KR101859947B1 - System and method for constructing database about safety diagnostic of dangerous reservoir using unmanned aerial vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for constructing a database for precise safety diagnostic evaluation of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle (UAV) and a method thereof. The system includes: a UAV for photographing a disaster risk reservoir while flying over the reservoir; a database for storing data related to precise safety diagnostic evaluation of the disaster risk reservoir; and a server for receiving a plurality of images of the disaster risk reservoir photographed by the UAV, creating a three-dimensional terrain model, creating a digital terrain map using the three-dimensional terrain model, manufacturing a digital elevation model (DEM) using the digital terrain map, acquiring information for precise safety diagnostic evaluation of the disaster risk reservoir from the digital terrain map and the DEM, and updating the database by reflecting the acquired information for the precise safety diagnostic evaluation. According to the present invention, there is an effect of quickly and accurately grasping a situation around a reservoir and an embankment state thereof by a user managing the reservoir using a UAV system which can easily acquire precise status data of a disaster risk reservoir.

Description

무인 항공기를 이용한 재해위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 시스템 및 방법 {System and method for constructing database about safety diagnostic of dangerous reservoir using unmanned aerial vehicle}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system and method for constructing a database for precise safety diagnosis of a hazardous reservoir using an unmanned aerial vehicle,

본 발명은 재해위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무인 항공기를 이용한 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for constructing a database for accurate safety diagnosis of a disaster risk reservoir, and more particularly, to a system and method for constructing a disaster risk reservoir database using an unmanned airplane.

저수지란 농경지에 농업용수를 공급하기 위한 목적으로 산간부의 계곡 또는 평야부의 일부분에 물의 저류, 조정 및 조절 등을 하기 위해 만들어진 못, 호소 등을 말한다. A reservoir is a nail or a lake made for the purpose of reserving, adjusting and controlling water in a valley or a part of a plain part of a mountainside for the purpose of supplying agricultural water to farmland.

점차 저수지에 다원적, 환경적 기능이 추가되어 하천유지용수, 농촌생활용수 등 수자원의 다목적 공급으로 이상기후에 대비한 홍수조절기능, 소수력 발전을 통한 신재생에너지 생산, 건전한 농촌지역 조성을 위한 친수공간기능 등을 포함하고 있다. Multifunctional and environmental functions have been gradually added to reservoirs to provide flood control function for abnormal climate by multipurpose supply of water resources such as river retention water and rural living water, production of new and renewable energy through small hydro power generation and hydrophilic space function for healthy rural area function And the like.

농업용 저수지는 대부분 토사로 이루어진 제방을 통해 물을 담아두고 있으며, 그 규모가 작고 전국에 산재해 있으며, 여수토라는 콘크리트 구조물을 통해 강우시에 홍수를 방류하고 있으며 취수탑 또는 사통을 통해 물을 취수하여 저수지 제체를 통한 복통(통관)이나 또는 취수터널을 통해 농경지에 농업용수를 공급하고 있다. Most agricultural reservoirs contain water through the embankment, which is small in size and scattered all over the country. Yeosu Tora discharges the flood during the rainfall through the concrete structure, Agricultural water is supplied to farmland through abdominal pain (clearance) through a reservoir or through a water intake tunnel.

도 29는 정밀안전진단의 전체적인 흐름도이다. 29 is a general flowchart of the precision safety diagnosis.

도 29를 참조하면, 정밀안전진단은 완공되어 유지관리중인 중요시설물의 안전관리를 위해 시설물에 대한 외관조사 및 시험을 실시하여 결함항목에 대해 검토 분석하고, 상태평가와 안전평가라는 2가지 평가체제를 통해 시설물의 현재 상태에 대한 종합등급을 평가하고, 문제가 있는 부재나 시설에 대해서는 보수보강공법까지 제시하는 평가방법으로, 안전관리 종류 중 가장 발전된 형태이다.Referring to FIG. 29, in order to perform safety management of critical facilities, which are completed and completed, the inspection and examination of the facilities are conducted to review and analyze the defect items, and two evaluation systems , Which is the most advanced form of safety management, is an evaluation method that evaluates the overall grade of the present state of the facility through facilities and facilities and suggests the maintenance and rehabilitation method for the problematic facilities and facilities.

저수지 안전관리의 종류로는 정기점검, 정밀점검, 정밀안전진단 등이 있다. Types of reservoir safety management include regular inspection, precision inspection, and precision safety diagnosis.

정기점검은 시설관리자가 시설물의 손상이나 결함을 조기에 발견하고, 시설물의 기능적 상태를 판단하기 위해 실시하는 세심한 육안검사 수준인 점검이다. Regular inspections are a level of visual inspection that is performed by a facility manager in order to detect damage or defects of the facility early and to determine the functional status of the facility.

정밀점검은 진단전문기관이 정기점검보다 정밀한 육안검사와 간단한 측정기구를 통해 시설물의 현 상태를 정확히 판단하고, 이전에 기록된 상태변화를 확인하여 시설물의 사용요건을 만족시키고 있는지를 판별하는 점검이다. Precise inspection is an inspection that the diagnostic institute accurately judges the present state of facilities through precise visual inspection and simple measuring instruments rather than regular inspection and confirms the state change recorded before and meets the use requirements of facilities .

정밀안전진단은 진단전문기관이 정밀한 육안조사와 시험/측정장비를 사용하여 시설물의 물리적, 기능적 결함을 발견하고, 그에 대한 신속하고 적절한 조치를 취하기 위하여 구조적인 안전성 및 결함의 원인 등을 검토, 분석, 평가함과 더불어 보수, 보강하는 방법을 제시한다. The precise safety diagnosis is to examine and analyze the structural safety and causes of defects in order to find out the physical and functional defects of facilities using accurate visual inspection and test / measurement equipment and to take prompt and appropriate measures for them. , And how to repair and reinforce it.

농업용 저수지에 대한 정밀안전진단은 시설물에 내재되어 있는 위험요인이나 시설물 기능 및 성능저하, 상태 등을 신속정확하게 조사평가하고, 그에 대한 적절한 안전 조치를 취하여 재해 및 재난을 예방하며, 시설물의 안전성 및 기능성 보완보전하게 함으로써 시설물의 효용성을 증진시킴과 더불어 과학적 유지관리를 체계화 하는데 목적이 있다.Precise safety diagnosis for agricultural reservoirs can be used to quickly and accurately assess and evaluate the risk factors, facilities function and performance deterioration and condition inherent in facilities, to take appropriate safety measures to prevent disasters and disasters, It is aimed to improve the utility of the facilities by complementing and preserving and to systematize scientific maintenance.

국내의 농업용 저수지는 2013년 기준 17,427개소로 집계되었으며, 이중 준공 후 50년 이상 된 노후 저수지는 약 70%에 달하고 있다(농업생산기반정비사업 통계연보, 2013). 또한, 농업용저수지의 숫자는 많은데 비해 이를 관리하기 위한 인력은 적고, 산간에 위치한 소규모 저수지가 많아 접근성이 떨어지기 때문에 관리가 소홀할 수 밖에 없는 근본적인 문제점도 있다. The number of agricultural reservoirs in Korea is 17,427 as of 2013, and about 70% of old reservoirs are over 50 years old after completion (Statistical Yearbook of Agricultural Production Infrastructure Maintenance Project, 2013). In addition, the number of agricultural reservoirs is large, but there is a fundamental problem that management is neglected because manpower to manage it is small and accessibility is low because there are many small reservoirs located in the mountains.

노후된 저수지 등 기반시설을 관리하기 위해서 예산을 투자하여 매년 주요 시설물에 대한 안전 여부를 진단하여 기준치 이하로 기능이 저하되거나 안전에 위해가 될 만한 곳에 대해 보수 및 보강을 실시하고 있다.In order to manage infrastructure such as old reservoirs, the government invests a budget to diagnose the safety of main facilities every year, and carries out maintenance and reinforcement for facilities where the function is lowered below the standard value or the safety is deteriorated.

최근 농업용저수지 파괴로 인해 사회적인 이슈가 되고 있는 상황에서 안전에 대한 사회적인 요구는 점점 커지고 있고, 파괴 등 문제가 발생하기 전에 이를 사전에 판단하기 위한 진단평가체계에 대한 신뢰도가 저하되고 있어 이에 대한 점검이 필요하다고 할 수 있다.In recent years, there has been a growing demand for safety in the context of social issues due to the destruction of agricultural reservoirs, and the reliability of the diagnostic evaluation system for judging the destruction before the occurrence of problems has decreased. It can be said that it is necessary.

이를 위해 현재 국내에서는 4~6년 주기로 농업용 저수지를 대상으로 정밀안전진단을 실시하고 있으며, 주로 과거자료를 바탕으로 계획된 현장조사를 통한 시설물의 상태평가를 기본으로 하여 안전등급 및 보수보강 방법을 제시하고 있다.To this end, Korea is conducting precision safety diagnosis for agricultural reservoirs in a period of 4 ~ 6 years. Based on past data, it is based on evaluation of the condition of facilities through planned field survey, .

따라서 농업용 저수지에 대한 안전성 평가는 현장조사가 가장 중요하며, 현장조사의 정확도에 따라 신뢰성이 확보되고 있다.Therefore, the safety assessment of agricultural reservoirs is most important in field surveys and reliability is ensured according to the accuracy of site surveys.

현장조사는 크게 일반조사, 지형조사, 유역현황조사 등 주로 광역적인 조사를 바탕으로 시설물의 외관조사, 구조물 재료조사, 지질조사, 침투수 조사, 토질조사시험 등 현장정밀조사로 구성된다. The site survey consists of field survey, structure material survey, geological survey, infiltration water survey, and soil survey on the basis of general survey, topographic survey, watershed status survey mainly based on extensive survey.

저수지는 농경지에 농업용수를 공급하기 위한 목적으로 산간부의 계곡 또는 평야부 일부분에 물의 저류, 조정 및 조절 등을 하기 위해 만들어진 인공적인 못, 호소 등을 말하며, 농업용 저수지의 대부분은 대부분 토사로 이루어진 제방을 통해 물을 담아두고 있으며, 그 규모가 작고 전국에 산재해 있다.The reservoir is an artificial nail or lake made for the purpose of reserving, adjusting and controlling the water in the valley or a part of the plain of the mountain for the purpose of supplying the agricultural water to the agricultural land. Most of the agricultural reservoir is composed mostly of the soil It is small in size and scattered throughout the country.

