KR102039021B1 - 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치 및 그의 월드맵 모델링 방법 - Google Patents
공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치 및 그의 월드맵 모델링 방법 Download PDFInfo
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Abstract
공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치 및 그의 월드맵 모델링 방법이 제공된다. 월드맵 모델링 장치는 제1 내지 제n자동화장비들이 공사 현장을 측정하여 획득한 포인트 클라우드로 이루어진 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 저장하는 데이터베이스와, 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 분석하여 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 월드맵 모델링 프로그램이 저장되는 메모리와, 메모리에 저장된 월드맵 모델링 프로그램을 실행하여 저장부에 저장된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 X축 및 Y축 방향에 대해 필터링한 후, Y축 방향에 대해 필터링하며, 필터링된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 이용하여 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 프로세서를 포함한다.
Description
본 발명은 월드맵 모델링 장치 및 그의 월드맵 모델링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공사현장에서 획득한 3차원 지형공간정보들을 통합하여 하나의 월드맵 파일을 생성하여 공사현장에 적용할 수 있는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치 및 그의 월드맵 모델링 방법에 관한 것이다.
토공사 현장에서 지형공간정보의 정확도는 토공량 계산의 기초가 된다. 지형공간정보를 얼마나 신속하고 정확하게 취득하는가가 작업의 진척도와 비용절감의 시작이라 하겠다. 정밀 월드맵 작업을 위해서는 지형공간정보 데이터가 필요하다.
기존 건설공사 현장에서 지형공간정보 데이터를 얻는 방법은 다양하다. 가장 손쉽게 취득하는 방법으로 수치지도를 이용한 데이터 취득 방법으로서, 가장 고전적인 방법이라 할 수 있다.
다음으로 전통적인 방법으로는 광파측정방식(ToatlStation, 이하, "TS 방식"이라 한다)과 GNSS(Global Navigation Satellite System, 이하, "GPS 방식"이라 한다)방식이 있다.
전통적인 TS방식은 점의 취득형태로 특정점(변화지점)을 사람이 직접 수기로 측정하는 방법을 사용한다. 이러한 방식은 지형의 정밀측정을 불가능하게 하고 현장에서 안전성, 인력, 시간을 많이 사용하게 하며, 전통적인 방식으로 획득된 데이터는 현재 현장에서 운용되는 건설장비의 고도화를 따라갈 수 없고, 데이터의 불확실성으로 자동화장비에 위험을 초래할 가능성이 있다.
최근에는 드론, 3D 레이저 스캐너(TLS: Terrestrial Laser Scaner), MMS(Mobile Mapping System) 장치 등의 자동화 장비를 이용하여 다양하게 지형 공간정보 데이터를 취득하고 있다.
그러나, 드론, 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 등으로 획득되는 정보는 각각의 독립적인 정보로 존재하고, 전체 현장 영역에 대해 중복되는 부분이 존재하며, 작업 현장에 존재하는 노이즈(공사차량, 중장비, 적재품, 수목 등)로 인해 부정확한 데이터 처리 및 그로 인한 활용이 불편하다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 건설현장에서 최신 자동화장비 및 작업자 간 커뮤니케이션이 가능한 스마트 컨스트럭션에 필요한 정밀 지형공간 데이터를 취득하여 정밀 월드맵을 구성할 수 있는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치 및 그의 월드맵 모델링 방법을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치는, 제1 내지 제n자동화장비들이 공사 현장을 측정하여 획득한 포인트 클라우드로 이루어진 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 저장하는 데이터베이스; 상기 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 분석하여 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 월드맵 모델링 프로그램이 저장되는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 월드맵 모델링 프로그램을 실행하여 상기 데이터베이스에 저장된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 x축 및 y축 방향에 대해 필터링한 후, z축 방향에 대해 필터링하며, 필터링된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 이용하여 상기 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 프로세서;를 포함한다.
상기 프로세서는, 상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하고, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 비교하여 제n-1차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복하는 중첩 영역 필터링부;를 포함한다.
제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 우선순위는 정밀도 및 정확도가 높을수록 높게 설정된다.
상기 프로세서는, 상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하고, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 비교하여 제n-1차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복하는 중첩 영역 필터링부;를 포함한다.
상기 프로세서는, 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 각각에 대해, 일정 크기의 평면 격자들을 만들고, 각 평면 격자 안쪽의 포인트 클라우드에서 가장 낮은 위치의 포인트 클라우드를 제외한 나머지 포인트 클라우드들을 제거하여 노이즈를 제거하는 노이즈 처리부;를 포함한다.
상기 프로세서는, 상기 공사 현장에 대한 월드맵 파일과 상기 공사 현장에 대한 설계모델자료에 기초하여 상기 공사 현장의 지형공간정보를 획득한 후 큐브 형태의 3차원 정보데이터로 관리하는 큐브 관리부;를 포함한다.
