KR101885635B1 - 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 침하계를 이용하여 측정한 침하값과 2D 이미지 촬영장치를 이용하여 촬영한 2D 이미지를 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 합성함으로써 지반 침하량 분포를 정밀하게 산정할 수 있고, 이에 따라 침하 양상의 오차를 획기적으로 줄일 수 있는, 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템 및 그 방법이 제공된다.

Description

조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템 및 그 방법 {ACCURATE ESTIMATION SYSTEM FOR SETTLEMENT PROFILE OF GROUND USING CONDITIONAL MERGING TECHNIQUE, AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 침하계를 이용하여 측정한 침하값과 2D 이미지 촬영장치를 이용하여 촬영한 2D 이미지를 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 합성함으로써 지반 침하량 분포를 정밀하게 산정할 수 있는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
도심지의 경우, 인접 구조물 및 지중 매설물이 많기 때문에 굴착으로 인해 지반의 변형이 발생한다면 심각한 피해를 초래할 수 있다. 따라서 지반의 변형은 엄격하게 관리되어야 하며, 굴착 중 현장 인접 지반의 변형을 관리하기 위해서는 계측을 반드시 실시해야 한다.
이러한 지반의 변형 형태는 연직방향 변위인 침하, 수평방향 변위인 측방유동, 횡방향변위인 경사의 3요소로 구분되며, 일반적으로 단일현상으로 발생되는 경우보다는 위의 세 가지 요소의 복합현상으로 나타난다. 침하의 원인은 지하수의 양수 등으로 인한 광범위한 지역에 걸친 지반침하(Regional Subsidence), 연약지반상의 성토와 같은 구축물의 하중으로 인한 직하부 및 주변지반의 침하, 지반활동 등으로 인한 측방유동에 의한 침하, 굴착 등으로 팽윤현상에 의한 이완침하, 흙댐과 같은 성토로 인한 제체 내의 압축침하 등으로 구분할 수 있다.
일반적으로 사용되는 지반의 계측 방법은 지표에 침하계를 설치하여 지반의 침하를 계측하는 방법을 사용한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 침하계를 이용한 침하량 산정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 지반(10)을 굴착하여 굴착면(20)을 형성한 경우, 굴착 깊이(He) 및 굴착 폭(L)에 대응하여 굴착 배면에 지반 침하가 발생할 수 있고, 이러한 굴착 배면에 다수의 침하계(30a~30n)를 설치하여 지반 침하량을 측정한다. 여기서, 상기 침하계(30a~30n)로서, 주로 굴착공사에서는 지표 침하핀을 사용하며, 연약지반 개량공사시에는 지표 침하판을 사용한다.
지반(10)의 침하 변위량은 다수의 침하계(30a~30n)를 설치하고, 이를 주기적으로 계측함으로써 알 수 있다. 그러나 이러한 침하계(30a~30n)는 설치 지점의 개별 침하량은 정확하게 계측할 수 있지만 전체적인 침하 양상(Settlement profile)을 파악하기 위해서는 별도의 해석이 필요하다. 즉, 개개의 측점 값으로 3차원적인 지반의 침하 양상을 정밀하게 판단하는 것은 여러 가지 제한이 따른다.
한편, 3차원 스캔은 영상 정보를 통해 물체 외곽선의 좌표를 추출하고, 이 좌표를 이용해 다각형을 구성하여 물체의 형상을 재구성하는 기술을 말한다. 최근 각종 전자기술의 발달로 3차원 스캔이 가능한 장치들이 개발되고 있다. 또한, 고해상도 디지털 카메라를 이용하여 여러 각도에서 다수의 디지털 이미지를 획득한 후, 이를 3차원으로 합성할 수 있으며 이를 통해 지반의 침하 양상을 평가할 수 있다. 또한, 라이다(Lidar)를 이용하면 레이저로 지반을 스캔하여 지반의 침하 양상을 평가할 수 있다. 이런 스캔장치를 이용할 경우, 표면의 높낮이 데이터 또는 수치표고모델(Digital Elevation Model: DEM)을 얻을 수 있으므로 지반 침하의 전체적인 형태를 비교적 정확하게 얻어 낼 수 있으나, 직접적으로 침하 변위량을 측정하는 것이 아니기 때문에 정밀도에 한계가 있다.
도 2는 종래의 기술에 따른 3D 스캐너를 이용한 침하량 산정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지반(10)을 굴착하여 굴착면(20)을 형성한 경우, 굴착 깊이(He) 및 굴착 폭(L)에 대응하여 굴착 배면에 지반 침하가 발생할 수 있고, 이때, 3D 스캐너(40)는 굴착 배면과 이격되어 설치되어 레이저 광을 이용하여 굴착 배면의 외형을 스캔한다.
보다 구체적으로, 3D 스캐너(40)는 레이저 스캐너일 수 있고, 이러한 레이저 스캐너는 굴착 배면의 표면에 레이저 광을 조사하고 상기 굴착 배면의 표면으로부터 반사되는 광을 수신하여 상기 굴착 배면의 표면상의 레이저 광이 조사된 지점인 측점에 대한 공간좌표를 산출한다. 이때, 복수의 관측점에 대하여 이와 같은 과정을 반복하여, 결과적으로 상기 레이저 스캐너는 상기 굴착 배면에 대한 복수의 측점 데이터를 작성하게 된다.
