KR101988632B1 - 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법 - Google Patents

종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법에 관한 것으로, 지형에서 일정 높이로 비행하는 드론, 상기 드론의 본체에 탑재되어 상기 드론의 비행 위치를 감지하여 비행 목적지까지 유도하는 관성항법장치, 상기 드론의 본체에 탑재되어 무선으로 상기 드론을 원격 제어할 수 있게 주파수 수신이 가능하고, 상기 관성항법장치에서 계산된 드론의 비행 위치 오차를 보정하는 GPS 수신장치, 상기 드론의 본체 하측에 설치되어 지형으로 레이저를 쏘아 종횡단면 정보를 수집하는 거리측정기, 상기 GPS 수신장치에 설치되어 상기 드론으로부터 촬영된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 송신하는 무선송신기, 및 상기 관성항법장치와 상기 GPS 수신장치의 신호에 의해 드론의 3차원 위치를 판단하고, 상기 무선송신기로부터 제공된 종횡단면 정보의 관측좌표파일을 측정 분석하여 확인하는 컴퓨터를 포함하여 구성되는 종횡단용 드론 측량 시스템과 함께, 비행하는 드론에 설치된 촬영카메라를 통한 지형의 항공사진과 더불어 거리측정기를 통한 지형의 종횡단면 정보를 수집하는 지형의 종횡단면 정보 수집단계, 드론에 설치된 무선송신기로부터 상기 거리측정기에 수집된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 전송하는 지형의 종횡단면 정보 전송단계, 상기 무선송신기로부터 전송된 지형의 종횡단면 정보를 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램을 통하여 분석되는 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계, 및 상기 모델링 분석프로그램에서 분석된 관측좌표파일에 대한 잔상을 읽어내며 3차원 지형 모델링을 상기 모델링 분석프로그램의 활성창에 출력하여 생성하는 3D 디지털 지형모델링 생성단계를 포함하여 구성되는 종횡단용 드론 측량 방법을 제공하고자 한다.

Description

종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법{drone measurement system and method for measuring length crossing}
본 발명은 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법에 관한 것으로 지형의 종횡단면에 대한 정보 데이터를 상공에서 용이하게 취득 수집하고, 이를 이미 계산된 설계계획 종횡단면도와 비교하여 잔차를 산출함과 동시 3D 지형 모델링의 생성을 통한 각 체인별 절성토량의 개선을 신속 정확하게 파악할 수 있는 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로나 철도 등의 측량에서는 그 지행의 중심선을 따라 20m 간격으로 종단라인의 위치를 표시하고 체인별 횡단측량을 수시로 실시하여 이미 기획된 계획단면과 비교하는 작업으로 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 도로나 철도 혹은 항만의 준설에 필요한 측량의 경우 주로 토탈스테이션이나 GPS측량장비를 이용한 방법을 사용하고 있으며, 각 체인을 순차적으로 측량하여 표시하는데 시간과 인력이 많이 투입되고 있어 이에 대한 개선이 필요한 실정이다.
지형의 종횡단 산출을 위한 기초 데이터를 획득을 위해서는 인력과 장비가 필수적으로 요구되고 있으며, 수많은 지형의 종횡단 측정지점을 사람이 일일이 하나씩 측정하는 과정에서 상당한 시간과 노력 및 위험이 뒤따랐다.
더욱이, 기존에도 드론을 이용하여 상공에서 지형 정보를 수집할 수 있되, 이 경우에 드론의 본체 하측에 설치된 권양기와 함께 권양기에 연결된 로프를 통해 지형의 지면에 이르기까지 내려오는 무게추를 기반으로 로프의 외면에 형성된 눈금자를 통하여 지형 지면의 고도나 폭 등을 측정하는 표척 방식을 활용하고 있다.
표척(staff, 標尺)이란 지형 측량을 할 때 높이를 재는 눈금자, 목제, 경합금제의 장방형 단면이 보통이며, 운반에 편리하도록 일반적으로 3단의 인출식으로 되어 있다. 물론 이러한 표척 방식이 활용될 경우 지형에 대한 가수준점이 기준으로 활용될 수 있다.