전술한 바와 같이 저수지는 물을 가두어서 용수로 활용하는 인공구조물로서, 댐과 달리 저수지의 유입부가 저수지 상류부에 위치해서 특정지점에서 유입되는 물의 경로를 정확하게 파악하기 어렵다. 또한 전 세계적인 이상기후에 따른 집중호우가 빈번하게 발생함에 따라, 기존에 계획된 저수용량을 초과하는 현상들이 빈번하게 발생하여 물의 월류, 제체 파괴 등과 같이 저수지의 위험성이 상존하고 있다.As described above, the reservoir is an artificial structure in which water is confined and used as water. Unlike a dam, the inflow portion of the reservoir is located in the upstream portion of the reservoir, and it is difficult to accurately grasp the path of the water flowing from a specific point. In addition, due to the frequent occurrence of heavy rain due to the unfavorable global climate, the phenomenon exceeding the planned low capacity is frequent and there is a risk of the reservoir such as the overflow of the water and the destruction of the body.

정밀안전진단 시 저수지 상하류부 수계분석 및 정밀측량 자료가 요구되고 있으나, 실제적으로는 기본적인 현장조사를 통해 저수지 안전점검이 이루어 지고 있다.In the case of precision safety diagnosis, there is a demand for water level analysis and precise survey data on the lower and upper part of the reservoir, but the reservoir safety check is actually conducted through basic field survey.

저수지의 정밀안전진단을 위한 저수지 주변 지형조사는 저수지 제체의 높이를 측정하기 위한 수준측량, 저수지 하류 제체에 대한 중심선 측량 등 주로 제체를 중심으로 이루어 지고 있다. 또한, 저수지 주변 유역 현황조사의 경우, 유역 특성인자인 유역면적 결정을 위해 사용되는 지형도는 1/25,000, 1/50,000이 사용되고 있으나, 이는 소규모 저수지에 적용하기에는 정밀도가 떨어지며, 이 또한 과거에 작성된 지형도를 바탕으로 작성된 도면이므로, 신뢰성 있는 평가 자료로는 보기 어려운 현실이다.The topographic survey of the reservoir for the precise safety diagnosis of the reservoir is centered mainly on the level measurement such as level measurement to measure the height of the reservoir and center line survey to the reservoir downstream. Also, in case of surveying watershed condition around the reservoir, 1 / 25,000 and 1 / 50,000 are used for determining watershed area, which is a watershed characteristic factor, but it is not accurate enough to apply to small reservoirs, It is hard to see it as a reliable evaluation material.

한편, 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)는 사람이 탑승하지 않는 항공기를 의미하는 것으로서, 우리나라의 항공법 상에서는 “사람이 탑승하지 않는 것으로 무인동력항공장치의 경우 연료의 중량을 제외한 자체중량이 150킬로그램 이하인 무인항공기 또는 무인회전익항공장치, 무인항공선의 경우 연료의 중량을 제외한 자체 중량이 180킬로그램 이하이고, 길이가 20미터 이하인 무인항공선”으로 규정되어 있다. Unmanned Aerial Vehicle (UAV) means an aircraft which is not occupied by a person. In the aviation law of Korea, the term "unmanned aerial vehicle" Of unmanned aerial crafts or unmanned aerial crafts that are less than 180 kilograms and less than 20 meters in length, excluding weight of fuel, in the case of unmanned aerial vehicles.

무인 항공기는 비교적 가격이 저렴하고, 운용이 용이하기 때문에 과거에는 주로 정찰, 표적을 위한 군사용으로 많이 사용되어 왔으나, 최근에는 농업분야, 어업분야, 기상관측분야, 통신분야, 엔터테인먼트 분야 등에서 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 광범위한 활용에도 불구하고 측량분야에서는 지형의 변화를 탐지하거나 현황 파악용 등 그 활용이 비교적 제한적이었다. 그러나, 최근에는 디지털 카메라의 성능 향상과 GPS/IMU 등의 항법장치의 경량화 및 정밀도 향상 등으로 인해 무인 항공기를 이용한 지도 제작 및 국토모니터링 등에 활용하고자 하는 시도가 증가하고 있다. 이러한 무인 항공기를 이용한 지형 모니터링은 비교적 운용 비용이 저렴하고, 데이터를 신속하고 정확하게 얻을 수 있다는 장점이 있다.Unmanned aerial vehicles are relatively inexpensive and easy to operate, so they have been widely used for military purposes mainly for reconnaissance and targeting in the past. Recently, they have been used extensively in fields of agriculture, fishery, meteorological observation, have. In spite of this widespread use, in the field of surveying, it was relatively limited to detect change of the topography or to grasp the status. However, in recent years, there have been increasing attempts to improve the performance of a digital camera and to utilize a navigation device such as a GPS / IMU for lightweighting and improving the precision and the like, for making a map using an unmanned aerial vehicle and for monitoring the land. Terrain monitoring using such unmanned aerial vehicles is relatively inexpensive to operate and has the advantage that data can be obtained quickly and accurately.

무인항공시스템(Unmanned Aerial Vehicle System, UAVS)은 기존의 위성과 항공영상으로 얻기 힘든 일정지역 정보를 짧은 시간에 관측이 가능하고, 같은 장소를 반복해서 주기적으로 관측이 가능하여, 시간 변화 파악이 가능한 장점을 가지고 있다.The Unmanned Aerial Vehicle System (UAVS) is capable of observing certain local information that can not be obtained by existing satellites and aerial images in a short period of time, and can periodically observe the same place repeatedly. It has advantages.

또한, 무인 항공기는 지상조사에서 얻기 어려운 공간 정보와 재해지역 등 접근이 어려운 지역의 영상을 재해발생 후 바로 취득하여, 적은 비용으로 재해 상황 파악이 가능한 특징을 가지고 있다. In addition, the unmanned airplane has the feature of acquiring the spatial information difficult to obtain from the ground survey and the image of the difficult access area such as the disaster area immediately after the occurrence of the disaster, and the disaster situation can be grasped with low cost.

우리나라에 분포하는 대부분의 저수지는 계곡에 위치하는 계곡형 저수지로 위성 및 항공 영상자료는 물론 실제 측량 자료가 거의 없는 실정이다.Most of the reservoirs in Korea are valley type reservoirs located in the valleys, and there are very few survey data as well as satellite and aerial image data.

최근에 재해위험저수지를 대상으로 집중호우 시 홍수 위험 및 제방붕괴 등을 물 수지 분석을 통해 시뮬레이션을 하여 평가하고 있으나, 이는 현재 구축된 1:25,000, 1:50,000 축척 이상의 수치지형도를 바탕으로 지형 공간을 구축하여 실시되고 있다.Recently, the flood risk and the collapse of the embankment are analyzed and simulated by analyzing the water balance for the flood risk in the disaster hazard reservoir. However, based on the digital topographical map of 1: 25,000 and 1: 50,000 scale, Is being implemented.

저수지는 저수지 상류에서 유입되는 물을 저장하여 농업용수 등으로 공급하는 역할을 인공구조물로서, 무엇보다도 저수지 주변 현황을 정확하게 파악하여야 하며, 이를 통하여 저수지의 안전진단이 이루어져야 한다.The reservoir is an artificial structure that stores the water flowing upstream from the reservoir and supplies it to the agricultural water, etc. Most of all, it is necessary to accurately grasp the situation around the reservoir, and the safety diagnosis of the reservoir should be done.

기존의 항공사진측량은 대규모 지역을 촬영을 하는 장점이 있으나, 농업용 저수지와 같은 소규모 지역에 활용하기에는 적합하지 않으며, 또한 비용이 과대하게 소요되므로, 현재 저수지의 주변 유역 및 지형 현황 자료는 저해상도 자료를 주로 활용되고 있어, 정밀안전진단 평가시 활용을 위한 자료로는 적합하지 않다는 문제점이 있다.Conventional aerial photogrammetry has the advantage of shooting a large area, but it is not suitable for use in small areas such as agricultural reservoirs, and because it costs too much, the current watershed and topographical data of the present reservoir are low resolution data It is not suitable as data for utilization in the evaluation of precision safety diagnosis.

대한민국 공개특허 10-2015-0140247Korean Patent Publication No. 10-2015-0140247

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무인 항공기를 이용하여 재해위험 저수지의 정밀안전진단평가에 필요한 정보를 획득하여 데이터베이스를 구축하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a system and method for acquiring information necessary for precise safety diagnosis of a disaster risk reservoir by using an unmanned airplane and building a database.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템은 상공을 비행하며 재해위험 저수지를 촬영하기 위한 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), 재해위험 저수지의 정말안전진단평가에 관련된 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스 및 상기 무인 항공기에서 촬영된 다수의 재해위험 저수지 영상을 수신하여 3D 지형 모델을 생성하고, 상기 3D 지형 모델을 이용하여 수치 지형도를 작성하고, 상기 수치 지형도를 이용하여 DEM(Digital Elevation Model)을 제작하고, 상기 수치 지형도 및 DEM으로부터부터 재해위험 저수지에 대한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하고, 획득한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 반영하여 상기 데이터베이스를 업데이트하는 서버를 포함한다. In order to achieve the above object, the system for constructing a disaster risk reservoir database of the present invention includes data on unmanned aerial vehicle (UAV) for taking a picture of a disaster danger reservoir, And a plurality of disaster risk reservoir images taken by the unmanned airplane are generated to generate a 3D terrain model, a digital topographic map is created using the 3D terrain model, and a Digital Elevation And a server for acquiring information from the digital topographical map and the DEM for accurate safety diagnosis evaluation for a disaster hazard reservoir and updating the database by reflecting the obtained information for accurate safety diagnosis evaluation .

상기 서버는 상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득함에 있어서, 상기 DEM을 이용하여 해당 저수지의 물수지 분석을 수행하고, 이를 통해 해당 저수지의 유입량, 유출량, 손실량에 의한 시설물의 거동을 모의하는 저수지 모의운영분석을 수행하고, 이를 통해 저수지의 유효저수량을 결정할 수 있다. The server analyzes the water balance of the reservoir using the DEM to acquire information for the precise safety diagnosis evaluation. The server analyzes the water balance of the reservoir through the reservoir to simulate the behavior of the facility by the inflow amount, the outflow amount, Simulated operational analysis can be performed to determine the effective reservoir capacity of the reservoir.