상기 제1 내지 제n자동화장비들은, 3D 레이저 스캐너, MMS(Mobile Mapping System) 장치 및 항공촬영장치를 포함하고, 상기 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터는, 상기 3D 레이저 스캐너에 의해 획득되는 스캔데이터, 상기 MMS 장치에 의해 획득되는 MMS 데이터 및 상기 항공촬영장치에 의해 획득되는 항공데이터를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법은, (A) 전자장치가, 제1 내지 제n자동화장비들이 공사 현장을 측정하여 획득한 포인트 클라우드로 이루어진 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 저장하는 단계; (B) 상기 전자장치가, 저장된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 노이즈를 제거하는 단계; (C) 상기 전자장치가, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 x축 및 y축 방향에 대해 필터링하는 단계; (D) 상기 전자장치가, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 z축 방향에 대해 필터링하는 단계; 및 (E) 상기 전자장치가, (C) 단계 및 (D) 단계에서 필터링된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 통합하여 상기 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 단계;를 포함한다.
상기 (C) 단계는, (C1) 상기 전자장치가, 상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하는 단계; 및 (C2) 상기 전자장치가, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 비교할 때까지 반복하는 단계;를 포함한다.
상기 (D) 단계는, (D1) 상기 전자장치가, 상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하는 단계; (D2) 상기 전자장치가, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하는 단계; 및 (D3) 상기 전자장치가, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 비교할 때까지 상기 (D2) 단계를 반복하는 단계;를 포함한다.
상기 (B) 단계는, 상기 전자장치가, 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 각각에 대해, 일정 크기의 평면 격자들을 만들고, 각 평면 격자 안쪽의 포인트 클라우드에서 가장 낮은 위치의 포인트 클라우드를 제외한 나머지 포인트 클라우드들을 제거하여 노이즈를 제거한다.
본 발명에 따르면, 다양한 3차월 공간데이터를 통합하여 공사현장에 대한 월드맵을 생성함으로써, 사용자는 사용자는 건설공사현장에 직접 가지 않고도 3차원 지형공간모델 기반으로, 즉, 월드맵 기반으로 공사 현장 내에서 장비 이동 및 배치 시공 계획을 세우거나 현장관리 업무를 지시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 방법으로 취득된 정밀 지형공간 데이터의 통합 및 오류 보정, 노이즈 제거 등의 처리를 통해 건설현장 지형공간정보 특성에 최적화된 월드맵을 작성할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 TS 장치와 GPS 장치가 사용되는 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 2는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에 대해 동일한 위치 및 화면 방향을 설정한 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치를 도시한 도면,
도 4는 프로세서를 도시한 블록도,
도 5는 옥트리 구조를 설명하기 위한 예시도,
도 6은 노이즈를 제거하는 동작을 설명하기 위한 예시도,
도 7은 노이즈 제거 전과 후의 비교 영상을 보여주는 도면,
도 8은 도 3에 도시된 중첩 영역 필터링부를 도시한 블록도,
도 9a는 스캔데이터와 MMS 데이터를 불러오는 화면,
도 9b는 스캔데이터와 MMS 데이터를 필터링한 후 하나의 파일로 저장하는 화면의 예시도,
도 10a 내지 도 10c는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 xy방향에 대한 임시 통합데이터를 생성하는 동작을 설명하는 도면,
도 11a 내지 도 11c는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 z방향에 대한 임시 통합데이터를 생성하는 동작을 설명하는 도면,
도 12는 3차원 월드맵과 큐브 기반 3차원 정보데이터를 보여주는 예시도,
도 13a는 큐브 관리부가 경사각을 산출하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 13b는 색깔 별로 구별되는 경사각 정도를 보여주는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법을 도시한 흐름도,
그리고, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 월드맵 모델링을 위한 토공사 3차원 지형공간정보 플랫폼을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에 대해 동일한 위치 및 화면 방향을 설정한 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치를 도시한 도면,
도 4는 프로세서를 도시한 블록도,
도 5는 옥트리 구조를 설명하기 위한 예시도,
도 6은 노이즈를 제거하는 동작을 설명하기 위한 예시도,
도 7은 노이즈 제거 전과 후의 비교 영상을 보여주는 도면,
도 8은 도 3에 도시된 중첩 영역 필터링부를 도시한 블록도,
도 9a는 스캔데이터와 MMS 데이터를 불러오는 화면,
도 9b는 스캔데이터와 MMS 데이터를 필터링한 후 하나의 파일로 저장하는 화면의 예시도,
도 10a 내지 도 10c는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 xy방향에 대한 임시 통합데이터를 생성하는 동작을 설명하는 도면,
도 11a 내지 도 11c는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 z방향에 대한 임시 통합데이터를 생성하는 동작을 설명하는 도면,
도 12는 3차원 월드맵과 큐브 기반 3차원 정보데이터를 보여주는 예시도,
도 13a는 큐브 관리부가 경사각을 산출하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 13b는 색깔 별로 구별되는 경사각 정도를 보여주는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법을 도시한 흐름도,
그리고, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 월드맵 모델링을 위한 토공사 3차원 지형공간정보 플랫폼을 개략적으로 도시한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다.