가수준점(假水準點, Temporary Bench Mark; TBM)은 어느 지역에서 임시로 사용하는 수준점을 의미한다.
하지만, 드론의 본체에 설치된 권양기에 연결된 로프 및 무게추를 이용하여 지형을 측정하는 과정에서 기상 악화로 인한 강풍이나 돌풍이 발생될 경우 로프를 통한 지면의 고도나 폭 등에 대한 종횡단면을 측정할 수 없는 문제가 지적되고 있는 실정이다.
한편, 하기의 선행기술문헌에 개시된 특허문헌은 드론을 이용한 지형 정보 데이터를 수집 확보할 수 있는 기술들이다.
특허문헌 001 : 공개특허 제10-2017-0026249호
전술된 문제점들을 해소하기 위한 본 발명은 철도나 도로를 만들기 위하여 드론을 이용하여 컴퓨터 상에 철도나 도로용 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단을 비교 분석하여 그 잔차(殘差, residual)를 용이하게 파악할 수 있는 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.
아울러, 본 발명은 지형의 관측된 종횡단 데이터의 수집이 편리하고도 신속 용이하게 이루어질 수 있는 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.
전술된 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 지형에서 일정 높이로 비행하는 드론, 상기 드론의 본체에 탑재되어 상기 드론의 비행 위치를 감지하여 비행 목적지까지 유도하는 관성항법장치, 상기 드론의 본체에 탑재되어 무선으로 상기 드론을 원격 제어할 수 있게 주파수 수신이 가능하고, 상기 관성항법장치에서 계산된 드론의 비행 위치 오차를 보정하는 GPS 수신장치, 상기 드론의 본체 하측에 설치되어 지형으로 레이저를 쏘아 종횡단면 정보를 수집하는 거리측정기, 상기 GPS 수신장치에 설치되어 상기 드론으로부터 촬영된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 송신하는 무선송신기, 및 상기 관성항법장치와 상기 GPS 수신장치의 신호에 의해 드론의 3차원 위치를 판단하고, 상기 무선송신기로부터 제공된 종횡단면 정보의 관측좌표파일을 측정 분석하여 확인하는 컴퓨터를 포함하여 구성되는 종횡단용 드론 측량 시스템에 일례의 특징이 있다.
상기 GPS 수신장치는 상대 위치결정법(DGPS: Differential Global Positioning System)이 적용되는 종횡단용 드론 측량 시스템에 일례의 특징이 있다.
상기 컴퓨터에서는 모델링 분석프로그램의 실행에 따라 관측좌표파일에 대한 잔차를 분석하되, 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 수직값은 0.1m 내지 0.5m 이하의 범위에 있고, 종횡단면의 수평값은 0.1m 내지 1m 이하의 범위에 있도록 잔차(殘差, residual)를 분석하게 되는 종횡단용 드론 측량 시스템에 일례의 특징이 있다.
한편, 본 발명은 비행하는 드론에 설치된 촬영카메라를 통한 지형의 항공사진과 더불어 거리측정기를 통한 지형의 종횡단면 정보를 수집하는 지형의 종횡단면 정보 수집단계(S10), 드론에 설치된 무선송신기로부터 상기 거리측정기에 수집된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 전송하는 지형의 종횡단면 정보 전송단계(S20), 상기 무선송신기로부터 전송된 지형의 종횡단면 정보를 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램을 통하여 분석되는 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30), 및 상기 모델링 분석프로그램에서 분석된 관측좌표파일에 대한 잔상을 읽어내며 3차원 지형 모델링을 상기 모델링 분석프로그램의 활성창에 출력하여 생성하는 3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40)를 포함하여 구성되는 종횡단용 드론 측량 방법에 다른 일례의 특징이 있다.
상기 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30) 및 상기 3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40) 사이에는 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)가 더 포함되는 종횡단용 드론 측량 방법에 다른 일례의 특징이 있다.
