KR102387090B1 - Rivers information providing system using 3d virtual space - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피 측정 대상인 제방을 포함한 하천(특히 홍수 피해가 지속적으로 발생하는 지역)의 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보와 상공에서 초분광 영상정보(hyperspectral image)를 수집하고 3차원 가상현실을 접목시켜, 하천 상태에 대한 정보 분석 및 홍수 가능성을 예측하고, 이에 대한 직관적인 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 주변 지역 주민에게 정보를 제공하도록 된 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a river information providing system utilizing a three-dimensional virtual space, and more particularly, including an image of a river including an embankment to be measured (especially an area where flood damage continuously occurs), water level, temperature, and humidity. It collects environmental information and hyperspectral image from the sky and combines 3D virtual reality to analyze information about the river condition and predict the possibility of flooding, and provide intuitive information and risk situation to the river management subject And it relates to a river information providing system using a three-dimensional virtual space to provide information to the local residents.

Description

3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템{RIVERS INFORMATION PROVIDING SYSTEM USING 3D VIRTUAL SPACE}River information providing system using 3D virtual space {RIVERS INFORMATION PROVIDING SYSTEM USING 3D VIRTUAL SPACE}

본 발명은 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피 측정 대상인 제방을 포함한 하천(특히 홍수 피해가 지속적으로 발생하는 지역)의 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보와 상공에서 초분광 영상정보(hyperspectral image)를 수집하고 3차원 가상현실을 접목시켜, 하천 상태에 대한 정보 분석 및 홍수 가능성을 예측하고, 이에 대한 직관적인 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 주변 지역 주민에게 정보를 제공하도록 된 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a river information providing system utilizing a three-dimensional virtual space, and more particularly, including an image of a river including an embankment to be measured (especially an area where flood damage continuously occurs), water level, temperature, and humidity. It collects environmental information and hyperspectral image from the sky and combines 3D virtual reality to analyze information about the river condition and predict the possibility of flooding, and provide intuitive information and risk situation to the river management subject And it relates to a river information providing system using a three-dimensional virtual space to provide information to the local residents.

일반적으로, 하천(河川, stream, river)이라 함은 강수를 통해 지표에 공급된 물이 일정한 물길을 형성하며 경사진 지표면을 흘러내리는 것을 말하며, 하천을 이루고 있는 일정한 물길을 하도(河道, channel)라고 하며, 하천에 의해 형성된 또는 하천이 흐르는 낮은 골짜기를 하곡(河谷, river valley)이라 하고, 암석이나 토사로 이루어진 하천의 바닥 부분을 하상(河床, riverbed)이라 한다.In general, a river (河川, stream, river) means that water supplied to the surface through precipitation forms a constant waterway and flows down the inclined surface, and a certain waterway constituting a river is a channel A low valley formed by or flowing by a river is called a river valley, and the bottom part of a river made of rocks or soil is called a riverbed.

상기 하상이나 제방의 재료가 주로 모래와 자갈 등을 구성된 자연하천이나 홍수터와 제방에 초본(grass), 관목(shrub) 및 교목(tree) 등의 식생이 산재하고 있는 식생 하천에서 흐름에 대한 저항은 제방과 윤변에 식생과 하상자료에 따라 유속의 변화를 초래한다.The resistance to flow in natural rivers where the material of the river bed or embankment is mainly composed of sand and gravel, or in vegetative rivers where vegetation such as grass, shrubs and trees is scattered on the floodplain and embankment. It causes a change in flow rate according to vegetation and river bed data on embankments and webbeds.

한편, 제방(堤防)이라 함은 물의 자연적(순리적) 유통을 막기 위한 인공적 시설을 의미하며, 그 내용은 저수(貯水)를 위한 제체(堤體)의 뜻과 방수(防水)를 위한 제체의 뜻 등 두 가지 의미와 기능을 가지고 있다.On the other hand, the dyke (堤防) means an artificial facility to prevent the natural (property) distribution of water, and the contents are the meaning of the system for storing water and the meaning of the system for waterproofing (防水). It has two meanings and functions.

제방은 상기 2가지 의미와 기능 중 하천관리법(河川管理法)에 의한 일반적인 하천의 제방을 뜻하는 것으로, 우리나라에서는 우기(雨期)인 6∼8월에 폭우가 쏟아질 때 대소 하천이 범람하여 농경지를 유실 또는 매몰하는 수재를 막기 위하여 축조한 시설을 말하며, 저수지의 제체, 방조제의 제체, 대소 하천의 제체 등을 총칭한다.Embankment refers to a general river embankment according to the River Management Act among the above two meanings and functions. It refers to a facility built to prevent floods from being lost or buried, and it is a generic term for reservoirs, seawalls, and large and small rivers.

이러한 제방은 보통 수위가 높은 상태에서 흐르는 강물이 스며들어 무너지거나 침식당하지 않도록 충분히 넓게 쌓아올리고, 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 제방의 경사면과 둔덕 상부에는 잔디나 그 밖의 식물을 심어 홍수에 의한 침식을 방비한다.Such embankments are usually piled wide enough so that flowing rivers do not permeate or erode them at a high water level, and as shown in the accompanying drawings FIG. protect against erosion by

지진 등 예측이 어려운 자연재해 발생에 대한 저수지 제방의 안정성 확보는 반드시 필요하다. 특히 지진으로 인한 균열 발생은 제방 붕괴 등 2차 피해를 가져올 수 있다. 국내에서는 2016년 9월 경주 및 2017년 11월 포항지역에서의 강진이 발생함에 따라 스마트한 지반 및 구조물 관리가 필요한 실정이다. 특히 구조물 관리의 고도화를 위해 첨단장비와 ICT 융복합 신기술을 활용한 조사와 모니터링이 요구된다. 현재 전국에 있는 저수지의 95%인 1만6700곳이 만들어진 지 30년 이상 됐으며, 이 중 50년 이상된 저수지는 누수 위험이 높아지고 있다. 그러나 예산 부족 등으로 재해위험 저수지의 정비, 보수·보강·정밀안전진단 등의 실질적인 안전관리에 한계가 있는 것으로 나타났다. It is essential to secure the stability of the reservoir embankment against the occurrence of unpredictable natural disasters such as earthquakes. In particular, the occurrence of cracks due to earthquakes can cause secondary damage such as bank collapse. In Korea, as strong earthquakes occurred in Gyeongju in September 2016 and Pohang in November 2017, smart ground and structure management is required. In particular, investigation and monitoring using cutting-edge equipment and new ICT convergence technology are required for the advancement of structure management. It has been more than 30 years since 16,700 reservoirs, 95% of which are currently located in the country, were built, and among them, reservoirs that are more than 50 years old are at increased risk of leakage. However, it was found that there are limits to practical safety management such as maintenance, repair, reinforcement, and precise safety diagnosis of disaster-risk reservoirs due to lack of budget.

특히, 경북지역의 경우 도내 50년 이상 노후 저수지가 479곳이므로 지진 발생 후 2차 피해 가능성이 매우 높다. 또한 포항 지진 이후 진앙지 반경 50km 이내 재해취약 저수지 및 10만톤 이상 저수지 126개소를 대상으로 제방·배수시설·방수로의 전단균열, 누수여부와 취수시설 작동 상태 등을 집중분석하였으나 적은 인력으로 신속하게 육안조사를 실시하기 때문에 정확한 분석이 어려운 현실이다. In particular, in the Gyeongbuk region, there are 479 old reservoirs that are more than 50 years old in the province, so the possibility of secondary damage after an earthquake is very high. In addition, after the Pohang earthquake, shear cracks in embankments, drainage facilities, and waterproofing channels, leaks, and operation status of water intake facilities were intensively analyzed, targeting 126 disaster-prone reservoirs within a 50km radius of the epicenter and reservoirs of 100,000 tons or more. is difficult to accurately analyze.

상기와 같은 제방을 포함한 하천은 재난 이벤트 예컨대, 지진 또는 홍수 등이 발생하고 난 후, 축조 구조에 데미지가 발생하였는지를 관리자가 주기적으로 해당 제방을 방문하여 일일이 육안으로 체크 하였으나, 이러한 관리자의 육안 검사에는 한계가 있는바, 최근에는 센서 또는/및 항공사진을 통해 원격적으로 제방을 모니터링하여 현 생태를 분석하고 있다.In the river including the embankment as described above, after a disaster event, such as an earthquake or flood, the manager periodically visits the embankment and visually checks whether damage has occurred to the construction structure. Since there are limitations, recently, the current ecology is analyzed by remotely monitoring the embankment through sensors and/or aerial photos.

이와 같은 제방을 포함한 하천의 모니터링과 관련된 종래 기술로는 대한민국등록특허공보 제10-1204426호(이하 문헌 1이라 함)와 대한민국등록특허공보 제10-1881822호(이하 문헌 2이라 함)를 예로 들 수 있다.As a prior art related to the monitoring of rivers including such embankments, Korean Patent No. 10-1204426 (hereinafter referred to as Document 1) and Korean Patent Publication No. 10-1881822 (hereinafter referred to as Document 2) are examples. can

이때, 상기 문헌 1은 계측수단(계측센서)을 치수시설물에 매설하여 치수시설물의 붕괴 시작 시 치수시설물의 기울기가 변화하는 것을 측정하게 되므로, 붕괴 시점이나 붕괴 발생 직전에 위험을 인지할 수밖에 없는 문제점이 있다.At this time, in Document 1, since the measuring means (measurement sensor) is buried in the flood control facility to measure the change in the slope of the flood control facility when the flood control facility begins to collapse, it is inevitable to recognize the risk at the time of collapse or immediately before the collapse occurs. There is this.

또한, 계측수단을 치수시설물에 매설하게 되므로, 붕괴시 계측수단이 소실되거나 손상되므로, 계측수단의 반복적 사용이 불가능함에 따른 유지 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.In addition, since the measuring means is buried in the irrigation facility, the measuring means is lost or damaged when it collapses, so there is a problem in that it is impossible to repeatedly use the measuring means, and thus there is a problem in that the maintenance cost is high.

한편, 상기 문헌 2는 항공사진을 통해 제방을 포함한 저수지의 표면 재료(저수위)에 대한 정보를 수집하여 분석하는 방식이므로, 다각적이면 입체적인 정보 수집 및 이를 통한 분석이 이루어지지 못하게 되고, 그에 따라 제방을 포함한 저수지에 대한 정보 분석의 제약을 물론 정밀성 내지 정확성이 낮은 문제점이 있다.On the other hand, the document 2 is a method of collecting and analyzing information on the surface material (low water level) of the reservoir including the embankment through aerial photography. There is a problem of low precision or accuracy as well as limitations of information analysis on the reservoir including.