본 발명의 일 실시예에서 상기 수치 지형도는 1:500~1:600의 축척으로 제작될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the digital topographic map can be produced with a scale of 1: 500-1: 600.

상기 서버는 상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득함에 있어서, 상기 정밀안전진단평가를 위한 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 여수로를 포함하는 시설물 유무를 포함하는 항목에 대한 정보를 획득할 수 있다. In acquiring the information for the precise safety diagnosis evaluation, the server can acquire information on the items including the slope coverage state, the vegetation, the absence of the body fluid, and the presence or absence of facilities including the ferry have.

본 발명의 상공을 비행하며 재해위험 저수지를 촬영하기 위한 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 이용하여 정밀안전진단평가를 위한 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템에서의 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 방법에서, 상기 무인 항공기에서 촬영된 다수의 재해위험 저수지 영상을 수신하여 3D 지형 모델을 생성하는 단계, 상기 3D 지형 모델을 이용하여 수치 지형도를 작성하는 단계, 상기 수치 지형도를 이용하여 DEM을 제작하는 단계, 상기 수치 지형도 및 DEM으로부터부터 재해위험 저수지에 대한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계 및 획득한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 반영하여 상기 데이터베이스를 업데이트하는 단계를 포함한다. In a method for constructing a disaster risk reservoir database in a disaster risk reservoir database construction system for precise safety diagnosis evaluation using an unmanned aerial vehicle (UAV) for photographing a disaster danger reservoir in the sky of the present invention, Generating a 3D terrain model by receiving a plurality of disaster hazard reservoir images taken from an aircraft, creating a digital topographical map using the 3D terrain model, fabricating a DEM using the digital topographical map, And acquiring information for a precise safety diagnosis evaluation from the DEM to the disaster risk reservoir and updating the database reflecting information for the obtained precise safety diagnosis.

상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계에서, 상기 DEM을 이용하여 해당 저수지의 물수지 분석을 수행하고, 이를 통해 해당 저수지의 유입량, 유출량, 손실량에 의한 시설물의 거동을 모의하는 저수지 모의운영분석을 수행하고, 이를 통해 저수지의 유효저수량을 결정할 수 있다. In the step of acquiring the information for the precise safety diagnosis evaluation, the water balance analysis of the reservoir is performed using the DEM, and a simulation of the reservoir simulating the behavior of the facility based on the inflow, outflow, The analysis can then be performed, thereby determining the effective reservoir volume of the reservoir.

본 발명의 일 실시예에서 상기 수치 지형도는 1:500~1:600의 축척으로 제작될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the digital topographic map can be produced with a scale of 1: 500-1: 600.

상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계에서, 상기 정밀안전진단평가를 위한 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 여수로를 포함하는 시설물 유무를 포함하는 항목에 대한 정보를 획득할 수 있다. In the step of acquiring the information for the precise safety diagnosis evaluation, information on the items including the slope coverage state, vegetation, loss of the body fluid, presence or absence of facilities including the ferry can be obtained for the precise safety diagnosis evaluation.

본 발명에 의하면, 재해위험 저수지의 정밀 현황 자료 획득이 용이한 무인항공시스템을 이용하여 저수지를 관리하는 사용자가 저수지 주변현황 및 제체상태를 신속·정확하게 파악할 수 있다는 효과가 있다. According to the present invention, the user who manages the reservoir can quickly and accurately grasp the state and the state of the reservoir by using the unmanned aerial system which is easy to acquire accurate status data of the disaster risk reservoir.

또한, 본 발명에 의하면 재해위험 저수지의 정밀안전진단평가 시 종전의 육안 조사에 의존했던 부분에 대해서 무인항공기를 이용하여 정밀하게 반복 취득할 수 있으므로, 이를 통하여 재해위험저수지의 보수·보강 계획 및 방재대책 수립 시 유용하게 활용될 것으로 기대된다. In addition, according to the present invention, it is possible to precisely and repeatedly acquire the portion of the disaster hazard reservoir that was relied upon prior visual inspection in the evaluation of the precise safety diagnosis using the unmanned airplane, It is expected to be useful in establishing countermeasures.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 데이터베이스 구축 방법의 처리 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공계획 수립 및 지상기준점 배치를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기의 영상 및 GCP 매칭 화면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정사영상 및 DSM 생성을 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 항공계획 및 획득 데이터를 나타낸 도표이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 항공계획 화면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 지상기준점 취득 지점을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 지상기준점 관측 결과를 나타낸 도표이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 정사영상 및 DSM을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지의 실감지적모델이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지의 가상측량시스템을 활용한 제체 제원정보이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 제체의 단면 정보이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 여수로의 3D 모델 및 제원정보이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 1:5000 수치지형도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수치지형도의 등고선 간격을 나타낸 도표이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 수치지도작성 작업 내규를 나타낸 도표이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 수치지형도의 위치오차를 나타낸 도표이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 수치지형도이다.
도 21은 Arc GIS 실행화면예이다.
도 22는 TIN 이용 유무에 따른 수치지형도를 비교한 도면이다.
도 23은 표고점과 등고선을 이용해 생성된 TIN을 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지의 DEM을 도시한 도면이다.
도 25는 1:5000 DEM을 도시한 도면이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 수계를 구분한 DEM을 도시한 도면이다.
도 27은 재해 유형별 UAV의 적용성을 나타낸 도표이다.
도 28은 저수지 안정성 평가를 위한 항목을 나타낸 도표이다.
도 29는 정밀안전진단의 전체적인 흐름도이다.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a database building system for accurate safety diagnosis evaluation of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for building a database for accurate safety diagnosis evaluation of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a database construction method of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an airplane planning and ground reference point arrangement according to an embodiment of the present invention.
5 is an image and GCP matching screen of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating orthoimages and DSM generation according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a chart depicting the sari reservoir aerial planning and acquisition data in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sari reservoir aerial plan screen according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing points where the reference points on the surface of the sari reservoir are acquired according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a chart showing observation results of a reference point on the surface of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a sari reservoir orthoimage image and a DSM according to an embodiment of the present invention.
12 is a sensory model of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is specification information of a sari reservoir using a virtual surveying system according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is cross-sectional information of a sari reservoirs according to an embodiment of the present invention.
15 is a 3D model and specification information of a sari reservoir fleet according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a 1: 5000 digital topographic map according to one embodiment of the present invention.
17 is a chart showing the contour line spacing of a digital topographic map according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a chart showing the by-laws of the digital map creation work according to the embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 19 is a chart showing a positional error of a numerical topographic map of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.
20 is a digital topographic map of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.
21 is an example of an Arc GIS execution screen.
22 is a diagram comparing digital topographic maps according to whether or not the TIN is used.
FIG. 23 is a diagram showing a TIN generated by using a high point and a contour line. FIG.
24 is a view illustrating a DEM of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.
25 is a view showing a 1: 5000 DEM.
FIG. 26 is a view illustrating a DEM in which a sari reservoir water system is divided according to an embodiment of the present invention.
27 is a chart showing the applicability of the UAV according to the disaster type.
28 is a diagram showing items for evaluation of reservoir stability.
29 is a general flowchart of the precision safety diagnosis.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless expressly defined in the present application Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a database building system for accurate safety diagnosis evaluation of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 재해 위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템은 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)(10), 서버(110) 및 데이터베이스(DB)(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a disaster risk reservoir database building system according to an embodiment of the present invention includes an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) 10, a server 110, and a database (DB)

무인 항공기(10)는 상공을 항공하며 저수지(20)를 촬영하는 역할을 한다. 무인 항공기(10)의 종류로는 고정익 무인 항공기와, 회전익 무인 항공기가 있으며, 본 발명에서는 실시예에 따라 고정익 무인 항공기 또는 회전익 무인 항공기를 이용하여 저수지를 촬영할 수 있다. The unmanned airplane (10) travels over the sky and shoots the reservoir (20). The types of the unmanned air vehicle 10 include a fixed wing unmanned airplane and a rotary wing unmanned airplane. In the present invention, a fixed wing unmanned airplane or a rotary wing unmanned airplane can be used to capture a reservoir.

데이터베이스(120)는 저수지에 대한 정보를 저장한다. The database 120 stores information about reservoirs.

서버(110)는 무인 항공기(10)에서 촬영된 다수의 저수지 영상을 수신하여 3D 지형 모델을 생성한다. 그리고, 3D 지형 모델을 이용하여 수치 지형도를 제작한다. 그리고, 수치 지형도를 이용하여 DEM(Digital Elevation Model)을 제작한다. 그리고, 제작된 수치 지형도, 저수지 수계모델, DEM 등으로부터 재해 위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하고, 이를 반영하여 데이터베이스(120)를 업데이트한다. 본 발명의 일 실시예에서 수치 지형도는 1:500~1:600의 축척으로 제작될 수 있다. The server 110 receives a plurality of reservoir images photographed by the UAV 10 to generate a 3D terrain model. Then, a digital topographic map is created using the 3D terrain model. Then, a digital elevation model (DEM) is produced using the digital topographic map. Then, information for precise safety diagnosis evaluation of the disaster risk reservoir is obtained from the digital topographic map, the reservoir water system model, the DEM, and the like, and the database 120 is updated in accordance with the obtained information. In an embodiment of the present invention, the digital topographic map can be produced at a scale of 1: 500-1: 600.

서버(110)는 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득함에 있어서, DEM을 이용하여 해당 저수지의 물수지 분석을 수행하고, 이를 통해 해당 저수지의 유입량, 유출량, 손실량에 의한 시설물의 거동을 모의하는 저수지 모의운영분석을 수행하고, 이를 통해 저수지의 유효저수량을 결정하는 방식으로 정보를 획득할 수 있다. The server 110 analyzes the water balance of the reservoir by using the DEM to acquire information for the evaluation of the precision safety diagnosis. The server 110 analyzes the water balance of the reservoir by using the DEM, The simulated operational analysis can be performed to obtain information in such a way as to determine the effective storage capacity of the reservoir.

