KR101747025B1 - 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인항공기를 이용하여 홍수가 발생하는 피해지역을 직접 촬영하여 침수지역 확인 및 피해상황을 빠르고 정확하게 확인하고, 촬영된 영상은 보정작업을 거쳐 피해규모에 대해 정확한 데이터를 얻을 수 있는 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 NIR센서가 내장된 적외선카메라를 무인항공기에 장착하여 준비하는 단계와, 상기 무인항공기를 통해 피해지역을 촬영하는 단계와, 상기 촬영된 영상을 컴퓨터로 제공받는 단계와, 상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하는 단계와, 상기 지도화된 이미지와 좌표값이 정확히 수치화된 규격용 지도를 같은 스케일로 맞추어 서로 중첩하는 단계와, 상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수 피해규모를 파악하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법{survey method for flood affected areas using drone}

본 발명은 무인항공기를 이용하여 홍수가 발생하는 피해지역을 직접 촬영하여 침수지역 확인 및 피해상황을 빠르고 정확하게 확인하고, 촬영된 영상은 보정작업을 거쳐 피해규모에 대해 정확한 데이터를 얻을 수 있는 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법에 관한 것이다.

일반적으로 홍수피해는 장마철에 비가 많이 오게 되어 제방이 터지거나, 강의 수위가 높아져 내리는 비가 원활히 배수되지 않아 가옥, 도로, 지하도 등이 물에 침수되는 것을 의미한다.

이러한 홍수피해는 물이 서서히 차오를 경우에는 등고선에 따라 차오른 물의 수위만을 측정하여 침수면적을 측정할 수 있으나, 강이 넘쳐서 도시로 갑자기 물이 범람하거나 제방이 터져 물이 특정 지역으로 밀려올 경우에는 유속에 의해 수위 측정만으로 정확한 침수피해 상황이나 규모 등을 알 수 없다.

지금까지는 이러한 홍수피해지역에 대한 피해규모를 파악하기 위해서는 피해발생 후 피해지역의 구조물에 남아있는 피해흔적을 살펴보는 정도로만 이루어지기 때문에 정확히 침수가 어디까지 진행되었는지 알 수가 없었으며, 그로 인해 홍수피해에 대한 피해액 산정이 어려었다.

이러한 홍수피해에 대한 조사에 관련된 기술로는 특허 제634121호와 특허 제403441호가 있는데, 상기 기술 모두 홍수 발생이 이루어지는 지점에 유량을 측정할 수 있는 장치를 미리 설치하여 홍수 발생시 유량에 의한 홍수피해 측정 기술이다. 그러나 상기 기술은 홍수 발생시 특정 지역의 유량을 통해서 피해규모를 예측하는 수준에 불과하기 때문에 정확도가 떨어질 수밖에 없고 한눈에 피해규모를 파악할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 근본적으로 해결하기 위해 홍수의 유속을 측정하지 않고 무인항공기를 이용하여 홍수피해지역을 촬영하고 촬영된 데이터를 보정하고 수치화하여 정확한 피해규모를 파악하기 위한 것이다.

본 발명과 적용분야는 다르지만 무인항공기를 이용한 다른 기술로서 특허 제1545479호에 개시된 무인항공기 정사영상을 이용한 산림 병해충 피해목 검출방법에는 무인항공기를 이용하여 촬영된 이미지를 정사보정하고 색상을 통해 피해목이 위치한 포인트를 검출하는 기술이 제시되어 있다. 그러나 상기 선행기술은 단순히 색상 패턴에 의해서만 피해목인지 판단이 이루어지기 때문에 홍수피해에 적용되기 어려우며 홍수피해를 판단하거나 피해규모를 알 수 있는 어떠한 기술사상도 제시되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 홍수 발생시 해당지역에 무인항공기를 운용하여 피해지역을 직접 촬영하고 촬영된 영상은 보정작업을 거쳐 홍수피해에 대한 침수수위, 피해정도와 규모를 정확하게 파악하기 위한 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법을 제공함에 목적을 두고 있다.

