지장치(200)가 에어펌프(241)와, 상기 에어펌프(241) 전.후단에 설치되는 복수의 삼방향밸브(243,244)(263,264)와, 상기 삼방향밸브사이의 제 1 및 제 2 순환라인(242)(262)으로부터 분기되어 상기 승강튜브(220)의 각각의 챔버에 연결되는 분기라인(245)(265)과, 상기 분기라인(245)(265)에 설치되어 상기 각 챔버로의 에어 흐름을 각각 개폐시키는 개폐수단(246)(266)을 포함하는 에어공급/배출수단(240)과, 상기 에어공급/배출수단(240)을 제어하는 제어부(250)를 더 포함하되, 상기 승강튜브(220)의 각각의 챔버를 선택적으로 수축 및 팽창하도록 상기 삼방향밸브 및 개폐수단을 제어하여 상기 위치측정기(100)를 자동으로 수직하게 입설된 상태로 유지시킬 수 있다.

Description

기준점을 이용한 지형지물의 공간영상 도화 시스템{DIGITAL MAP DRAWING SYSTEM FOR PLOTTING SPACE IMAGE OF GEOGRAPHIC FEATURE USING AN REFERENCE POINT}

본 발명은 기준점을 이용한 지형지물의 공간영상 도화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물 이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있는 동시에, 지표면의 표면상태에 따라 위치측정기가 기울어지게 위치되는 경우, 위치측정기를 자동으로 수평지지할 수 있는 기준점을 이용한 지형지물의 공간영상 도화 시스템에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 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 1은 도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 1(a)는 지형 정보를 최대한 단순화시킨 도화이미지이고, 도 1(b)는 실제 지형의 모습을 보인 도화이미지이다.

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

이러한 문제를 해소하기 위해 종래에는 영상도화시스템의 모습을 도시한 도 2의 블록도로 구성된 시스템을 기반으로 도화이미지에 대한 수정 및 갱신 작업을 진행할 수 있는 시스템 및 방법이 개발되었다.

이러한 종래 시스템 및 방법은 현장의 실제 지형물에 위치측정기(100)를 설치해서 지형물의 이미지를 확인하고, GPS(20)에서 위치측정기(100)의 좌표값과 위치정보를 별도로 수집하며, 영상도화기(30)는 이렇게 확인된 지형물의 이미지와, 별도로 측정된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합시켜서 수치지도DB(10)에 저장되어 있던 기존 도화이미지를 갱신하는 구성이었다.

그런데, 종래의 위치측정기(100)는 현장에서 GPS(20)와 결합돼 작업이 진행되므로, 각종 지형물에 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 지형물에 대한 정확한 위치측정이 불가능하였다.

결국, 도심에서도 지형물의 정확한 위치측정을 통해 지형물 이미지를 도화이미지 내에 정확히 표현할 수 있고, 이를 통해 수치지도 이용 시 발생했던 종래 문제를 해소할 수 있는 신뢰도 높은 기술의 개발이 요구되고 있었다.

이러한 요구에 따라 종래기술로서 하기의 특허문헌들이 개시된 바 있다.

하지만, 상기 종래기술에 의한 특허문헌들은 지형물의 각 기준점, 즉 꼭지점에 위치측정기를 배치하되, 일정 세기의 초음파를 발,수신하여 기준점 상호간의 위치를 확인하는 구성이지만, 지표면의 표면상태에 따라서는 위치측정기가 기울어지게 위치될 수도 있는데, 이를 측정자에게 경고하여 측정자로 하여금 재차 입설 배치하도록 하거나, 측정자가 위치측정기를 수평지지하는 작업을 실행해야 하므로, 위치측정기의 배치에 시간이 소비되는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1002410호(2010.12.13. 등록) 한국등록특허 제10-1002419호(2010.12.13. 등록) 한국등록특허 제10-1002407호(2010.12.13. 등록) 한국등록특허 제10-1239932호(2013.02.27. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물 이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하는 영상이미지의 기준점 대비 대상 지형물을 도화하는 공간 영상도화시스템의 제공을 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 지표면의 표면상태에 따라 위치측정기가 기울어지게 위치되는 경우, 위치측정기를 자동으로 수평지지할 수 있는 기준점을 이용한 지형지물의 공간영상 도화 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 기준점을 이용한 지형지물의 공간영상 도화 시스템은 지형물 이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB; 현장의 실제 지형물에 설치되어 상기 지형물의 이미지를 확인하는 위치측정기; 상기 위치측정기의 좌표값과 위치정보를 수집하는 GPS와, 상기 위치측정기에서 확인된 지형물 이미지와, 상기 수집된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합하여 상기 수치지도DB에 저장되어 있는 도화이미지를 갱신하는 영상도화기 및 지표면 상에 안착되는 제1밑판과, 복수의 챔버가 격리부에 의해 등간격으로 구획 격리되어 각각 공기의 유출입이 이루어지도록 상기 제1밑판에 안착되는 승강튜브로 이루어지는 수평지지장치를 포함하되, 상기 위치측정기가 기울어지게 배치되면, 상기 승강튜브의 각각의 챔버에 선택적으로 공기를 주입하여 상기 위치측정기를 수직하게 입설된 상태로 유지하거나, 상기 수평지지장치가 에어펌프와, 상기 에어펌프 전.후단에 설치되는 복수의 삼방향밸브와, 상기 삼방향밸브사이의 제 1 및 제 2 순환라인으로부터 분기되어 상기 승강튜브의 각각의 챔버에 연결되는 분기라인과, 상기 분리라인에 설치되어 상기 각 챔버로의 에어 흐름을 각각 개폐시키는 개폐수단을 포함하는 에어공급/배출수단과, 상기 에어공급/배출수단을 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 승강튜브의 각각의 챔버를 선택적으로 수축 및 팽창하도록 상기 삼방향밸브 및 개폐수단을 제어하여 상기 위치측정기를 자동으로 수직하게 입설된 상태로 유지시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들은 실제 지형물의 외곽에 배치된 위치측정기가 서로를 향해 발사되는 초음파를 수신해서 상호간의 위치를 확인하고, 이렇게 확인하는 과정에서 위치측정기의 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.