상기와 같은 제방을 포함한 하천에 대한 정보 모니터링 시스템과 관련된 선행 기술의 문헌 예는 다음과 같다.Examples of documents in the prior art related to the information monitoring system for rivers including embankments as described above are as follows.

문헌 1 : 대한민국등록특허공보 제10-1204426호(명칭 : 항공사진과 지아이에스를 이용한 하천의 평면 변화분석시스템 및 그 방법 ; 출원일 : 2012년 07월 20일) Document 1: Republic of Korea Patent Publication No. 10-1204426 (Title: Planar change analysis system and method of river using aerial photography and GIS; filing date: July 20, 2012)

문헌 2 : 대한민국등록특허공보 제10-1881822호(명칭 : 항공사진을 이용한 저수지의 담수용량 측정 방법 ; 출원일 : 2017년09월12일) Document 2: Republic of Korea Patent Publication No. 10-1881822 (Title: A method of measuring the freshwater capacity of a reservoir using an aerial photograph; filing date: September 12, 2017)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 피 측정 대상인 제방을 포함한 하천(특히 홍수 피해가 지속적으로 발생하는 지역)의 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보와 상공에서 초분광 영상정보(hyperspectral image)를 수집하고 3차원 가상현실을 접목시켜, 하천 상태에 대한 정보 분석 및 홍수 가능성을 예측하고, 이에 대한 직관적인 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 주변 지역 주민에게 정보를 제공하도록 된 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템을 제공함에 목적을 두고 있다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and the image of a river (especially an area where flood damage continuously occurs) including an embankment to be measured, and environmental information including water level, temperature and humidity, and the sky By collecting hyperspectral image information and combining 3D virtual reality, it analyzes information about the river condition and predicts the possibility of flooding, and provides intuitive information and risk situations to the river management entity and surrounding residents. It aims to provide a river information provision system using a three-dimensional virtual space designed to provide information.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 측정 대상인 제방을 포함한 하천의 상공에서 분광영상정보와 RGB영상정보를 포함한 지형정보를 수집하는 한편, 해당 제방 및 하천의 지상 내지 수상에서 실제 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하여, 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 분석한 후, 상기 지형정보와 환경정보를 3D가상공간 알고리즘 내지 프로그램을 통해 3D가상공간을 구현하되, 분석된 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 상기 3D가상공간에 매칭시켜 3D가공공간으로 정보화하고, 이를 통신망을 통해 제방을 포함한 하천 관리주체의 관리컴퓨터시스템(200) 및 각 지역주민의 개인통신단말기(300)로 전송하는 하천정보제공시스템(100)인 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object collects topographic information including spectral image information and RGB image information in the air above the river including the embankment to be measured, while the actual image, water level, and temperature on the ground or water of the relevant embankment and river And after collecting environmental information including humidity, and analyzing the presence or absence of abnormalities or abnormal changes in the shooting area through an information analysis algorithm and program, the topographic information and environment information are used to implement a 3D virtual space through a 3D virtual space algorithm or program However, the presence or absence or abnormality of the analyzed shooting area is matched with the 3D virtual space to be informatized into a 3D processing space, and the management computer system 200 of the river management subject including the embankment through the communication network and the individual of each local residents It is characterized in that the river information providing system 100 for transmitting to the communication terminal (300).

본 발명 중 상기 하천정보제공시스템(100)은 자동항법장치에 의해 측정 대상인 제방을 포함한 하천을 운항하면서 분광영상정보와 RGB영상정보를 수집하고, 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 이상 유무 또는 이상변화를 분석하여 정보화하고, 분석결과 이상 또는 변화가 있는 영역에 대해서 근접하여 RGB영상정보를 수집하는 지형정보수집장치(110); 측정 대상인 제방을 포함한 하천을 따라 설치되어, 실제 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 환경정보수집장치(120); 상기 지형정보수집장치(110)의 운항경로를 설정 또는 원격 제어하면서, 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보와, 상기 환경정보수집장치(120)에서 수집된 환경정보를 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 최종 분석한 후, 저장 및 출력하는 운용분석장치(130); 상기 지형정보수집장치(110)의 지형정보와 환경정보수집장치(120)의 환경정보를 3D가상공간 알고리즘 내지 프로그램을 통해 3D가상공간을 구현하되, 상기 운용분석장치(130)에서 분석된 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 상기 3D가상공간에 매칭시켜 출력하는 3D가상공간구현장치(140); 상기 운용분석장치(130)에서 분석된 정보 데이터 및 3D가상공간구현장치(140)에서 구현되는 3D가상공간영상을 통신망을 통해 제방을 포함한 하천 관리주체의 중앙관리통제소의 관리컴퓨터시스템(200)과 해당 제방 내지 하천 지역에 분포된 디스플레이장치(210) 및 지역주민 각각의 개인통신단말기(300)로 전송하는 통신장치(150); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the river information providing system 100 collects spectral image information and RGB image information while navigating a river including an embankment to be measured by an automatic navigation device, and whether there is an abnormality or abnormal change through a spectral image analysis algorithm and program a topographic information collecting device 110 that analyzes and converts the data into information, and collects RGB image information in proximity to an area with an abnormality or change as a result of the analysis; an environmental information collecting device 120 installed along a river including a levee to be measured and configured to collect an actual image and environmental information including water level, temperature and humidity; Spectral or RGB image information and analysis information transmitted while setting or remote control of the navigation route of the geographical information collecting device 110 and the environmental information collected by the environmental information collecting device 120 are analyzed using an information analysis algorithm and program. an operation analysis device 130 for storing and outputting after a final analysis of the presence or absence of abnormalities or abnormal changes in the photographing area; A 3D virtual space is implemented through a 3D virtual space algorithm or program using the topographic information of the topographic information collection device 110 and the environment information of the environment information collection device 120, but the shooting area analyzed by the operation analysis device 130 a 3D virtual space realizing device 140 that matches and outputs the presence or absence of abnormality or abnormal changes in the 3D virtual space; The information data analyzed by the operation analysis device 130 and the 3D virtual space image implemented in the 3D virtual space realization device 140 are transferred to the management computer system 200 of the central management control center of the river management body including the embankment through the communication network and The display device 210 distributed in the embankment or river area and the communication device 150 for transmitting to the personal communication terminal 300 of each of the local residents; It is characterized in that it includes.

본 발명의 상기 지형정보수집장치(110)는 비행선 또는 드론으로서, 전원공급용 배터리; 비행구동부; 현 위치정보를 제공하는 GPS부; 분광 및 RGB 영상정보를 촬영하는 촬영부; 상기 촬영된 영상정보를 저장하는 저장부; 상기 운용분석장치(130)와 통신 접속시키는 통신부; 자동항법프로그램을 통해 운용분석장치(130) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부의 동작을 제어하고, 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 상기 촬영부에서 수집된 분광 영상정보에 대해 이상유무 또는 이상변화를 분석하고, 이상이나 변화발생 정보가 있는 경우 해당 좌표로 근접 이동하여 RGB 영상정보를 수집하도록 상기 비행구동부 및 촬영부를 제어하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보를 저장부에 저장하는 한편, 상기 운용분석장치(130)로 전송하도록 통신부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.The terrain information collection device 110 of the present invention is an airship or a drone, comprising: a battery for power supply; flight driving unit; GPS unit providing current location information; a photographing unit for photographing spectral and RGB image information; a storage unit for storing the photographed image information; Communication unit for communication connection with the operation analysis device (130); Controls the operation of the flight driving unit to move according to the coordinates transmitted from the operation analysis device 130 or the satellite through the automatic navigation program, controls the operation of the photographing unit that collects the spectral or RGB image information, a spectral image analysis algorithm and Analyze the presence or absence of abnormality or abnormal change for the spectral image information collected by the photographing unit through the program, and control the flight driving unit and the photographing unit to collect RGB image information by moving close to the corresponding coordinates if there is abnormality or change occurrence information and a control unit for controlling the operation of the communication unit to store the spectral or RGB image information and analysis information in the storage unit, while transmitting the spectral or RGB image information and analysis information to the operation and analysis device 130 .

본 발명의 상기 지형정보수집장치(110)의 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램은 촬영영역의 측정좌표 정확성을 위해 설정되는 지상기준점을 측량하는 지상기준점 측량파트; 촬영된 분광 영상 또는 RGB 영상을 촬영영역의 좌표 정확성을 위한 지상기준점에 따른 영상정합 처리를 수행하는 데이터처리파트; 상기 데이터처리파트에서 처리된 데이터를 분석하여 지도에 맵핑시키는 데이터분석 및 맵핑파트; 및 상기 촬영영역을 종 방향과 횡 방향뿐만 아니라 깊이별로 상태 프로파일링이 가능하도록, 촬영영역의 균열도(길이/너비/깊이 등)를 지도화하는 균열지도작성파트; 상기 데이터분석 및 맵핑파트에서 맵핑되는 촬영영역의 이상 및 변화 발생에 따른 이벤트 발생신호를 출력하여, 상기 촬영부가 RGB 영상을 촬영하도록 하는 이벤트출력파트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The spectral image analysis algorithm and program of the topographic information collecting device 110 of the present invention includes: a ground reference point surveying part for surveying a ground reference point set for measuring coordinate accuracy of a photographing area; a data processing part for performing image registration processing on the captured spectral image or RGB image according to the ground reference point for coordinate accuracy of the photographing area; a data analysis and mapping part that analyzes the data processed in the data processing part and maps it to a map; and a crack mapping part for mapping the degree of cracking (length/width/depth, etc.) of the imaging area so that state profiling of the photographing area is possible not only in the longitudinal and lateral directions but also by depth. and an event output part for outputting an event generation signal according to the occurrence of abnormality or change in the photographing area mapped in the data analysis and mapping part, so that the photographing unit captures the RGB image.

본 발명의 상기 지형정보수집장치(110)의 촬영부는 가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 수백 개로 세분화하여 촬영하는 자외선과 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서(초분광카메라); 상기 RGB 영상을 촬영하는 DSLR을 포함한 디지털 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The photographing unit of the topographic information collecting device 110 of the present invention includes: a hyperspectral sensor (hyperspectral camera) having spectral information characteristics in the ultraviolet and infrared regions for subdividing the visible and near-infrared wavelength bands into hundreds; and a digital camera including a DSLR for photographing the RGB image.