서버(110)는 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득함에 있어서, 정밀안전진단평가를 위한 재해위험 저수지의 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 여수로를 포함하는 시설물 유무를 포함하는 항목에 대한 정보를 획득할 수 있다. In acquiring information for the evaluation of precision safety diagnosis, the server 110 obtains information on items including the slope coverage state of the disaster risk reservoir for accurate safety diagnosis evaluation, the vegetation loss, the loss of the facility, and the presence or absence of facilities including the ferry Can be obtained.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 방법을 보여주는 흐름도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for building a database for accurate safety diagnosis evaluation of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 데이터베이스 구축 방법은 다음과 같다. Referring to FIG. 2, a method for constructing a database for accurate safety diagnosis of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 선정된 재해위험 저수지에 대하여 무인 항공기(10)를 이용하여 3D 지형 모델을 생성한다(S210). First, a 3D terrain model is generated using the unmanned airplane 10 with respect to the selected disaster risk reservoir (S210).

그리고, 3D 지형 모델을 토대로 수치 지형도를 제작한다(S220). Then, a digital topographic map is produced based on the 3D terrain model (S220).

그리고, 수치 지형도를 이용하여 DEM(Digital Elevation Model)을 제작한다(S230). 본 발명의 일 실시예에서 수치 지형도는 1:500~1:600의 축척으로 제작될 수 있다. Then, a digital elevation model (DEM) is produced using the digital topographic map (S230). In an embodiment of the present invention, the digital topographic map can be produced at a scale of 1: 500-1: 600.

다음, 수치 지형도와 DEM으로부터 저수지의 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득한다(S240). Next, information for accurate safety diagnosis evaluation of the reservoir is obtained from the digital topographic map and the DEM (S240).

그리고, 획득된 정보를 반영하여 데이터베이스(120)를 업데이트(update)한다(S250). Then, the database 120 is updated by reflecting the acquired information (S250).

정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계(S240)에서, DEM을 이용하여 해당 저수지의 물수지 분석을 수행하고, 이를 통해 해당 저수지의 유입량, 유출량, 손실량에 의한 시설물의 거동을 모의하는 저수지 모의운영분석을 수행하고, 이를 통해 저수지의 유효저수량을 결정할 수 있다. In the step S240 of acquiring information for the accurate safety diagnosis evaluation, the water balance analysis of the reservoir is performed using the DEM, and a simulation of the reservoir simulating the behavior of the facility due to the inflow amount, the outflow amount, and the loss amount of the reservoir is performed Operational analysis can be performed to determine the effective reservoir capacity of the reservoir.

그리고, 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계(S240)에서, 정밀안전진단평가를 위한 재해위험 저수지의 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 여수로를 포함하는 시설물 유무를 포함하는 항목에 대한 정보를 획득할 수 있다. In the step S240 of acquiring the information for the evaluation of the precision safety diagnosis, the items including the slope coverage state of the disaster risk reservoir for accurate safety diagnosis evaluation, the vegetation loss status, the presence of facilities including the ferry, Information can be obtained.

무인항공시스템(Unmanned Aerial Vehicle System, UAVS)은 국내·외 공간정보 분야에도 다양하게 활용되고 있으며, 활용방안에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다. Unmanned Aerial Vehicle System (UAVS) has been widely used in the field of domestic and foreign spatial information.

본 발명의 일 실시예로 사용된 UAV 장비는 드론(Drone)이라고 불리우는 스위스 senseFly사의 eBee이다.The UAV equipment used in one embodiment of the present invention is eBee of Swiss senseFly company called Drone.

eBee는 1회 항공으로 10km2의 영역을 촬영할 수 있으며, 최대 50분을 항공할 수 있다. 그리고, 1600만 화소의 카메라를 탑재하고 있으며, 최대 3cm/pixel의 해상도로 항공사진을 촬영할 수 있고, 5cm의 정밀도로 자도 및 고도 모델을 만들 수 있다. eBee는 항공의 안전성에 대해서도 자체적인 방어 기능이 있으며, 최대 12m/s의 바람을 견딜 수 있게 설계 되었지만, 12m/s의 이상의 바람이 발생하거나 배터리가 부족할 경우, 미리 인지하여 착륙지점으로 회항한다. 그리고, Postflight Terra 3D 소프트웨어를 이용하여 5cm 정도까지 수치 표고 모델 및 포인트 클라우드와의 상대 정밀도를 가진 결과물을 생성할 수 있으며, 정밀도는 seamline 편집 및 광도 조정 기능에 의해 증가 될 수 있다.eBee can take a region of 10km 2 with one aerial, it is possible to air for up to 50 minutes. It is equipped with a 16 megapixel camera, capable of capturing aerial photographs at resolutions up to 3 cm / pixel, and capable of producing self-elevation and elevation models with a precision of 5 cm. The eBee has its own defense against aviation safety and is designed to withstand winds up to 12 m / s, but if it winds more than 12 m / s or runs out of battery, it will recognize and return to the landing point. And, with Postflight Terra 3D software, you can produce results with relative accuracy to the digital elevation model and point clouds up to 5 cm, and precision can be increased by seamline editing and brightness adjustment.

본 발명의 일 실시예에서 사용한 UAVS 데이터 처리 소프트웨어는 촬영계획 수립 및 컨트롤을 위한 eMotion2과 사진측량 및 정사영상 제작을 위한 Terra3D이다. The UAVS data processing software used in one embodiment of the present invention is eMotion2 for photographic planning and control and Terra3D for photogrammetry and orthophotos production.

eMotion2는 항공사진 촬영을 위한 계획수립부터 모의실험, 모니터링, 컨트롤이 가능한 소프트웨어이며, 구글맵과 연동된 모니터에 조사대상 지역을 선정하고, 해상도 및 영상의 중복촬영 비율을 설정하게 되면 자동으로 촬영코스와 촬영시간, 총 촬영 길이 등이 자동으로 계산된다. UAV의 경우 경량화 제품으로서 바람의 영향을 받을 수 있기 때문에, 모의 실험으로 바람의 세기와 그에 따른 촬영코스를 재수립하는 것도 가능하다. eMotion2 is a software that enables you to simulate, monitor and control from planning for aerial photography. When you select the area to be surveyed on the monitor linked with Google Map and set the resolution and image overlap ratio, The shooting time, and the total shooting length are automatically calculated. UAV can be influenced by the wind as a lightweight product, so it is possible to re-establish the intensity of the wind and the corresponding shooting course as a simulation.

Terra3D는 사진 측량 소프트웨어로서, 간단한 설정을 통해 2D의 지도와 3D 모델의 촬영 영상을 처리하며, 영상처리부터 품질검사, 정사영상 제작 및 DSM(Digital Surface Model) 제작까지 모든 과정에 대한 작업이 가능하다.Terra3D is a photogrammetric software that processes images of 2D maps and 3D models through simple setup and can work on everything from image processing to quality inspection, ortho image production and DSM (Digital Surface Model) production .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기를 이용한 재해 위험 저수지의 데이터베이스 구축 방법의 처리 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a database construction method of a disaster risk reservoir using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 무인항공시스템을 활용한 재해위험 저수지 데이터 취득 및 처리 흐름은 크게 e-Motion을 활용한 항공계획(S301), 지상기준점 GPS 측량(S303), 무인항공 영상자료 수집(S305), 사진접합 및 지상기준점 삽입(S307), 정사영상 및 DSM 생성(S309), 저수지 3D 입체모델 생성(S311)의 순으로 진행된다. Referring to FIG. 3, the acquisition and processing flow of the disaster risk reservoir data utilizing the unmanned aerial vehicle system is largely divided into the air plan (S301), the ground reference point GPS survey (S303), the unmanned aerial image data collection (S305) , Photo joining and ground reference point insertion (S307), orthoimage and DSM generation (S309), and reservoir 3D stereoscopic model generation (S311).

먼저, 항공계획수립 및 현장 촬영에 앞서 촬영대상 저수지의 현장조사를 통하여 지상기준점(Ground Control Point, GCP) 획득 지점과 UAV 항공촬영을 위해 저수지 주변 장애물과 주변지형 및 이착륙지점을 파악한다.First, the ground control point (GCP) acquisition point and the obstacles around the reservoir, the surrounding terrain, and the landing and landing point are acquired for the aerial photographing and UAV aerial photographing before the airplan planning and field shooting.

그리고, eMotion2를 활용한 항공계획을 수립하는데, 안전하고 정확한 항공 및 촬영을 위해서는 UAV 촬영을 시행하기 전에 촬영 지역에 대한 조사, 답사 등을 실시하여 이·착륙 후보지 선정 및 항공구간의 현황을 파악하고 전체 구간에 대한 개략적인 배치도를 작성하며, 사전 프로그램에 의한 항공설계를 하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 촬영대상지의 면적을 기준으로 사진 중복도 및 매수와 항공 코스와 간격, 고도, 이착륙 지점 등을 고려하여 항공계획을 수립하며, 정확한 기준점 관측 전에 포괄 면적을 고려한 지상기준점(GCP) 배치 및 적정한 위치를 고려한 계획이 수립되어야 한다.In order to ensure safe and accurate aerial photographing, we will conduct surveys and surveys of the shooting area before the UAV shooting to identify the locations of the airports and airports, It is important to create a rough layout diagram for the entire section and to design the aeronautical program by pre-program. In the present invention, an airplan is established considering the degree of overlapping of photographs and the number of copies, air courses, intervals, altitudes, and take-off points, etc. based on the area of the photographing target area. A plan should be established that takes into account the appropriate location.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공계획 수립 및 지상기준점 배치를 보여주는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an airplane planning and ground reference point arrangement according to an embodiment of the present invention.

UAV를 이용하여 정밀도 높은 3D모델의 제작을 위해서는 지상기준점(GCP) 측량을 수행하고, 이를 GPS/IMU 처리 결과에 적용하여 정확도를 확보하도록 하여야 한다. 기준점 배치 간격은 지도 축척별 정확도를 고려하여 정하되 GPS/IMU 통합계산 결과의 위치와, 자세 측정 정확도를 충분히 확보할 수 있도록 결정한다. UAV 촬영을 위한 지상기준점의 선점 시에는 입체 영상자료를 이용한 사진측량용 공액점으로 활용하기에 적합하고, 영상에서 명확한 위치파악이 가능하여야 한다. 선점대상인 지형지물은 외부 환경에 위치 변동이 없어야 한다.In order to produce a high-precision 3D model using UAV, a GCP measurement should be performed and applied to GPS / IMU processing results to ensure accuracy. The reference point placement intervals are determined by taking into account the accuracy of each map scale, but the GPS / IMU integrated calculation results are determined so as to secure sufficient position and accuracy of attitude measurement. It is suitable to use as a confinement point for photogrammetric using stereoscopic image data when occupying a ground reference point for UAV photographing, and it should be able to clearly locate the image. The prefilter should not have any positional changes in the external environment.