상기 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)는 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 각 체인별 절성토량을 계산 처리 과정으로서 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램의 실행, 관측좌표파일의 드래그, 지형 생성, 지형 구성점들의 선택, 지형 외곽선들의 선택, 보고서 생성, 및 3D 모델링 출력의 순서대로 처리되는 종횡단용 드론 측량 방법에 다른 일례의 특징이 있다.
이상, 상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 철도나 도로 혹은 항만을 만들기 위해 이미 계산되어 확보된 설계계획 종횡단면도에 대하여 지형의 변형된 관측 종횡단 정보를 수집하여 이들을 컴퓨터 상에서 신속 간단 정확하게 비교 분석함으로써, 지형의 잔차잔차(殘差, residual)를 측정할 수 있고, 이를 통해 철도나 도로 혹은 항만 시설의 시공 여부의 판단 또는 시공 시기의 예측을 보다 수월하게 할 수 있는 효과가 있다.
이와 함께, 지형의 종횡단을 직접 측정할 필요없이, 새롭게 촬영된 항공사진과 해당 지형 종횡단 데이터만 있으면, 지형의 전체 잔차(殘差, residual)를 개선해가며 용이하고도 간단한 시공 공사를 감독하고 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종횡단용 드론 측량 시스템의 구성을 간략한 블록으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종횡단용 드론 측량 방법의 수행 과정을 블록으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)에 대한 세부적인 과정들을 순서대로 나타낸 도면이다.
도 4은 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램의 실행을 일례로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 관측좌표파일의 드래그를 일례로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 지형 생성을 일례로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 지형 구성점들의 선택을 일례로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 지형 외곽선들의 선택을 일례로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 보고서 생성을 일례로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)의 상세 과정으로서 3D 모델링 출력을 일례로 나타낸 도면이다.
도 11은 종횡단의 체인별 구간을 나타낸 것으로 모델링 분석프로그램의 실행창에서 예컨대 원형띠들이 일정 간격을 유지하며 패턴을 유지하는 형태로 디스플레이되는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법은 이하 첨부된 도면을 참조할 수 있되, 도면에 제한되지 않는 기술적 사상으로 이해되어야 할 것이며, 이러한 도면은 본 발명의 이해를 돕고자 개념적으로 도시된 관계로, 본 발명이 도면에 의해 국한되어 해석될 필요가 없을 것이다.
더욱이, 본 발명의 실시 예에 따른 종횡단용 드론 측량 시스템 및 방법은 도면에 의해 한정되지 않을뿐더러, 다양한 변형 실시 예들을 통한 기술적 사상에 이르는 권리 범위까지 포함하는 방식으로 해석되어야 할 것이며, 본 발명의 구성 요소에 대한 설명에서 일측, 타측, 상단, 하단 등의 용어 표현 기재는 본 발명의 설명의 이해를 돕기 위한 방안으로 표기된 것에 불과하며 경우에 따라 혼용될 수 있는 관계로, 이들 용어에 본 발명의 기술적 사상이 국한되어도 아니 될 것이다.
본 발명의 종횡단용 드론 측량 시스템에 대한 설명에 앞서 드론에 구성되는 프로펠러, 모터, 촬영카메라 등은 일반적이면서 필수 구성인 관계로 별도의 상세 설명은 생략되되 전제된 구성 요소들인 것으로 해석되어야 할 것이며, 드론에 설치되는 후술될 구성 요소들은 드론에 설치되는 구조나 혹은 배치 구조에 주요 의미가 없는 관계로, 이러한 구성 요소들의 설치 구조나 배치 구조는 간략하게만 설명되는 것으로 요약될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 종횡단용 드론 측량 시스템에 대하여 상세히 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 종횡단용 드론 측량 시스템은 드론(100), 상기 드론의 본체(100a)에 탑재된 관성항법장치(110), GPS 수신장치(120), 상기 드론의 본체(100a) 하측에 설치된 거리측정기(130), 상기 GPS 수신장치에 설치된 무선송신기(140), 및 지상에서 휴대용이거나 고정용으로 구비된 컴퓨터(200)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
지형의 종횡단 측정은 예컨대 도로나 철도 등의 측량에 있어 그 중심선을 따라 일정 간격(예컨대 20m)으로 종단라인의 위치를 표시하고 체인별 횡단 측량을 수시로 실시하여 계획단면과 비교하기 위함인데, 일례로서 도로 지형의 종단은 예컨대 X축이 될 수 있고, 도로 지형의 횡단은 예컨대 Y축이 될 수 있으며, 도로 지형의 지면에서부터 상공으로 수직 거리는 예컨대 Z축이 될 수 있는 관계로, 이들 X, Y, Z축의 측정을 통한 3차원 지형 구현에 따라 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 각 체인별 절성토량을 계산하여 절성토량의 가감을 신속 용이하게 파악할 수 있다.