본 발명의 상기 환경정보수집장치(120)는 제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 동영상 및 정지영상을 촬영하는 다수의 CCTV모듈과, 하천 수상에 설치되어 수위를 계측하는 수위센서와, 제방을 포함한 하천을 따라 지상과 수상에 설치되어 육지와 수중 온도를 측정하는 온도센서와, 제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 하천 주변의 습도를 측정하는 습도센서, 상기 계측 내지 측정된 정보들을 시간대별로 저장 관리하는 데이터로거 및 상기 계측 내지 측정된 정보들을 무선으로 수집 전송하는 통신경로를 제공하는 네트워크 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다. The environmental information collecting device 120 of the present invention is installed on the ground along the river including the embankment and includes a plurality of CCTV modules for shooting moving images and still images, a water level sensor installed on the water surface of the river to measure the water level, and the embankment. A temperature sensor installed on the ground and water along a river including the river to measure land and water temperature, a humidity sensor installed on the ground along a river including an embankment to measure the humidity around the river, and the measured or measured information for each time zone. It is characterized in that it includes a data logger that stores and manages and a network sensor that provides a communication path for wirelessly collecting and transmitting the measured or measured information.

본 발명의 상기 운용분석장치(130)는 현장의 원격적 관리장치로서, 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)와 통신 접속시키는 운용통신부; 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 출력하는 모니터부; 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 저장하는 운용저장부; GPS정보를 기반으로 촬영영역에 대한 좌표값을 산출 저장하는 한편 상기 지형정보수집장치(110)로 전송하거나, 상기 지형정보수집장치(110)의 이동 및 동작을 원격 제어하고, 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 상기 지형정보수집장치(110)에서 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보에 대해 이상유무 또는 이상변화를 최종 분석하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보 및 최종 분석정보를 출력장치를 통해 출력하고 운용저장부에 저장하는 한편, 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)와 통신접속시키는 운용통신부의 동작을 제어하는 운용제어부;를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.The operation analysis device 130 of the present invention is a remote management device of the field, the operation communication unit for communication connection with the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120; a monitor unit for outputting information transmitted from the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and finally analyzed information; an operation storage unit for storing information transmitted from the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and finally analyzed information; Calculating and storing a coordinate value for a photographing area based on GPS information, while transmitting it to the topographic information collecting device 110, or remotely controlling the movement and operation of the topographic information collecting device 110, an information analysis algorithm and program The presence or absence or abnormal change is finally analyzed for the spectral or RGB image information and analysis information transmitted from the topographic information collection device 110 through the output device, and the spectral or RGB image information, analysis information, and final analysis information are output to the device. and an operation control unit for controlling the operation of the operation communication unit for communication connection with the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 while outputting it through the operation storage unit and storing it in the operation storage unit.

본 발명의 상기 운용분석장치(130)의 정보분석 알고리즘 및 프로그램은 지형정보수집장치(110)에서 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보를 취합하여 영상 및 문자로 변환시켜 모니터로 출력 및 운용저장부로 저장시키는 데이터통합파트; 통합된 분석데이터로부터 촬영영역의 이상 및 변화 발생 여부를 판단하고, 촬영영역의 균열도(길이/너비/깊이 등)를 최종분석하여 모니터로 출력 및 운용저장부로 저장하는 변화발생분석파트; 사전에 설정된 테이블에 따라 최종 분석정보를 입력하여 촬영영역에 대한 환경평가자료로 가공하여 제공하는 환경평가파트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The information analysis algorithm and program of the operation analysis device 130 of the present invention collects the spectral or RGB image information and analysis information transmitted from the topographic information collection device 110, converts it into an image and text, and outputs it to the monitor and stores the operation. data integration part to save as a copy; a change occurrence analysis part that determines whether abnormalities and changes occur in the photographing area from the integrated analysis data, and finally analyzes the cracks (length/width/depth, etc.) It is characterized in that it includes; an environmental evaluation part that inputs the final analysis information according to a preset table, processes it into environmental evaluation data for the shooting area, and provides it.

본 발명 중 상기 3D가상공간구현장치(140)는 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 기준이미지 및 영상이미지와 SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터를 저장하는 수집정보DB와, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여, 상기 수집정보DB에 저장하는 이미지수집모듈과, 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 상기 수집정보DB에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고, 상기 수집정보DB에 저장하는 영상정합처리모듈과, 상기 영상정합 처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하는 모니터링모듈을 포함하는 가상공간정보관리수단; 상기 수집정보DB를 검색해서 필요 정보를 검색하는 검색모듈과, 상기 이미지수집모듈 및 영상정합 처리모듈과 모니터링모듈의 실행을 제어하는 데이터처리모듈과, 상기 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행하는 공간영상 편집모듈을 포함하는 영상컨트롤수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the 3D virtual space realization apparatus 140 includes a collection information DB for storing reference images and image images and SIFT descriptor data of the topographic information collection apparatus 110 and the environment information collection apparatus 120, and the The reference image of the space according to the shooting angle for each camera position of the geographical information collecting device 110 and the environmental information collecting device 120 is collected, and the shooting point of the video image collected by re-photographing of the indoor space is set according to the reference image Thus, an image collection module for storing in the collection information DB, analyzes the image image, sets SIFT descriptor data for each section in the image image according to the SIFT algorithm, and stores it in the collection information DB, and the intersection of neighboring image images Virtual spatial information including an image matching processing module that generates a virtual space image by matching a section based on the SIFT descriptor data, and stores it in the collection information DB, and a monitoring module that monitors the processing status of the image matching processing module management means; A search module for searching the collection information DB to retrieve necessary information, a data processing module for controlling execution of the image collection module, image matching processing module, and monitoring module, and outputting control status and inputting control information of the data processing module Image control means including a spatial image editing module for executing a dashboard for; It is characterized in that it includes.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 제방을 포함한 하천의 이동경로를 따라 비행하는 지형정보수집장치(110)에 마련된 촬영부의 초분광센서에서 촬영된 분광 영상을 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램이 분석하여, 제방에 균열 내지 붕괴가 의심될 경우, 균열 좌표로 이동하여 RGB 영상을 근접 촬영하여, 분광 영상 및 분석정보와 함께 운용분석장치(130)로 전송하면, 상기 운용분석장치(130)는 지형정보수집장치(110)에서 전송된 정보들을 취합하여, 자체 탑재된 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역인 제방에 발생된 균열 내지 붕괴의 공간적 분포도를 분석하는 한편, 균열의 깊이를 포함한 제방의 단면을 분석하여 데이터화 함으로써, 제방에 대한 정보 분석의 정밀성 내지 정확성을 향상시키는 효과가 있으며, 이와 같이 분석한 데이터를 하천의 환경 평가 및 홍수 발생 등의 재해 발생 가능성에 대한 평가자료로 제공하는 것이 가능하다.The present invention by means of the above-mentioned problem solving means analyzes the spectral image taken by the hyperspectral sensor of the photographing unit provided in the topographic information collecting device 110 that flies along the movement path of the river including the embankment, the spectral image analysis algorithm and the program analyze Thus, when cracks or collapses are suspected in the embankment, when the RGB image is taken close-up by moving to the crack coordinates, and transmitted to the operation analysis apparatus 130 together with the spectral image and analysis information, the operation analysis apparatus 130 determines the terrain The information transmitted from the information collection device 110 is collected, and the spatial distribution of cracks or collapses generated in the embankment, which is a photographing area, is analyzed through the self-mounted information analysis algorithm and program, while the cross section of the embankment including the depth of the crack. By analyzing and converting into data, it is effective to improve the precision or accuracy of information analysis on levees. .

또한, 본 발명은 일반적인 RGB 영역의 영상으로는 확인할 수 없는 즉, 사람의 눈으로는 볼 수 없는 특성인 자외선과 적외선 특성을 활용하여, 초분광 영상정보를 기반으로 다층적인 정보 수집 및 분석이 이루어지도록 함으로써, 다각적이면 입체적인 정보 수집 및 이를 통한 제방을 포함한 하천의 상태 분석이 이루어지도록 하고, 이를 통해, 제방을 포함한 하천에 대한 폭넓은 정보 분석이 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention utilizes the ultraviolet and infrared characteristics, which are characteristics that cannot be confirmed with general RGB images, that is, characteristics that cannot be seen with the human eye, and multi-layered information collection and analysis is performed based on hyperspectral image information. This has the effect of enabling multi-dimensional, three-dimensional information collection and analysis of the state of the river including the levee through this, and through this, a wide range of information analysis on the river including the levee is possible.

또한, 본 발명은 일반적인 RGB 영역의 영상으로는 확인할 수 없는 즉, 사람의 눈으로는 볼 수 없는 특성인 자외선과 적외선 특성을 활용하여, 초분광 영상정보를 기반으로 다층적인 정보 수집 및 분석이 이루어지도록 함으로써, 직접 관리자가 제방을 포함한 하천에서 육안으로 확인하지 않고도 균열 분포도와 깊이 및 홍수 가뭄 등을 분석하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention utilizes the ultraviolet and infrared characteristics, which are characteristics that cannot be confirmed with general RGB images, that is, characteristics that cannot be seen with the human eye, and multi-layered information collection and analysis is performed based on hyperspectral image information. It has the effect of making it possible for the manager to analyze the distribution of cracks, depth, flood, drought, etc. without visually checking the river including the embankment.

또한, 본 발명은 상기와 같이 촬영영역인 제방을 포함한 하천 상태 정보에 대한 분석의 정밀성 내지 정확성 향상과 추가적인 분석 확장성을 통해, 제방을 포함한 하천의 환경 조사가 정량적으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 향후 제방을 포함한 하천 환경 평가와 지진 및 홍수 발생 등 재해 가능성에 대한 평가가 추가적으로 이루어지도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention enables quantitative investigation of the environment of rivers including embankments through improvement of precision and accuracy of analysis of river state information including embankments, which is a photographing area, and additional analysis scalability, as described above. It has the effect of allowing additional evaluation of the river environment including river environment evaluation and the possibility of disasters such as earthquakes and floods.