그러나 이러한 3차원 스캐너의 경우, 지반 침하의 전체적인 양상을 평가하기는 용이하나 직접 침하를 측정하지 않아 정밀도에 있어서 한계가 있다는 문제점이 있다. 또한, 전술한 침하계의 경우, 침하계가 설치된 지점에서만 침하값을 측정하기 때문에 전체적인 침하의 양상을 평가하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
따라서 전술한 바와 같이 지반의 침하 측정을 침하계를 사용할 경우 및 영상 정보를 바탕으로 3차원 스캔을 할 경우, 그 장점과 단점이 명확하게 구분되며, 각 방법의 장점이 다른 방법의 단점을 보완해줄 수 있고, 지반 침하량 분포를 정밀하게 산정할 수 있도록 이를 합성한 기법의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허번호 제10-1693618호(출원일: 2016년 2월 12일), 발명의 명칭: "굴착 토공량 관리방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1656105호(출원일: 2010년 5월 31일), 발명의 명칭: "터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템 및 이의 제어 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1151375호(출원일: 2010년 5월 19일), 발명의 명칭: "대단면 기초 지질조사방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1011013호(출원일: 2008년 12월 31일), 발명의 명칭: "표준관입시험장치를 이용한 원지반의 지지력 및 침하량 평가방법 및 측정장치" 대한민국 등록특허번호 제10-812186호(출원일: 2007년 4월 13일), 발명의 명칭: "전체침하량 분석방법 및 예측방법" 대한민국 등록실용신안번호 제20-422104호(출원일: 2006년 4월 21일), 고안의 명칭: "지층별 침하량 측정을 위한 층별침하계" 대한민국 공개특허번호 제2016-41397호(공개일: 2016년 4월 18일), 발명의 명칭: "변단면 파일이 설치된 지반의 침하량 산정 방법" 대한민국 공개특허번호 제2013-82880호(공개일: 2013년 7월 22일), 발명의 명칭: "3차원 레이저 스캐너를 이용한 시간 경과에 따른 매립지 침하 거동 경향 분석 시스템"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 침하계를 이용하여 측정한 침하값과 2D 이미지 촬영장치를 이용하여 촬영한 2D 이미지를 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 합성함으로써 지반 침하량 분포를 정밀하게 산정할 수 있는, 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템은, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치되고, 각각의 설치 위치에서 지반 침하량을 측정하여 침하값을 생성하는 다수의 침하계; 상기 지반의 표면을 촬영하여 2D 이미지 데이터를 생성하는 2D 이미지 촬영장치; 상기 다수의 침하계의 위치를 산정하고, 상기 다수의 침하계로부터 측정된 지반 침하값을 추출하여 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하며, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅을 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성함으로써, 상기 침하계에서 측정된 침하값을 이용하여 지반 침하량을 평가하는 제1 지반 침하량 평가부; 상기 2D 이미지를 포토그래메트리를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하고, 상기 변환된 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하며, 상기 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하여 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하며, 상기 포토그래메트리를 이용한 3차원 지반침하 프로필과 상기 크리깅을 수행한 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출함으로써, 상기 2D 이미지 촬영장치에 의해 촬영된 2D 이미지를 이용하여 지반 침하량을 평가하는 제2 지반 침하량 평가부; 및 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 제1 지반 침하량 평가부에서 평가된 지반 침하량 및 상기 제2 지반 침하량 평가부에서 평가된 지반 침하량을 조건부 합성하여 지반 침하량 분포를 정밀산정하는 조건부 합성 수행부를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 2D 이미지 촬영장치는 촬영대상인 지반의 표면을 복수의 방향에서 촬영하도록 설치되는 복수의 카메라이고, 상기 제2 지반 침하량 평가부가 상기 2D 이미지에 대해 포토그래메트리를 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 지반 침하량 평가부는, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 다수의 침하계의 위치를 선정하는 침하계별 위치 선정부; 상기 다수의 침하계로부터 측정된 지반 침하값을 추출하는 침하계별 측정 침하값 추출부; 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하는 측정 침하값 공간분포 작성부; 및 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하는 3차원 지반침하 프로필 작성부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 지반 침하량 평가부는, 상기 2D 이미지 촬영장치에 의해 지반침하 측정 대상지역을 촬영한 2차원 이미지에 대해 포토그래메트리를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하는 3차원 지반침하 프로필 변환부; 상기 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하는 침하계 위치별 침하값 추출부; 상기 침하계 위치별 침하값 추출부로부터 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하는 추출 침하값 공간분포 작성부; 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하는 3차원 지반침하 프로필 작성부; 및 상기 3차원 지반침하 프로필 변환부의 3차원 지반침하 프로필과 상기 3차원 지반침하 프로필 작성부의 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출하는 3차원 패턴차이 산출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조건부 