종횡단의 체인별 구간은 도면 11을 참고할 수 있는데, 후술될 모델링 분석프로그램의 실행창에서 원형띠들이 일정 간격을 유지하며 패턴을 유지하는 형태로 나타날 수 있다.
상기 절성토량이란 절토와 성토의 합성어로서 절토(切土, Cutting)란 철도, 도로, 택지, 공항건설 등을 목적으로 지반을 절취하는 것을 의미한다. 다시 말해 토목에 있어 시설물을 세워야 할 계획고(高)보다 높은 지형을 깎아내리거나 시설 이후의 안정이나 균형을 잡기 위해 흙을 파내려야 하는 곳에 대한 토(土)깎기 작업이나 철도 선로를 구축하는 경우 천연 지반을 깎아 노반(路盤)을 만드는 작업을 의미하는 것이다.
반면, 성토(盛土, banking)란 철도나 도로에서 흙을 쌓는 것을 의미하는 것으로, 철도나 도로, 택지, 공항건설 등을 목적으로 지반을 축제(築堤)하는 즉 지반 위로 흙을 돋우는 것을 의미하는 것이다.
상기 드론(100)은 지형으로부터 일정 고도에서 비행하며 지형의 종횡단면을 상공에서 촬영하는 용도로 활용될 수 있으며, 상기 관성항법장치(110)는 상기 드론(100)의 본체(100a)에 탑재되어 상기 드론(100)의 비행 위치를 감지하여 비행 목적지까지 유도하는 기능을 갖는다.
상기 GPS 수신장치(120)는 상기 드론(100)의 본체(100a)에 탑재되어 무선으로 상기 드론(100)을 원격 제어할 수 있게 주파수 수신이 가능하고, 상기 관성항법장치(110)에서 계산된 드론(100)의 비행 위치 오차를 보정하는 기능을 담당할 수 있다.
상기 거리측정기(130)는 상기 드론(100)의 본체(100a) 하측에 설치되어 지형으로 레이저를 쏘아 지형의 종횡단면 정보를 수집하는 기능을 할 수 있다.
상기 무선송신기(140)는 상기 GPS 수신장치(120)에 설치되어 상기 드론(100)으로부터 촬영된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 후술될 컴퓨터(200)에 송신할 수 있다.
상기 컴퓨터(200)는 상기 관성항법장치(110)와 상기 GPS 수신장치(120)의 신호에 의해 드론(100)의 3차원 위치를 판단하고, 상기 무선송신기(140)로부터 제공된 관측된 종횡단면 정보인 관측좌표파일을 측정 분석하여 확인할 수 있다.
물론, 상기 컴퓨터(200)는 상기 무선송신기(140)로부터 상기 관측좌표파일을 무선으로 전송받을 수 있도록 USB 그라운드 모뎀 무선수신기를 갖춘 휴대용 노틉묵이나 랩탑 혹은 태블릿일 수 있되, 이에 한정되지는 않고 휴대용으로 무선 수신이 가능한 휴대용 기기도 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 물론 상기 컴퓨터(200)는 고정식의 서버 컴퓨터일 수 있으며, 이에 한정되지는 않고 집이나 가정에 비치된 PC도 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 상기 GPS 수신장치(120)는 비행하는 드론(100)의 비행 위치 오차를 줄여 정확한 비행 위치를 제공할 수 있도록 상대 위치결정법(DGPS: Differential Global Positioning System)이 적용되는 특징이 있다.