본 발명은 NIR센서가 내장된 적외선카메라를 무인항공기에 장착하여 준비하는 단계와, 상기 무인항공기를 통해 피해지역을 촬영하는 단계와, 상기 촬영된 영상을 컴퓨터로 제공받는 단계와, 상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하는 단계와, 상기 지도화된 이미지와 좌표값이 정확히 수치화된 규격용 지도를 같은 스케일로 맞추어 서로 중첩하는 단계와, 상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수 피해규모를 파악하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하는 단계;는 촬영된 영상에 대해 정사보정을 실시하여 왜곡현상을 최소화하고 이미지가 연속적으로 연결된 형태의 지도화된 이미지를 획득하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지도화된 이미지와 좌표값이 정확히 수치화된 규격용 지도를 같은 스케일로 맞추어 서로 중첩하는 단계;는 지도화된 이미지 또는 규격용 지도 중 어느 하나의 이미지에 동일한 좌표와 기준점을 가지고 중첩함으로써 수해지역 판별이 용이하게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수피해규모를 파악하는 단계;를 거쳐 피해규모를 데이터화하고 이를 기반으로 피해액 산출 프로그램을 통해 홍수 피해규모에 따른 피해액을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수피해규모를 파악하는 단계;를 거쳐 피해규모를 데이터화하고 이를 기반으로 실제 홍수피해상황을 재현하거나 규모파악을 위한 명백한 가시적 근거를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 무인항공기에 NIR센서가 내장된 카메라를 장착하여 날씨가 흐리거나 어두운 악조건에도 홍수피해 지역을 정확하게 촬영하여 피해규모 파악이 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명은 촬영된 영상을 지도화하는 보정작업을 거쳐 홍수피해에 대한 침수수위, 피해정도와 규모를 정확하게 파악하고 이를 기반으로 여러 가지 형태로 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 무인항공기에 구비된 NIR센서내장형 카메라에 의해 촬영된 모습

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법은 NIR센서가 내장된 적외선카메라를 무인항공기에 장착하여 준비하는 단계(S-1)와,

상기 무인항공기를 통해 피해지역을 촬영하는 단계(S-2)와,

상기 촬영된 영상을 컴퓨터로 제공받는 단계(S-3)와,

상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하는 단계(S-4)와,

상기 지도화된 이미지와 좌표값이 정확히 수치화된 규격용 지도를 같은 스케일로 맞추어 서로 중첩하는 단계(S-5)와,

상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수 피해규모를 파악하는 단계(S-6);로 이루어진다.

상기 NIR센서가 내장된 적외선카메라를 무인항공기에 장착하여 준비하는 단계(S-1);는 홍수피해지역을 촬영할 수 있도록 무인항공기를 준비하는 것으로 일반 카메라를 사용하지 않고 NIR(near infrared)센서가 내장되어 있는 근적외선 카메라를 사용하는 것이 바람직한데, NIR센서를 이용하면 날씨가 흐리거나 어두운 악조건에도 육지와 침수지역의 구분이 선명하게 이루어지며, 도 2에 나타난 바와 같이 물과 물이 아닌 다른 지형이나 건물의 색상차이를 확실히 구분 짓도록 하여 물의 경계 파악이 용이하게 될 수 있다. 아울러 장마철 홍수발생시에 사용하기 때문에 무인항공기 자체도 강풍이나 비에 강한 형태로 구성되는 것이 좋다.

