KR102313178B1 - 드론을 이용한 지반침하 계측방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침하의 계측대상이 되는 계측대상지반에 설치된 다수의 침하판(1) 및 계측봉(2)과, 드론을 이용한 지반침하 계측방법으로서, 성토부의 상면 위로 노출된 상기 다수의 계측봉의 상단에 각각 다수의 타겟판(10)을 설치하는 타겟판 설치단계; 위치정보를 인식하고 저장하는 GPS부(150)와, 호버링 위치에서 상기 타겟판(10)까지의 거리를 측정하는 거리 측정부(110)와, 상기 타겟판(10)을 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부(120)와, 상기 측정된 거리와 획득된 영상을 이용하여 상기 측정 영역의 변위를 산출하는 변위 산출부(130)를 구비한 드론(100)을 준비하는 드론 준비단계; 상기 드론(100)의 반복 비행 시, 상기 드론(100)의 비행고도가 일정하도록, 기준비행고도(h)를 설정하는 기준비행고도 설정단계; 상기 드론(100)의 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제1 타겟판(11)의 변위를 산출하는 제1 타겟판 호버링 측정단계; 상기 드론(100)의 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제2 타겟판(12)의 변위를 산출하는 제2 타겟판 호버링 측정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 지반침하 계측방법을 제시함으로써, 대단히 넓은 지역을 측정대상으로 하고, 장기간에 걸쳐 침하가 발생하며, 계측지점에 대한 접근이 어려운 연약지반에 대하여 쉽고 정확한 계측이 가능하도록 한다.

Description

드론을 이용한 지반침하 계측방법{MEASURING METHOD FOR GROUND SETTLEMENT USING DRONE}

본 발명은 건설 계측분야에 관한 것으로서, 상세하게는 드론을 이용한 지반침하 계측방법에 관한 것이다.

최근 드론을 이용한 영상 촬영, 계측과 관련된 기술이 활발하게 개발되고 있다.

한국등록특허 제10-1628750호(3D 항공 촬영을 이용한 지형물의 안전 예측 방법)은 드론을 이용하여 지형물을 3D 항공 촬영하고 이 영상을 비교 분석하여 사용자의 주위에 발생하는 재해 등의 위험 요소를 사전에 예측 및 경고할 수 있도록 하는 3D 항공 촬영을 이용한 지형물의 안전 예측 방법에 관한 것으로, a)중앙서버에서 촬영영역을 설정하고, 상기 촬영영역의 끝부분마다 GPS 좌표를 설정하여 드론이 정확한 촬영영역을 벗어나지 않게 운행하도록 제어하는 단계; b)상기 드론에 부착된 3D 카메라로 지형물을 촬영하는 단계; c)상기 드론에 부착된 레이저 거리측정기로 지면으로부터 지형물의 높이를 측정하는 단계; d)상기 3D카메라로 촬영된 지형물 영상을 3D 맵핑하여 디스플레하고 시간대별로 누적 저장하는 단계; 및 e)상기 누적 저장된 3D 매핑 영상을 일정 주기의 시간대별로 비교 분석하여 지형물의 변형 여부를 판단하는 단계를 포함하는 구성을 취한다(도 1).

한국등록특허 제10-1692781호(드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템)는 경사지에 일정 간격을 두고 배치되며, 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도, 습도를 측정하고, 주변영상을 촬영하도록 구성되는 복수의 모니터링 센서; 및 광대역 무선 통신망을 통해 상기 복수의 모니터링 센서에서 전송된 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도, 습도와, 촬영영상을 수신받으며, 상기 복수의 모니터링 센서 중 적어도 어느 하나 이상이 관리 기준치를 초과하여 주의상황이 발생하면 상황통보 시스템을 가동함에 있어서, 해당 지역으로 드론을 출동시켜 상기 드론의 촬영영상을 추가적으로 제공받으며 상기 드론의 촬영영상과, 상기 복수의 모니터링 센서의 촬영영상 및 측정 데이터를 취합하여 상기 주의상황을 검증하는 관리서버;를 포함하는 구성을 취한다(도 2).