상대 위치결정법은 GPS 수신장치(120)가 받는 오차에는 위성의 시계 요동, 위성의 궤도 요동, 대기권 통과시 전파의 지연 등이 있다. 이러한 오차의 요인은 GPS 수신장치(12O) 내부에서는 예측할 수 없다. 따라서 이들 오차를 계측하여 보정할 필요가 있는데, 이러한 이유로 실제 측위 하는 상기의 GPS 수신장치(120) 이외에 또 다른 하나의 GPS 수신장치를 사용할 수 있다.
이들 상기의 GPS 수신 장치 중에서 적어도 하나는 위치가 정확하게 알려진 고정된 장소에 설치하여 위성으로부터 보내져 온 신호로부터 자신의 위치를 계산하여 사전에 알고 있는 위치와 비교할 수 있고, 이러한 차가 GPS신호의 오차이며 GPS의 오차는 시간과 더불어 시시각각 변하고 있으므로 한번 계측한 오차를 간단히 처리할 수는 없다. 따라서, 이들 둘 이상의 GPS 수신장치는 항상 동시에 동작하고 있어야 할 것이다.
이 오차를 계측하는 수신기를 기준국이라 부르며 기준국은 항상 오차를 계측하여 이동하는 GPS 수신장치에 이 계측한 오차 정보를 보낸다. 이동하고 있는 GPS 수신장치는 기준국과 동일한 오차를 받고 있다고 생각하고, 실제로 수신한 관측값으로부터 그 오차분을 차감한다. 이 차를 취한다는 뜻에서, 이 방식을 상대 위치결정법이라 부르고 있다. 이 오차 정보는 기준국에서 이동국으로 일방적으로 보내지는 정보이기 때문에 기준국이 1국이면 상당히 넓은 범위의 이동국에 서비스할 수도 있다.
한편, 상기 컴퓨터(200)에서는 모델링 분석프로그램이 설치되어 있되, 이러한 모델링 분석프로그램이 실행되면, 관측된 종횡단면인 관측좌표파일에 대한 잔차를 분석할 수 있다.
잔차(殘差, residual)란 관측값 또는 측정값 등에서 얻어진 가장 확실한 값과, 계산값 또는 이론값의 차를 말한다. 관측값과 계산값의 차를 (O-C)로 나타내기도 하며, 잔차를 연구함으로써 관측치에 포함되어 있는 각종 오차 및 계산법 또는 이론식의 오류를 찾아낼 수 있다.
상기 모델링 분석프로그램에서는 철도나 도로 혹은 항만을 만들기 위해 미리 확보해둔 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 수직값은 0.1m 내지 0.5m 이하의 범위에 있도록 잔차를 분석하고, 종횡단면의 수평값은 0.1m 내지 1m 이하의 범위에 있도록 잔차를 분석할 수 있다.
특히, 상기의 잔차의 분석 범위로서 상기 종횡단면의 수직값은 0.1m 내지 0.5m 이하의 범위에 있고, 종횡단면의 수평값은 0.1m 내지 1m 이하의 범위에 있는 것은 철도나 도로와 같은 정밀도가 예상되는 시공 작업일 경우가 해당될 수 있다.
물론, 이러한 잔차의 분석 범위는 지형의 환경과 상황 및 활용에 따라 다르게 적용될 수도 있다.
한편, 도로나 철도를 만들기 위해 드론을 이용하여 숲이 우거진 지형의 지면 고도(H)는 A-{(B×x)×tan θ} 라는 식을 통하여 지면 고도를 측정하여 계산할 수 있다.