합성 수행부는 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 제1 지반 침하량 평가부의 3차원 지반침하 프로필 작성부에서 작성한 3차원 지반침하 프로필과 상기 제2 지반 침하량 평가부의 3차원 패턴차이 산출부에서 작성된 패턴차이를 합산하는 조건부 합성을 수행하여 상기 지반 침하량 분포를 정밀산정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지반은 굴착 배면이고, 상기 지반 침하량은 벽체로부터의 거리 및 굴착 깊이에 대응하여 측정되거나 추출될 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법은, a) 지반 상에 설치한 다수의 침하계의 위치를 선정하고 지반침하를 측정하는 단계; b) 상기 다수의 침하계의 위치를 산정하고, 상기 다수의 침하계로부터 측정된 지반 침하값을 추출하여 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하며, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅을 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성함으로써, 상기 침하계를 이용하여 지반 침하량을 평가하는 단계; c) 2D 이미지 촬영장치가 지반침하 측정 대상지역에 대해 2D 이미지를 촬영하는 단계; d) 상기 2D 이미지를 포토그래메트리를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하고, 상기 변환된 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하며, 상기 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하여 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하며, 상기 포토그래메트리를 이용한 3차원 지반침하 프로필과 상기 크리깅을 수행한 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출함으로써, 상기 2D 이미지 촬영장치를 이용한 지반 침하량을 평가하는 단계; 및 e) 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 b) 단계 및 d) 단계에서 평가된 지반 침하량에 대해 조건부 합성을 실시하여 지반 침하량 분포를 정밀산정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 침하계를 이용하여 측정한 침하값과 2D 이미지 촬영장치를 이용하여 촬영한 2D 이미지를 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 합성함으로써 지반 침하량 분포를 정밀하게 산정할 수 있고, 이에 따라 침하 양상의 오차를 획기적으로 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 침하계를 이용한 침하량 산정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 3D 스캐너를 이용한 침하량 산정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법의 동작흐름도이다.
도 6은 침하계를 이용하여 측정한 지반 침하값에 대해 크리깅을 실시한 침하량 분포를 예시하는 도면이다.
도 7은 포토그래메트리를 이용하여 3차원 지반 침하 프로필을 작성한 것을 예시하는 도면이다.
도 8은 침하 추출값을 크리깅하여 3차원 지반 침하 프로필을 작성한 것을 예시하는 도면이다.
도 9는 조건부 합성을 수행한 결과를 예시하는 도면이다.
도 10은 굴착 현장에서 측정한 값에 따른 2차원 지반 침하 양상을 보여주는 침하량 분포를 예시하는 도면이다.
도 11은 오차함수 분포를 이용한 3D 침하량 분포를 예시하는 도면이다.
도 12는 굴착 배면의 3차원 침하량 분포를 나타내는 도면이다.
도 13은 굴착 배면의 지반 침하 참값을 나타내는 도면이다.
도 14는 2D 이미지를 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필을 나타내는 도면이다.
도 15는 침하계로부터 측정된 지반 침하값을 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필을 나타내는 도면이다.
도 16은 침하계 설치 지점의 값을 추출하여 생성한 3차원 지반침하 프로필을 나타내는 도면이다.
도 17은 조건부 합성으로 얻은 침하량 분포를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템(100)]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템(100)은, 크게 침하계(110, 110a~110n), 2D 이미지 촬영장치(120) 및 데이터 처리 단말을 포함한다.
침하계(110a~110n)는 지반(210)의 침하량 관측점에 다수 설치되고, 각각의 설치 위치에서 지반 침하량을 측정하여 침하값을 생성한다. 예를 들면, 굴착면(220)의 배면의 다수의 침하량 관측점에 각각 설치되어 지반(210)의 침하를 측정하여 침하값을 생성한다. 여기서, 상기 지반은 굴착 배면일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니고, 상기 지반이 굴착 배면인 경우, 후술하는 바와 같이, 상기 지반 침하량은 벽체로부터의 거리 및 굴착 깊이에 대응하여 측정되거나 추출될 수 있다.
2D 이미지 촬영장치(120)는 상기 지반(210)의 표면을 2D 이미지 촬영하여 2D 이미지 데이터를 생성한다. 이때, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)는 포토그래메트리를 적용하기 위해서 복수개가 구비되며, 촬영대상인 지반(210)을 촬영하여 2D 이미지를 생성한다. 예를 들면, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)는 촬영대상인 지반의 표면을 복수의 방향에서 촬영하도록 설치되는 복수의 카메라이고, 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)가 상기 2D 이미지에 대해 포토그래메트리(Photogrammetry)를 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성할 수 있다.
여기서, 포토그래메트리는 여러 가지 방향에서 촬영대상의 사진을 촬영하여 촬영대상의 텍스처를 포함한 모델 데이터를 작성하는 기술로서, 일종의 3D 스캐닝 기술이며 통상적으로 디지털 카메라와 같은 보급형 기기를 사용할 수 있다. 이러한 포토그래메트리는 일단 촬영대상을 여러 방향에서 다수의 사진을 촬영하고, 전용 소프트웨어를 사용하여 이를 합성함으로써 모델 데이터 또는 텍스처를 얻는다. 예를 들면, 사진 촬영 방법은 복수의 카메라를 설치하거나 촬영대상을 회전시키는 등 여러 가지 방법이 있지만, 본 발명의 실시예의 경우, 촬영대상이 지반이므로 복수의 카메라를 설치하여 지반의 표면을 촬영한다.