특히, 본 발명은 상기 3D가상공간구현장치(140)에서 3D가상공간을 구현하는 과정에서, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)에서 실시간 내지 주기적으로 수집되는 지형정보 및 환경정보의 변화를 대입시켜 구현함으로써, 제방을 포함한 하천 상태에 대한 변화정보 예컨대, 제방 침하 내지 붕괴 및 홍수 내지 가뭄 가능성을 예측하고, 이에 대한 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 주변 지역 주민에게 정보를 3D가상공간 이미지를 통해 신속하면서도 직관적으로 제공하는 효과를 얻는다.In particular, in the process of realizing the 3D virtual space in the 3D virtual space realization device 140, the present invention provides topographic information collected in real time or periodically by the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120, and By substituting and implementing changes in environmental information, change information on river conditions including embankments, such as bank subsidence or collapse, and the possibility of floods or droughts, is predicted, and information and risk situations are provided to the river management entity and surrounding residents. It has the effect of providing information quickly and intuitively through 3D virtual space images.

이에 더하여, 본 발명은 제방을 포함한 하천 상태에 대한 정보를 3D가상공간 이미지를 통해 신속하면서도 직관적으로 제공하여, 제방 침하 내지 붕괴 및 홍수 발생 가능성 및 해당 위치의 식별이 용이하게 이루어지도록 함으로써, 초기 대처가 신속하고 정확하게 이루어지도록 하는 효과를 얻는다.In addition, the present invention provides information on the river state including the embankment quickly and intuitively through a 3D virtual space image, so that the possibility of embankment subsidence or collapse and flood occurrence and the identification of the corresponding location is easily made, so that the initial response is made has the effect that it is done quickly and accurately.

도 1은 제방의 예를 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 구성을 간략히 도시한 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 시스템 블록도.
도 4는 본 발명의 지형정보수집장치가 하천 주변의 지형정보와 분광영상 및 RGB영상을 수집하는 예를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 환경정보수집장치가 하천 주변의 환경정보를 수집하는 예를 도시한 구성도.
도 6은 3D가상공간을 구현할 영역을 설정하는 예를 도시한 예시도.
도 7 및 도 8은 3D가상공간을 구현한 예를 도시한 가상도.
1 is a photograph showing an example of an embankment.
Figure 2 is a system configuration diagram briefly showing the configuration of the present invention.
3 is a system block diagram showing the configuration of the present invention in more detail.
4 is a block diagram illustrating an example in which the topographic information collecting device of the present invention collects topographic information around a river, a spectral image, and an RGB image.
5 is a configuration diagram illustrating an example in which the environmental information collecting device of the present invention collects environmental information around a river.
6 is an exemplary diagram illustrating an example of setting a region to implement a 3D virtual space.
7 and 8 are virtual views showing an example of implementing a 3D virtual space.

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings presented as described above.

본 발명인 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템은 첨부 도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 측정 대상인 제방을 포함한 하천의 상공에서 분광영상정보와 RGB영상정보를 포함한 지형정보를 수집하는 한편, 해당 제방 및 하천의 지상 내지 수상에서 실제 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하여, 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 분석한 후, 상기 지형정보와 환경정보를 3D가상공간 알고리즘 내지 프로그램을 통해 3D가상공간을 구현하되, 분석된 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 상기 3D가상공간에 매칭시켜 3D가공공간으로 정보화하고, 이를 통신망을 통해 제방을 포함한 하천 관리주체의 관리컴퓨터시스템(200) 및 각 지역주민의 개인통신단말기(300)로 전송하는 하천정보제공시스템(100)을 포함한다.As shown in the accompanying drawings, the river information providing system utilizing the three-dimensional virtual space of the present invention collects topographic information including spectral image information and RGB image information in the sky including the embankment to be measured. On the other hand, after collecting actual images and environmental information including water level, temperature and humidity from the ground or water of the embankment and river, and analyzing the presence or absence of abnormalities or abnormal changes in the photographing area through an information analysis algorithm and program, the topographic information Realize 3D virtual space through 3D virtual space algorithm or program with environment information and 3D virtual space, but match the analyzed area of abnormality or abnormal change to the 3D virtual space to convert it into 3D processing space It includes a management computer system 200 of the river management subject, including a river information providing system 100 that transmits to the personal communication terminal 300 of each local resident.

여기서, 본 발명 중 상기 하천정보제공시스템(100)은 자동항법장치에 의해 측정 대상인 제방을 포함한 하천을 운항하면서 분광영상정보와 RGB영상정보를 수집하고, 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 이상 유무 또는 이상변화를 분석하여 정보화하고, 분석결과 이상 또는 변화가 있는 영역에 대해서 근접하여 RGB영상정보를 수집하는 지형정보수집장치(110); 측정 대상인 제방을 포함한 하천을 따라 설치되어, 실제 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 환경정보수집장치(120); 상기 지형정보수집장치(110)의 운항경로를 설정 또는 원격 제어하면서, 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보와, 상기 환경정보수집장치(120)에서 수집된 환경정보를 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 최종 분석한 후, 저장 및 출력하는 운용분석장치(130); 상기 지형정보수집장치(110)의 지형정보와 환경정보수집장치(120)의 환경정보를 3D가상공간 알고리즘 내지 프로그램을 통해 3D가상공간을 구현하되, 상기 운용분석장치(130)에서 분석된 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 상기 3D가상공간에 매칭시켜 출력하는 3D가상공간구현장치(140); 상기 운용분석장치(130)에서 분석된 정보 데이터 및 3D가상공간구현장치(140)에서 구현되는 3D가상공간영상을 통신망을 통해 제방을 포함한 하천 관리주체의 중앙관리통제소의 관리컴퓨터시스템(200)과 해당 제방 내지 하천 지역에 분포된 디스플레이장치(210) 및 지역주민 각각의 개인통신단말기(300)로 전송하는 통신부(150); 를 포함하는 것을 실시예로 한다.Here, in the present invention, the river information providing system 100 collects spectral image information and RGB image information while navigating a river including an embankment to be measured by an automatic navigation device, and determines whether there is an abnormality or not through a spectral image analysis algorithm and program. a topographic information collecting device 110 that analyzes and converts abnormal changes into information, and collects RGB image information in proximity to an area with an abnormality or change as a result of the analysis; an environmental information collecting device 120 installed along a river including a levee to be measured and configured to collect an actual image and environmental information including water level, temperature and humidity; Spectral or RGB image information and analysis information transmitted while setting or remote control of the navigation route of the geographical information collecting device 110 and the environmental information collected by the environmental information collecting device 120 are analyzed using an information analysis algorithm and program. an operation analysis device 130 for storing and outputting after a final analysis of the presence or absence of abnormalities or abnormal changes in the photographing area; A 3D virtual space is implemented through a 3D virtual space algorithm or program using the topographic information of the topographic information collection device 110 and the environment information of the environment information collection device 120, but the shooting area analyzed by the operation analysis device 130 a 3D virtual space realizing device 140 that matches and outputs the presence or absence of abnormality or abnormal changes in the 3D virtual space; The information data analyzed by the operation analysis device 130 and the 3D virtual space image implemented in the 3D virtual space realization device 140 are transferred to the management computer system 200 of the central management control center of the river management entity including the embankment through the communication network and a communication unit 150 for transmitting the display device 210 and the personal communication terminal 300 of each local resident distributed in the embankment or river area; It is an embodiment to include.

이때, 본 발명의 상기 지형정보수집장치(110)는 비행선 또는 드론으로서, 전원공급용 배터리; 비행구동부; 현 위치정보를 제공하는 GPS부; 분광 및 RGB 영상정보를 촬영하는 촬영부; 상기 촬영된 영상정보를 저장하는 저장부; 상기 운용분석장치(130)와 통신 접속시키는 통신부; 자동항법프로그램을 통해 운용분석장치(130) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부의 동작을 제어하고, 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 상기 촬영부에서 수집된 분광 영상정보에 대해 이상유무 또는 이상변화를 분석하고, 이상이나 변화발생 정보가 있는 경우 해당 좌표로 근접 이동하여 RGB 영상정보를 수집하도록 상기 비행구동부 및 촬영부를 제어하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보를 저장부에 저장하는 한편, 상기 운용분석장치(130)로 전송하도록 통신부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하여서 된 것을 실시예로 한다.At this time, the terrain information collecting device 110 of the present invention is an airship or a drone, comprising: a battery for power supply; flight driving unit; GPS unit providing current location information; a photographing unit for photographing spectral and RGB image information; a storage unit for storing the photographed image information; Communication unit for communication connection with the operation analysis device (130); Controls the operation of the flight driving unit to move according to the coordinates transmitted from the operation analysis device 130 or the satellite through the automatic navigation program, controls the operation of the photographing unit that collects the spectral or RGB image information, a spectral image analysis algorithm and Analyze the presence or absence of abnormality or abnormal change for the spectral image information collected by the photographing unit through the program, and control the flight driving unit and the photographing unit to collect RGB image information by moving close to the corresponding coordinates if there is abnormality or change occurrence information and a control unit for controlling the operation of the communication unit to store the spectral or RGB image information and analysis information in a storage unit and transmit the spectral or RGB image information and analysis information to the operation and analysis device 130; What has been done including

또한, 본 발명의 상기 지형정보수집장치(110)의 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램은 촬영영역의 측정좌표 정확성을 위해 설정되는 지상기준점을 측량하는 지상기준점 측량파트; 촬영된 분광 영상 또는 RGB 영상을 촬영영역의 좌표 정확성을 위한 지상기준점에 따른 영상정합 처리를 수행하는 데이터처리파트; 상기 데이터처리파트에서 처리된 데이터를 분석하여 지도에 맵핑시키는 데이터분석 및 맵핑파트; 및 상기 촬영영역을 종 방향과 횡 방향뿐만 아니라 깊이별로 상태 프로파일링이 가능하도록, 촬영영역의 균열도(길이/너비/깊이 등)를 지도화하는 균열지도작성파트; 상기 데이터분석 및 맵핑파트에서 맵핑되는 촬영영역의 이상 및 변화 발생에 따른 이벤트 발생신호를 출력하여, 상기 촬영부가 RGB 영상을 촬영하도록 하는 이벤트출력파트; 를 포함하는 것을 실시예로 한다.In addition, the spectroscopic image analysis algorithm and program of the topographic information collecting device 110 of the present invention includes: a ground reference point surveying part for surveying a ground reference point set for measurement coordinate accuracy of a photographing area; a data processing part for performing image registration processing on the captured spectral image or RGB image according to the ground reference point for coordinate accuracy of the photographing area; a data analysis and mapping part that analyzes the data processed in the data processing part and maps it to a map; and a crack mapping part for mapping the degree of cracking (length/width/depth, etc.) of the imaging area so that state profiling of the photographing area is possible not only in the longitudinal and lateral directions but also by depth. an event output part for outputting an event generation signal according to occurrence of abnormality or change in a photographing area mapped in the data analysis and mapping part, so that the photographing unit captures an RGB image; It is an embodiment to include.