한국등록특허 제10-1919897호(계측기 통합트리거링을 이용한 수리구조물 통합 모니터링 시스템 및 그 방법)는 수리구조물의 거동을 계측하는 수리구조물 계측모듈(100); 상기 수리구조물의 주변부 지역 또는 내부에 구비되어, 지진 발생에 따른 지진 정보를 실시간으로 측정하는 지진계측모듈(200); 상기 수리구조물 계측모듈(100) 또는 지진계측모듈(200) 중 어느 하나에서 기준 임계값을 초과하는 계측 신호가 계측되는 이벤트가 발생하는 경우, 상기 수리구조물 계측모듈(100)을 구성하는 센서들과 상기 지진계측모듈(200)을 구성하는 지진계측기들로 통합트리거 신호를 전송하는 것에 의해, 상기 수리구조물 계측모듈(100)과 상기 지진계측모듈(200)들이 이벤트 발생 전후의 측정값들을 전송하도록 하는 통합트리거모듈(1100); 상기 통합트리거모듈(1100)의 통합트리거 신호에 의해 상기 센서들과 지진계측기들로부터 수신한 측정값들을 분석하여 상태이상정보 및 알람을 출력하는 모니터링서버(300); 및 상기 상태이상정보 및 상기 알람신호를 수신한 후, 상기 수리구조물의 유지보수 관리자 단말기 및 소방방재청의 관리서버로 재난경고메시지를 제공하는 수리구조물 관리서버(400);를 포함하는 구성을 취한다(도 3).

한국등록특허 제10-1933216호(드론과 공간정보를 이용한 하천지형정보 생성 방법)는 드론으로 취득한 3차원 DSM 자료로부터 경사도 기법과 영역확장법을 공간정보 기술로 처리하여 DEM을 생성하는 기법을 개발하였으며, 연구대상지를 선정하고 드론 영상을 취득하였으며 영상매칭을 통해 정사영상과 DSM 자료를 구축하였고, 구축한 DSM 자료는 하천내 식생이나 수목을 포함하고 있기 때문에 하천 지반을 기준으로 하는 DEM을 생성하기 위해 UAV 촬영시 취득된 포인트 클라우드 자료를 기반으로 경사도 기법을 적용하고, 100개의 검증점을 선정한 후 VRS(Virtual Reference Station, 가상기준점)와 토탈스테이션 측량을 통해 산정한 측량값을 활용하여 DSM과 DEM 자료의 표고정확도를 평가함으로써 드론 포인트 클라우드 기반 경사도기 법에 의한 DEM 자료의 신뢰성을 제공한다.

한편, 바닷가의 매립지 등에 형성되는 연약지반은 1) 대단히 넓은 지역이 측정대상이라는 점, 2) 장기간에 걸쳐 침하가 발생한다는 점, 3) 계측지점에 대한 접근이 어렵다는 점 등의 특수성이 있으므로, 이는 드론을 이용한 계측에 적합한 대상이라 할 수 있다.

그런데, 종래에는 아직 드론을 이용하여 이러한 연약지반의 침하를 계측하기 위한 방법에 관한 기술개발이 이루어지지 않아 문제점으로 지적되었다.