데이터 처리 단말은, 도 3에 도시된 바와 같이, 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정장치로서, 상기 다수의 침하계(110a~110n)로부터 생성된 침하값과 상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 생성된 2D 이미지 데이터를 수집하여, 조건부 합성 기법을 이용하여 지반 침하량 분포 정밀산정한다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 데이터 처리 단말은 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정장치로서, 제1 지반 침하량 평가부(130), 제2 지반 침하량 평가부(140) 및 조건부 합성 수행부(150)를 포함한다.
제1 지반 침하량 평가부(130)는 상기 침하계(110)에서 측정된 침하값을 이용하여 지반 침하량을 평가하며, 상기 다수의 침하계(110)의 위치를 산정하고, 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 지반 침하값을 추출하며, 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하고, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지반 침하량 평가부(130)는, 침하계별 위치 선정부(131), 침하계별 측정 침하값 추출부(132), 측정 침하값 공간분포 작성부(133) 및 3차원 지반침하 프로필 작성부(134)를 포함한다.
상기 제1 지반 침하량 평가부(130)의 침하계별 위치 선정부(131)는 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 다수의 침하계(110)의 위치(
Figure 112017044931137-pat00001
)를 선정한다.
상기 제1 지반 침하량 평가부(130)의 침하계별 측정 침하값 추출부(132)는 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 지반 침하값(
Figure 112017044931137-pat00002
)을 추출한다.
상기 제1 지반 침하량 평가부(130)의 측정 침하값 공간분포 작성부(133)는 상기 측정 침하값의 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00003
)를 작성한다.
상기 제1 지반 침하량 평가부(130)의 3차원 지반침하 프로필 작성부(134)는 상기 측정 침하값 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00004
)에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00005
)을 작성한다.
여기서, 크리깅(Kriging)은 단순 크리깅 및 정규 크리깅으로 구분되며, 구체적으로, 정규 크리깅(Ordinary Kriging) 방법은 이미 알고 있는 지점의 값들을 이용하여 미지의 지점에서의 값을 추정하는 지구통계학적 방법이다. 계산을 통해 구한 실험적 베리오그램(experimental variogram)으로부터 이론적 베리오그램(theoretical variogram)을 구하고, 이를 활용하여 크리깅 추정값이 편향되지 않으면서 오차분산이 최소가 되도록 하는 조건을 만족하는 관측지점 데이터의 가중치를 구한다. 이러한 가중치를 이용하여 주변 관측점 데이터를 선형적으로 합성하여 공간분포된 값을 추정하는 방법이 정규 크리깅 방법이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 지반 침하량 평가부(140)는 상기 2D 이미지를 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하고, 상기 변환된 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하며, 상기 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하여 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하며, 상기 포토그래메트리를 이용한 3차원 지반침하 프로필과 상기 크리깅을 수행한 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출함으로써, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 촬영된 2D 이미지를 이용하여 지반 침하량을 평가한다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)는, 3차원 지반침하 프로필 변환부(141), 침하계 위치별 침하값 추출부(142), 추출 침하값 공간분포 작성부(143), 3차원 지반침하 프로필 작성부(144) 및 3차원 패턴차이 산출부(145)를 포함한다.
상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 3차원 지반침하 프로필 변환부(141)는 상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 지반침하 측정 대상지역을 촬영한 2차원 이미지에 대해 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00006
)로 변환한다.
상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 침하계 위치별 침하값 추출부(142)는 상기 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값(
Figure 112017044931137-pat00007
)을 추출한다.
상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 추출 침하값 공간분포 작성부(143)는 상기 침하계 위치별 침하값 추출부(142)로부터 추출된 추출 침하값의 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00008
)를 작성한다.
상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 3차원 지반침하 프로필 작성부(144)는 상기 추출 침하값 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00009
)에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00010
)을 작성한다.
상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 3차원 패턴차이 산출부(145)는 상기 3차원 지반침하 프로필 변환부(141)의 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00011
)과 상기 3차원 지반침하 프로필 작성부(144)의 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00012
) 간의 패턴차이(
Figure 112017044931137-pat00013
)를 산출한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 조건부 합성 수행부(150)는 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 상기 제1 지반 침하량 평가부(130)에서 평가된 지반 침하량 및 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)에서 평가된 지반 침하량을 조건부 합성하여 지반 침하량 분포를 정밀산정한다. 구체적으로, 상기 조건부 합성 수행부(150)는 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 제1 지반 침하량 평가부(130)의 3차원 지반침하 프로필 작성부(134)에서 작성한 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00014
)과 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 3차원 패턴차이 산출부(145)에서 작성된 패턴차이(
Figure 112017044931137-pat00015
)를 합산하는 조건부 합성을 수행하여 상기 지반 침하량 분포(
Figure 112017044931137-pat00016
)를 정밀산정한다.