UAV를 이용하여 현장에서 촬영을 수행할 때에는 촬영 설계된 계획 노선을 따라서 UAV를 운행하되, 모든 계획노선에 대하여 자료를 수집하도록 한다. 특히 GPS/IMU 자료와 항공영상 자료는 빠짐없이 연속적으로 수집하도록 하며, 자료는 상호 시각적으로 동기화되어야 한다. 촬영을 위하여 UAV기종에 적합한 지상관제시스템 등을 사전에 준비한다.When shooting on-site using UAV, operate the UAV along the designed planned route, but collect data on all planned routes. In particular, GPS / IMU data and aerial image data should be continuously collected, and data should be synchronized visually. Prepare ground control system suitable for UAV model in advance for shooting.

UAV촬영 중 카메라의 셔터속도는 무인항공기 속도로 인한 선명도 저하 현상이 발생하지 않도록, 충분히 빠른 값으로 설정하되 3ms(millisecond) 이하로 한다.The shutter speed of the camera during UAV shooting should be set to a sufficiently fast value, but not more than 3 ms (millisecond), so that sharpness deterioration due to unmanned aerial vehicle speed will not occur.

그리고, 정해진 코스의 항공이 모두 완료되면 이륙했던 장소로 자동동체 착륙을 하고 촬영 작업이 완료된다. 무인항공 자료수집을 위해 작업자는 카메라를 회수하게 되는데, 여기에서 무인항공 자료수집이라 함은 UAV를 운행하여 GPS/IMU 데이터와 디지털카메라 영상을 시각 동기화 방법으로 수집하는 작업을 말한다. 그러므로, 항공체와 컴퓨터를 링크시켜 무인항공 자료 GPS/IMU 데이터를 다운로드 받고, 디지털카메라로 수집한 수치영상자료도 함께 다운로드 받는다. 영상처리를 위한 영상자료가 컴퓨터로 다운로드 완료되면, 무인항공 항공자료 수집과정은 완료된다.Then, when all the airline of the set course is completed, the automatic landing is made to the place where the takeoff took place and the shooting operation is completed. In order to collect the unmanned aerial data, the operator collects the camera. Here, collecting unmanned aerial data refers to the operation of collecting the GPS / IMU data and the digital camera image by the time synchronization method by operating the UAV. Therefore, the unmanned aerial vehicle GPS / IMU data is downloaded by linking the aircraft and the computer, and the digital image data collected by the digital camera are also downloaded together. Once the image data for image processing is downloaded to the computer, the unmanned aerial aviation data collection process is completed.

사진접합 및 지상기준점 삽입 작업은 일반적으로 UAV 영상 매칭이라 하며, UAV 촬영을 통하여 취득된 영상들을 기하학적 방법에 의해 지상의 모습을 재현시키기 위한 작업으로 영상좌표를 지상좌표로 바꾸는 작업을 말한다. 지상 기준점은 현장 측량을 통해 3차원 좌표를 취득하고, 이러한 지상기준점 성과와 UAV의 GPS를 통해 얻은 외부 표정요소를 바탕으로 영상의 모든 좌표를 지상좌표화로 교체한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기의 영상 및 GCP 매칭 화면이다. Photo joining and ground reference point insertion are generally referred to as UAV image matching, which is an operation to reproduce the image of the ground by geometric methods, and to convert image coordinates to ground coordinates. The ground reference point is obtained by three - dimensional coordinates through on - site survey, and all coordinates of the image are replaced with ground coordinates based on the results of the ground reference point and the external facial expression obtained through GPS of UAV. 5 is an image and GCP matching screen of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

Postfight Terra 3D를 이용하여 정사영상과 DSM을 제작하기 위해 Initial Processing를 진행한 영상과 Point cloud Densification를 이용하여 DSM and Orthomosaic Generation을 실행한다. 이때 DSM은 GeoTiff 형식의 Raster Date와 입력된 격자간격에 따라 Text 형식의 Grid Date를 생성하며, 정사영상은 Average, Weighted Average, Median, Multi-band Blend 중 하나의 타입(Type)을 선택해서 GeoTiff 파일로 생성한다. 초기에 추출된 정사영상은 각 잘려진 단위만큼 서로 다른 색상과 명암 차이를 보이게 된다. 특히 영상접합선(SeamLine)을 따라 영상 경계가 확연히 드러나므로 이에 해당하는 영상 보정 작업이 필요하다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정사영상 및 DSM 생성을 보여주는 예시도이다. To create orthoimage and DSM using Postfight Terra 3D, we execute DSM and Orthomosaic Generation using initial processed image and Point cloud Densification. In this case, the DSM generates a Grid Date in the form of text according to the GeoTiff formatted Raster Date and the input grid interval, and selects the type of the average, weighted average, median, and multi- . The initially extracted orthoimages show different color and contrast differences for each cut unit. Especially, since the image boundary is apparent along the SeamLine, it is necessary to correct the image. 6 is an exemplary diagram illustrating orthoimages and DSM generation according to an embodiment of the present invention.

최종적으로 영상처리를 통해 획득한 정사영상과 DSM 자료를 통하여 저수지의 실감지적 저수지 3D 입체모델 생성하여, 저수지 제체 제원, 상?E하류부 현황, 수치지도 등 재해위험 저수지 DB를 고도화하기 위한 정보를 생성할 수 있다.Finally, the 3D image of the reservoir is generated from the orthophotographic image and DSM data acquired through image processing, and information for upgrading the database of the disaster risk reservoir such as the reservoir control specification, the status of the downstream site, and the digital map is generated can do.

본 발명의 일 실시예에서 사리 저수지를 대상으로 한 재해위험 저수지 3D 지형 모델 생성 과정을 설명하기로 한다. A 3D terrain model generation process of a disaster risk reservoir for a sari reservoir will be described in an embodiment of the present invention.

사리 저수지의 일반사항은 2014년도에 한국농어촌공사에서 실시한 정밀안전진단 보고서를 바탕으로 조사하였으며, 사리 저수지는 행정구역상 경상북도 영천시 대창면 사리 저수지로 1945년도에 준공 되었으며, 제체와 인접하여 하류에는 농경지와 축사 등이 위치하고 있다. 제체의 제원은 댐 중심에서 불투수죤을 갖고 있는 죤형 필댐이며, 댐 높이는 10.0m, 댐 연장은 156.0m이다. 총 저수량은 256,600m이며 사면의 기울기는 상류측은 1:2.5이고 하류측은 1:2.0이다.The Sari Reservoir was constructed in 1945 as a Sari Reservoir in Yeongcheon City, Gyeongbuk Province. The Sari Reservoir was built in 1945 and is located on the downstream side of the river. House, etc. are located. The specimen is a john type fill dam with impermeable zone at the center of the dam. The dam height is 10.0m and the dam extension is 156.0m. The total storage capacity is 256,600m. The slope of the slope is 1: 2.5 on the upstream side and 1: 2.0 on the downstream side.

비행 전 안전과 원활한 촬영을 위하여 사전답사를 통해 비행고도 및 비행경로를 설정하였다. 사리 저수지는 무인항공 촬영의 방해가 되는 좌우의 산지지형으로 인하여 비행고도는 105m로 촬영을 진행하였고, 촬영면적은 약300m×700m의 촬영범위 0.21km으로 제체붕괴 시 하류지역 피해영역안의 민가지역까지 포함하여 촬영을 진행하였다.For pre - flight safety and smooth shooting, we set flight altitude and flight route through preliminary exploration. The Sari Reservoir is 105m in flight height due to the mountainous terrain of the unmanned aerial photographs. The shooting range is about 300m × 700m and the shooting range is 0.21km. .

촬영을 통하여 획득한 사진자료는 총225장의 사진과 비행모션 데이터인 LOG 데이터도 함께 취득하였으며, 비행 계획과 촬영을 통하여 얻은 데이터와 비행계획 화면은 다음과 같다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 항공계획 및 획득 데이터를 나타낸 도표이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 항공계획 화면이다. A total of 225 photographs and LOG data, which are flight motion data, are also obtained from the photographs obtained through the photographing. The data and flight plan screen obtained through flight planning and photographing are as follows. FIG. 7 is a chart showing a sari reservoir airplane planning and acquisition data according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sari reservoir airplane planning screen according to an embodiment of the present invention.

정밀 정사영상 및 DSM을 생성하기 위하여 GPS측량을 통하여 총 9개의 지상 기준점좌표를 취득하였으며, 8개의 대공표지판과 1개의 도로표식을 사용 하였다. 11점의 위치와 좌표는 다음과 같다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 지상기준점 취득 지점을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 지상기준점 관측 결과를 나타낸 도표이다. A total of 9 ground reference point coordinates were obtained through GPS surveying in order to generate precision orthophoto images and DSM, using 8 major signs and 1 road sign. The positions and coordinates of 11 points are as follows. FIG. 9 is a view showing a point at which a reference point on the surface of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention is obtained, and FIG. 10 is a diagram showing a result of observation of a reference point on a surface of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 정사영상 및 DSM을 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a view showing a sari reservoir orthoimage image and a DSM according to an embodiment of the present invention.

도 11에서 보는 바와 같이, 비행완료 후 취득된 저고도 고해상도 영상데이터로 사리 저수지에 대한 일련의 작업을 거쳐 정사영상(a) 및 DSM(b)을 제작하였다. As shown in FIG. 11, orthophoto images (a) and DSM (b) were produced through a series of operations on the sari reservoir with low-altitude high-resolution image data obtained after the completion of the flight.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지의 실감지적모델이다. 12 is a sensory model of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 영상처리를 통해 실감지적 입체 모델을 생성한다. Referring to FIG. 12, a sensory cued stereoscopic model is generated through image processing.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지의 가상측량시스템을 활용한 제체 제원정보이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 제체의 단면 정보이다.FIG. 13 is specification information of a sari reservoir using a virtual surveying system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is cross-sectional information of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.

도 13에서 보는 바와 같이, 정밀안전진단보고서의 제체의 제원과 가상측량프로그램을 활용한 측량정보와 비교분석하고, 생성된 실감 지적 입체 모델을 활용하여 도 14와 같은 단면정보를 획득할 수 있다.As shown in FIG. 13, cross-sectional information as shown in FIG. 14 can be obtained by comparing the analysis result of the precision safety diagnosis report with the survey information using the virtual measurement program, and utilizing the sensory cadence model generated.