또한 지표면의 표면상태에 따라 위치측정기가 기울어지게 위치되더라도 위치측정기가 자동으로 수직하게 입설된 상태를 유지하게 되므로, 이웃하는 위치측정기간의 거리를 정확하면서도 신속하게 측정할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 1(a)는 지형 정보를 최대한 단순화시킨 도화이미지이고, 도 1(b)는 실제 지형의 모습을 보인 도화이미지이며,
도 2는 도화이미지에 대한 수정 및 갱신 작업을 진행할 수 있는 보정시스템을 구비하는 영상도화 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고,
도 3은 실제 지형의 지형물 이미지를 포함하는 도화이미지에 GPS좌표가 적용된 도화이미지를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준점을 이용한 지형지물의 영상도화 시스템의 위치측정기를 나타내는 사시도이고,
도 5는 위치측정 대상인 실제 지형물에 도 4 위치측정기를 설치해서 각 지점에 대한 좌표값을 확인한 후, 이를 이용해 지형물 이미지를 완성한 모습을 도시한 도면이고,
도 6은 도 4 위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고,
도 7은 도 6 위치측정기의 결합상태를 도시한 단면도이고,
도 8은 도 7 위치측정기가 기울어지게 배치된 모습을 도시한 단면도이고,
도 9는 본 발명에 따른 위치측정기를 수직하게 입설된 상태로 유지하는 수평지지장치를 나타내는 구성도이고,
도 10은 도 9의 변형예이다.

이하에서는 본 발명의 사항을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

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

일반적으로 수치지도는 지형물 이미지(B')(도 1(a))를 포함하는 도화이미지에 GPS좌표가 합성돼 제작된다. 이때, 도화이미지는 항공촬영이미지를 배경으로 해 도시한 이미지일 수도 있고, 항공촬영이미지 그 자체일 수도 있다.

그런데, 항공촬영 이미지를 배경으로 해 도시한 이미지의 경우엔, 배경기술의 설명에서 문제점으로 제시한 바와 같이 다양한 이유로 인해 지형물 이미지(B)를 단순화시킨다. 즉, 실제 지형물 이미지(B')와는 다르게 도시되는 것이다. 물론, 이러한 차이는 수치지도를 활용하는 이용자에게 혼선을 일으킨다.

따라서, 본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 도화이미지에 도시되는 지형물 이미지(B')를 실제 지형물의 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 지형물 이미지(B')의 정확한 이미지 확인이 요구되고, 상기 이미지를 표현하기 위해서는 꼭지점이라 할 수 있는 기준점(P)의 위치를 정확히 확인해야 한다. 물론, 이렇게 확인된 기준점(P)의 정보가 GPS좌표에 적용되면서, 해당 지형물 이미지(B')는 도화이미지에 합성된다.

한편, 상기 기준점(P)을 확인하기 위해 본 발명에 따른 기준점을 이용한 지형지물의 영상도화 시스템은 위치측정기(100)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 영상도화 시스템의 필수구성인 위치측정기를 도시한 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 위치측정기(100)는 지형물의 각 기준점(P)에 배치되고, 일정 세기의 초음파를 발,수신해서, 상호 간의 위치를 확인한다.