여기서, 조건부 합성(Conditional merging) 기법은 수자원 및 기상분야에서 정확한 강우량 산정을 위해 사용하는 기법이다. 예를 들면, 이러한 조건부 합성 기법은 강우레이더를 이용하여 측정한 강우량의 분포 패턴과 우량계를 이용하여 직접 측정한 강우량을 합성하는데 사용한다. 이러한 조건부 합성 기법을 지반공학 분야에 응용함으로써, 도심지 굴착 문제에서 각각의 침하 측점에서 측정한 값으로는 파악하기 어려운 지반 침하의 전반적인 양상을 알 수 있다. 또한, 상기 침하 양상은 알 수 있으나 정확히 변위 자체를 측정한 값이 아니므로 3차원 스캔에 의해 발생하는 근본적 한계를 극복할 수 있다.
특히, 이러한 조건부 합성에 지질통계학적 접근 방법인 크리깅(Kriging) 기법이 사용된다. 이러한 크리깅 기법은 공간 분포상에서 해당 지점에 정확한 변수값이 없을 때 내삽을 통해 변수값을 추정하는 지질 통계학적 접근 방법을 말한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템(100)은, 개별 관측점에서 다수의 침하계(110a~110n)를 이용하여 측정하는 통상적인 침하량 측정 방법과 2D 이미지 촬영장치(120)의 측정 방법을 병행하고, 두 가지 방법으로 얻은 데이터를 합성하여 충분한 정밀도를 가진 침하 변위량 프로필을 획득한다. 이때, 지반, 예를 들면, 가상의 굴착 배면의 지반 침하 양상을 생성하고, 이 값을 참값으로 가정한 후, 임의의 침하계(110a~110n) 위치에서 얻은 침하계별 측정값과 지반 침하 양상을 조건부 합성 기법을 이용하여 합성할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템(100)에 따르면, 다수의 침하계(110)가 측정한 값과 2D 이미지 촬영장치(120)가 측정한 값을 조건부 합성 기법에 따라 합성하며, 이때, 상기 조건부 합성 기법은 가상의 침하 양상과 이를 바탕으로 가상의 스캔 침하 양상을 생성하고, 이러한 조건부 합성을 통해 굴착 배면의 침하 양상의 오차를 획기적으로 줄일 수 있다.
[조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법의 동작흐름도이고, 도 6은 침하계를 이용하여 측정한 지반 침하값에 대해 크리깅을 실시한 침하량 분포를 예시하는 도면이고, 도 7은 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반 침하 프로필을 작성한 것을 예시하는 도면이며, 도 8은 침하 추출값을 크리깅하여 3차원 지반 침하 프로필을 작성한 것을 예시하는 도면이고, 도 9는 조건부 합성을 수행한 결과를 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법은, 먼저, 지반 상에 설치한 다수의 침하계(110)의 위치를 선정하고 지반침하를 측정한다(S110).
다음으로, 상기 다수의 침하계(110)의 위치를 산정하고, 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 지반 침하값을 추출하여 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하며, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성함으로써, 상기 침하계(110)를 이용하여 지반 침하량을 평가한다(S120).
구체적으로, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 다수의 침하계(110)의 위치(
Figure 112017044931137-pat00017
)를 선정하고, 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 침하계별 측정 침하값(
Figure 112017044931137-pat00018
)을 추출하며, 상기 측정 침하값의 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00019
)를 작성하고, 이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00020
)을 작성한다.
다음으로, 2D 이미지 촬영장치(120)가 지반침하 측정 대상지역에 대해 2D 이미지를 촬영한다(S130). 여기서, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)는 촬영대상인 지반의 표면을 복수의 방향에서 촬영하도록 설치되는 복수의 카메라이고, 상기 2D 이미지에 대해 포토그래메트리(Photogrammetry)를 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하게 된다.
다음으로, 상기 2D 이미지를 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하고, 상기 변환된 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하며, 상기 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하여 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하며, 상기 포토그래메트리를 이용한 3차원 지반침하 프로필과 상기 크리깅을 수행한 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출함으로써, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)를 이용한 지반 침하량을 평가한다(S140).
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 지반침하 측정 대상지역을 촬영한 2차원 이미지에 대해 포토그래메트리를 이용하여 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00021
)로 변환하고, 상기 3차원 지반 침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00022
)로부터 침하계 위치 각각의 침하값(
Figure 112017044931137-pat00023
)을 추출한다. 이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 추출 침하값의 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00024
) 를 작성하고, 상기 추출 침하값 공간분포(
Figure 112017044931137-pat00025
)에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00026
)을 작성하며, 상기 변환된 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00027
)과 상기 작성된 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00028
) 간의 패턴차이(
Figure 112017044931137-pat00029
)를 산출한다.