어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
또한, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 다른 실시 예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for),""~하는 능력을 가지는(having the capacity to),""~하도록 설계된(designed to),""~하도록 변경된(adapted to),""~하도록 만들어진(made to)," 또는"~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치(100)의 각각의 구성은 기능 및 논리적으로 분리될 수도 있음을 나타내는 것이며, 반드시 각각의 구성이 별도의 물리적 장치로 구분되거나 별도의 코드로 작성됨을 의미하는 것은 아님을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치(100)는 소정의 데이터 프로세싱 장치에 설치되어 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치(100)는 예를 들면, 데스크탑 PC(Personal Computer), 서버, 랩탑 PC(Laptop PC), 넷북 컴퓨터(Netbook Computer) 등 프로그램의 설치 및 실행이 가능한 모든 전자장치들 중 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치(100)는 건설현장에서 최신 자동화장비 및 작업자 간 커뮤니케이션이 가능한 스마트 컨스트럭션에 필요한 정밀 지형공간 데이터를 취득하여 정밀 월드맵을 작성할 수 있다. 월드맵은 광범위한 공사현장의 지형정보데이터 또는 그 지형정보데이터로 이루어진 지도를 의미한다.
본 발명의 실시 예에서는 TS 장치, GPS 장치, 그리고, 제1 내지 제n자동화장비들을 이용하여 기준점을 측량하거나, 정밀 월드맵을 작성할 수 있다.
TS 장치와 GPS 장치는 기준점 측량을 위해 사용될 수 있다.
도 1은 TS 장치와 GPS 장치가 사용되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, TS 장치와 GPS 장치 중 적어도 하나는 보조 장비로서 기준점을 정밀측량하기 위해 사용된다. 제1 내지 제n자동화장비들은 기준점을 기준으로 정밀 지형공간 데이터를 획득할 수 있다. 기준점은 작성된 월드맵의 지반형상을 분석하여 현장의 지형공간정보를 획득할 때 사용될 수 있다. 즉, 기준점은 초기 개별 방법들을 통해 취득한 다양한 제1 내지 제n지형공간 데이터 통합 시 데이터 정합 정밀도 향상을 위해 참조점(reference) 역할을 한다.
제1 내지 제n자동화장비들은 공사 현장을 측정하여 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 획득할 수 있으며, 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터는 공사 현장에 대한 포인트 클라우드를 포함하고, 정사영상정보를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
제1 내지 제n자동화장비들은 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 및 항공촬영장치를 포함하며, 항공촬영장치는 드론을 예로 들 수 있다.
제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터는 각각 3D 레이저 스캐너에 의해 획득되는 스캔데이터, MMS 장치에 의해 획득되는 MMS 데이터 및 항공촬영장치에 의해 획득되는 항공데이터를 포함한다. 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 및 항공촬영장치에 카메라가 구비되는 경우, 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 및 항공촬영장치는 공사현장에 대한 정사영상정보를 추가로 획득할 수 있다.
이하에서는 항공촬영장치를 드론이라 하고, 항공데이터를 드론데이터라 한다. 또한, 이하에서는 제1 내지 제n자동화장비들로서 제1 내지 제3자동화장비들, 즉, 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 및 드론을 예로 들고, 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터로서 각각 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터인 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 예로 들어 설명한다.
[표 1]은 정밀 지형공간 데이터 취득 장치 별 특징을 비교한 표이다.
| 구분 | 광대역 3D 스캐너 | MMS 장치 | 드론 | 비고 |
| 정밀도 | 2mm | 2cm | 3~10cm | 장비사 스펙기준 |
| 데이터 취득 시간 | 하 | 중 | 상 | 동일 지역 |
| 데이터 후처리 시간 | 중 | 하 | 중 | 동일 지역 |
| 지면 취득 관련 (렌더링) |
중 | 중 | 싱 | 동일 지역 |
| 데이터 취득 영역 | 좁은 지역 | 도로 취득 유리 | 넓은 지역 | |
| 옹벽, 숲속 (울창한 숲) |
상 | 중하 | 하 | |
| 상, 중, 하는 장치 별 상대평가를 적용함. | ||||
[표 1]에서 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터공사 현장으로부터 획득한 정밀 지형공간 데이터의 정밀도는 3D 레이저 스캐너(즉, 광대역 3D 스캐너)가 가장 우수하고, 드론이 가장 낮음을 알 수 있다.
도 2는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에 대해 동일한 위치 및 화면 방향을 설정한 화면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에 동일한 시간을 적용하여 데이터 후처리 또는 지면 취득 또는 데이터 취득 등의 작업을 진행했을 때의 경과는 서로 다름을 알 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 이러한 데이터를 모두 활용하여 공사 현장에 대한 정밀한 월드맵을 작성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치(100)를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치(100)는 버스(110), 사용자 인터페이스부(120), 표시부(130), 메모리(140), 데이터베이스(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(100)는, 도 2에 도시된 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소(예를 들어, Personal Computer에 구비된 구성요소)들 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.
버스(110)는 예를 들면, 사용자 인터페이스부(120), 표시부(130), 메모리(140), 데이터베이스(150) 및 프로세서(160)를 서로 연결하고, 제어 메시지 및/또는 데이터와 같은 각종 신호를 전달하는 회로를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스부(120)는 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를 월드맵 모델링 장치(100)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스부(120)는 다수의 월드맵 작성 화면들 상에서 사용자로부터 다수의 월드맵 작성 명령을 수신할 수 있다.