한국등록특허 제10-1628750호 한국등록특허 제10-1692781호 한국등록특허 제10-1919897호 한국등록특허 제10-1933216호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 대단히 넓은 지역을 측정대상으로 하고, 장기간에 걸쳐 침하가 발생하며, 계측지점에 대한 접근이 어려운 연약지반에 대하여 쉽고 정확한 계측이 가능하도록 하는 드론을 이용한 지반침하 계측방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 침하의 계측대상이 되는 계측대상지반에 설치된 다수의 침하판(1) 및 계측봉(2)과, 드론을 이용한 지반침하 계측방법으로서, 성토부의 상면 위로 노출된 상기 다수의 계측봉의 상단에 각각 다수의 타겟판(10)을 설치하는 타겟판 설치단계; 위치정보를 인식하고 저장하는 GPS부(150)와, 호버링 위치에서 상기 타겟판(10)까지의 거리를 측정하는 거리 측정부(110)와, 상기 타겟판(10)을 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부(120)와, 상기 측정된 거리와 획득된 영상을 이용하여 상기 측정 영역의 변위를 산출하는 변위 산출부(130)를 구비한 드론(100)을 준비하는 드론 준비단계; 상기 드론(100)의 반복 비행 시, 상기 드론(100)의 비행고도가 일정하도록, 기준비행고도(h)를 설정하는 기준비행고도 설정단계; 상기 드론(100)의 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제1 타겟판(11)의 변위를 산출하는 제1 타겟판 호버링 측정단계; 상기 드론(100)의 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제2 타겟판(12)의 변위를 산출하는 제2 타겟판 호버링 측정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 지반침하 계측방법을 제시한다.

별도의 측정방법에 의해 정확한 위치정보가 부여됨과 아울러, 상기 드론(100)의 GPS부(150)와 송수신할 수 있는 위치정보 송수신부를 구비한 측량기준점(200)을 상기 계측대상지반에 인접한 일반지반에 설치하는 측량기준점 설치단계; 상기 측량기준점(200)의 위치정보를 기준으로 상기 드론(100)의 GPS부(150)의 기준값을 보정하는 드론 GPS부 보정단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 측량기준점(200)에는 상기 드론(100)의 안착판(201)이 설치되고, 상기 드론(100)이 상기 안착판(201)에 안착한 상태에서 상기 드론 GPS부 보정단계를 수행하는 것이 바람직하다.

상기 드론(100)은, 상기 영상 획득부(120)에 의해 획득된 영상을 기준영상으로 설정하는 기준영상 설정부(140);를 더 구비하고, 상기 제1 타겟판 호버링 측정단계는, 상기 드론(100)의 1차 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 영상 획득부(120)에 의해 획득된 상기 제1 타겟판(11)의 영상을 상기 기준영상 설정부(140)에 의해 제1 타겟판(11)의 기준영상으로 설정하는 제1 타겟판 기준영상 설정단계; 상기 드론(100)의 2차 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 영상 획득부(120)에 의해 획득된 상기 제1 타겟판(11)의 영상과 상기 제1 타겟판(11)의 기준영상을 비교하여 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제1 타겟판(11)의 변위를 산출하는 제1 타겟판 변위산출단계; 상기 제2 타겟판 호버링 측정단계는, 상기 드론(100)의 1차 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 영상 획득부(120)에 의해 획득된 상기 제2 타겟판(12)의 영상을 상기 기준영상 설정부(140)에 의해 제2 타겟판(12)의 기준영상으로 설정하는 제2 타겟판 기준영상 설정단계; 상기 드론(100)의 2차 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 영상 획득부(120)에 의해 획득된 상기 제2 타겟판(12)의 영상과 상기 제2 타겟판(12)의 기준영상을 비교하여 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제2 타겟판(12)의 변위를 산출하는 제2 타겟판 변위산출단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 드론(100)을 비행구동하여 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 그 안착위치에서 상기 드론(100)의 위치정보와 상기 측량기준점(200)의 위치정보를 비교하여 상기 제1 타겟판(11)의 변위를 산출하는 제1 타겟판 안착 측정단계; 상기 드론(100)을 비행구동하여 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)에 안착되도록 하고, 그 안착위치에서 상기 드론(100)의 위치정보와 상기 측량기준점(200)의 위치정보를 비교하여 상기 제2 타겟판(12)의 변위를 산출하는 제2 타겟판 안착 측정단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 드론(100)의 GPS부(150)는, 다수의 안착위치정보를 저장하는 안착위치 저장부(151); 수차례에 걸친 상기 안착위치에 대한 안착 시, 상기 안착위치의 위치정보의 변화를 산출하는 위치정보 변화산출부(152);를 포함하고, 상기 제1 타겟판 안착 측정단계는, 상기 드론(100)을 1차로 비행구동하여 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 그 제1 타겟판(11)의 1차 안착위치정보를 상기 안착위치 저장부(151)에 저장하는 1차 제1 타겟판 안착위치 저장단계; 상기 안착위치 저장부(151)에 저장된 상기 제1 타겟판(11)의 안착위치정보를 이용하여, 상기 드론(100)을 2차로 비행구동하여 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 그 제1 타겟판(11)의 2차 안착위치정보를 상기 안착위치 저장부(151)에 저장하는 2차 제1 타겟판 안착위치 저장단계; 상기 위치정보 변화산출부(152)에 의해 상기 1차 안착위치정보와 2차 안착위치정보를 비교하여 상기 제1 타겟판(11)의 변위를 산출하는 제1 타겟판 변위산출단계;를 포함하고, 상기 제2 타겟판 안착 측정단계는, 상기 드론(100)을 1차로 비행구동하여 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)에 안착되도록 하고, 그 제2 타겟판(12)의 1차 안착위치정보를 상기 안착위치 저장부(151)에 저장하는 1차 제2 타겟판 안착위치 저장단계; 상기 안착위치 저장부(151)에 저장된 상기 제2 타겟판(12)의 안착위치정보를 이용하여, 상기 드론(100)을 2차로 비행구동하여 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)에 안착되도록 하고, 그 제2 타겟판(12)의 2차 안착위치정보를 상기 안착위치 저장부(151)에 저장하는 2차 제2 타겟판 안착위치 저장단계; 상기 위치정보 변화산출부(152)에 의해 상기 1차 안착위치정보와 2차 안착위치정보를 비교하여 상기 제2 타겟판(12)의 변위를 산출하는 제2 타겟판 변위산출단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 대단히 넓은 지역을 측정대상으로 하고, 장기간에 걸쳐 침하가 발생하며, 계측지점에 대한 접근이 어려운 연약지반에 대하여 쉽고 정확한 계측이 가능하도록 하는 드론을 이용한 지반침하 계측방법을 제시한다.