또한, 본 발명의 상기 지형정보수집장치(110)의 촬영부는 가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 수백 개로 세분화하여 촬영하는 자외선과 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서(초분광카메라); 상기 RGB 영상을 촬영하는 DSLR을 포함한 디지털 카메라; 를 포함하는 것을 실시예로 한다.In addition, the photographing unit of the topographic information collecting device 110 of the present invention is a hyperspectral sensor (hyperspectral camera) having spectral information characteristics in the ultraviolet and infrared regions for subdividing the visible and near-infrared wavelength bands into hundreds; a digital camera including a DSLR for photographing the RGB image; It is an embodiment to include.

이때, 상기 초분광센서는 근적외선(NIR) 영상센서 또는 다중분광 영상센서(Optical Multispectral Sensor) 또는 초분광 영상센서(Hyperspectral Sensor)로서, 상기 촬영영역의 상공에서 상기 근적외선(NIR) 영상센서는 600㎚~900㎚ 파장대 또는 Red 파장대와 NIR 파장대의 분광반사도, 상기 다중분광 영상센서는 400㎚~500㎚ 파장대 및 600㎚~700㎚ 파장대 또는 Blue 및 Red 파장대, 상기 초분광 영상센서는 400㎚~600㎚ 및 650㎚~750㎚ 파장대의 분광반사도를 측정하도록 분광 영상을 촬영하는 것을 예로 한다.In this case, the hyperspectral sensor is a near-infrared (NIR) image sensor, an optical multispectral sensor, or a hyperspectral sensor, and the near-infrared (NIR) image sensor is 600 nm above the photographing area. Spectral reflectivity of ~900nm wavelength band or Red wavelength band and NIR wavelength band, the multispectral image sensor is 400nm ~ 500nm wavelength band and 600nm ~ 700nm wavelength band or Blue and Red wavelength band, the hyperspectral image sensor is 400nm ~ 600nm and taking a spectral image to measure spectral reflectivity in a wavelength band of 650 nm to 750 nm.

한편, 본 발명의 상기 환경정보수집장치(120)는 제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 동영상 및 정지영상을 촬영하는 다수의 CCTV모듈과, 하천 수상에 설치되어 수위를 계측하는 수위센서와, 제방을 포함한 하천을 따라 지상과 수상에 설치되어 육지와 수중 온도를 측정하는 온도센서와, 제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 하천 주변의 습도를 측정하는 습도센서, 상기 계측 내지 측정된 정보들을 시간대별로 저장 관리하는 데이터로거 및 상기 계측 내지 측정된 정보들을 무선으로 수집 전송하는 통신경로를 제공하는 네트워크 센서를 포함하는 것을 실시예로 한다. On the other hand, the environmental information collecting device 120 of the present invention is installed on the ground along the river including the embankment and a plurality of CCTV modules for shooting moving images and still images, a water level sensor installed on the water surface of the river to measure the water level, A temperature sensor installed on the ground and water along a river including an embankment to measure land and water temperature, a humidity sensor installed on the ground along a river including a river to measure the humidity around a river, and the measured or measured information An embodiment includes a data logger that stores and manages for each time period and a network sensor that provides a communication path for wirelessly collecting and transmitting the measured or measured information.

또 한편, 본 발명의 상기 운용분석장치(130)는 현장의 원격적 관리장치로서, 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)와 통신 접속시키는 운용통신부; 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 출력하는 모니터부; 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 저장하는 운용저장부; GPS정보를 기반으로 촬영영역에 대한 좌표값을 산출 저장하는 한편 상기 지형정보수집장치(110)로 전송하거나, 상기 지형정보수집장치(110)의 이동 및 동작을 원격 제어하고, 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 상기 지형정보수집장치(110)에서 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보에 대해 이상유무 또는 이상변화를 최종 분석하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보 및 최종 분석정보를 출력장치를 통해 출력하고 운용저장부에 저장하는 한편, 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)와 통신접속시키는 운용통신부의 동작을 제어하는 운용제어부; 를 포함하여서 된 것을 실시예로 한다.On the other hand, the operation analysis device 130 of the present invention as a remote management device of the field, the operation communication unit for communication connection with the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120; a monitor unit for outputting information transmitted from the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and finally analyzed information; an operation storage unit for storing information transmitted from the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and finally analyzed information; Calculating and storing a coordinate value for a photographing area based on GPS information, while transmitting it to the topographic information collecting device 110, or remotely controlling the movement and operation of the topographic information collecting device 110, an information analysis algorithm and program The presence or absence or abnormal change is finally analyzed for the spectral or RGB image information and analysis information transmitted from the topographic information collection device 110 through the output device, and the spectral or RGB image information, analysis information, and final analysis information are output to the device. an operation control unit for controlling the operation of the operation communication unit to output the output through the operation storage unit and store it in the operation storage unit, and to communicate with the terrain information collection device 110 and the environment information collection device 120; What has been done including

이때, 본 발명의 상기 운용분석장치(130)의 정보분석 알고리즘 및 프로그램은 지형정보수집장치(110)에서 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보를 취합하여 영상 및 문자로 변환시켜 모니터로 출력 및 운용저장부로 저장시키는 데이터통합파트; 통합된 분석데이터로부터 촬영영역의 이상 및 변화 발생 여부를 판단하고, 촬영영역의 균열도(길이/너비/깊이 등)를 최종분석하여 모니터로 출력 및 운용저장부로 저장하는 변화발생분석파트; 사전에 설정된 테이블에 따라 최종 분석정보를 입력하여 촬영영역에 대한 환경평가자료로 가공하여 제공하는 환경평가파트; 를 포함하는 것을 실시예로 한다.At this time, the information analysis algorithm and program of the operation and analysis device 130 of the present invention collects the spectral or RGB image information and analysis information transmitted from the topographic information collection device 110, converts it into an image and text, and outputs it to the monitor and data integration part to be stored in the operation storage unit; a change occurrence analysis part that determines whether abnormalities and changes occur in the photographing area from the integrated analysis data, and finally analyzes the cracks (length/width/depth, etc.) an environmental evaluation part that inputs final analysis information according to a table set in advance and processes it into environmental evaluation data for the shooting area; It is an embodiment to include.

또 한편, 본 발명 중 상기 3D가상공간구현장치(140)는 지형정보분성장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 기준이미지 및 영상이미지와 SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터를 저장하는 수집정보DB와, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여, 상기 수집정보DB에 저장하는 이미지수집모듈과, 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 상기 수집정보DB에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고, 상기 수집정보DB에 저장하는 영상정합처리모듈과, 상기 영상정합 처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하는 모니터링모듈을 포함하는 가상공간정보관리수단; 상기 수집정보DB를 검색해서 필요 정보를 검색하는 검색모듈과, 상기 이미지수집모듈 및 영상정합 처리모듈과 모니터링모듈의 실행을 제어하는 데이터처리모듈과, 상기 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행하는 공간영상 편집모듈을 포함하는 영상컨트롤수단; 을 포함하는 것을 실시예로 한다.On the other hand, in the present invention, the 3D virtual space realization device 140 is a collection information DB that stores the reference image and image image of the topographic information separation device 110 and the environment information collection device 120 and SIFT descriptor data. And, a reference image of the space according to the shooting angle for each camera position of the topographic information collecting device 110 and the environmental information collecting device 120 is collected, and the shooting point of the video image collected by re-photographing of the indoor space is the reference image An image collection module that sets according to and stores in the collection information DB, analyzes the image image, sets SIFT descriptor data for each section in the image image according to the SIFT algorithm, and stores it in the collection information DB, and images adjacent to each other An image matching processing module for generating a virtual space image by matching an intersection section of an image based on the SIFT descriptor data, and storing it in the collection information DB, and a monitoring module for monitoring the processing status of the image matching processing module virtual spatial information management means; A search module for searching the collection information DB to retrieve necessary information, a data processing module for controlling execution of the image collection module, image matching processing module, and monitoring module, and outputting control status and inputting control information of the data processing module Image control means including a spatial image editing module for executing a dashboard for; It is an embodiment to include.

또 한편, 본 발명 중 상기 통신장치(150)는 LAN(Local Area Network : 근거리 통신망), MAN(Metropolitan Area Network : 대도시 통신망), WAN(Wide Area Network: 광역 통신망), 인터넷통신망, WiFi(Wireless Fidelityv : 와이파이)를 포함한 각종 온라인 데이터 통신망 및 GPS(Global Positioning System)와 접속하여 수집 정보 및 제어 신호를 지형정보수집장치(110)와 운용분석장치(130) 간에 양방향 통신 가능하도록 하는 통신모듈일 수 있다.On the other hand, in the present invention, the communication device 150 includes a local area network (LAN), a metropolitan area network (MAN), a wide area network (WAN), an Internet communication network, and a wireless fidelityv (WiFi) network. : It may be a communication module that connects to various online data networks including Wi-Fi and GPS (Global Positioning System) to enable two-way communication between the geographic information collection device 110 and the operation analysis device 130 for collection information and control signals. .

그리고, 본 발명 중 상기 하천 관리주체의 관리컴퓨터시스템(200)은 정부 또는 지자체 또는 환경관련 관리기관 및 연구기관에 설치되어, 상기 지형정보수집장치(110)의 운항경로를 설정 또는 원격 제어하면서, 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보와, 상기 환경정보수집장치(120)에서 수집된 환경정보를 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 최종 분석한 후, 저장 및 출력하는 한편, 상기 개인통신단말기(300)로 전송하는 관리 컴퓨터시스템인 것을 실시예로 한다.And, in the present invention, the management computer system 200 of the river management subject is installed in the government or local government or environment-related management organizations and research institutes, while setting or remotely controlling the operation route of the topographic information collection device 110, After analyzing the transmitted spectral or RGB image information and analysis information, and the environmental information collected by the environmental information collecting device 120 through an information analysis algorithm and program, the presence or absence of abnormality or abnormal change in the photographing area is finally analyzed, and then stored and output On the other hand, it is assumed that the management computer system for transmitting to the personal communication terminal 300 is an embodiment.