표시부(130)는 사용자가 사용자 인터페이스부(120)를 조작하여 수신되는 월드맵 작성 명령에 따라 다수의 월드맵 작성 화면들을 표시할 수 있다.
메모리(140)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(140)에는 예를 들어, 월드맵 모델링 장치(100)가 제공하는 동작, 기능 등을 구현 및/또는 제공하기 위하여, 구성요소들(110~160)에 관계된 명령 또는 데이터, 하나 이상의 프로그램 및/또는 소프트웨어, 운영체제 등이 저장될 수 있다.
메모리(140)에 저장되는 프로그램은 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터를 분석하여 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 월드맵 모델링 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 월드맵 모델링 프로그램은 프로세서(160)에 의해, 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터를 우선순위에 따라 데이터베이스(150)로부터 읽어와 자동으로 월드맵을 작성할 수 있도록 하는 명령어를 포함할 수 있다.
데이터베이스(150)에는 공사 현장에 대한 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터, 즉, 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터가 저장되고, 공사 현장에 대한 정사영상정보와 설계모델자료가 더 저장될 수 있다.
정밀 지형공간 데이터는 공사 현장을 스캐닝하거나 촬영하여 획득한 3차원의 포인트 클라우드를 포함한다. 포인트 클라우드는 좌표계 상에서의 데이터 집합으로서, 일반적으로 (x, y, z) 좌표로 정의되며, 외부 표면을 나타내기 위한 것으로 사용될 수 있다. 즉, 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 및 드론은 공사 현장의 표면에 있는 다수의 포인트들을 측정하여 파일로 저장하며, 따라서 포인트 클라우드는 각 장치가 측정한 점의 집합을 의미할 수 있다.
설계모델자료는 공사현장에 세워질 건물 또는 시설물에 대한 BIM(Building Information Model) 정보일 수 있다.
또한, 데이터베이스(150)에는 TS 장치 또는 GPS 장치로 측정된 기준점이 더 저장될 수 있다. 기준점은 도 1을 참조하여 설명하였다.
프로세서(160)는 월드맵 모델링 장치(100)에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하여 월드맵 모델링 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
예를 들어, 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 월드맵 모델링 프로그램을 실행하여 데이터베이스(150)에 저장된 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 x축 및 y축 방향에 대해 필터링한 후, z축 방향에 대해 필터링하며, 필터링된 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터를 이용하여 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성할 수 있다.
이를 위하여, 프로세서(160)는 도 4에 도시된 것처럼, 좌표 변환부(161), 옥트리 분석부(163), 노이즈 처리부(165), 중첩 영역 필터링부(167) 및 큐브 관리부(169)를 포함할 수 있다.
좌표 변환부(161)는 제1 내지 제3정밀 지형공간 데이터로 적용된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 세계측지계 좌표로 변환한다.
옥트리 분석부(163)는 좌표 변환된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 각각 옥트리 구조로 분석한다.
도 5는 옥트리 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 옥트리 구조는 3D 공간을 표현하는데 이상적인 입방체(정육면체) 구조이다. 옥트리는 개념적으로 각 노드당 최대 8개의 자식노드를 가질 수 있는 하나의 트리이며, 임의 형태의 입체를 공간적으로 분할할 때 쓰일 수 있는 자료 구조이다. 옥트리 분석부(163)는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 사전에 설정된 데이터 저장간격(예를 들어, 10cm)으로 정리(또는 가공)하여 옥트리 구조로 분석할 수 있다. 데이터 저장 간격은 데이터를 처리하는 단위로서, 오랜 처리 시간이 소요된다.
한편, 공사 현장을 측정하여 획득한 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에는 수목, 공사차량, 건설기계 등 실제 공사현장과는 무관한 불필요한 데이터가 포함되어 있을 수 있다. 즉, 공사현장으로부터 획득되는 포인트 클라우드에는 획득 과정에서의 오차에 의한 노이즈 뿐만 아니라 주변 환경 또는 지상 장애물로 인한 노이즈가 발생하며, 이는 공사현장에서 사용되는 크레인, 차량 등 장비와 관련된 자료로서 제거해 주어야 한다. 따라서, 노이즈 처리부(165)는 옥트리 분석부(163)로부터 입력되는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 각각 처리하여 노이즈를 제거할 수 있다.
노이즈 처리부(165)는 옥트리 분석부(163)로부터 입력되는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터 각각에 대해 일정 크기의 평면 격자들을 만들고, 각 평면 격자 안쪽의 포인트 클라우드에서 가장 낮은 위치의 포인트 클라우드를 제외한 나머지 포인트 클라우드들을 제거하여 노이즈를 제거할 수 있다. 이 때, 노이즈 처리부(165)는 3차원의 옥트리 데이터 중 (x, y) 평면데이터만 계산하여 노이즈를 제거한다.
도 6은 노이즈를 제거하는 동작을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 노이즈 제거 전과 후의 비교 영상을 보여주는 도면이다.