도 1은 한국등록특허 제10-1628750호의 도면.
도 2는 한국등록특허 제10-1692781호의 도면.
도 3은 한국등록특허 제10-1919897호의 도면.
도 4는 한국등록특허 제10-1933216호의 도면.
도 5 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 5는 침하판, 계측봉, 타겟판의 구성도.
도 6,7은 계측방법의 제1 실시예의 구성도.
도 8은 계측방법의 제2 실시예의 구성도.
도 9는 드론의 구성도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 5 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 침하의 계측대상이 되는 계측대상지반(연약지반)에 설치된 다수의 침하판(1) 및 계측봉(2)과, 드론을 이용한 지반침하 계측방법에 관한 것이다.

연약지반은 지표면(G) 위에 형성된 다수의 성토층(G1 ~ G3)에 의해 이루어지는 것이 일반적인데, 이러한 연약지반의 침하량을 측정하기 위하여, 지표면(G) 위에 침하판(1)을 설치하고, 그 침하판(1) 위에 계측봉(2)이 상향연장 가능한 구조로 설치된다.

본 발명에 의한 계측방법은 이러한 다수의 침하판(1) 및 계측봉(2)을 전제로 하는 것으로서, 다음 공정에 의해 이루어진다.

성토부의 상면(다수의 성토층 중 최상부에 위치한 성토층의 상면) 위로 노출된 다수의 계측봉(2)의 상단에 각각 다수의 타겟판(10)을 설치한다(도 6).

위치정보를 인식하고 저장하는 GPS부(150)와, 호버링 위치에서 타겟판(10)까지의 거리를 측정하는 거리 측정부(110)와, 타겟판(10)을 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부(120)와, 측정된 거리와 획득된 영상을 이용하여 상기 측정 영역의 변위를 산출하는 변위 산출부(130)를 구비한 드론(100)을 준비한다(도 9).