이때, 상기 관리컴퓨터시스템(200)은 제방을 포함한 하천이 위치한 지역의 관공서, 공중 이용시설 등에 설치되는 모니터를 포함한 출력장치(210)로 제방 및 하천 관련 정보와 3D가상공간 이미지를 출력시키는 한편, 홍수를 포함한 이상 발생 시 즉각적인 비상 안내 정보를 출력시키는 기능을 포함하는 것을 실시예로 한다.At this time, the management computer system 200 outputs the embankment and river related information and 3D virtual space image to the output device 210 including a monitor installed in government offices and public facilities in the area where the river including the embankment is located. In an embodiment, including a function of outputting immediate emergency guidance information when an abnormality including a flood occurs.

그리고, 본 발명 중 상기 개인통신단말기(300)는 하천정보제공시스템(100) 또는 관리컴퓨터시스템(200)에서 전송하는 3D가상공간을 포함한 제방 및 하천 정보를 활성화하는 애플리케이션을 포함한 프로그램이 탑재된 스마트폰 또는 PC인 것을 실시예로 한다.And, in the present invention, the personal communication terminal 300 is a smart loaded with a program including an application for activating the embankment and river information including the 3D virtual space transmitted from the river information providing system 100 or the management computer system 200 . Let it be a phone or a PC as an embodiment.

이와 같은 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention will be described as follows.

본 발명은 운용분석장치(130) 또는 관리컴퓨터시스템(200)에서 상기 지형정보수집장치(110)의 운항경로를 설정 또는 실시간으로 원격 제어하여 이동이 이루어지도록 한다.In the present invention, the operation analysis device 130 or the management computer system 200 sets the operation route of the topographic information collection device 110 or remotely controls it in real time so that movement is made.

이때, 상기 지형정보수집장치(110)는 자율주행이 가능하도록 자동항법장치가 장착되어 있어, 사전에 촬영영역에 대한 GPS 좌표지점을 입력하면 기설정된 운항 경로를 따라 첨부 도면 도 4에 도시된 바와 같이, 해당 제방의 설정 좌표에 따라 이동하면서 분광 영상을 촬영하게 된다. At this time, the terrain information collecting device 110 is equipped with an automatic navigation device to enable autonomous driving, so if a GPS coordinate point for a photographing area is input in advance, it follows a preset navigation route as shown in FIG. Similarly, a spectral image is taken while moving according to the set coordinates of the embankment.

이때 또한, 상기 지형정보수집장치(110)는 사전에 설정된 운항경로를 따라 이동하되 GPS 신호를 통해 위치를 파악하고, 상기 지형정보수집장치(110)의 롤링 및 피칭에 대한 데이터 보정을 위하여 자동항법장치가 자세 값을 동시에 기록하여 자신들의 운항경로를 저장한다.At this time, the topographic information collecting device 110 moves along a previously set navigation route, but determines the location through a GPS signal, and automatically navigates to correct data for rolling and pitching of the topographic information collecting device 110 . The devices simultaneously record the attitude values and store their route.

이러한 상태에서 상기 지형정보수집장치(110)가 근적외선 영상센서, 다중분광 영상센서 또는 초분광 영상센서와 같은 초분광센서로 분광영상을 촬영하고, 사전에 설정된 분광 또는 RGB 영상정보의 영상(색상) 변화도에 따라 이벤트가 발생 즉, 균열이 발생되었거나 균열이 의심되는 장소에 대해 근접하여 RGB 영상정보를 추가적으로 촬영하여 분석한다.In this state, the topographic information collecting device 110 takes a spectral image with a hyperspectral sensor such as a near-infrared image sensor, a multispectral image sensor, or a hyperspectral image sensor, and a preset image (color) of the spectral or RGB image information. According to the gradient, an event occurs, that is, a crack is generated or a crack is suspected, and RGB image information is additionally captured and analyzed.

이와 같이 본 발명은 상기 지형정보수집장치(110)의 초분광센서에서 촬영된 분광 영상의 분석 결과 제방에 균열이 발생하였거나 의심되는 경우, 설정된 운항경로에서 일시적으로 벗어나 균열이 발생된 좌표로 이동하여 RGB 영상을 촬영하여 운용분석장치(130) 또는 관리컴퓨터시스템(200)으로 전송함으로써, 분석 알고리즘이나 프로그램에만 의존하지 않고 관리자가 사진 확인을 통해 직관적인 평가 분석을 추가함으로써, 분석의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. As such, in the present invention, when a crack has occurred or is suspected as a result of analysis of the spectral image taken by the hyperspectral sensor of the topographic information collecting device 110, it temporarily deviates from the set navigation route and moves to the coordinates where the crack occurred. By capturing an RGB image and transmitting it to the operational analysis device 130 or the management computer system 200, the administrator does not depend only on the analysis algorithm or program, but adds intuitive evaluation analysis through photo confirmation, further improving the accuracy of analysis can do it

참고로, 상기 초분광센서는 촬영영역의 상공, 예를 들면, 200m의 고도를 비행하는 지형정보수집장치(110)에서 디지털 카메라는 RGB 영상을 촬영하고, 근적외선(NIR) 영상센서는 600㎚~900㎚ 파장대 또는 Red 파장대와 NIR 파장대의 분광반사도, 상기 다중분광 영상센서는 400㎚~500㎚ 파장대 및 600㎚~700㎚ 파장대 또는 Blue 및 Red 파장대, 상기 초분광 영상센서는 400㎚~600㎚ 및 650㎚~750㎚ 파장대의 분광반사도를 측정하도록 분광 영상을 촬영하면서 일반 RGB영상을 촬영하여 지형 측량을 통해 3D가상공간 정보를 수집하며, 이는 첨부 도면 4에 도시된 바와 같다. For reference, in the hyperspectral sensor, the digital camera captures the RGB image in the topographic information collecting device 110 that flies at an altitude of 200 m above the imaging area, for example, and the near-infrared (NIR) image sensor is 600 nm~ Spectral reflectivity of 900 nm wavelength band or Red wavelength band and NIR wavelength band, the multi-spectral image sensor is 400 nm to 500 nm wavelength band and 600 nm to 700 nm wavelength band or Blue and Red wavelength band, the hyperspectral image sensor is 400 nm to 600 nm and While taking a spectral image to measure the spectral reflectivity in the wavelength band of 650 nm to 750 nm, general RGB images are taken and 3D virtual space information is collected through topographical surveying, as shown in the accompanying drawing 4 .

상기 분광 영상은 최대 1,000개 정도의 좁은 스펙트럼 밴드로 촬영할 수 있어 물체의 반사특성을 그대로 기록하여 지형 및 지물을 구분할 수 있으며, 예를 들면, 100여 개가 넘는 파장구간에서 촬영영역으로부터 반사 또는 방출되는 복사에너지를 감지한다.The spectral image can be taken in a narrow spectral band of up to about 1,000, so that the reflective characteristics of the object can be recorded as it is, so that the topography and features can be distinguished. Detects radiant energy.

모든 이미징 시스템에는 필터와 센서 구성에 따라 측정되는 파장대가 존재한다. 한 종류 파장대만이 이용되는 경우는 panchromatic이라 부르며, 일반적으로 많이 사용되는 RGB 영상의 경우 센서에서 R,G,B 세 파장대를 감응하는 일종의 다분광 이미징(multispectral imaging)이라고 할 수 있다. 사람의 눈에 인식되는 것이 RGB라 RGB 영상을 많이 이용하는 것일 뿐 실제로는 다양한 방식의 구성이 가능하다. All imaging systems have wavelength bands that are measured depending on the filter and sensor configuration. When only one wavelength band is used, it is called panchromatic, and in the case of RGB images that are commonly used, it can be called a kind of multispectral imaging in which the sensor responds to three wavelength bands R, G, and B. Since RGB is perceived by the human eye, RGB images are used a lot, and in reality, various configurations are possible.

이때, 초분광 이미징(hyperspectral imaging)은 일반적 분광기에서 이용되는 정도의 많은 정도의 파장 수에 공간적 이미징이 더해진 것이다. 픽셀마다 스펙트로미터로 촬영한 듯한 스펙트럼이 존재하는 것이다. 촬영되는 파장이 십~수백개, relative spectral resolution이 0.01 정도인 경우, hyperspectral이라고 하는데, 이 relative spectral resolution은 absolute spectral resolution/length of the spectrum이라고 한다. 분광분해능을 촬영되는 전체 파장범위로 나눈 값을 말한다.In this case, the hyperspectral imaging is spatial imaging added to the number of wavelengths of many degrees used in a general spectrometer. Each pixel has a spectrum as if it was photographed with a spectrometer. When the number of wavelengths to be photographed is tens to hundreds and the relative spectral resolution is about 0.01, it is called hyperspectral, and this relative spectral resolution is called absolute spectral resolution/length of the spectrum. It refers to the value obtained by dividing the spectral resolution by the entire wavelength range being photographed.

일반적 RGB 영상이 Red, Blue, Green의 세 영상이 쌓여 있는 큐브 형태인 것처럼, 초분광 영상의 경우 촬영되는 각 파장 영상이 쌓여 있는 형태의 데이터 큐브가 형성된다.Just as a general RGB image is in the form of a cube in which three images of Red, Blue, and Green are stacked, in the case of a hyperspectral image, a data cube is formed in which images of each wavelength captured are stacked.

분광 영상의 촬영 방식은 여러 가지가 존재하며, 이에 따라 측정 장치들의 분류가 나뉜다. 일반적인 RGB 영상과 같이 센서에 파장에 따른 필터들을 달아서 촬영하는 다분광장치들의 경우, 스냅샷으로 한 번에 영상이 촬영되며 센서의 필터 구성이 어떻게 되어 있느냐에 따라 얻어지는 데이터가 달라진다. 라인스캔을 하는 Pushbroom이나 포인트스캔인 Whisk-broom 방식에 비해 스냅샷 방식의 촬영이므로 훨씬 간단하고 모든 데이터가 동시에 촬영된다는 장점이 있지만, 센서와 필터 구성을 무한정으로 늘릴 수도 없기 때문에 파장대의 개수가 다른 방식에 비해 적다.There are several methods for capturing a spectral image, and accordingly, measurement devices are classified. In the case of multi-spectral devices that take photos by attaching filters according to wavelengths to the sensor like general RGB images, images are taken as snapshots at once, and the data obtained varies depending on the filter configuration of the sensor. Compared to the pushbroom, which is a line scan, or the whisk-broom, which is a point scan, the snapshot method is much simpler and has the advantage that all data is captured at the same time. less than the method.