상기 무인항공기를 통해 피해지역을 촬영하는 단계(S-2);는 비가 그치기 약 1시간 이전에 피해지역 촬영을 시작하며 무인항공기의 비행시간은 배터리용량에 맞도록 약 30분 내외로 운용하면서 배터리 교체가 지속적으로 이루어져야 하고 가능한 침수상황이 해제될 때까지 촬영을 유지하는 것이 좋다. 또한 상기 무인항공기는 미리 입력된 비행고도, 비행경로, 촬영각도, 촬영구간 등을 자동제어함으로써 촬영 영상이 정확한 데이터로 쓰일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 촬영된 영상을 컴퓨터로 제공받는 단계(S-3);는 무인항공기로부터 지상에 구비된 컴퓨터로 영상을 제공받아 저장하는데, 제공방법으로는 무선통신에 의해 실시간으로 영상을 제공받거나 배터리 교체시간에 맞춰 무인항공기를 지상에 내려 카메라의 메모리칩을 컴퓨터에 직접 연결하여 저장하는 방법을 예를 들 수 있다.

상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하는 단계(S-4);는 촬영된 영상을 날씨와 촬영위치 등을 고려하여 규격화된 형태로 보정하는 것을 의미한다. 즉, 영상을 지도화된 이미지로 보정하기 위해서는 촬영된 영상에 대해 정사보정을 실시하여 왜곡현상을 최소화하고 이미지를 이어 붙임으로써 연속적으로 연결된 큰 이미지 형태로 지도화작업을 거치게 되는 것이다.

아울러 정사보정뿐만 아니라 무인항공기에서 촬영된 각각의 영상들은 갑작스런 날씨 변화나 그 밖의 요인으로 색감이 일정하지 않을 수 있는데, 이때 촬영된 영상들 중에서 하나의 영상을 기준으로 나머지 영상들의 색감을 보정하는 작업이 이루어져야 한다.

또한 상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하는 단계(S-4);는 위성사진처럼 지역전체를 지도화된 이미지로 만들 수 있지만, 전체 영상 중에서 수해(침수)를 입은 경계지점 및 주요지점만을 추출하여 지도화된 이미지로 보정함으로써 불필요한 이미지 보정작업을 최소화하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 지도화된 이미지를 직접 눈으로 확인하여 피해규모에 대해 대략적으로 파악할 수 있지만, 기준이 없어 정확한 침수높이나 면적을 파악할 수 없기 때문에, 상기 지도화된 이미지와 좌표값이 정확히 수치화된 규격용 지도를 같은 스케일로 맞추어 서로 중첩하는 단계(S-5);를 거치게 된다. 즉, 상기 단계에서는 지도화된 이미지 또는 규격용 지도 중 어느 하나의 이미지에 동일한 좌표와 기준점을 가지고 중첩함으로써 수해지역 판별이 용이하게 이루어지는 것이다.

상기 규격용 지도는 미리 홍수 피해시 촬영된 이미지로 만들어진 것이 아닌 사전에 확보된 지도로서, 피해지역에 대한 좌표값 즉, x,y,z 축에 대한 정보가 정확하게 수치화되어 지형의 등고선 및 특정 좌표에 대한 실제 거리 정확하게 파악할 수 있도록 기준이 되는 지도이다. 따라서 지도화된 이미지와 규격용 지도를 서로 동일한 축척이 되도록 이미지의 스케일을 조정한 다음 서로 중첩함으로써 홍수피해지역의 침수높이(규격용 지도의 z축에 해당)와 피해면적(규격용 지도의 x,y 축에 해당)을 정확하게 파악할 수 있게 되는 것이다.

아울러 상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수 피해규모를 파악하는 단계(S-6);는 규격용 지도를 기준으로 지도화된 이미지를 대입하여 컴퓨터 프로그램상에서 피해규모에 대해 연산이 이루어진다.

아울러 본 발명은 홍수피해규모를 파악하는 것에 그치지 않고, 이를 데이터화하고 피해액 산출 프로그램을 통하여 침수높이나 피해면적 등을 기반으로 홍수피해에 따른 피해액까지 산출함으로써, 나아가 피해주민들의 보상문제까지 정확하고 형평성 있게 이루어질 수 있는 것이다.