드론데이터를 예로 들어 설명하면, 사용자가 옥트리 구조로 분석된 드론데이터의 노이즈 처리를 요청하면, 프로세서(160)는 드론데이터를 화면에 표시하고, 노이즈 처리부(165)는 드론데이터 중 (x, y) 평면에 대해 일정한 크기의 격자(평면 격자)를 만들고, 평면 격자의 포인트 클라우드들을 3차원으로 연결하여 3차원 점들의 불규칙 조합인 삼각망들을 형성하여 각 삼각망의 경사도를 산출한다. 노이즈 처리부(165)는 산출된 경사도에 따라 삼각망들을 상이한 색상으로 표현한다. 이 때, 노이즈 처리부(165)는 사용자가 사전에 설정한 기준 경사각을 참조하여 각 삼각망을 상이한 색상으로 표현할 수 있으며, 예를 들어, 경사각이 60도 이상인 경우는 삼각망을 빨강색으로 표현하고, 10도 이하인 경우는 파랑색으로 표현하고, 10도와 60도 사이인 경우는 노랑색으로 표현할 수 있다. 그리고, 노이즈 처리부(165)는 상이한 색상으로 표현된 삼각망들을 주변 삼각망의 높이와 비교하여 평탄작업을 수행하여 노이즈를 제거할 수 있다.
노이즈 처리부(165)는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터의 노이즈가 제거되면, 노이즈가 제거된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 메모리(140)에 저장하거나 중첩 영역 필터링부(167)로 전달할 수 있다.
중첩 영역 필터링부(167)는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에 설정된 우선순위에 기초하여 두 개의 데이터를 먼저 통합하여 중첩 영역을 제거하고, 통합된 데이터와 나머지 데이터를 다시 통합하여 중첩 영역을 제거할 수 있다.
스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터에 설정되는 우선순위는 [표 1]에 기재된 것처럼 획득된 데이터의 정밀도 또는 정확도가 높을수록 높게 설정되며, 본 발명의 실시 예에서는 스캔데이터에 가장 높은 우선순위가 설정되고, 드론데이터에 가장 낮은 우선순위가 설정된다. 우선순위는 데이터를 통합하고 중첩 영역을 필터링하는 순서에 영향을 미치며, 사용자에 의해 변경가능하다. 예를 들어, 사용자가 월드맵 작성 시 드론데이터를 가장 많이 반영하고자 하는 경우, 드론데이터에 가장 높은 우선순위를 설정할 수 있다.
도 8은 도 3에 도시된 중첩 영역 필터링부(167)를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 중첩 영역 필터링부(167)는 xy축 데이터 처리부(167a), z축 데이터 처리부(167b) 및 데이터 통합부(167c)를 포함할 수 있다.
xy축 데이터 처리부(167a)는 노이즈가 제거된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터의 x축 방향과 y축 방향에 대해 중첩 영역을 제거할 수 있다.
자세히 설명하면, xy축 데이터 처리부(167a)는 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하고, 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 비교하여 제n-1차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복한다.
z축 데이터 처리부(167b)는 노이즈가 제거된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터의 z축 방향에 대해 중첩 영역을 제거할 수 있다.
자세히 설명하면, z축 데이터 처리부(167b)는 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하고, 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 비교하여 제n-1차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복한다.
데이터 통합부(167c)는 xy축 데이터 처리부(167a)에서 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터의 x축과 y축 방향에 대해 통합된 데이터(즉, 제n-1차 임시 통합데이터)와 z축 방향에 대해 통합된 데이터(즉, 제n-1차 임시 통합데이터)를 통합하여 월드맵을 생성하고, 이를 하나의 파일로서 데이터베이스(150)에 저장하거나, 클라우드 서버(미도시)에 업로드할 수 있다.
이하에서는 도 9a 내지 도 11c를 참조하여 월드맵을 작성하는 동작에 대해 설명한다.
도 9a는 스캔데이터와 MMS 데이터를 불러오는 화면, 도 9b는 스캔데이터와 MMS 데이터를 필터링한 후 하나의 파일로 저장하는 화면의 예시도이다.
도 9a를 참조하면, 사용자는 노이즈가 제거된 스캔데이터와 노이즈가 제거된 MMS 데이터를 동시에 오픈하여 필터링 조건을 설정할 수 있다. xy축 데이터 처리부(167a)는 스캔데이터와 MMS 데이터를 선택적으로 필터링하여 임시 통합데이터를 생성한 후 도 9b에 도시된 것처럼 통합데이터포맷 형태의 디지털 자료(Las)로 저장할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 xy방향에 대한 임시 통합데이터를 생성하는 동작을 설명하는 도면이다.
도 10a를 참조하면, 빨강색으로 표시된 스캔데이터는 옥트리 분석부(163)에서 일정한 데이터 저장간격으로 정리되어 있으며, xy축 데이터 처리부(167a)는 공사 현장 전체 중 해당하는 위치에 스캔데이터를 표시한다.
3D 레이저 스캐너를 이용하여 광범위한 공사 현장을 수동으로 스캐닝하는 것은 물리적으로 한계가 있으므로, 공사 현장 중 일부(예를 들어, 정밀한 데이터를 필요로 하는 곳)만을 3D 레이저 스캐너를 이용하여 스캔데이터를 획득할 수 있으므로, 도 10a서와 같이 일부만 스캔데이터의 영역으로 표시된다. 따라서, 공사 현장 중 나머지 일부(상대적으로 덜 정밀한 데이터를 필요로 하는 곳)는 MMS 장치와 드론을 이용하여 정밀 지형공간데이터를 획득할 수 있다. 즉, 3D 레이저 스캐너, MMS 장치 및 드론은 공사 현장 중 각 장비 별로 지정된 현장을 측정하여 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 획득하여 월드맵을 생성하기 위한 작업 효율성을 높일 수 있다.