한편, 스캐닝 방식의 경우 이름 그대로 스캐닝을 하기 때문에 동시 촬영이 되지 않는다. 따라서 장치가 흔들리거나 피사체가 움직이면 안 된다. Pushbroom은 흔히 말하는 라인스캐닝 방식으로 가장 흔히 이용되는 초분광영상 촬영 방법이다. 한 번 촬영 시에 슬릿으로 선 방향의 빛이 들어와서 그 빛이 분광기를 거쳐 각 파장대 별로 퍼져 면이 되어 2D 디텍터에 검출된다. 공간 방향과 스펙트럼 방향의 2d 영상이 촬영된다. 그리고 카메라, 혹은 물체가 y방향으로 움직이면서 라인스캐닝을 하여 전체 3D 큐브를 구성한다. On the other hand, in the case of the scanning method, simultaneous shooting is not possible because scanning is performed as the name suggests. Therefore, the device must not be shaken or the subject must not move. Pushbroom is the most commonly used hyperspectral imaging method as a line scanning method. At the time of shooting, the light in the linear direction enters the slit, and the light goes through a spectrometer, spreads for each wavelength band, and becomes a surface, which is detected by the 2D detector. 2d images in the spatial and spectral directions are taken. Then, while the camera or object moves in the y direction, line scanning is performed to compose the entire 3D cube.

상기와 같이 제방의 설정 운항경로를 따라 비행하는 지형정보수집장치(110)에 마련된 촬영부의 초분광센서에서 촬영된 분광 영상을 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램이 분석하여, 제방에 균열이 의심될 경우, 균열 좌표로 이동하여 RGB 영상을 근접 촬영하여, 분광 영상 및 분석정보와 함께 운용분석장치(130)로 전송하면, 상기 운용분석장치(130)는 지형정보수집장치(110)에서 전송된 정보들을 취합하여, 자체 탑재된 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역인 제방에 균열이 발생되었는지 균열이 발생되었다면 균열의 공간적 분포도를 분석하는 한편, 균열의 깊이를 포함한 제방의 단면을 분석하여 데이터화한다.As described above, the spectral image analysis algorithm and program analyze the spectral image taken by the hyperspectral sensor of the photographing unit provided in the topographic information collecting device 110 that flies along the set operation route of the embankment. When the RGB image is taken close-up by moving to the crack coordinates and transmitted to the operation analysis device 130 together with the spectral image and analysis information, the operation analysis device 130 collects the information transmitted from the topographic information collection device 110 . Therefore, if a crack has occurred in the embankment, which is the shooting area, through the self-installed information analysis algorithm and program, the spatial distribution map of the crack is analyzed, while the cross section of the embankment including the depth of the crack is analyzed and dataized.

이와 같은 본 발명은 촬영영역인 제방에 대한 정보 분석의 정밀성 내지 정확성을 향상시키는 것이 가능하고, 이와 같이 분석한 데이터를 하천의 환경 평가 및 홍수 발생 등의 재해 발생 가능성에 대한 평가자료로 제공하는 것이 가능하다.As described above, the present invention makes it possible to improve the precision and accuracy of information analysis on the embankment, which is a photographing area, and to provide the analyzed data as evaluation data for the environmental evaluation of rivers and the possibility of disasters such as floods. It is possible.

또한, 본 발명은 일반적인 RGB 영역의 영상으로는 확인할 수 없는 즉, 사람의 눈으로는 볼 수 없는 특성인 자외선과 적외선 특성을 활용하여, 초분광 영상정보를 기반으로 다층적인 정보 수집 및 분석이 이루어지도록 함으로써, 다각적이면 입체적인 정보 수집 및 이를 통한 제방 상태 분석이 이루어지도록 하고, 이를 통해, 제방에 대한 폭넓은 정보 분석이 가능하다.In addition, the present invention utilizes the ultraviolet and infrared characteristics, which are characteristics that cannot be confirmed with general RGB images, that is, characteristics that cannot be seen with the human eye, and multi-layered information collection and analysis is performed based on hyperspectral image information. In this case, it is possible to collect multi-dimensional, three-dimensional information and analyze the condition of the embankment through it, and through this, it is possible to analyze a wide range of information about the embankment.

또한, 본 발명은 일반적인 RGB 영역의 영상으로는 확인할 수 없는 즉, 사람의 눈으로는 볼 수 없는 특성인 자외선과 적외선 특성을 활용하여, 초분광 영상정보를 기반으로 다층적인 정보 수집 및 분석이 이루어지도록 함으로써, 직접 관리자가 제방에서 육안으로 확인하지 않고도 제방의 균열 분포도와 깊이 등을 분석하는 것이 가능하다.In addition, the present invention utilizes the ultraviolet and infrared characteristics, which are characteristics that cannot be confirmed with general RGB images, that is, characteristics that cannot be seen with the human eye, and multi-layered information collection and analysis is performed based on hyperspectral image information. It is possible to analyze the distribution and depth of cracks in the embankment without the manager directly checking the embankment with the naked eye.

또한, 본 발명은 상기와 같이 촬영영역인 제방을 포함한 하천 상태 정보에 대한 분석의 정밀성 내지 정확성 향상과 추가적인 분석 확장성을 통해, 제방의 환경 조사가 정량적으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 향후 제방환경 평가와 지진 및 홍수 발생 등 재해 가능성에 대한 평가가 추가적으로 이루어지도록 하는 것이 가능하다.In addition, as described above, the present invention enables quantitative environmental investigation of the embankment through improvement of precision and accuracy of analysis of river state information including the embankment, which is the photographing area, and additional analysis scalability, so that future embankment environment evaluation and It is possible to additionally evaluate the possibility of disasters such as earthquakes and floods.

이러한 본 발명은 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 환경정보수집장치(120)를 구성하는 CCTV모듈을 통해 제방을 포함한 하천의 동영상 및 정지영상을 촬영하고, 수위센서를 통해 하천의 수위를 계측하고, 온도센서를 통해 제방을 포함한 하천의 육지와 수중 온도를 측정하고, 습도센서를 통해 제방을 포함한 하천 주변의 습도를 측정하고, 데이터로거를 통해 상기 계측 내지 측정된 정보들을 시간대별로 저장 관리하면서 상기 운용분석장치(130)로 전송한다. 5, the present invention shoots moving images and still images of the river including the embankment through the CCTV module constituting the environmental information collecting device 120, and measures the water level of the river through the water level sensor Measures the land and water temperature of the river including the embankment through the temperature sensor, measures the humidity around the river including the embankment through the humidity sensor, and stores and manages the measured or measured information by time period through the data logger while transmitting to the operation analysis device (130).

상기와 같은 본 발명에서 상기 운용분석장치(130)는 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 촬영 내지 측정된 데이터를 취합하고 편차를 교정하여 통합 분석 데이터로 출력하거나, 편차가 설정 범위를 초과하는 경우 해당 장소에 대해 재촬영 및 측정이 이루어지도록 관리하는 관제기능이 포함되어 있다.In the present invention as described above, the operation analysis device 130 collects the data photographed or measured by the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120, corrects the deviation, and outputs it as integrated analysis data, or It includes a control function that manages to re-shoot and measure the location when it exceeds the set range.

이와 같이 상기 운용분석장치(130)가 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 촬영 내지 측정된 데이터를 취합하고 편차를 교정하는 것은, 취합된 촬영 내지 측정 데이터에서 각종 분석 수치의 총 합을 측정 횟수로 나눈 평균값으로 교정하는 것이 바람직하며, 설정된 편차 범위를 초과하는 경우, 적어도 제방을 포함한 하천의 해당 위치에 변화가 발생 예컨대 제방 균열 또는 홍수(가뭄)가 발생하였다는 것을 의미하므로, 상기 지형정보수집장치(110)를 해당 제방에 대한 전체 재촬영 및 측정을 하거나, 제방의 해당 좌표로 이동하여 재촬영 및 측정을 하여 재분석을 실시함으로써, 제방의 상태를 더욱 정확히 분석할 수 있도록 한다.In this way, the operation and analysis device 130 collects the data photographed or measured by the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and corrects the deviation, various analysis values from the collected photographed or measured data It is desirable to calibrate the sum of the total by the number of measurements, and if it exceeds the set deviation range, a change occurs in the corresponding position of the river including at least the embankment. For example, it means that a dike crack or flood (drought) has occurred. Therefore, the state of the embankment can be more accurately analyzed by re-photographing and measuring the entire terrain information collection device 110 for the embankment, or moving to the corresponding coordinates of the embankment and re-photographing and measuring the embankment to perform re-analysis. let it be

상기와 같은 본 발명은 예시적으로, 상기 지형정보수집장치(110)의 제어부 또는 상기 운용분석장치(130)의 운용제어부는 지진감지장치에서 검출된 지진 레벨이 사전에 설정된 레벨 이상이거나, 강수측정장치에서 측정된 강수량이 사전에 설정된 양 이상인 경우, 상기 지형정보수집장치(110)를 제방을 포함한 하천으로 이동시켜 분광 영상 또는 RGB 영상을 수집하여 분석이 이루어지도록 하는 것도 바람직하다.The present invention as described above is illustratively, the control unit of the topographic information collection device 110 or the operation control unit of the operation analysis device 130, the earthquake level detected by the earthquake detection device is greater than or equal to a preset level, or precipitation measurement When the amount of precipitation measured by the device is greater than or equal to a preset amount, it is also preferable to move the topographic information collection device 110 to a river including an embankment to collect a spectral image or RGB image for analysis.

이와 같이 하면, 지진이나 폭우 또는 홍수 발생 등과 같은 자연재해에 의해 제방의 손상 여부를 재해 발생 즉시 즉각적으로 확인하여 재난에 대처할 수 있도록 하는 것이 가능하다.In this way, it is possible to immediately check whether the embankment is damaged by a natural disaster, such as an earthquake, heavy rain, or flood, and to respond to the disaster.

본 발명은 상기와 같이 수집되고 분석된 제방을 포함한 하천에 대한 지형 이미지와 변화 이미지 및 환경 변화 정보들을 3D가상공간 이미지로 구현하게 되는데, 이때, 상기 운용제어부가 3D가상공간 구현 구역을 설정하게 되는데, 이는 참고로 사전에 가상공간 범위 가능성 검토를 위해 수집하여 데이터화하고 이를 통해 확보된 EDC(Eco Delta City) 기초정보를 토대로 EDC 가상공간 범위를 선정하는 것이다(첨부 도면 도 6 참조).The present invention implements the topographic image, change image, and environmental change information of the river including the embankment collected and analyzed as described above as a 3D virtual space image. At this time, the operation control unit sets the 3D virtual space realization area. For reference, this is to select the EDC virtual space range based on the EDC (Eco Delta City) basic information obtained through collecting and dataizing in advance to review the possibility of the virtual space scope (refer to the attached drawing Fig. 6).