위치측정기(100)는 지형물에 인접해 용이하게 입설할 수 있는 기둥형상으로, 지지대(110)와, 지지대(110) 상단에 위치하는 헤드(120)와, 헤드(120)의 상단에 안착되는 회전구(130)를 포함한다.

이때 지지대(110), 헤드(120) 및 회전구(130)는 후술하는 제어장치(140), 레이저(150), 초음파 수신장치(160) 및 초음파 발신장치(170) 등의 전자장비를 탑재 및 보호하기 위한 하우징으로, 외부 충격에 대한 완충은 물론 기밀성을 담보할 수 있는 합성수지로 제작되는 것이 바람직할 것이다.

지지대(110), 헤드(120) 및 회전구(130)에 대한 세부적인 설명은 아래에서 상세히 한다.

계속해서, 도심에 건축되는 지형물은 다양한 형상의 입체물인데, 위치측정기(100)는 지형물의 각 꼭지점에 배치되어서 이웃하는 다른 위치측정기(100)의 신호를 수신한다.

한편, 다른 위치측정기(100)로부터 발신된 초음파를 수신하는 초음파수신장치(160; 도 7 참조)는 헤드(120)에 탑재되고, 헤드(120)는 다른 위치측정기(100)로부터 발신된 초음파의 수평 수신율을 높이기 위해 그 둘레면이 곡면을 이루는 것이 바람직하다.

참고로, 헤드(120)의 둘레면에는 초음파의 수신율을 높이기 위한 곡면 형상의 홈부(122)를 형성할 수 있다.

회전구(130)는 헤드(120)의 상방으로 돌출되어 독립적인 유동성을 갖는 구조로, 초음파를 발신하는 초음파 발신장치(170; 도 7 참조)를 탑재한다. 즉, 초음파 발신장치(170)를 탑재한 회전구(130)는 초음파의 발신이 효과적으로 이루어지도록 위치측정기(100)의 최상에 배치될 수 있다.

도 5는 위치측정 대상인 실제 지형물에 도 4 위치측정기를 설치해서 각 지점에 대한 좌표값을 확인한 후, 이를 이용해 지형물 이미지를 완성한 모습을 도시하고, 도 6은 도 4 위치측정기의 모습을 분해 도시하고, 도 7은 도 6 위치측정기의 결합상태를 도시하고, 도 8은 도 7 위치측정기가 기울어지게 배치된 모습을 도시하고 있는 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 위치측정기(100)는 앞서 언급한 바와 같이 지지대(110)와 헤드(120)와 회전구(130)가 순차로 축조돼 입설되되, 지지대(110)에는 제어장치(140)가 내설되고, 헤드(120)에는 초음파 수신장치(160)가 내설되며, 회전구(130)에는 레이저(150) 및 초음파 발신장치(170)가 내설된다.

한편, 지지대(110)는 지지관(112)의 내면을 따라 수평하게 고정배치되는 링 형상의 제1,2튜브(116,116')와, 제1,2튜브(116,116')에 각각 내설되는 제1,2유압기(117,117')와, 제1,2튜브(116,116') 사이에 수평 배치되는 경계판(118)을 더 포함한다. 이때, 제1,2튜브(116,116')에는 외압에 따른 압력 변화가 큰 유체가 주입된다.

이에 대한 보다 구체적인 내용은 아래에서 좀더 상세히 설명한다.

제어장치(140)는 입설관 형태를 한 지지관(112) 중공에 내설되어서, 초음파 수신장치(160)가 수신한 정보를 확인해 저장하고, 레이저(150) 및 초음파 발신장치(170)의 동작을 제어한다.

참고로, 측정자의 조작을 위해 제어장치(140)에는 제어반(142)이 구비되고, 제어반(142)은 지지관(112)의 외면에 개폐가능하게 형성된 도어(112a)에 의해 보호될 수 있다.

따라서, 측정자는 도어(112a)를 열고 닫아서 제어반(142)을 조작하거나 또는 이를 보호하게 된다.

한편, 제어장치(140)에는 저장수단(143)이 더 포함된다. 저장수단(143)은 초음파 수신장치(160)가 수신한 이웃하는 다른 위치측정기(100)까지의 거리정보 및 방향정보를 저장하는 것으로, 제어장치(140)와 분리가능한 USB 장치 또는 MD 등이 적용될 수 있을 것이다.

이렇게 분리된 저장수단(143)은 위치측정기(100)들로부터 수집되어 영상 도화기(30)가 이를 처리할 수 있도록 한다.