도 10b를 참조하면, xy축 데이터 처리부(167a)는 노이즈가 제거된 스캔데이터를 수정이 안 되는 기준데이터로 정하고, MMS 데이터를 스캔데이터에 없는 포인트는 추출하면서 중첩되는 영역은 제거하는 작업데이터로서 오픈한 후, 스캔데이터의 (x, y) 평면 데이터와 MMS 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인한다. 그리고, xy축 데이터 처리부(167a)는 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 MMS 데이터를 제거하고, 스캔데이터를 남겨 1차 임시 통합데이터를 생성한다. 도 10b에서 xy 방향에 대한 1차 임시 통합데이터는 아래의 좌측 도면 또는 우측 도면 중 하나로 표현될 수 있다.
도 10c를 참조하면, xy축 데이터 처리부(167a)는 xy 방향에 대한 1차 임시 통합데이터를 기준데이터로 정하고, 우선순위가 가장 낮은 드론데이터의 (x, y) 평면 데이터를 1차 임시 통합데이터에 없는 포인트는 추출하면서 중첩영역은 제거하는 작업데이터로 정한 후, xy 방향에 대한 1차 임시 통합데이터와 드론데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인한다. xy축 데이터 처리부(167a)는 확인된 중첩영역 중 드론데이터를 제거하여 xy 방향에 대한 2차 임시 통합데이터를 생성한다. 도 10c에서 xy 방향에 대한 2차 임시 통합데이터는 아래의 좌측 도면 또는 우측 도면 중 하나로 표현될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 z방향에 대한 임시 통합데이터를 생성하는 동작을 설명하는 도면이다.
도 11a를 참조하면, 공사 현장의 z축 방향에 대해 획득된 스캔데이터와 MMS 데이터와 드론데이터는 획득된 위치가 조금씩 다름을 알 수 있다.
도 11b를 참조하면, z축 데이터 처리부(167b)는 먼저 노이즈가 제거된 스캔데이터의 z축 데이터(또는 (x, z) 평면데이터)와 MMS 데이터의 z축 데이터(또는 (x, z) 평면데이터)를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 중첩영역 중 MMS 데이터를 제거하고 스캔데이터를 남겨 1차 임시 통합데이터를 생성한다. 그리고, z축 데이터 처리부(167b)는 z축에 대한 1차 임시 통합데이터와 드론데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 드론데이터를 제거하여 도 11c에 도시된 것처럼, z 방향에 대한 2차 임시 통합데이터를 생성한다.
데이터 통합부(167c)는 도 10c의 xy 방향에 대한 2차 임시 통합데이터와 도 11c의 z 방향에 대한 2차 임시 통합데이터를 통합하여 공사 현장에 대한 월드맵을 생성하고, 이를 하나의 월드맵 파일로서 데이터베이스(150) 또는 클라우드 서버에 저장할 수 있다.
또한, 데이터 통합부(167c)는 사용자로부터 정사영상의 표시가 요청되면, 데이터베이스(150)에서 공사 현장의 정사영상을 읽어와 세계측지계 좌표로 변환 및 렌더링한 후 월드맵에 오버래핑하여 표시하거나 별도로 표시할 수도 있다.
다시 도 3을 참조하면, 큐브 관리부(169)는 데이터 통합부(167c)에서 생성된 공사 현장에 대한 월드맵 파일과 데이터베이스(150)에 저장된 공사 현장에 대한 설계모델자료(BIM 자료)와 공사현장에서 측정된 기준점들에 기초하여 공사 현장의 지형공간정보를 획득하고, 획득한 지형공간정보를 큐브 형태의 3차원 정보데이터로 생성하여 관리할 수 있다. 큐브 관리부(169)는 광범위한 공사 현장에 대한 월드맵을 일정 간격(예를 들어, 옥트리 분석에서 사용된 데이터 저장 간격)으로 나누어 각 간격에 해당하는 영역 별로 큐브를 생성하고, 큐브에 해당하는 영역의 3차원 정보데이터를 생성하여 관리할 수 있다.
도 12는 3차원 월드맵과 큐브 기반 3차원 정보데이터를 보여주는 예시도이다.
도 12를 참조하면, 큐브 관리부(169)는 데이터베이스(150) 또는 클라우드 서버를 주기적으로 체크하여 업로드된 공사 현장에 대한 월드맵의 지형공간정보를 일정 면적 단위로 산출하고, 산출된 지형공간정보를 각 면적에 해당하는 큐브에 매핑저장하여 도 12와 같은 큐브형태의 3차원 정보데이터를 생성할 수 있다.
공사 현장의 지형공간정보는 인식번(Octree 식별번호), 절토, 성토, 중심x, 중심y, 중심z, 지반z, 작업난이도, 이동난이도 등 월드맵으로부터 분석가능한 월드맵의 지반형상에 대한 정보를 포함할 수 있다.