다음으로, 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 상기 S120 단계 및 S140 단계에서 평가된 지반 침하량에 대해 조건부 합성을 실시하여 지반 침하량 분포를 정밀산정한다(S150). 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 3차원 지반침하 프로필(
Figure 112017044931137-pat00030
)과 상기 패턴차이(
Figure 112017044931137-pat00031
)를 합산하는 조건부 합성을 수행하여 상기 지반 침하량 분포(
Figure 112017044931137-pat00032
)를 정밀산정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 2D 이미지를 이용하여 지반의 침하량을 측정할 경우 지반의 전반적인 침하 프로필을 얻을 수 있지만, 정밀도가　떨어지며, 또한, 침하계를 이용하여 지반의 침하를 측정할 경우, 정밀도가　높은 계측값을 얻을 수 있지만 침하계를 설치하지 않은 위치의 침하량은 알 수 없고, 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법에 따르면, 두 가지 방법을 합성함으로써 상호의 단점을 보완하고 정밀도가 높은　지반 침하량을 획득할 수 있다.
[가상의 굴착 배면 침하 변위량에 대한 조건부 합성 기법 적용]
이하, 도 10 내지 도 17을 참조하여, 가상의 굴착 배면 침하 변위량에 대해 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법을 적용한 예를 설명하기로 한다.
도 10은 굴착 현장에서 측정한 값에 따른 2차원 지반 침하 양상을 보여주는 침하량 분포를 예시하는 도면이고, 도 11은 오차함수 분포를 이용한 3D 침하량 분포를 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 적용하기 위해서 가상의 3차원 지반 침하 양상을 만들었다. 이를 위해서 굴착 배면의 침하 양상을 이용하였다. 다수의 굴착 현장에서 측정한 값을 바탕으로, 도 10에 도시된 바와 같은 2차원 지반 침하 양상을 제시하며, 여기서,
Figure 112017044931137-pat00033
는 굴착 깊이, d는 굴착지지 벽체로부터의 거리를 나타내고,
Figure 112017044931137-pat00034
는 침하량을 나타내며,
Figure 112017044931137-pat00035
은 최대 침하량을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법에서, 3차원 굴착 배면의 침하 양상을 얻기 위해서는 2차원 지반침하 양상을 3차원으로 바꿀 필요가 있고, 도 11에 도시된 바와 같이, 굴착 폭(L)의 중심부(Center Line)에서 최대 침하량(δmax)이 나타나고, 굴착 폭(L)의 양 끝단으로 갈수록 침하량이 감소하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법의 경우, 이러한 침하 양상을 반영하기 위해 오차함수(Error function:
Figure 112017044931137-pat00036
)를 이용한 방법을 사용하며, 다음의 수학식 1은 오차함수를 이용하여 침하량(
Figure 112017044931137-pat00037
)을 산정하는 것을 나타낸다.
Figure 112017044931137-pat00038
여기서,
Figure 112017044931137-pat00039
는 최대 침하량을 나타내고,
Figure 112017044931137-pat00040
는 오차함수를 나타내며,
Figure 112017044931137-pat00041
로 주어지고,
Figure 112017044931137-pat00042
는 굴착 깊이를 나타내며, L은 굴착 폭을 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 굴착 깊이(
Figure 112017044931137-pat00043
)가 20m, 굴착 폭(L)이 20m, 최대 배면 침하량(
Figure 112017044931137-pat00044
)이 10㎝로 가정하고, 가상의 굴착 배면 침하 양상을 생성하였다. 이러한 조건에서 굴착의 영향 범위는 굴착 벽체로부터 80m로 가정하였다. 이와 같이 가정된 영역에서 등간격으로 배치된 총 451개의 위치점(관측점)을 가정하고, 이 위치에서 침하 분포와 오차함수를 이용한 방법을 적용하여 데이터를 생성하였다.
도 12는 굴착 배면의 3차원 침하량 분포를 나타내는 도면이고, 도 13은 굴착 배면의 지반 침하 참값을 나타내는 도면이다.
도 13에 도시된 가상의 굴착 배면 침하 양상을 참값으로 가정한다면, 이를 이용하여 도 12에 도시된 바와 같이 가상의 굴착 배면 침하량의 3차원 침하량 분포를 만들 수 있다. 도 13과 같은 생성된 굴착 배면의 2차원 등고선을 생성하기 위해서, 예를 들면, 2m
Figure 112017044931137-pat00045
2m 간격으로 배치한 451개의 측정점 위치에서 얻은 침하량의 참값에 평균 20%의 오차가 무작위로 분포하도록 새로운 침하 양상을 생성한 후, 이를 3차원 침하량 분포로 얻은 지반 침하량 프로필이라고 가정하였다.
도 14는 2D 이미지를 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필을 나타내는 도면으로서, 지반 침하 참값에 20%의 오차를 무작위 분포시켜 작성한 것을 나타낸다.
이때, 도 14에 도시된 분포는 참값에 오차가 포함되어 있으므로 전술한 도 13에 도시된 침하량 분포와 유사하지만 정확히 일치하지는 않는다.
다음으로, 등간격으로 분포된 제한된 숫자의 측정점을 가정한 후 이 위치에 해당되는 침하량의 참값을 도 13의 데이터에서 추출하여 침하계 측정값으로 산정하였다.
도 15는 침하계로부터 측정된 지반 침하값을 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필을 나타내는 도면으로서, 지반 침하 참값 중에서 10개 지점의 데이터를 추출하여 지반 침하 프로필을 작성한 것을 나타낸다.