상기 A는 드론에서부터 지형의 지면에 이르는 수직 거리를 의미하고, 상기 B는 드론에서부터 숲에 이르는 지점에까지의 수직 거리를 의미하며, 상기 x는 상기 드론에서부터 숲에 이르는 지점의 축적값을 의미하고, 상기 tan θ는 숲에서부터 지면과 만나는 경사지면의 각도를 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 종횡단용 드론 측량 방법에 대하여 상세히 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 종횡단용 드론 측량 방법은 지형의 종횡단면 정보 수집단계(S10), 지형의 종횡단면 정보 전송단계(S20), 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30), 및 3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
지형의 종횡단면 정보 수집단계(S10)
상기 단계(S10)에서는 드론(100)이 지형의 종횡단면 정보를 수집하고자 하는 지형의 상공에서 목적지까지 비행하며 촬영카메라를 통한 지형의 항공사진과 더불어 거리측정기(130)를 통하여 지형의 종횡단면 정보를 수집하는 과정이다.
이때, 상기 거리측정기(130)는 레이저를 지형의 지면으로 쏘는 방식으로 지형의 종횡단면 정보를 수집할 수 있는 관계로 기존과 같은 로프를 이용한 눈금자 측정 방식을 탈피하여 예컨대 돌풍이나 태풍 혹은 강한 바람과 같은 갑작스런 기상 악화에도 지형의 종횡단 정보 수집에 무리가 없다.
지형의 종횡단면 정보 전송단계(S20)
상기 단계(20)에서는 상기 촬영카메라로부터 수집된 지형의 항공사진과 더불어 상기 거리측정기(130)로부터 수집된 지형의 종횡단면 정보가 무선송신기(140)를 통하여 무선으로 후술될 컴퓨터(200)로 전송되는 과정이다.
종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30)
상기 단계(S30)에서는 지형의 종횡단면 정보인 관측좌표파일이 컴퓨터(200)에 설치된 모델링 분석프로그램을 통하여 철도나 도로 혹은 항만을 만들기 위해 미리 확보해둔 설계계획 종횡단면도과 비교되며 분석되는 과정이다.
3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40)
상기 단계(S40)에서는 상기 컴퓨터(200)에 설치된 모델링 분석프로그램이 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측좌표파일을 비교 분석하는 과정에서 관측좌표파일의 잔상을 계산하고 이에 대한 3D 디지털 지형을 모델링하여 생성하게 되는 과정이다.
한편, 상기 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30) 및 상기 3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40) 사이에는 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)가 더 포함될 수 있다.
관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)
상기 단계(S35)에서는 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 각 체인별 절성토량을 계산 처리하는 과정으로서 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램의 실행(S35a), 관측좌표파일의 드래그(S35b), 지형 생성(S35c), 지형 구성점들의 선택(S35d), 지형 외곽선들의 선택(S35e), 보고서 생성(S35f), 및 3D 모델링 출력(S35g)을 더 포함하는 과정으로 이루어질 수 있다.
컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램의 실행(S35a)
상기 과정(S35a)은 컴퓨터(200)에 설치된 모델링 분석프로그램을 예컨대 도 4와 같은 방식으로 실행시키는 과정이다.
관측좌표파일의 드래그(S35b)
상기 과정(S35b)은 모델링 분석프로그램의 실행에 따라 컴퓨터(200)의 화면에 실행된 활성창에 도 5와 같은 방식으로 해당 관측좌표파일을 드래그하는 과정이다.
지형 생성(S35c)
상기 과정(S35c)은 상기 과측좌표파일이 드래그된 활성창의 우측에 도 6과 같은 방식으로 지형 생성창이 활성화되는 과정이다.
지형 구성점들의 선택(S35d)
상기 과정(S35d)은 상기 활성창의 우측에 활성화된 상기 지형 생성창에서 도 7과 같은 방식으로 지형을 구성하고 있는 점들을 선택하는 과정이다.
물론, 이때 선택된 점들은 좌측의 활성창에 표시된 점들이 선택된 상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 표현해줄 수 있다.
지형 외곽선들의 선택(S35e)
상기 과정(S35e)은 상기 활성창에서 표시된 점들이 선택되는 순간 이들 점들은 상호 간에 유기적으로 연결되면서 도 8과 같은 방식으로 선들이 연결되는 형태로 표현해줄 수 있다.