생성된 3D 실감지적 모델과 수치지형도를 가상측량프로그램을 이용하여 실제 제체에 대한 측량을 실시하여, 제원정보 및 단면도 경사도를 추출하였으며, 가상측량시스템을 이용한 저수지 제체의 측량결과 정밀안전 진단보고서에 표기된 제체의 높이, 댐마루 폭에서 차이를 보이고 있다. 높이의 경우 정밀안전진단보고서에는 9.0m로 표기되어 있으나 측량결과 8.12m~7.01m의 높이로 나타났으며, 댐마루 폭의 경우 3.5m로 표기되어 있으나 3.12m~3.28m로 측정되었다. 측량결과는 도 13의 도표와 같다.The generated 3D realistic cadastral model and digital topographic map were surveyed on the real object by using the virtual survey program and the information of the specimen and the slope of the section were extracted and the result of the survey of the reservoir using the virtual surveying system. The height of the body, and the width of the dam floor. In the case of height, it is indicated as 9.0m in the Precision Safety Diagnosis Report, but the survey result shows the height of 8.12m ~ 7.01m. The width of dam floor is 3.5m, but it is measured as 3.12m ~ 3.28m. The measurement results are shown in the chart of Fig.

도 13의 측량 사진에 표시된 Line 1 과 Line 2를 따라서 제체의 단면정보를 생성하였다. 단면정보생성 위치는 3D 실감지적모델 생성과정에서 오차가 가장 작은 GCP점의 인근을 선택하였으며, 제체경사도로 확인된 제체표면이 비교적 굴곡이나 단면 유실이 발생하지 않은 곳을 선정하여 단면정보를 생성하였다. 그리고, 도 14와 같이 단면의 좌표는 제체 표면을 따라 1m 간격으로 추출하였다.Sectional information of the body was generated along the lines 1 and 2 shown in the measurement photograph of FIG. The cross-sectional information generation location was selected near the GCP point with the smallest error in the 3D sensory cadastral model generation process. Cross-sectional information was generated by selecting the part where the surface of the object identified by the slope gradient had no bending or cross- . As shown in Fig. 14, the coordinates of the cross section were extracted at intervals of 1 m along the surface of the article.

사리 저수지의 경우, 나무나 수풀로 여수로가 가려지지 않아서, 무인 항공기 촬영을 통한 여수로의 제원도 파악 가능 할 것으로 보이며, 여수로의 유지관리 상태도 파악 가능하다. 본 저수지의 여수로의 3D모델 데이터는 다음 도면과 같다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 여수로의 3D 모델 및 제원정보이다. In the case of Sari Reservoir, it is not possible to cover the ferry with trees or bushes, so it is possible to see the parameters of the ferry through the shooting of the unmanned aerial vehicle, and the maintenance status of the ferry can be grasped. The 3D model data of this reservoir is shown in the following figure. 15 is a 3D model and specification information of a sari reservoir fleet according to an embodiment of the present invention.

현재 우리나라의 수치 지도는 전통적인 항공 사진측량 방법을 통해 제작되고 있으며, 항공사진 측량은 넓은 지역에 대한 지도를 제작하는데 가장 경제적인 방법이다. 그러나, 기상 등의 영향으로 적기 측량이 어렵고, 측량 면적이 좁은 소규모 지역의 경우에는 경제성 측면에서 비효울적이다. 하지만 무인 항공기를 이용한 수치 지도의 생성은 구름 아래에서 저고도로 촬영하므로, 흐린 날씨에도 작업이 가능하며, 가격이 저렴하고 고해상도의 영상을 손쉽게 얻을 수 있다. 이처럼 고해상도의 영상을 활용하여 재해위험 저수지의 수치지형도를 제작한다면 다양한 연구에 기초자료로 사용 가능하다.At present, the numerical map of Korea is produced by conventional aerial photogrammetry, and aerial photogrammetry is the most economical way to produce a map for a large area. However, it is inefficient in terms of economics in small-scale areas where it is difficult to perform timely surveying due to weather or the like and the surveying area is narrow. However, since the creation of the digital map using the unmanned aerial photograph is taken at a low altitude under the cloud, it is possible to work in the cloudy weather, and it is possible to easily obtain a high-resolution image at a low cost. Using this high-resolution image, digital topographic maps of disaster risk reservoirs can be used as basic data for various studies.

수치지형도는 컴퓨터 상에서 등고선을 활용하여 땅의 기복, 형태, 수계의 배열 등의 자연지형을 도식과 3차원의 위치 좌표로 표현한 디지털지리정보 지도를 말한다. 현재 우리나라는 국토교통부의 국토정보지리정보원에서 운영하는 국토정보 플랫폼과 국가공간정보유통을 통하여 수치지형도를 무료로 제공하고 있다. 2016년 현재 제공되는 수치지형도는 1:1,000, 1:5,000, 1:25,000, 1:50,000, 1:250,000를 .AutoCAD(.DXF), ArcGIS(.SHP) 파일등으로 제공하고 있으나 제공되는 데이터 중 정밀도가 높은 1:1000의 수치지형도는 수도권지역을 비롯한 일부지역에서만 제작되어 배포되고 있는 실정이다. A digital topographic map is a digital geographic information map that uses a contour line on a computer to represent natural topographic features such as undulation, shape, and arrangement of water on a computer in schematic and three-dimensional coordinates. At present, Korea provides digital map free of charge through the national land information platform and national spatial information circulation operated by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. As of 2016, digital topographic maps are available in 1: 1,000, 1: 5,000, 1: 25,000, 1: 50,000 and 1: 250,000 as .AutoCAD (.DXF) and ArcGIS (.SHP) The highly accurate 1: 1000 digital map is produced and distributed only in some areas including the metropolitan area.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 1:5000 수치지형도로서, AutoCAD파일로 국토정보플랫폼에서 구매한 1:5000의 수치지형도이다.Figure 16 is a 1: 5000 digital topographic map of a 1: 5000 purchased in an AutoCAD file on a national information platform according to one embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수치지형도의 등고선 간격을 나타낸 도표이다. 17 is a chart showing the contour line spacing of a digital topographic map according to an embodiment of the present invention.

축척과 등고선의 간격은 수치지형도를 활용한 DEM 생성시 정밀도의 중요한 역할을 하고 있다. 도 17에서 보는 바와 같이, 현재 전국적으로 제공되는 1:5000 수치지형도의 등고선의 최소 간격은 1.25m이다.The interval between the scale and contour plays an important role in the precision of the DEM generation using the digital topographic map. As shown in Fig. 17, the minimum interval of the contour lines of the 1: 5000 digital topographic map currently provided nationwide is 1.25 m.

본 연구에서는 무인항공기를 이용하여 제작한 3D실감지적모델을 바탕으로 수치지형도를 제작하였다. 제작된 수치지형도의 등고선의 최소간격은 0.5m이며, 현재 무료로 제공되는 1:5,000의 수치지형도와 비교해 보았을 때 보다 약 2.5배 세밀하게 지형정보를 나타 낼 수 있다.In this study, a digital topographic map was constructed based on a 3D realistic cadastral model made using an unmanned aerial vehicle. The minimum distance between the contour lines of the constructed digital topographic map is 0.5 m, and it can represent the topographic information about 2.5 times more than the digital topographic map of 1: 5,000 which is provided free of charge.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 수치지도작성 작업 내규를 나타낸 도표이고, 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 수치지형도의 위치오차를 나타낸 도표이다. FIG. 18 is a chart showing the numerical mapping operation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a chart showing a positional error of a numerical topographic map of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.

현재 국토지리정보원의 수치지도 작성 작업 내규는 도 18의 도표와 같으며, 무인항공기를 활용하여 제작한 사리 저수지의 수치지형도는 도 19과 같으며, 허용오차를 충분히 만족하는 성과물을 제작할 수 있다.The numerical map of the Geographical Information Service is as shown in the chart of FIG. 18, and the digital topographical map of the Sari Reservoir made by using the unmanned airplane is as shown in FIG. 19, and a product satisfying the tolerance can be produced sufficiently.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 수치지형도이다. 20 is a digital topographic map of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 수치지형도를 이용하여 정밀 DEM을 제작한다. In the present invention, a precision DEM is manufactured using a digital topographic map.

최근 DEM(Digital Elevation Model)은 지형분석의 근간이 되는 자료로서, 통신, 환경 관광, 기상, 국방 등의 적용 이외의 각종 대규모 토목 공사 분야에서 댐, 도로, 철도 등의 건설 및 유지·보수를 위한 기초 자료 등 여러 분야에 활용되고 있다. 하지만 소규모 지역에 대한 활용은 정밀한 데이터 획득의 한계로 인해 연구 범위의 활성도가 낮은 편이다. 따라서 본 발명에서는 효율적인 재해위험 저수지 관리 방안에 대한 기초 데이터 활용을 위해 소규모 저수지 대한 정밀 DEM을 제작하여 적용한다. Recently, the Digital Elevation Model (DEM) is the basis for terrain analysis. It is used for construction, maintenance and repair of dams, roads, railways, etc. in various large-scale civil engineering works other than communication, environmental tourism, It is used in various fields such as basic data. However, the use of small areas is limited due to the limit of accurate data acquisition. Therefore, in order to utilize basic data on efficient disaster risk reservoir management plan, the present invention makes and applies precision DEM for small reservoir.

수치표고모형인 DEM은 간단하게 지형의 표고를 수치적 형태로 표현하는 것으로서, 규칙적인 격자 행렬을 통해 공간상에 나타나있는 지형 기복의 변화를 연속적으로 나타낸 것이다. 보통 식생과 인공지물을 제외한 지형만의 높이를 의미하며, 강과 호수의 DEM 높이 값이 수표면을 나타낸다.The numerical elevation model (DEM) is a simple representation of the elevation of the terrain in numerical form. It is a continuous representation of changes in topographic relief in space through a regular lattice matrix. It is the height of only the topography except for vegetation and artifacts, and the DEM height value of river and lake represents the water surface.

먼저 Arc GIS를 이용한 DEM 생성을 알아보면 다음과 같다. First, DEM generation using Arc GIS is as follows.

도 21은 Arc GIS 실행화면예이다. 21 is an example of an Arc GIS execution screen.