도 16은 침하계 설치 지점의 값을 추출하여 생성한 3차원 지반침하 프로필을 나타내는 도면으로서, 2D 이미지를 이용하여 만든 3차원 지반침하 프로필 값 중에서 침하계 설치지점의 값을 추출하여 만든 3차원 지반 침하 프로필을 나타낸다.
도 17은 조건부 합성으로 얻은 침하량 분포를 나타내는 도면으로서, 전술한 도 14에 도시된 2D 이미지를 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필과 전술한 도 16에 도시된 침하계 설치 지점의 값을 추출하여 생성한 3차원 지반침하 프로필을 빼고, 전술한 도 15에 도시된 침하계로부터 측정된 지반 침하값을 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필을 더함으로써 조건부 합성을 수행하게 된다.
이에 따라 도 14에 도시된 2D 이미지를 이용하여 생성된 3차원 지반침하 프로필의 오차는 20%였으나, 도 17에 도시된 조건부 합성 결과의 오차가 약 4%로 낮아지는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 각각의 측점에서 침하계를 이용하여 측정한 값과 2D 이미지 촬영장치를 이용하여 얻은 침하량 분포를 합성하여 계측의 정밀도를 향상시킬 수 있는 조건부 합성 기법을 평가하였다. 각각의 개별 침하계로 평가하기 어려웠던 정밀한 침하량 분포를 2D 이미지 데이터와 조건부 합성 기법을 이용하여 얻을 수 있었다. 이러한 방법은 2D 이미지 촬영장치로 얻은 침하량 분포의 낮은 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다는 것이 확인되었다. 또한, 조건부 합성 기법에서 침하계의 개수에 따라 합성된 침하량 값의 정밀도가 향상되는 것이 확인되었다. 향후 지반의 침하를 정확히 계측해야 하는 현장에서 충분한 개수의 침하계와 2D 이미지 촬영장치를 병행하여 사용한다면, 전술한 조건부 합성 기법을 이용하여 계측 정밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템
110: 침하계
120: 2D 이미지 촬영장치
130: 제1 지반 침하량 평가부
140: 제2 지반 침하량 평가부
150: 조건부 합성 수행부
131: 침하계별 위치 선정부
132: 침하계별 측정 침하값 추출부
133: 측정 침하값 공간분포 작성부
134: 3차원 지반침하 프로필 작성부(크리깅)
141: 3차원 지반침하 프로필 변환부(포토그래메트리)
142: 침하계 위치별 침하값 추출부
143: 추출 침하값 공간분포 작성부
144: 3차원 지반침하 프로필 작성부(크리깅)
145: 3차원 패턴차이 산출부

Claims (11)

  1. 지반의 침하량 관측점에 각각 설치되고, 각각의 설치 위치에서 지반 침하량을 측정하여 침하값을 생성하는 다수의 침하계(110);
    상기 지반의 표면을 촬영하여 2D 이미지 데이터를 생성하는 2D 이미지 촬영장치(120);
    상기 다수의 침하계(110)의 위치를 산정하고, 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 지반 침하값을 추출하여 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하며, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성함으로써, 상기 침하계(110)에서 측정된 침하값을 이용하여 지반 침하량을 평가하는 제1 지반 침하량 평가부(130);
    상기 2D 이미지를 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하고, 상기 변환된 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하며, 상기 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하여 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하며, 상기 포토그래메트리를 이용한 3차원 지반침하 프로필과 상기 크리깅을 수행한 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출함으로써, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 촬영된 2D 이미지를 이용하여 지반 침하량을 평가하는 제2 지반 침하량 평가부(140); 및
    조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 상기 제1 지반 침하량 평가부(130)에서 평가된 지반 침하량 및 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)에서 평가된 지반 침하량을 조건부 합성하여 지반 침하량 분포를 정밀산정하는 조건부 합성 수행부(150)를 포함하며,
    상기 제1 지반 침하량 평가부(130)는, 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 다수의 침하계(110)의 위치(
    Figure 112018055948453-pat00095
    )를 선정하는 침하계별 위치 선정부(131); 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 지반 침하값(
    Figure 112018055948453-pat00096
    )을 추출하는 침하계별 측정 침하값 추출부(132); 상기 측정 침하값의 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00097
    )를 작성하는 측정 침하값 공간분포 작성부(133); 및 상기 측정 침하값 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00098
    )에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00099
    )을 작성하는 3차원 지반침하 프로필 작성부(134)를 포함하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2D 이미지 촬영장치(120)는 촬영대상인 지반의 표면을 복수의 방향에서 촬영하도록 설치되는 복수의 카메라이고, 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)가 상기 2D 이미지에 대해 포토그래메트리(Photogrammetry)를 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하는 것을 특징으로 하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)는,
    상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 지반침하 측정 대상지역을 촬영한 2차원 이미지에 대해 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00051
    )로 변환하는 3차원 지반침하 프로필 변환부(141);
    상기 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값(
    Figure 112018055948453-pat00052
    )을 추출하는 침하계 위치별 침하값 추출부(142);
    상기 침하계 위치별 침하값 추출부(142)로부터 추출된 추출 침하값의 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00053
    )를 작성하는 추출 침하값 공간분포 작성부(143);
    상기 추출 침하값 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00054
    )에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00055
    )을 작성하는 3차원 지반침하 프로필 작성부(144); 및
    상기 3차원 지반침하 프로필 변환부(141)의 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00056
    )과 상기 3차원 지반침하 프로필 작성부(144)의 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00057
    ) 간의 패턴차이(
    Figure 112018055948453-pat00058
    )를 산출하는 3차원 패턴차이 산출부(145)
    를 포함하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조건부 합성 수행부(150)는 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 제1 지반 침하량 평가부(130)의 3차원 지반침하 프로필 작성부(134)에서 작성한 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112017044931137-pat00059
    )과 상기 제2 지반 침하량 평가부(140)의 3차원 패턴차이 산출부(145)에서 작성된 패턴차이(
    Figure 112017044931137-pat00060
    )를 합산하는 조건부 합성을 수행하여 상기 지반 침하량 분포(
    Figure 112017044931137-pat00061
    )를 정밀산정하는 것을 특징으로 하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지반은 굴착 배면이고, 상기 지반 침하량은 벽체로부터의 거리 및 굴착 깊이에 대응하여 측정되거나 추출되는 것을 특징으로 하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 시스템.