보고서 생성(S35f)
상기 과정(S35f)은 상기 활성창에 표시된 선 연결 형태를 통하여 잔상 즉 절성토량을 확인할 수 있고, 이러한 절성토량은 도 9와 같은 보고서 형식으로 출력될 수 있다.
3D 모델링 출력(S35g)
상기 과정(S35g)은 절성토량이 출력됨에 따라 활성창에 해당 절성토량의 개선이 필요한 3차원 지형 모델링이 형성되어 출력될 수 있다.
따라서, 이와 같이 출력된 3차원 지형 모델링은 설계계획 종횡단면도과 시각 형태로 비교하며 확인할 수 있고, 3차원 지형 모델링이 설계계획 종횡단면도에 비해 얼마 정도의 절성토량이 이루어져야 하는지를 모델링 분석프로그램을 통하여 용이하고도 신속하게 파악할 수 있다.
드론(100) 관성항법장치(110)
GPS 수신장치(120) 거리측정기(130)
무선송신기(140)

Claims (6)

  1. 지형에서 일정 높이로 비행하는 드론; 상기 드론의 본체에 탑재되어 상기 드론의 비행 위치를 감지하여 비행 목적지까지 유도하는 관성항법장치; 상기 드론의 본체에 탑재되어 무선으로 상기 드론을 원격 제어할 수 있게 주파수 수신이 가능하고, 상기 관성항법장치에서 계산된 드론의 비행 위치 오차를 보정하는 GPS 수신장치; 상기 드론의 본체 하측에 설치되어 지형으로 레이저를 쏘아 종횡단면 정보를 수집하는 거리측정기; 상기 GPS 수신장치에 설치되어 상기 드론으로부터 촬영된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 송신하는 무선송신기; 및 상기 관성항법장치와 상기 GPS 수신장치의 신호에 의해 드론의 3차원 위치를 판단하고, 상기 무선송신기로부터 제공된 종횡단면 정보의 관측좌표파일을 측정 분석하여 확인하는 컴퓨터; 를 포함하여 구성되고, 상기 GPS 수신장치는 상대 위치결정법(DGPS: Differential Global Positioning System)이 적용되며,
    성가 컴퓨터에서는 모델링 분석프로그램의 실행에 따라 관측좌표파일에 대한 잔차를 분석하되, 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 수직값은 0.1m 내지 0.5m 이하의 범위에 있고, 종횡단면의 수평값은 0.1m 내지 1m 이하의 범위에 있도록 잔차(殘差, residual)를 분석하게 되는 것을 특징으로 하는 종횡단용 드론 측량 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 비행하는 드론에 설치된 촬영카메라를 통한 지형의 항공사진과 더불어 거리측정기를 통한 지형의 종횡단면 정보를 수집하는 지형의 종횡단면 정보 수집단계(S10); 드론에 설치된 무선송신기로부터 상기 거리측정기에 수집된 지형의 종횡단면 정보를 무선으로 전송하는 지형의 종횡단면 정보 전송단계(S20); 상기 무선송신기로부터 전송된 지형의 종횡단면 정보를 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램을 통하여 분석되는 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30); 및 상기 모델링 분석프로그램에서 분석된 관측좌표파일에 대한 잔상을 읽어내며 3차원 지형 모델링을 상기 모델링 분석프로그램의 활성창에 출력하여 생성하는 3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40); 를 포함하여 구성되고, 상기 종횡단면의 관측좌표파일 분석단계(S30) 및 상기 3D 디지털 지형모델링 생성단계(S40) 사이에는 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)가 더 포함되며,
    상기 관측좌표파일의 잔차량 분석단계(S35)는 설계계획 종횡단면도를 기준으로 관측된 종횡단면의 각 체인별 절성토량을 계산 처리 과정으로서 컴퓨터에 설치된 모델링 분석프로그램의 실행, 관측좌표파일의 드래그, 지형 생성, 지형 구성점들의 선택, 지형 외곽선들의 선택, 보고서 생성, 및 3D 모델링 출력의 순서대로 처리되는 것을 특징으로 하는 종횡단용 드론 측량 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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