또한 데이터화된 피해규모를 통해서 이를 기반으로 실제 홍수피해상황을 재현하거나 규모파악을 위한 명백한 가시적 근거를 제공할 수 있다. 이러한 가시적 근거의 예로는 컴퓨터의 3차원 해석프로그램 및 설계프로그램으로 나타낼 수 있고, 3D 프린터나 다른 가공장치를 통해서 3D모형제작을 실시하여 실제 홍수피해상황을 재현하거나 규모파악이 용이하게 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

S-1 ~ S-6 : 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법

Claims (5)

1. 홍수발생지역에 무인항공기를 운용하여 피해지역을 조사하는, 무인항공기를 이용한 홍수피해 조사방법에 있어서,
   상기 무인항공기에 NIR센서가 내장된 적외선카메라를 장착하는 단계(S-1)와,
   상기 무인항공기를 통해 피해지역을 촬영하는 단계(S-2)와,
   상기 단계에 의해 얻어진 촬영된 영상을, 무인항공기와 지상의 컴퓨터 사이에 무선통신을 사용하여 제공받거나 또는 무인항공기의 메모리칩을 컴퓨터에 연결함으로써 상기 촬영된 영상을 컴퓨터로 제공받는 단계(S-3)와,
   상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하되, 촬영된 영상에 대해 정사보정을 실시하여 왜곡현상을 최소화하고 이미지가 연속적으로 연결된 형태의 지도화된 이미지를 획득하는 단계(S-4)와,
   상기 지도화된 이미지와 규격용 지도를 중첩하되, 상기 규격용 지도는 상기 피해지역의 좌표값이 x, y, z축상에 수치화되어 사전에 확보된 지도로서, 상기 지도화된 이미지와 상기 규격용 지도를 동일한 축적이 되도록 스케일을 맞추어 서로 중첩하는 단계(S-5)와,
   상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수 피해규모를 파악하되, z축으로 홍수피해지역 침수높이와 x, y축으로 피해면적을 파악하는 단계(S-6);로 이루어지고,
   상기 단계(S-6);를 거쳐 피해규모를 데이터화하고 이를 기반으로 피해액 산출 프로그램을 통해 홍수 피해규모에 따른 피해액을 산출하는 것을 특징으로 하는 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법
   
   
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 홍수발생지역에 무인항공기를 운용하여 피해지역을 조사하는, 무인항공기를 이용한 홍수피해 조사방법에 있어서,
   상기 무인항공기에 NIR센서가 내장된 적외선카메라를 장착하는 단계(S-1)와,
   상기 무인항공기를 통해 피해지역을 촬영하는 단계(S-2)와,
   상기 단계에 의해 얻어진 촬영된 영상을, 무인항공기와 지상의 컴퓨터 사이에 무선통신을 사용하여 제공받거나 또는 무인항공기의 메모리칩을 컴퓨터에 연결함으로써 상기 촬영된 영상을 컴퓨터로 제공받는 단계(S-3)와,
   상기 제공받은 영상을 지도화된 이미지로 보정하되, 촬영된 영상에 대해 정사보정을 실시하여 왜곡현상을 최소화하고 이미지가 연속적으로 연결된 형태의 지도화된 이미지를 획득하는 단계(S-4)와,
   상기 지도화된 이미지와 규격용 지도를 중첩하되, 상기 규격용 지도는 상기 피해지역의 좌표값이 x, y, z축상에 수치화되어 사전에 확보된 지도로서, 상기 지도화된 이미지와 상기 규격용 지도를 동일한 축적이 되도록 스케일을 맞추어 서로 중첩하는 단계(S-5)와,
   상기 중첩된 이미지를 통해서 지도화된 이미지의 홍수 피해규모를 파악하되, z축으로 홍수피해지역 침수높이와 x, y축으로 피해면적을 파악하는 단계(S-6);로 이루어지고,
   상기 단계(S-6);를 거쳐 피해규모를 데이터화하고 이를 기반으로 실제 홍수피해상황을 재현하거나 규모파악을 하게 되는 것을 특징으로 하는 무인항공기를 이용한 홍수피해지역 조사방법

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