중심x, 중심y, 중심z의 값은 옥트리(또는 큐브) 중심 좌표값으로서, 데이터베이스 구분을 위해 기록한다. 이 중심 좌표값을 이용하여 사용자가 선택한 큐브가 월드맵 또는 실제 공간 현장 중 어느 위치에 해당하는지를 알 수 있다.
BIM정보는 실제 공사 현황정보의 초기 기준값(설계)으로 기준 대비 현재 공사 진척도 기준 물량, 성토량, 절토량 등의 변화를 산출하는 기준 역할을 한다.
큐브 관리부(169)는 공사 현장 내에서 장비의 원활한 이동을 위하여 월드맵의 지반형상을 분석하고, 분석 자료를 이용하여 작업난이도와 이동난이도를 일정한 X, Y 크기로 경사수치를 계산해 디지털 자료인 월드맵에 도 12와 같이 적용할 수 있다. 간단히는 경사각이 클수록 작업난이도와 이동난이도를 높게 적용할 수 있다.
도 13a는 큐브 관리부(169)가 경사각을 산출하는 동작을 설명하기 위한 도면, 도 13b는 색깔 별로 구별되는 경사각 정도를 보여주는 도면이다.
도 13a에서 높이는 경사진 지형의 높이이고, 밑변길이는 경사진 지형의 바닥 길이이다. 높이와 밑변 길이를 이용하여 경사각이 산출되면, 큐브 관리부(169)는 경사각 정도에 따른 장비의 이동난이도 또는 경사각 정도를 도 13b에 도시된 것처럼 상이한 색깔로 구별하여 표시할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14의 월드맵 모델링 방법을 위한 전자장치는 도 1 내지 도 13b를 참조하여 설명한 월드맵 모델링 장치(100)일 수 있으며, 위에서 자세히 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 전자장치(100)는 TS 장치 또는 GPS 장치에 의해 측정된 공사현장의 기준점들과, 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 데이터베이스(150)에 저장할 수 있다(S1400).
전자장치(100)는 저장된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 세계측지계 좌표로 변환하여 옥트리 구조로 분석한 후, 각각 노이즈를 제거한다(S1410, S1420). S1420단계에서, 전자장치(100)는 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터 각각에 대해, 일정 크기의 평면 격자들을 만들고, 각 평면 격자 안쪽의 포인트 클라우드에서 가장 낮은 위치의 포인트 클라우드를 제외한 나머지 포인트 클라우드들을 제거하여 노이즈를 제거할 수 있다.
전자장치(100)는 노이즈가 제거된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 중첩되는 영역의 데이터를 x축 및 y축 방향에 대해 필터링할 수 있다(S1430, S1440).
즉, 전자장치(100)는 노이즈가 제거된 스캔데이터와 MMS 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 낮은 MMS 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성한다(S1430).
그리고, 전자장치(100)는 1차 임시 통합데이터와 드론데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 드론데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성한다(S1440).
또한, 전자장치(100)는 노이즈가 제거된 스캔데이터, MMS 데이터 및 드론데이터를 순차적으로 통합하여 중첩되는 영역의 데이터를 z축 방향에 대해 필터링할 수 있다(S1450, S1460).
즉, 전자장치(100)는 노이즈가 제거된 스캔데이터와 MMS 데이터의 z 축 방향에 대한 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 MMS 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성한다(S1450).
그리고, 전자장치(100)는 S1450단계에서 생성된 1차 임시 통합데이터와 드론데이터의 z 축 방향에 대한 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 드론데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성한다(S1460).
전자장치(100)는 S1440단계에서 생성된 xy 방향에 대한 2차 임시 통합데이터와 S1460단계에서 생성된 z 방향에 대한 2차 임시 통합데이터를 통합하여 공사현장에 대해 측정된 다수의 정밀 지형공간데이터를 통합한 하나의 월드맵을 생성하여 데이터베이스(150) 또는 클라우드 서버에 저장할 수 있다(S1470).
전자장치(100)는 저장된 월드맵과 설계모델자료와 기준점들을 이용하여 공사 현장의 지형공간정보를 획득하고, 획득한 지형공간정보를 큐브 형태의 3차원 정보데이터로 생성하여 관리한다(S1480).
전자장치는 월드맵을 주기적으로 업데이트하여 데이터베이스(150) 또는 클라우드 서버에 저장할 수 있으며, 서버를 주기적으로 체크하여 업로드된 현장의 지형공간정보를 산출 및 큐브에 업데이트할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 월드맵 모델링을 위한 토공사 3차원 지형공간정보 플랫폼을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명은 건설공사현장에 직접 가지 않고도 3차원 지형공간모델 기반으로 장비 이동 및 배치 시공 계획을 세우거나 현장관리 업무를 지시하기 위한 정밀 월드맵 모델링을 작성할 수 있다. 기존에는 대형 건설공사 현장에서 인력중심의 검측 및 확인 기반의 건설관리 업무에 많은 시간이 소요되었다면, 본 발명의 경우 다양한 3차원 공간데이터를 통합하여 공사 현장에 대한 월드맵을 생성함으로써 보다 정밀하고 신속한 현장정보 관리의 플랫폼으로 활용되어 현장업무를 보다 효율적이며 안전한 방향으로 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전자장치의 월드맵 모델링 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음은 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있다.