드론(100)의 반복 비행 시, 드론(100)의 비행고도가 일정하도록, 기준비행고도(h)를 설정한다(도 7).

드론(100)의 비행구동 시, 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, GPS부(150)의 위치정보에 의해 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 변위 산출부(130)에 의해 제1 타겟판(11)의 변위를 산출한다(제1 타겟판 호버링 측정단계).

위 드론(100)의 비행구동 시, 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, GPS부(150)의 위치정보에 의해 드론(100)이 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 변위 산출부(130)에 의해 제2 타겟판(12)의 변위를 산출한다(제2 타겟판 호버링 측정단계).

여기서, 드론(100)이란, 비행체 뿐만 아니라, 지상에 위치하면서 그 비행체를 조종하기 위한 조종부, 그 비행체로부터 수신된 정보를 저장하는 저장부, 그 비행체에 대하여 정보를 송신하는 송신부 등을 모두 포함하는 개념으로 정의한다.

타겟판(10)은 드론(100)의 영상 획득부(120)에 의해 획득되는 영상을 위한 표식의 역할과 드론(100)이 안착하기 위한 안착판의 역할을 동시에 수행한다.

동일한 지점을 일정거리에서 반복 촬영하여 그 지점의 변위를 측정하는 기술은 출원인이 이전에 출원하여 등록받은 한국등록특허 제10-1985845호(영상을 이용한 구조물 변위 측정 장치, 및 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명에 의한 계측방법은 위 특허기술을 이용한 것으로서, 드론(100)을 일정높이(기준비행고도(h))로 반복 비행시키면서, 넓은 연약지반의 군데 군데 설치된 타겟판(10)을 일정높이에서 촬영하여 그 타겟판(10)의 침하변위를 측정하는 것을 기술적 특징으로 한다.

구체적으로, 드론(100)은 위치정보를 인식하고 저장하는 GPS부(150)와, 호버링 위치에서 타겟판(10)까지의 거리를 측정하는 거리 측정부(110)와, 타겟판(10)을 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부(120)와, 측정된 거리와 획득된 영상을 이용하여 상기 측정 영역의 변위를 산출하는 변위 산출부(130)를 구비한 구성을 취한다(도 9).

거리 측정부(110)는 레이저 거리측정장치 등에 의해 구현될 수 있으며, 타겟판(10)까지의 거리를 측정한다.

영상 획득부(120)는 디지털 카메라 등에 의해 구현될 수 있으며, 측정 영역인 타겟판(10)을 포함하는 영상을 획득한다.

드론(100)의 양측에 각각 디지털 카메라를 설치하고, 이를 통해 동일한 측정 영역에 대한 2종류의 영상을 획득하는 경우, 보다 정확한 변위계측이 가능하다.

변위 산출부(130)는 측정된 거리와 획득된 영상을 이용하여 측정 영역인 타겟판(10)의 변위를 산출한다.

구체적으로, 타겟판(10) 자체 또는 타겟판(10)에 형성된 별도의 표지를 이용하여, 거리 방향 변위(침하)는 거리 측정부(110)를 이용해 직접 측정할 수 있고, 거리 방향과 수직인 평면상의 변위는 영상 획득부(120)가 획득한 영상 내의 타겟판(10) 또는 타겟판(10)의 표지의 위치 변화로부터 직접 측정할 수 있다.

이는 구조물 상에 직접 센서를 설치하지 않아도 되고, 상대적으로 저렴하고 정밀한 영상 획득 장비와 거리 측정 장비를 이용함으로써, 설치 및 유지가 용이하면서도 저렴한 비용으로 정확하고 안정적인 계측을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

별도의 측정방법(종래의 정확한 측량방법)에 의해 정확한 위치정보가 부여됨과 아울러, 드론(100)의 GPS부(150)와 송수신할 수 있는 위치정보 송수신부를 구비한 측량기준점(200)을 계측대상지반(연약지반)에 인접한 일반지반(침하가 발생하지 않거나, 침하량이 극히 적은 지반)에 설치하고, 이러한 측량기준점(200)의 위치정보를 기준으로 드론(100)의 GPS부(150)의 기준값을 보정하는 경우, 드론(100)의 위치정보의 정확도를 높일 수 있다(도 6).