계속해서, 제어장치(140)는 알람램프(144)를 더 포함할 수 있다. 알람램프(144)는 제1,2유압기(117,117')의 신호를 받은 제어반(142)의 설정된 명령에 따라 동작하는 것으로, 이는 아래에서 다시 설명하도록 한다.

알람램프(144)는 측정자가 시각적으로 확인할 수 있어야 하므로, 제어반(142)을 덮는 도어(112a)에는 알람램프(144)가 외관으로 노출되도록 투명창(112b)이 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 헤드(120)는 중앙에 지지관(112)이 삽입되는 관통공(121)을 구비한 링 형상으로, 둘레면은 초음파의 수신효율을 높이기 위해 곡면 형상의 홈부(122)가 형성된다. 이러한 구조를 갖는 헤드(120)에는 초음파 수신장치(160)가 탑재된다.

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초음파 수신장치(160)는 홈부(122)로 수집되는 초음파를 감지하는 감지모듈(161)과, 레이저(150)에서 발사되는 레이저광을 수광하는 수광모듈(162)과, 감지모듈(161)과 수광모듈(162)에서 각각 감지 및 수광한 초음파 정보와 레이저광 정보를 처리해서 제2라인(L2)을 통해 제어장치(140)로 전송하는 제어모듈(163)로 구성된다.

이때, 감지모듈(161) 및 수광모듈(162)은 다수 개가 독립적으로 일렬 배치되어서, 초음파 및 레이저광을 각각 독립적으로 수신한다. 물론, 감지모듈(161) 및 수광모듈(162)은 모두 고유코드로 식별되고, 제어모듈(163)은 감지모듈(161)과 수광모듈(162)의 배치 데이터를 포함하면서, 감지모듈(161)이 감지한 초음파 정보와, 수광모듈(162)이 감지한 레이저광 정보 및 상기 배치 데이터를 제어장치(140)로 전송한다.

초음파 수신장치(160)는 이웃하는 다른 위치측정기(100)로부터 발신된 초음파를 수신해서 이웃하는 다른 위치측정기(100)까지의 거리와 위치를 확인하기 위한 것으로, 제어모듈(163)은 규정된 세기로 발신된 초음파 감소율을 확인해서 위치측정기(100) 간의 거리를 확인한다.

또한, 수광모듈(162)이 수광하는 상기 레이저광의 수광위치를 확인해서, 이웃하는 다른 위치측정기의 방향을 추적할 수 있다. 이에 대한 설명은 레이저(150)를 설명하면서 상세히 한다.

참고로, 초음파를 감지하는 감지모듈(161)과, 레이저광을 수광하는 수광모듈(162)은 각각 헤드(120)의 외면 둘레와 내면 둘레를 따라 배치되어서, 다양한 방향에서 유입되는 초음파 및 레이저광을 감지할 수 있도록 한다.

또한, 헤드(120)의 내면은 레이저광이 통과할 수 있는 투명체(123)로 마감되어서, 레이저광의 투과율을 높이는 것이 바람직할 것이다.

또한, 지지관(112)의 둘레에는 헤드(120)의 안정된 안착을 위한 지지턱(115)이 돌출 형성되어서, 헤드(120)과 지지대(110) 간의 탈부착이 가능하도록 할 수도 있을 것이다.

회전구(130)는 초음파 발신장치(170)와 레이저(150)를 탑재하기 위해 중공을 갖춘 구 형상으로, 헤드(120)의 관통공(121)에 이동가능하게 삽입되고, 저면에는 지지관(112)으로 삽입되는 앵커(131)가 돌출 형성된다.

이때, 앵커(131)는 레이저(150) 및 초음파 발신장치(170)의 제어를 위해 제어장치(140)와 연결하는 제1라인(L1)을 감싸 보호할 수도 있다.

레이저(150)는 초음파 수신장치(160)의 수광모듈(162)과 마주하는 라이트건(151)을 갖추고, 제어장치(140)의 제어신호에 따라 레이저광을 수광모듈(162)로 조사한다.

이때, 수광모듈(162)은 앞서 언급한 바와 같이 헤드(120)의 내면 둘레를 따라 배치되면서 각 지점별로 고유코드가 설정돼 독립적으로 레이저광을 수신한다.

즉, 헤드(120)의 내면 둘레를 따라 독립적으로 배치된 수광모듈(162)은 자신이 수신한 레이저광을 제어장치(140)로 전송하면, 제어장치(140)는 어떤 수광모듈(162)이 레이저(150)의 레이저광을 수광했는 지를 확인해서, 위치측정기(100)를 중심으로 한 방향을 추적할 수 있는 것이다.

지지관(112)은 제어장치(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, 관통공(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.