Arc GIS는 가장 많이 이용되는 지리정보 분석 소프트웨어로서, 다양한 공간 분석과 표현 기능을 갖고 있어, 현재 도시 계획, 토목, 건축, 조경 등과 같은 공학 분야를 비롯한 여러 분야에 활용되고 있다. Arc GIS는 Shapefile, TIN, Raster 등의 기능과 공간 데이터를 이용하여 중첩, 통계분석, 데이터 변환, 위상생성, 맵투영 등 여러 지리적 공간 지형을 3차원 상으로 시각화하여 분석 가능하다.Arc GIS is the most widely used geographic information analysis software and has various spatial analysis and expression functions and is currently used in various fields such as urban planning, civil engineering, architecture, landscaping, and other engineering fields. Arc GIS is able to visualize and analyze various geographical spatial topographies such as superposition, statistical analysis, data transformation, phase generation, and map projection in three dimensions using functions such as Shapefile, TIN, Raster and spatial data.

다음, 수치지형도를 이용한 TIN 생성 방식의 DEM 제작을 설명하면 다음과 같다. Next, a description will be made of the DEM production of the TIN generation method using the digital topographic map.

DEM 데이터의 취득방법에는 LiDAR 데이터, 고해상도 위성영상 등을 이용한 방법과 수치지형도를 이용한 방법 등이 있다. LiDAR 데이터, 고해상도 위성영상을 이용한 DEM 취득 방법은 정확도 높은 데이터를 취득할 수 있으나, 데이터 취득의 어려움과 취득과정에서의 고비용 발생으로 인한 넓은 지역을 대상으로 3차원 모델을 구현하기에는 어려움이 있다. DEM data can be acquired using LiDAR data, high-resolution satellite imagery, and digital topographic map. Although the DEM acquisition method using LiDAR data and high resolution satellite images can acquire highly accurate data, it is difficult to implement a three-dimensional model for a wide area due to difficulty of data acquisition and high cost in acquisition process.

따라서 본 발명에서는 다양한 지리정보 데이터 중 수치지형도에 포함된 등고선 데이터를 이용하여 불규칙 삼각망(TIN: Triangulated Irregular Networks)을 생성한 뒤, 이를 이용하여 DEM을 취득한다.Accordingly, in the present invention, triangulated irregular networks (TINs) are generated using contour data included in a digital topographic map among various types of geographical information data, and a DEM is acquired using the generated triangulated irregular networks.

불규칙 삼각망(TIN)은 불규칙하게 등고선의 점을 추출하여 이들의 위치를 삼각형의 형태로 표현하는 방법으로서, 적은 양의 자료를 사용하여 복잡한 지형을 상세하고 자연스럽게 나타낼 수 있다. 따라서, 등고선에서 직접 DEM을 추출하는 방식에 비해 TIN 생성과정을 거쳐서 DEM을 만드는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다.The irregular triangulation (TIN) is a method of extracting the points of the contour lines irregularly and expressing their positions in the form of a triangle, and it is possible to represent the complicated terrain more naturally by using a small amount of data. Therefore, it is more ideal to make a DEM through the TIN generation process than to extract the DEM directly from the contour line.

도 22는 TIN 이용 유무에 따른 수치지형도를 비교한 도면이다. 22 is a diagram comparing digital topographic maps according to whether or not the TIN is used.

도 22에서 (a)는 TIN을 거치지 않은 수치지형도이고, (b)는 TIN을 거친 수치지형도이다. In FIG. 22, (a) is a digital topographic map without passing through the TIN, and (b) is a digital topographic map through the TIN.

도 22를 참조하면, DEM을 생성하기 전 수치지형도에 TIN의 이용 유무에 따른 수치지형도를 비교한 결과 TIN의 생성과정을 거치지 않은 즉, 등고선에서 직접 DEM을 추출한 수치지형도의 경우, 일부 지점에서 지형 왜곡현상이 발생하였으나, TIN의 생성과정을 거친 수치지형도의 경우에는 왜곡된 지형이 없이 자연스럽게 지형을 표현할 수 있다. Referring to FIG. 22, when comparing the digital topographical map according to the use of TIN to the digital topographical map before the generation of the DEM, in the case of the digital topographical map obtained by directly extracting the DEM from the contour line without generating the TIN, In the case of the digital topographical map that has undergone the TIN generation process, distortion can occur, but the terrain can be expressed naturally without distorted terrain.

도 23은 표고점과 등고선을 이용해 생성된 TIN을 도시한 도면이다. FIG. 23 is a diagram showing a TIN generated by using a high point and a contour line. FIG.

도 23을 참조하면, TIN방법에 의해 DEM을 생성하기 위해서 수지지형도 CAD file(.dxf)을 Shape file(.shp)로 변환하고, 등고선 및 표고점의 좌표를 추출한 뒤, polyline 각 선분의 X, Y좌표를 활용해 TIN을 생성하여 3차원 좌표를 가진 삼각형의 집합을 구성한다. DEM생성에 사용된 수치지형도는 경상북도 영천시에 있는 55개 재해위험 저수지중 하나인 사리 저수지에 대한 지형도를 이용하여 생성하였다.23, in order to generate a DEM by the TIN method, a resin topology CAD file (.dxf) is converted into a shape file (.shp), coordinates of contour lines and elevation points are extracted, and X, Y Using the coordinates, we generate a TIN to construct a set of triangles with three-dimensional coordinates. The digital topographic map used for DEM generation was generated by using topographic map of Sari Reservoir, one of 55 disaster risk reservoirs in Yeongcheon City, Gyeongbuk Province.

도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지의 DEM을 도시한 도면이다. 24 is a view illustrating a DEM of a sari reservoir according to an embodiment of the present invention.

도 24에서 DEM 격자 간격을 0.5m로 설정하였으나, 그 과정 중 (a)와 같이 저수지 수표면에서 지형정보의 뒤틀림 혹은 지형왜곡이 확인되어 보정작업을 거쳐 (b)와 같은 보정 후 DEM을 생성하였다. In Fig. 24, the DEM lattice spacing is set to 0.5 m. During the process, distortion or topographic distortion of the terrain information is confirmed on the surface of the reservoir water as shown in (a) .

도 25는 1:5000 DEM을 도시한 도면이고, 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 사리 저수지 수계를 구분한 DEM을 도시한 도면이다. FIG. 25 is a view showing a 1: 5000 DEM, and FIG. 26 is a view showing a DEM in which a sari reservoir water system is divided according to an embodiment of the present invention.

DEM은 주로 수문해석에서 지형의 경사를 분석하여 수량을 예측할 수 있으므로, 수리시설물의 안정도 해석에서 중요한 역할을 하고 있으며, DEM을 활용한 수문 해석은 정밀도(격자크기)의 영향을 받고 있다. 하지만, 현재 국내에서 주로 사용하고 있는 DEM 자료는 국토정보 지리원에서 제공하는 도 25에서 보는 바와 같이 1:5000의 DEM자료를 사용 하고 있다. Since DEM can predicting the yield by analyzing the slope of the terrain in the hydrologic analysis, it plays an important role in the stability analysis of the repair facility. The hydrologic analysis using DEM is affected by the accuracy (grid size). However, the DEM data mainly used in Korea currently uses DEM data of 1: 5000 as shown in Fig. 25 provided by the Geographic Information Geographical Survey Institute.

이러한 DEM자료는 대규모 수리시설 이나 큰 유역범위에서는 신뢰성 있는 수문해석정보를 얻을 수 있지만, 소규모 수리시설 같은 지자체 관리 재해위험저수지의 수문해석 시에는 다소 신뢰성이 떨어지는 결과를 도출할 수 있다.Such DEM data can provide reliable hydrological interpretation information for large-scale repair facilities or large watersheds, but may result in somewhat unreliable results for hydrological analysis of municipal management disaster risk reservoirs such as small-scale repair facilities.

따라서, 도 26에서 보는 바와 같이, 본 발명에서는 무인 항공기를 이용하여 수집된 정밀 수치지형도를 TIN 생성과정을 거쳐 정밀 DEM을 생성하고, 사리 저수지 수계 분석 결과, 당초 현장조사 시 유입부로 추정된 지점과 일치됨을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과를 바탕으로 본 발명에서는 지자체 관리 소규모 농업 저수지 수문 해석의 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.Accordingly, as shown in FIG. 26, in the present invention, the precision digital topographic map collected using the UAV is generated through the TIN generation process, and the precision DEM is generated, and as a result of the Sari reservoir water analysis, Can be confirmed. Based on these results, it can be concluded that the present invention can secure the reliability of hydrographic analysis of the small - scale agricultural reservoir of the municipality management.

도 27은 재해 유형별 UAV의 적용성을 나타낸 도표이다. 27 is a chart showing the applicability of the UAV according to the disaster type.

도 27을 참조하면, 하천범람, 구조물 유실 및 붕괴, 사면의 유실 및 붕괴, 낙석, 하천 및 저수지 통수능 저하, 저류능력 저하, 농경지 침수 및 퇴적, 해안의 침수 및 침식, 시설물 및 구조물 파손의 재해에 대해서는 UAV를 적용할 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 저지대 침수, 토사의 양식장 유입에 대해서는 제한적으로 UAV를 적용할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 27, it can be seen that inundation of river flooding, structural loss and collapse, slope failure and collapse, falling rock, dropping of river and reservoir capacity, deterioration of storage capacity, flooding and sedimentation of agricultural land, flooding and erosion of coast, It can be seen that UAV can be applied. It can be seen that the UAV can be applied to the inflow of the lowland inundation and the soil to the farm.

도 28은 저수지 안정성 평가를 위한 항목을 나타낸 도표이다.28 is a diagram showing items for evaluation of reservoir stability.

도 28을 참조하면, 현행 저수지 안정성 평가를 위한 조사항목은 제원, 제체(시설물) 현황, 기타 등으로 구분할 수 있으며, 제원으로는 준공년도, 제당높이, 재해위험저수지 지정년도, 사업일정, 제체 형식 등이 있고, 제체(시설물) 현황으로는 제체유실, 사면침식, 사면보호 상태, 시설물(여수로 등)의 유무 등이 있다. 그리고, 기타 사항으로는 피해사례, 접근성, 지역구분 등이 있다. 28, the survey items for the current reservoir stability evaluation can be classified into the specifications, the status of facilities (facilities), and the like. The specifications include the year of completion, the height of the sugar cane, the designated year of the disaster risk reservoir, , And the status of facilities (facilities) includes loss of equipment, slope erosion, slope protection, and the presence of facilities (such as Yeosu). Others include damage cases, accessibility, and area classification.