측량기준점(200)에는 드론(100)의 안착판(201)이 설치되고, 드론(100)이 그 안착판(201)에 안착한 상태에서 드론 GPS부 보정단계를 수행하는 경우, 더욱 안정적인 보정작업이 가능하고, 이 상태에서 드론(100)의 비행체에 대한 충전, 수리, 데이터 백업 등의 작업을 수행할 수 있다.

드론(100)이 영상 획득부(120)에 의해 획득된 영상을 기준영상으로 설정하는 기준영상 설정부(140)를 구비하는 경우, 위 제1 타겟판 호버링 측정단계는 구체적으로 다음과 같은 공정에 의해 구현될 수 있다(도 7).

먼저, 드론(100)의 1차 비행구동 시, 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, GPS부(150)의 위치정보에 의해 드론(100)이 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 영상 획득부(120)에 의해 획득된 제1 타겟판(11)의 영상을 기준영상 설정부(140)에 의해 제1 타겟판(11)의 기준영상으로 설정한다.

이후, 드론(100)의 2차 비행구동 시, 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, GPS부(150)의 위치정보에 의해 드론(100)이 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 영상 획득부(120)에 의해 획득된 제1 타겟판(11)의 영상과 제1 타겟판(11)의 기준영상을 비교하여 변위 산출부(130)에 의해 제1 타겟판(11)의 변위를 산출한다.

구체적으로, 변위 산출부(130)는 획득 영상과 기준 영상과 비교하여 획득 영상의 화소상의 변위 정도를 측정하고, 측정된 화소상의 거리를 거리 측정부(110)에 의해 측정된 거리에서의 실제 변위로 환산하는 방식으로 수평 변위를 산출할 수 있다.

위 제2 타겟판 호버링 측정단계도 구체적으로 다음과 같은 공정에 의해 구현될 수 있다(도 7).

드론(100)의 1차 비행구동 시, 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, GPS부(150)의 위치정보에 의해 드론(100)이 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 영상 획득부(120)에 의해 획득된 제2 타겟판(12)의 영상을 기준영상 설정부(140)에 의해 제2 타겟판(12)의 기준영상으로 설정한다.

드론(100)의 2차 비행구동 시, 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, GPS부(150)의 위치정보에 의해 드론(100)이 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 영상 획득부(120)에 의해 획득된 제2 타겟판(12)의 영상과 제2 타겟판(12)의 기준영상을 비교하여 변위 산출부(130)에 의해 제2 타겟판(12)의 변위를 산출한다.

즉, 드론(100)의 최초 비행 시, 연약지반의 전 영역을 비행하면서 다수의 타겟판(10)의 영상을 획득하여 기준영상으로 설정하고, 이후의 다수의 비행 시 각각의 타겟판(10)의 획득 영상과 위 기준영상을 비교하여 각각의 타겟판(10)의 변위를 산출할 수 있다.

또는, 매 비행 시마다 위 방법에 의해 각각의 타겟판(10)의 변위를 산출함과 아울러, 그 당시 획득된 영상을 기준영상으로 새롭게 설정함으로써, 이를 기준으로 하여 그 다음 비행 시 각각의 타겟판(10)의 변위를 산출할 수도 있다.

이는 연약지반의 환경의 변화에 따라 유연하게 기준영상을 설정할 수 있으므로, 다양한 현장의 변화에 유연하게 대처할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 드론(100)이 타겟판(10)에 안착하여 계측하는 방법에 관한 실시예에 대하여 설명한다(도 8).