제1,2튜브(116,116') 사이에 배치되는 경계판(118)은 제1겔(G1)보다 밀도가 작고 제2겔(G2)보다 밀도가 큰 재질로 제작해서, 제1,2겔(G1,G2)의 경계에 경계판(118)이 배치될 수 있도록 한다.

참고로, 경계판(118)은 회전구(130)의 앵커(131)가 관통하기 위한 관통구멍(118a)이 형성된다.

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

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.

초음파 발신장치(170)는 회전구(130)에 탑재되고, 제어장치(140)의 제어에 따라 초음파를 무작위로 발신한다.

이때 초음파의 세기는 모든 위치측정기(100)가 일정하도록 설정하고, 이를 통해 수집된 정보를 토대로 지형물의 모습을 추적할 수 있다.

본 발명에 따른 위치측정기(100)는 지표면의 기준점에 배치되는 것이므로, 지표면의 표면 상태에 따라 도 8과 같이 기울어지게 위치할 수도 있다.

위치측정기(100)의 기울어진 배치는 수광모듈(162)에 대한 레이저광의 수평 조사를 불가능하게 하고, 수평으로 전달되는 초음파에 대한 직접 감지에 제한을 일으키므로, 이웃하는 위치측정기 간의 거리 측정에서 불리할 수 있다.

따라서, 측정자가 지표면의 표면 상태에 따라 위치측정기(100)를 정확히 입설 배치할 수 있도록, 해당 위치측정기(100)가 도 8에 도시한 바와 같이 기울어지게 배치될 경우 이를 경고하는 기능을 포함할 수 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 위치측정기(100)가 기울어지더라도 지지관(112)의 중공에 주입된 제1,2겔(G1,G2)은 수평을 유지하고, 이에 따라 경계판(118) 또한 수평을 유지한다.

그러나, 경계판(118)의 상하에 각각 배치된 제1,2튜브(116,116')는 지지관(112)의 기울어짐과 더불어 기울어지므로, 경계판(118)의 양쪽 끝단은 제1,2튜브(116,116')에 각각 압력을 가하게 된다.

계속해서, 제1,2튜브(116,116')에 주입된 유체의 압력을 감지하는 제1,2유압기(117,117')는 제1,2튜브(116,116')의 유압 변화를 감지하고, 이를 제어반(142)으로 전송한다.

앞서 언급한 바와 같이, 경계판(118)은 제1,2겔(G1,G2) 사이에 위치하면서 지지관(112)의 배치상태에 상관없이 독립적으로 위치한다.

따라서, 위치측정기(100)가 한쪽으로 기울어지더라도 경계판(118)은 수평한 상태를 지속하면서 제1,2튜브(116,116')에 각각 압력을 가하게 된다.

즉, 위치측정기(100)가 한쪽으로 기울어지게 배치될 때만 경계판(118)은 제1,2튜브(116,116') 모두에 압력을 가할 것이고, 위치측정기(100)가 허용 범위 내에서 직립으로 입설된다면 제1,2튜브(116,116') 모두에 압력을 가하지 않거나, 어느 한쪽에만 압력을 가할 것이다.

제어반(142)은 제1,2유압기(117,117') 모두로부터 지속적인 감지신호가 전송되면, 설정된 내용에 따라 위치측정기(100)가 기울어진 것으로 보고 알람램프(144)를 작동시킨다.

미설명된 인출기호 "114"는 구획벽(113)에 형성된 인입로를 인출한 것으로, 제어장치(140)와 레이저(150) 및 초음파 발신장치(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 제어장치(140)로 유입되지 않도록 차단한다.

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

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

이하, 본 발명에 따른 기준점을 이용한 지형지물의 영상도화 시스템의 보정 작동을 상세히 설명한다.

제1단계

보정이 필요한 지형물을 확인하고, 상기 지형물의 기준점(P)에 각각 위치측정기(100)를 배치한다.

제2단계

위치측정기(100)를 물리적으로 안정화시킨 후, 회전구(130)의 모습을 관찰한다.

이때, 지형물의 기준점(P)에 위치한 모든 위치측정기(100)의 회전구(130)가 동일한 방향으로 위치되었는지를 확인한다.

제3단계

위치측정기(100) 각각의 제어장치(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

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

제5단계

위치측정기(100) 각각의 제어장치(140)를 제어반(142)을 통해 조작해서, 초음파 발신장치(170)가 일정한 주파수대와 세기의 초음파를 발하도록 한다.

이때, 초음파의 간섭을 방지하고, 서로 이웃하는 위치측정기(100)의 정확한 위치 확인을 위해 지형물의 기준점(P)에 각각 위치한 위치측정기(100)의 동작을 동시가 아닌 순차적으로 하나하나 진행시키는 것이 바람직하다.