무인항공시스템으로 획득가능한 데이터는 대부분 외형적인 요소이며, 이를 고려하여 본 발명에서는 현행 저수지 안정성 평가를 위한 항목 중에서 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 시설물(여수로 등)의 여부 등과, 촬영을 위한 현장접근성, 항공촬영 가능시기 및 현장날씨, 지역별 분포를 위험저수지 시범촬영지구 선정요인으로 고려한다.In the present invention, the data that can be acquired by the unmanned aerial vehicle system are mostly external factors. In the present invention, among the items for evaluating the stability of the present reservoir, there are the slope covering state, vegetation, The availability of on-site shooting, the availability of shooting time and weather, and the distribution by region are considered as factors for selecting the pilot shooting district of the hazard reservoir.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.

10 무인 비행기 110 서버
120 데이터베이스
10 Unmanned aircraft 110 server
120 databases

Claims (8)

상공을 비행하며 재해위험 저수지를 촬영하기 위한 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV);
재해위험 저수지의 정말안전진단평가에 관련된 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스; 및
상기 무인 항공기에서 촬영된 다수의 재해위험 저수지 영상을 수신하여 3D 지형 모델을 생성하고, 상기 3D 지형 모델을 이용하여 수치 지형도를 작성하고, 상기 수치 지형도를 이용하여 DEM(Digital Elevation Model)을 제작하고, 상기 수치 지형도 및 DEM으로부터부터 재해위험 저수지에 대한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하고, 획득한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 반영하여 상기 데이터베이스를 업데이트하는 서버를 포함하며,
상기 서버는 상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득함에 있어서, 상기 DEM을 이용하여 해당 저수지의 물수지 분석을 수행하고, 이를 통해 해당 저수지의 유입량, 유출량, 손실량에 의한 시설물의 거동을 모의하는 저수지 모의운영분석을 수행하고, 이를 통해 저수지의 유효저수량을 결정하고,
상기 서버는 상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득함에 있어서, 상기 정밀안전진단평가를 위한 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 여수로를 포함하는 시설물 유무를 포함하는 항목에 대한 정보를 획득하며,
상기 서버는 상기 3D 지형 모델을 생성함에 있어서, 상기 무인 항공기에 대한 항공계획에 따른 지상기준점(Ground Control Point, GCP) 측량을 수행하는 단계와, 상기 무인항공기로부터 영상자료를 수집하는 단계와, 수집한 영상자료들을 기하학적인 방법에 의해 접합하고, 상기 지상기준점과 접합된 영상자료를 지상좌표로 변경하는 사진접합 및 지상기준점 삽입 단계와, 정사영상 및 DSM(Digital Surface Model)을 생성하는 단계와, 상기 정사영상 및 DSM으로부터 3D 지형 모델을 생성하고,
상기 서버는 상기 정사영상 및 DSM을 생성함에 있어서, Postfight Terra 3D 소프트웨어를 이용하여 정사영상과 DSM을 제작하되, 초기 프로세싱(Initial Processing)을 진행한 영상과 포인트 클라우드 고밀도화(Point cloud Densification) 기능를 이용하여 정사영상 및 DSM을 생성하며, 이때 GeoTiff 형식의 Raster Date와 입력된 격자간격에 따라 Text 형식의 Grid Date를 포함하는 DSM을 생성하며, Average, Weighted Average, Median, Multi-band Blend 중 하나의 타입(Type)으로 선택된 GeoTiff 파일로 정사영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템.
An Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to capture a disaster danger reservoir;
A database for storing data related to the assessment of the safety assessment of a disaster hazard reservoir; And
A 3D terrain model is generated by receiving a plurality of disaster hazard reservoir images taken by the unmanned airplane, a digital topographic map is created using the 3D terrain model, a digital elevation model (DEM) is created using the digital topographic map A server for acquiring information from the digital topographic map and the DEM for precise safety diagnosis evaluation for a disaster risk reservoir and updating the database by reflecting information for the obtained precise safety diagnosis,
The server analyzes the water balance of the reservoir using the DEM to acquire information for the precise safety diagnosis evaluation. The server analyzes the water balance of the reservoir through the reservoir to simulate the behavior of the facility by the inflow amount, the outflow amount, Simulation analysis is carried out to determine the effective storage capacity of the reservoir,
In acquiring the information for the precise safety diagnosis evaluation, the server obtains information on the items including the slope coverage state, the vegetation state, the body loss status, and the facilities including the ferry,
The server generates the 3D terrain model by performing a ground control point (GCP) survey according to an airplane plan for the unmanned airplane, collecting image data from the unmanned airplane, A step of joining the image data to the ground reference point by a geometric method and changing the image data joined to the ground reference point to the ground coordinates, a step of inserting a ground junction and a ground reference point, a step of generating an orthoimage image and a DSM (Digital Surface Model) A 3D terrain model is generated from the orthoimage and the DSM,
In the orthoimage and DSM generation, the server generates an orthoimage image and a DSM using Postfight Terra 3D software, and performs an initial processing and a point cloud densification function And generates a DSM including the grid date of GeoTiff format and the Grid Date of Text format according to the input grid interval, and generates one type of Average, Weighted Average, Median, and Multi-band Blend Type) selected by the GeoTiff file to generate an orthoimage image.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 수치 지형도는 1:500~1:600의 축척인 것임을 특징으로 하는 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the digital topographic map is a scale of 1: 500-1: 600.
삭제delete 상공을 비행하며 재해위험 저수지를 촬영하기 위한 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 이용하여 정밀안전진단평가를 위한 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 시스템에서의 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 방법에서,
상기 무인 항공기에서 촬영된 다수의 재해위험 저수지 영상을 수신하여 3D 지형 모델을 생성하는 단계;
상기 3D 지형 모델을 이용하여 수치 지형도를 작성하는 단계;
상기 수치 지형도를 이용하여 DEM을 제작하는 단계;
상기 수치 지형도 및 DEM으로부터부터 재해위험 저수지에 대한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계; 및
획득한 정밀안전진단평가를 위한 정보를 반영하여 상기 데이터베이스를 업데이트하는 단계를 포함하고,
상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계에서, 상기 DEM을 이용하여 해당 저수지의 물수지 분석을 수행하고, 이를 통해 해당 저수지의 유입량, 유출량, 손실량에 의한 시설물의 거동을 모의하는 저수지 모의운영분석을 수행하고, 이를 통해 저수지의 유효저수량을 결정하고,
상기 정밀안전진단평가를 위한 정보를 획득하는 단계에서, 상기 정밀안전진단평가를 위한 사면피복상태, 식생, 제체 유실여부, 여수로를 포함하는 시설물 유무를 포함하는 항목에 대한 정보를 획득하며,
상기 3D 지형 모델을 생성하는 단계에서, 상기 무인 항공기에 대한 항공계획에 따른 지상기준점(Ground Control Point, GCP) 측량을 수행하는 단계와, 상기 무인항공기로부터 영상자료를 수집하는 단계와, 수집한 영상자료들을 기하학적인 방법에 의해 접합하고, 상기 지상기준점과 접합된 영상자료를 지상좌표로 변경하는 사진접합 및 지상기준점 삽입 단계와, 정사영상 및 DSM(Digital Surface Model)을 생성하는 단계와, 상기 정사영상 및 DSM으로부터 3D 지형 모델을 생성하고,
상기 정사영상 및 DSM을 생성하는 단계에서, Postfight Terra 3D 소프트웨어를 이용하여 정사영상과 DSM을 제작하되, 초기 프로세싱(Initial Processing)을 진행한 영상과 포인트 클라우드 고밀도화(Point cloud Densification) 기능를 이용하여 정사영상 및 DSM을 생성하며, 이때 GeoTiff 형식의 Raster Date와 입력된 격자간격에 따라 Text 형식의 Grid Date를 포함하는 DSM을 생성하며, Average, Weighted Average, Median, Multi-band Blend 중 하나의 타입(Type)으로 선택된 GeoTiff 파일로 정사영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 방법.
In a disaster risk reservoir database construction system for a disaster hazard reservoir database system for precise safety diagnosis evaluation by using an unmanned aerial vehicle (UAV) for shooting a disaster danger reservoir,
Receiving a plurality of disaster hazard reservoir images photographed by the unmanned airplane to generate a 3D terrain model;
Creating a digital topographic map using the 3D terrain model;
Fabricating a DEM using the digital topographic map;
Obtaining information for a precision safety diagnosis evaluation from the digital topographic map and the DEM to the disaster risk reservoir; And
Updating the database by reflecting information for the obtained precise safety diagnosis,
In the step of acquiring the information for the precise safety diagnosis evaluation, the water balance analysis of the reservoir is performed using the DEM, and a simulation of the reservoir simulating the behavior of the facility based on the inflow, outflow, Analysis is performed, thereby determining the effective reservoir volume of the reservoir,
In the step of acquiring the information for the precise safety diagnosis evaluation, information on items including slope covering condition, vegetation, loss of body fluid, presence or absence of a facility including a ferry is obtained for the precise safety diagnosis evaluation,
The method according to claim 1, further comprising the steps of: performing a ground control point (GCP) survey according to an airplane plan for the UAV; collecting image data from the UAV; A step of joining the data by geometric method, a step of inserting a photojunction and a ground reference point into which the image data jointed to the ground reference point is transformed to the ground coordinates, generating orthoimages and DSM (Digital Surface Model) 3D terrain models are generated from video and DSM,
In the step of generating the orthoimage and DSM, an orthoimage and a DSM are produced using Postfight Terra 3D software, and the initial processed image and the point cloud densification function are used to generate an orthoimage And a DSM. At this time, a DSM including a grid date of GeoTiff format and a Grid Date of a text format is generated according to the input grid interval, and a type of one of Average, Weighted Average, Median, And generating an orthoimage image with a GeoTiff file selected as a geoTiff file.
삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 수치 지형도는 1:500~1:600의 축척인 것임을 특징으로 하는 재해위험 저수지 데이터베이스 구축 방법.
The method of claim 5,
Wherein the digital topographical scale is a scale of 1: 500-1: 600.
삭제delete
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