드론(100)을 비행구동하여 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 그 안착위치에서 드론(100)의 위치정보와 측량기준점(200)의 위치정보를 비교하여 제1 타겟판(11)의 변위를 산출한다(제1 타겟판 안착 측정단계).

이후, 다시 드론(100)을 비행구동하여 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)에 안착되도록 하고, 그 안착위치에서 드론(100)의 위치정보와 측량기준점(200)의 위치정보를 비교하여 제2 타겟판(12)의 변위를 산출한다(제2 타겟판 안착 측정단계).

이는 드론(100)이 각각의 타겟판(10)에 안착해야 한다는 번거로움이 있으나, 상술한 바와 같이 정확한 위치정보가 부여된 측량기준점(200)의 위치정보를 기준으로 GPS부(150)의 기준값이 보정된 드론(100)이 각각의 타겟판(10)에 안착한 위치정보에 의해 그 타겟판(10)의 변위를 산출하도록 하므로, 정확한 측정값을 얻을 수 있다는 점, 이를 기초로 위 실시예(드론의 비행 중 측정)에 의한 측정값을 보정하여 더욱 정확한 측정값을 얻을 수 있다는 점 등의 장점이 있다.

드론(100)의 GPS부(150)가, 다수의 안착위치정보를 저장하는 안착위치 저장부(151); 수차례에 걸친 안착위치에 대한 안착 시, 안착위치의 위치정보의 변화를 산출하는 위치정보 변화산출부(152);를 포함하는 구성을 취하는 경우, 위 제1 타겟판 안착 측정단계는 구체적으로 다음과 같은 공정에 의해 구현될 수 있다(도 8).

드론(100)을 1차로 비행구동하여 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 그 제1 타겟판(11)의 1차 안착위치정보를 안착위치 저장부(151)에 저장한다.

안착위치 저장부(151)에 저장된 제1 타겟판(11)의 안착위치정보를 이용하여, 드론(100)을 2차로 비행구동하여 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 그 제1 타겟판(11)의 2차 안착위치정보를 안착위치 저장부(151)에 저장한다.

위치정보 변화산출부(152)에 의해 1차 안착위치정보와 2차 안착위치정보를 비교하여 제1 타겟판(11)의 변위를 산출한다.

즉, 드론(100)의 1차 비행 시에는, 드론(100)의 수동조종에 의해 제1 타겟판(11)에 안착되도록 하고, 드론(100)의 2차 비행 시에는, 1차 비행 시 저장된 안착위치정보를 이용하여 드론(100)이 자동조종에 의해 제1 타겟판(11)에 안착되도록 한다.

이 과정에서, 제1 타겟판(11)에 대한 1,2차 안착위치정보의 미세한 차이를 비교하여 제1 타겟판(11)의 변위를 산출한다.

드론(100)의 2차 비행 시, 1차 비행 시에 비해 제1 타겟판(11)의 위치가 미세하게 변화되지만, 그 변화값은 크지 않고, 주된 변화는 침하(상하방향 변위)에 관한 것이므로, 드론(100)이 제1 타겟판(11)에 안착하는데 큰 영향이 없다.

또한, 드론(100)의 3차 비행 시에는, 2차 비행 시 저장된 안착위치정보를 이용하여 드론(100)이 자동조종에 의해 제1 타겟판(11)에 안착되도록 할 수 있으므로, 제1 타겟판(11)의 지속적인 위치 변화에 불구하고 드론(100)이 제1 타겟판(11)에 안정적으로 안착할 수 있다.

위 제2 타겟판 안착 측정단계도 구체적으로 다음과 같은 공정에 의해 구현될 수 있다(도 8).

드론(100)을 1차로 비행구동하여 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)에 안착되도록 하고, 그 제2 타겟판(12)의 1차 안착위치정보를 안착위치 저장부(151)에 저장한다.