  7. a) 지반 상에 설치한 다수의 침하계(110)의 위치를 선정하고 지반침하를 측정하는 단계;
    b) 상기 다수의 침하계(110)의 위치를 산정하고, 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 지반 침하값을 추출하여 상기 측정 침하값의 공간분포를 작성하며, 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성함으로써, 상기 침하계(110)를 이용하여 지반 침하량을 평가하는 단계;
    c) 2D 이미지 촬영장치(120)가 지반침하 측정 대상지역에 대해 2D 이미지를 촬영하는 단계;
    d) 상기 2D 이미지를 포토그래메트리(Photogrammetry)를 이용하여 3차원 지반침하 프로필로 변환하고, 상기 변환된 3차원 지반 침하 프로필로부터 침하계 위치 각각의 침하값을 추출하며, 상기 추출된 추출 침하값의 공간분포를 작성하여 상기 추출 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하며, 상기 포토그래메트리를 이용한 3차원 지반침하 프로필과 상기 크리깅을 수행한 3차원 지반침하 프로필 간의 패턴차이를 산출함으로써, 상기 2D 이미지 촬영장치(120)를 이용한 지반 침하량을 평가하는 단계; 및
    e) 조건부 합성 기법(Conditional Merging Technique)을 이용하여 상기 b) 단계 및 d) 단계에서 평가된 지반 침하량에 대해 조건부 합성을 실시하여 지반 침하량 분포를 정밀산정하는 단계를 포함하며,
    상기 b) 단계는, b-1) 지반의 침하량 관측점에 각각 설치된 다수의 침하계(110)의 위치(
    Figure 112018055948453-pat00100
    )를 선정하는 단계; b-2) 상기 다수의 침하계(110)로부터 측정된 침하계별 측정 침하값(
    Figure 112018055948453-pat00101
    )을 추출하는 단계; b-3) 상기 측정 침하값의 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00102
    )를 작성하는 단계; 및 b-4) 상기 측정 침하값 공간분포에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00103
    )을 작성하는 단계를 포함하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 2D 이미지 촬영장치(120)는 촬영대상인 지반의 표면을 복수의 방향에서 촬영하도록 설치되는 복수의 카메라이고, 상기 d) 단계에서 상기 2D 이미지에 대해 포토그래메트리(Photogrammetry)를 수행하여 3차원 지반침하 프로필을 작성하는 것을 특징으로 하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 d) 단계는,
    d-1) 상기 2D 이미지 촬영장치(120)에 의해 지반침하 측정 대상지역을 촬영한 2차원 이미지에 대해 포토그래메트리를 이용하여 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00066
    )로 변환하는 단계;
    d-2) 상기 3차원 지반 침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00067
    )로부터 침하계 위치 각각의 침하값(
    Figure 112018055948453-pat00068
    )을 추출하는 단계;
    d-3) 상기 추출 침하값의 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00069
    ) 를 작성하는 단계;
    d-4) 상기 추출 침하값 공간분포(
    Figure 112018055948453-pat00070
    )에 대해 크리깅(Kriging)을　수행하여 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00071
    )을 작성하는 단계; 및
    d-5) 상기 d-1) 단계에서 변환된 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00072
    )과 상기 d-4) 단계에서 작성된 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112018055948453-pat00073
    ) 간의 패턴차이(
    Figure 112018055948453-pat00074
    )를 산출하는 단계
    를 포함하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 e) 단계에서 조건부 합성 기법을 이용하여 상기 b-4) 단계의 3차원 지반침하 프로필(
    Figure 112017044931137-pat00075
    )과 상기 d-5) 단계의 패턴차이(
    Figure 112017044931137-pat00076
    )를 합산하는 조건부 합성을 수행하여 상기 지반 침하량 분포(
    Figure 112017044931137-pat00077
    )를 정밀산정하는 것을 특징으로 하는 조건부 합성 기법을 이용한 지반 침하량 분포 정밀산정 방법.
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