즉, 제4단계에서 모든 위치측정기(100)의 방향이 확정되면, 초음파 발신장치(170)는 위치측정기(100)별로 하나씩 동작하면서 양쪽에 이웃한 다른 위치측정기로 초음파가 발신되도록 하고, 상기 초음파를 수신한 다른 위치측정기의 초음파 발신장치는 초음파를 발신해서 상기 다른 위치측정기에 이웃하는 또 다른 위치측정기가 상기 초음파를 수신하도록 한다.

제6단계

이웃하는 위치측정기의 초음파는 원형의 헤드(120) 둘레를 따라 배치된 독립된 감지모듈(161)이 각각 독립적으로 수신한다.

주지된 바와 같이, 초음파는 위치측정기(100)를 중심으로 한 동심원 형태로 전달되고, 감지모듈(161)은 원형으로 배치되므로, 이웃하는 위치측정기의 초음파 발신장치로부터 직접 직선으로 수신한 감지모듈(161)의 수신감도가 다른 감지모듈(161)에서 수신한 초음파의 수신감도보다 상대적으로 높게 된다.

즉, 위치측정기(100)는 수신감도를 통해 초음파를 발신한 이웃하는 위치측정기의 위치를 확인할 수 있는 것이다.

제7단계

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

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

한편, 초음파 발신장치(170)로부터 발신되는 초음파는 그 세기가 모두 일정하다.

따라서, 이웃하는 위치측정기가 발신한 초음파를 수신한 위치측정기(100)는 감소된 초음파의 세기를 확인해서, 위치측정기 간의 거리를 연산할 수 있다.

제8단계

이러한 과정으로 이웃하는 위치측정기의 위치와 거리에 관한 데이터가 확인되면, 위치측정기 각각의 제어모듈(163)은 제어장치(140)로 이를 전송하고, 제어장치(140)는 저장수단(143)에 상기 데이터를 저장시킨다.

제9단계

측정자는 모든 위치측정기(100)의 저장수단(143)을 수거해서, 영상도화기(30)에 입력하고, 영상도화기(30)는 저장수단(143)에 입력된 데이터를 근거로 위치측정기(100) 간의 거리와 방향을 확인해서, 도 5에 도시한 바와 같이 기준점(P)마다 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7)를 생성시킨다.

이때, 본 발명에 따른 위치측정기(100)는 GPS측정을 위한 장치와는 무관하게 동작하므로, 상기 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7) 중 하나의 기준점(P)을 원점(0,0)으로 해서 다른 기준점들의 좌표를 생성시킬 것이다.

제10단계

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

수학식 1

제11단계

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

이렇게 갱신된 도화이미지는 수치지도DB(10)에 저장된다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 위치측정기를 수직하게 입설된 상태로 유지하는 수평지지장치를 나타내는 구성도이고, 도 10은 도 9의 변형예인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 영상도화시스템은 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태로 유지하기 위한 수평지지장치(200)를 더 포함할 수 있다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 수평지지장치(200)는 위치측정기(100)가 기울어지게 배치되어 알람램프(144)가 점등될 경우, 측정자가 이를 확인하고 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태를 유지하도록 위해 제어하는 것으로, 지표면 상에 안착되는 제1밑판(210)과, 공기의 유출입이 이루어지며 제1밑판(210)에 안착되는 승강튜브(220)와, 위치측정기(100) 지지대(110)의 받침(111) 저면과 맞물려 이를 안정하게 지지하면서 승강튜브(220)에 안착되는 제2밑판(230)으로 이루어진다.

제1밑판(210)은 승강튜브(220)의 이탈없는 안정된 고정을 위해서, 승강튜브(220)를 둘러싸는 펜스(211)가 형성된다. 이때, 펜스(211)에는 개구부(212)가 형성될 수 있는데, 개구부(212)는 승강튜브(220)의 주입관(221)이 노출되는 곳이다.

삭제

승강튜브(220)는 도시한 바와 같이 제1밑판(210)의 펜스(211) 내에 배치되고, 주입관(221)이 개구부(212)를 통해 외부로 노출되도록 된다.

여기서 주입관(221)은 공기가 유출입되는 곳으로서 승강튜브(220)의 챔버 별로 구비되고, 측정자는 별도의 통상적인 공기주입기(미도시함)를 연결해서 필요에 따라 해당 승강튜브(220)에 공기를 주입할 수 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 승강튜브(220)는 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)가 격리부(229)에 의해 등간격으로 구획됨으로써 서로 격리되며, 각각의 챔버(222-228)는 에어의 유입 및 배출에 의해 팽창 및 수축을 일으키며, 이들 중 챔버를 선택해서 공기를 주입하면, 공기가 주입된 승강튜브(220)의 챔버만이 팽창해 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태로 유지하게 된다.