안착위치 저장부(151)에 저장된 제2 타겟판(12)의 안착위치정보를 이용하여, 상기 드론(100)을 2차로 비행구동하여 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)에 안착되도록 하고, 그 제2 타겟판(12)의 2차 안착위치정보를 안착위치 저장부(151)에 저장한다.

위치정보 변화산출부(152)에 의해 1차 안착위치정보와 2차 안착위치정보를 비교하여 제2 타겟판(12)의 변위를 산출한다.

즉, 드론(100)의 최초 비행 시에는, 드론(100)이 연약지반의 전 영역을 비행하면서 다수의 타겟판(10) 각각에 안착하여 그 1차 안착위치정보를 안착위치 저장부(151)에 저장하도록 하고, 이후의 다수의 비행 시에는 위 1차 안착위치정보를 이용하여 드론(100)이 자동으로 각각의 타겟판(10)에 안착하도록 하고, 각각의 타겟판(10)에 대한 안착 시 그 안착위치정보와 위 1차 안착위치정보를 비교하여 타겟판(10)의 변위를 산출하도록 한다.

따라서 드론(100)의 최초 비행 시에만 드론(100)을 조종하면 되고, 이후의 비행 시에는 자동으로 타겟판(10)에 대한 안착, 타겟판(10)의 변위 산출이 가능하다는 효과가 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 침하판 2 : 계측봉
10,11,12 : 타겟판 100 : 드론
110 : 거리 측정부 120 : 영상 획득부
130 : 변위 산출부 140 : 기준영상 설정부
150 : GPS부 151 : 안착위치 저장부
152 : 위치정보 변화산출부 200 : 측량기준점
201 : 안착판

Claims (6)

1. 침하의 계측대상이 되는 계측대상지반에 설치된 다수의 침하판(1) 및 계측봉(2)과, 드론을 이용한 연약지반의 지반침하 계측방법으로서,
   성토부의 상면 위로 노출된 상기 다수의 계측봉의 상단에 각각 다수의 타겟판(10)을 설치하는 타겟판 설치단계;
   위치정보를 인식하고 저장하는 GPS부(150)와, 호버링 위치에서 상기 타겟판(10)까지의 거리를 측정하는 거리 측정부(110)와, 상기 타겟판(10)을 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부(120)와, 상기 측정된 거리와 획득된 영상을 이용하여 측정 영역의 변위를 산출하는 변위 산출부(130)를 구비한 드론(100)을 준비하는 드론 준비단계;
   별도의 측정방법에 의해 정확한 위치정보가 부여됨과 아울러, 상기 드론(100)의 GPS부(150)와 송수신할 수 있는 위치정보 송수신부를 구비한 측량기준점(200)을 상기 계측대상지반에 인접하고, 침하가 발생하지 않거나, 침하량이 극히 적은 지반인 일반지반에 설치하는 측량기준점 설치단계;
   상기 측량기준점(200)의 위치정보를 기준으로 상기 드론(100)의 GPS부(150)의 기준값을 보정하는 드론 GPS부 보정단계;
   상기 드론(100)의 반복 비행 시, 상기 드론(100)의 비행고도가 일정하도록, 기준비행고도(h)를 설정하는 기준비행고도 설정단계;
   상기 드론(100)의 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제1 타겟판(11)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제1 타겟판(11)의 변위를 산출하는 제1 타겟판 호버링 측정단계;
   상기 드론(100)의 비행구동 시, 상기 다수의 타겟판(10) 중 제2 타겟판(12)의 상부에서 호버링 구동하도록 하되, 상기 GPS부(150)의 위치정보에 의해 상기 드론(100)이 상기 기준비행고도(h)에 위치하도록 하고, 상기 변위 산출부(130)에 의해 상기 제2 타겟판(12)의 변위를 산출하는 제2 타겟판 호버링 측정단계;를 포함하고,
   상기 측량기준점(200)에는 상기 드론(100)의 안착판(201)이 설치되고,
   상기 드론(100)이 상기 안착판(201)에 안착한 상태에서 상기 드론 GPS부 보정단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 지반침하 계측방법.
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