따라서, 본 발명은 전자장치의 월드맵 모델링 방법을 구현하기 위하여 컴퓨터 상에서 수행되는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램을 함께 제공할 수 있다.
한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 월드맵 모델링 장치 110: 버스
120: 사용자 인터페이스부 130: 표시부
140: 메모리 150: 데이터베이스
160: 프로세서 161: 좌표 변환부
163: 옥트리 분석부 165: 노이즈 처리부
167: 중첩 영역 필터링부 169: 큐브 관리부
120: 사용자 인터페이스부 130: 표시부
140: 메모리 150: 데이터베이스
160: 프로세서 161: 좌표 변환부
163: 옥트리 분석부 165: 노이즈 처리부
167: 중첩 영역 필터링부 169: 큐브 관리부
Claims (12)
- 제1 내지 제n자동화장비들이 공사 현장을 측정하여 획득한 포인트 클라우드로 이루어진 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 저장하는 데이터베이스;
상기 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 분석하여 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 월드맵 모델링 프로그램이 저장되는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 월드맵 모델링 프로그램을 실행하여 상기 데이터베이스에 저장된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 x축 및 y축 방향에 대해 필터링한 후, z축 방향에 대해 필터링하며, 필터링된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 이용하여 상기 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하고, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 비교하여 제n-1차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복하는 xy축 데이터 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 우선순위는 정밀도 및 정확도가 높을수록 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하고, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 상기 z축 데이터를 통합하여 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 비교하여 제n-1차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복하는 z축 데이터 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 각각에 대해, 일정 크기의 평면 격자들을 만들고, 각 평면 격자 안쪽의 포인트 클라우드에서 가장 낮은 위치의 포인트 클라우드를 제외한 나머지 포인트 클라우드들을 제거하여 노이즈를 제거하는 노이즈 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 공사 현장에 대한 월드맵 파일과 상기 공사 현장에 대한 설계모델자료에 기초하여 상기 공사 현장의 지형공간정보를 획득한 후 큐브 형태의 3차원 정보데이터로 관리하는 큐브 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제n자동화장비들은,
3D 레이저 스캐너, MMS(Mobile Mapping System) 장치 및 항공촬영장치를 포함하고,
상기 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터는,
상기 3D 레이저 스캐너에 의해 획득되는 스캔데이터, 상기 MMS 장치에 의해 획득되는 MMS 데이터 및 상기 항공촬영장치에 의해 획득되는 항공데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 장치. - (A) 전자장치가, 제1 내지 제n자동화장비들이 공사 현장을 측정하여 획득한 포인트 클라우드로 이루어진 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 저장하는 단계;
(B) 상기 전자장치가, 저장된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터의 노이즈를 제거하는 단계;
(C) 상기 전자장치가, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 x축 및 y축 방향에 대해 필터링하는 단계;
(D) 상기 전자장치가, 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 중첩되는 영역의 데이터를 z축 방향에 대해 필터링하는 단계; 및
(E) 상기 전자장치가, (C) 단계 및 (D) 단계에서 필터링된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터를 통합하여 상기 공사 현장에 대한 하나의 월드맵을 작성하는 단계;를 포함하고,
상기 (C) 단계는,
(C1) 상기 전자장치가, 상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하는 단계; 및
(C2) 상기 전자장치가, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하되, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 (x, y) 평면 데이터를 비교하여 (n-1)차 임시 통합데이터를 생성할 때까지 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 (D) 단계는,
(D1) 상기 전자장치가, 상기 노이즈가 제거된 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 중 우선순위가 높은 제1 및 제2정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 우선순위가 더 낮은 제2정밀 지형공간 데이터를 제거하여 1차 임시 통합데이터를 생성하는 단계;
(D2) 상기 전자장치가, 상기 1차 임시 통합데이터와 다음으로 우선순위가 높은 제3정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 통합하여 중첩영역을 확인하고, 확인된 중첩영역 중 제3정밀 지형공간 데이터를 제거하여 2차 임시 통합데이터를 생성하는 단계; 및
(D3) 상기 전자장치가, 우선순위가 가장 낮은 제n정밀 지형공간 데이터의 z축 데이터를 비교할 때까지 상기 (D2) 단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법. - 제8항에 있어서,
상기 (B) 단계는,
상기 전자장치가, 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터 각각에 대해, 일정 크기의 평면 격자들을 만들고, 각 평면 격자 안쪽의 포인트 클라우드에서 가장 낮은 위치의 포인트 클라우드를 제외한 나머지 포인트 클라우드들을 제거하여 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1 내지 제n자동화장비들은,
3D 레이저 스캐너, MMS(Mobile Mapping System) 장치 및 항공촬영장치를 포함하고,
상기 제1 내지 제n정밀 지형공간 데이터는,
상기 3D 레이저 스캐너에 의해 획득되는 스캔데이터, 상기 MMS 장치에 의해 획득되는 MMS 데이터 및 상기 항공촬영장치에 의해 획득되는 항공데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공사현장의 3차원 지형공간정보 통합을 통한 월드맵 모델링 방법.
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