물론, 측정자는 알람램프(144)의 점등 여부를 확인하면서 공기를 주입하고, 알람램프(144)가 점멸되면 공기 주입을 즉시 중단시켜서 위치측정기(100)가 수직하게 입설된 상태로 유지되도록 할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 4개의 챔버(222-228)를 가지는 승강튜브(220)를 제시했지만, 승강튜브(220)의 챔버 개수는 다양하게 변형실시 될 수 있으며, 위치측정기(100)의 기울어짐 배치를 알람램프(144) 점등 여부로 확인하는 대신에 기타의 경고음 등으로 확인할 수도 있을 것이다.

제2밑판(230)은 위치측정기(100)가 승강튜브(220) 상에 안정하게 안착되도록 하는 것으로, 위치측정기(100)의 받침(111)을 감싸 고정하면서 승강튜브(220)로부터 이탈하지 않도록 하고, 그 저면은 승강튜브(220)와 단단히 고정된다.

승강튜브(220)는 팽창 및 수축이 가능한 PVC, 고무 등의 재질 및 구조로 이루어지며, 수축 및 팽창이 원활하게 이루어지도록 주름부를 가지는 자바라 구조를 가질 수 있다.

이상은 측정자가 알람램프(144)의 점등 여부 또는 기타의 경고음을 확인하면서 공기를 주입하는 구성이지만, 이와 다른 변형예로서, 수평지지장치(200)는 승강튜브(220)에 에어를 공급 및 배출시키는 에어공급/배출수단(240)과, 에어공급/배출수단(240)을 제어하는 제어부(250)를 더 포함하여, 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태로 자동으로 유지시킬 수도 있으며, 이 경우, 알람램프(144)를 사용하지 않을 수 있다.

에어공급/배출수단(240)은 도 9에 도시된 바와 같이, 에어를 펌핑하는 에어펌프(241)와, 에어펌프(241)의 제 1 흡입포트(241a)와 제 1 배출포트(241b) 및 제 2 흡입포트(261a)와 제 2 배출포트(261b)에 양단이 연결됨으로써 에어의 순환 경로를 제공하는 제 1 및 제 2 순환라인(242)(262)과, 제 1 및 제 2 순환라인(242)(262)상에서 에어펌프(241) 전.후단에 설치됨과 아울러 포트 중에서 에어를 배기시키기 위한 제 1 및 제 2 배기포트(243a,244a)(263a,264a)를 각각 가지는 제 1 내지 제 4 삼방향밸브(243,244)(263,264)와, 제 1 내지 제 4 삼방향밸브(243,244)(263,264)사이의 제 1 및 제 2 순환라인(242)(262)으로부터 분기되어 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)에 각각 연결되는 분기라인(245)(265)과, 분기라인(245)(265)에 설치되어 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)로의 에어 흐름을 각각 개폐시키는 개폐수단(246)(266)을 포함한다.

제 1 내지 제 4 삼방향밸브(243,244)(263,264)는 일 예로 제어부(250)의 제어신호에 의해 동작하는 솔레노이드밸브가 사용되고, 개폐수단(246)(266)은 본 실시예에서는 제어부(250)의 제어신호에 의해 동작하는 솔레노이드밸브로서 삼방향밸브가 사용되는데, 본 실시예와 달리, 도 10에 도시된 다른 실시예에서 처럼 개폐수단(277,278)(297,298)이 분기라인(245)(265)에서 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)의 전단에 각각 설치되는 한 쌍의 양방향밸브로 이루어질 수 있다.

도 10의 실시예에서의 에어펌프(241)는 한쌍으로 구성하여 에어펌프(241)가 제 1 및 제 2 순환라인(242)(262)의 각각을 통해 승강튜브(22)의 챔버로 에어를 펌핑할 수도 있다.

제어부(250)는 승강튜브(220)의 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)의 선택적인 수축 및 팽창을 위하여, 에어공급/배출수단(240)의 제 1 내지 제 4 삼방향밸브(243,244)(263)(264) 및 개폐수단(245)(265)을 각각 제어함으로써, 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)의 어느 하나에 에어를 주입하여 팽창시키거나 에어를 강제로 배출시켜서 수축시킴에 따라, 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태로 자동으로 유지시킬 수 있다.

한편, 위치측정기(100)가 지표면의 표면 상태에 따라 기울어지게 배치될 때, 이를 감지하는 기울기 센서(280)를 구비하는 경우에는, 기울기 센서(280)로 부터의 감지신호에 따라 제어부(250)는 에어공급/배출수단(240)의 제 1 내지 제 4 삼방향밸브(243,244)(263,264) 및 개폐수단(245)(265)을 각각 제어함으로써, 승강튜브(220)의 제 1 내지 제 4 챔버(222-228)를 선택적으로 수축 및 팽창하여 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태로 자동으로 유지시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 수평지지장치(200)는 에어공급/배출수단(240)를 제어하기 위해 별도의 제어부(250)를 포함하는 구성으로 설명하였지만, 이와 달리 위치측정기(100)의 제어장치(140)를 이용하여 수평지지장치(200)의 에어공급/배출수단(240)을 제어하도록 구성할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 영상도화 시스템에 따르면, 지표면의 표면상태에 따라 위치측정기가 기울어지게 위치되더라도 위치측정기가 자동으로 수평지지되므로, 이웃하는 위치측정기간의 거리를 정확하면서도 신속하게 측정할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. 그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

10 : 수치지도DB 20 : GPS
30 : 영상도화기 100 : 위치측정기
110 : 지지대 120 : 헤드
130 : 회전구 131 : 앵커
140 : 제어장치 150 : 레이저
160 : 초음파 수신장치 170 : 초음파 발신장치
200 : 수평지지장치 210 : 제1밑판
220 : 승강튜브 230 : 제2밑판
240 : 에어공급/배출수단 241 : 에어펌프
242,262 : 순환라인 243,244,263,264 : 삼방밸브
245,265 : 분기라인 246,266 : 개폐수단
250 : 제어부 280 : 기울기 센서

Claims

지형물 이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB(10);
지지대(110)와, 상기 지지대(110)의 상단에 위치되는 헤드(120)와, 상기 헤드(120)의 상단에 안착되는 회전구(130)와, 레이저광을 조사하도록 상기 회전구(130)에 내설되는 레이저(150)와, 상기 헤드(120)에 탑재되어 초음파를 수신하는 초음파수신장치(160)와, 일정한 주파수대 및 세기의 초음파를 발신하면서 상기 회전구(130)에 내설되는 초음파발신장치(170)와, 상기 초음파 수신장치(160)가 수신한 정보를 확인하여 저장하고, 상기 레이저(150) 및 초음파 발신장치(170)의 동작을 제어하도록 상기 지지대(110)에 내설되는 제어장치(140) 및 지표면의 기울기 상태를 감지하는 기울기 센서(280)를 포함하여, 현장의 실제 지형물의 각 기준점(P)에 배치되고, 일정 세기의 초음파를 발,수신해서 상호간의 위치를 확인하여 상기 지형물의 이미지를 확인하는 다수의 위치측정기(100);
상기 위치측정기(100)의 좌표값과 위치정보를 수집하는 GPS(20);
상기 위치측정기(100)에서 확인된 지형물 이미지와, 상기 수집된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합하여 상기 수치지도DB(10)에 저장되어 있는 도화이미지를 갱신하는 영상도화기(30); 및
지표면 상에 안착되는 제1밑판(210)과, 각각 공기의 유출입이 이루어지도록 복수의 챔버(222-228)가 격리부(229)에 의해 등간격으로 구획 격리되어 상기 제1밑판(210)에 안착되는 승강튜브(220)로 이루어지는 수평지지장치(200)를 포함하되,
상기 위치측정기(100)가 기울어지게 배치되면, 상기 승강튜브(220)의 각각의 챔버(222-228)에 선택적으로 공기를 주입하여 상기 위치측정기(100)를 수직하게 입설된 상태를 유지하거나,
상기 수평지지장치(200)가 에어펌프(241)와, 상기 에어펌프(241) 전.후단에 설치되는 복수의 삼방향밸브(243,244)(263,264)와, 상기 삼방향밸브사이의 제 1 및 제 2 순환라인(242)(262)으로부터 분기되어 상기 승강튜브(220)의 각각의 챔버에 연결되는 분기라인(245)(265)과, 상기 분기라인(245)(265)에 설치되어 상기 각 챔버로의 에어 흐름을 각각 개폐시키는 개폐수단(246)(266)을 포함하는 에어공급/배출수단(240)과, 상기 에어공급/배출수단(240)을 제어하는 제어부(250)를 더 포함하되,
상기 기울기 센서(280)로 부터의 감지신호에 따라 상기 위치측정기(100)의 제어장치(140) 또는 제어부(250)는 상기 승강튜브(220)의 각각의 챔버를 선택적으로 수축 및 팽창하도록 상기 삼방향밸브 및 개폐수단을 제어하여 상기 위치측정기(100)를 자동으로 수직하게 입설된 상태로 유지시킬 수 있는
기준점을 이용한 지형지물의 영상도화 시스템.