이와 같은 본 발명에서 상기 3D가상공간구현장치(140)는 지형정보분성장치(110)의 지형정보와 환경정보수집장치(120)의 환경정보의 기준이미지 및 영상이미지와 SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터를 저장하고, 상기 지형정보분성장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여 상기 수집정보DB에 저장하고, 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 상기 수집정보DB에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고 상기 수집정보DB에 저장하고, 상기 영상정합 처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하고, 상기 수집정보DB를 검색해서 필요 정보를 검색하고, 데이터 처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행한다.As described above, in the present invention, the 3D virtual space realization device 140 obtains the reference image and image image of the topographic information of the topographic information analysis device 110 and the environment information of the environment information collection device 120, and the SIFT descriptor data. storage, and collect a reference image of the space according to the shooting angle for each camera position of the topographical information analyzing device 110 and the environmental information collecting device 120, and based on the shooting point of the video image collected by re-photographing of the indoor space It sets according to the image and stores it in the collection information DB, analyzes the video image, sets SIFT descriptor data for each section in the video image according to the SIFT algorithm, and stores it in the collection information DB. Intersections of neighboring video images Creates a virtual space image by matching based on the SIFT descriptor data, stores it in the collection information DB, monitors the processing status of the image matching processing module, searches the collection information DB to retrieve necessary information, and data Executes the dashboard for outputting the control status of the processing module and inputting control information.

이에 대해 구체적으로 설명하자면, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)에서 해당 촬영각에 따라 촬영해서 영상이미지를 수집하여 전송하면, 상기 이미지 수집모듈이 전송된 영상이미지를 수집정보DB에 저장한다.To explain this in detail, when the topographic information collecting device 110 and the environmental information collecting device 120 capture the image according to the corresponding shooting angle and collect and transmit the image image, the image collecting module collects the transmitted image image. It is stored in the information DB.

다음으로, 상기 영상정합 처리모듈이 수집한 영상이미지를 기준이미지와 비교하여, 상기 영상이미지가 해당 기준이미지와 불일치한 것으로 확인되면 영상정합 처리모듈은 불일치한 영상이미지의 촬영각 정보를 기준이미지의 촬영각에 맞춰 보정한다. Next, by comparing the image image collected by the image registration processing module with a reference image, if the image image is found to be inconsistent with the reference image, the image registration processing module determines the shooting angle information of the inconsistent image image of the reference image. Adjust according to the shooting angle.

이에 대해 부연 설명하자면, 수집이미지와 영상이미지를 동일한 촬영각으로 촬영해 수집하고, 상기 수집이미지와 영상이미지는 동일한 구간을 촬영해야 하나 오차가 발생할 수 있으므로, 상기 영상정합 처리모듈은 동일한 촬영각의 수집이미지와 영상이미지를 서로 비교해서 오차 여부를 파악하고, 오차가 확인되면 해당 영상이미지의 촬영각 정보를 수집이미지의 촬영각 정보로 조정하고, 보정이 완료된 영상이미지를 수집정보DB에 저장한다.To explain this further, since the collected image and the video image are captured by shooting at the same shooting angle, and the collected image and the video image must be taken in the same section, an error may occur. The collected image and the video image are compared with each other to determine whether there is an error, and when the error is confirmed, the shooting angle information of the corresponding video image is adjusted to the shooting angle information of the collected image, and the corrected video image is stored in the collection information DB.

이때, 상기 영상정합 처리모듈이 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB에 저장하고, 영상정합 처리모듈이 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 공간 이미지를 생성한다.At this time, the image registration processing module analyzes the image image, sets the SIFT descriptor data for each section in the image image according to the SIFT algorithm, stores it in the collection information DB, and the image registration processing module calculates the intersection section of the neighboring image images. A spatial image is created by matching based on the SIFT descriptor data.

이에 대해 부연 설명하자면, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 카메라가 다양한 촬영각으로 제방을 포함한 하천을 촬영하므로, 데이터 처리모듈의 제어에 따라 영상정합 처리모듈은 수많은 영상이미지에서 특정 구간만을 선출하여 이웃하는 영상이미지끼리 연결하는 프로세싱을 진행해야 한다. 이를 위해 상기 영상정합 처리모듈은 해당 촬영각이 링크된 영상이미지를 분석해서, 서로 이웃하는 촬영각에서 기준이 되는 구간을 찾아 연결하며 정합하는 기능이 요구된다. 이러한 정합을 위해서는 영상이미지에 정합 기준이 될 수 있는 특정 타겟이 필요하고, 영상정합 처리모듈은 상기 특정 타겟의 이미지를 확인해서 영상이미지들을 서로 정합하고 편집한다.To elaborate on this, since the cameras of the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 take pictures of rivers including embankments at various angles, the image registration processing module has numerous It is necessary to select only a specific section from the video image and proceed with processing to connect the neighboring video images. To this end, the image matching processing module is required to analyze the video image to which the corresponding shooting angle is linked, find a reference section from the neighboring shooting angles, connect them, and match. For such registration, a specific target that can be a matching criterion for the video image is required, and the video matching processing module checks the image of the specific target to match and edit the video images with each other.

본 발명에서 상기 영상정합 처리모듈은 SIFT 알고리즘을 기반으로 영상이미지를 분석해서 특정 타겟을 분류하고 설정한다. 상기 SIFT 알고리즘의 SIFT는 Scale-Invariant Feature Transform의 약자로, 다수의 영상이미지를 서로 정합하기 위한 기본 솔루션이다. 상기 영상정합 처리모듈은 SIFT 알고리즘에 따라 타겟이 될 수 있는 구간에서 Extrema localization 과정인 3D Interpolation을 통해 특징점의 위치 픽셀값과 거리측정정보 등을 기초로 파악한다.In the present invention, the image registration processing module analyzes an image image based on the SIFT algorithm to classify and set a specific target. SIFT of the SIFT algorithm is an abbreviation of Scale-Invariant Feature Transform, and is a basic solution for matching a plurality of video images with each other. The image matching processing module determines the position of the feature point based on pixel values and distance measurement information through 3D interpolation, which is an extrema localization process, in a section that can be a target according to the SIFT algorithm.

상기 영상정합 처리모듈은 상기 물체의 이미지에서 국소적으로 튀는 부분을 찾는다(Scale-spaceextrema detection). 즉, 영상이미지에서 특징적인 부분(도드라지게 나타나는 부분)을 찾는 것인데, 상기 부분이 물체의 특징점으로 분류된다.The image registration processing module finds a locally bounced part in the image of the object (scale-space extreme detection). That is, to find a characteristic part (a part that appears prominently) in the video image, the part is classified as a characteristic point of an object.

또한, 상기 영상정합 처리모듈은 앞서 확인된 특징점들 중에서 신뢰도 있는 최종 특징점인 키 포인트를 선별한다. 이를 위해 영상정합 처리모듈은 해당 특징점들의 픽셀값(Intensity), 상기 특징점들 중 물체의 코너에 해당하는 위치나 크기 등을 기준으로 최종 특징점을 우선 선별해서 해당 영상이미지의 키 포인트로 설정한다.In addition, the image matching processing module selects a key point, which is a reliable final feature point, from among the previously identified feature points. To this end, the image matching processing module first selects the final feature point based on the pixel value (intensity) of the feature points and the position or size corresponding to the corner of the object among the feature points, and sets it as a key point of the corresponding image image.

또한, 상기 영상정합 처리모듈은 상기 키 포인트의 주변 영역에 대해 경사도를 구해서, 전체적으로 볼 때 상기 주변 영역의 픽셀값들이 가리키는 방향을 구한다. 즉, 상기 키 포인트로 설정된 특징점은 해당 물체 이미지의 코너에 해당하므로, 상기 특징점의 주변에는 하나 이상의 변 이미지가 포함되고, 상기 변 이미지의 픽셀값들은 해당 키 포인트의 픽셀을 향해 형성되는 것이다.In addition, the image registration processing module obtains the inclination of the surrounding area of the key point, and obtains the direction indicated by the pixel values of the surrounding area when viewed as a whole. That is, since the key point set as the key point corresponds to a corner of the object image, one or more side images are included around the key point, and pixel values of the side image are formed toward the pixel of the corresponding key point.

이후, 상기 영상정합 처리모듈은 주변 영역의 구성 픽셀 방향이 0도가 되도록 회전해서, 상기 주변 영역에 해당하는 부분을 SIFT 디스크립터 데이터로 설정하고 수집정보DB에 저장한다. 이를 통해 영상이미지에는 하나 이상의 SIFT 디스크립터 데이터가 구성된다. 따라서 촬영각에 따라 영상이미지에 변화가 있더라도 영상정합 처리모듈은 SIFT 디스크립터 데이터로 설정된 상기 주변 영역에 대해 동일한 구간으로 인식하게 된다.Thereafter, the image matching processing module rotates so that the pixel direction of the peripheral region becomes 0 degrees, sets the part corresponding to the peripheral region as SIFT descriptor data, and stores it in the collection information DB. Through this, one or more SIFT descriptor data is configured in the video image. Therefore, even if there is a change in the image image according to the shooting angle, the image matching processing module recognizes the peripheral area set as the SIFT descriptor data as the same section.

참고로, SIFT 디스크립터 데이터는 키 포인트의 주변 영역의 픽셀값들이 포함되고, 상기 키 포인트를 기준으로 주변 영역의 픽셀값들의 방향정보에 기반한 히스토그램 정보도 포함된다. 그러므로, 상기 SIFT 디스크립터 데이터는 상기 영상정합 처리모듈이 촬영각에 따라 변경된 영상이미지에서 동일한 구간을 나타내는 타겟을 식별하고, 서로 이웃하는 영상이미지를 정확히 정합할 수 있도록 한다. For reference, the SIFT descriptor data includes pixel values of a region surrounding a key point, and histogram information based on direction information of pixel values of a peripheral region with respect to the key point. Therefore, the SIFT descriptor data enables the image matching processing module to identify a target representing the same section in a video image changed according to a shooting angle, and accurately match adjacent video images.

일반적으로 SIFT 알고리즘에서 추천되는 Histogram Dimension은 128-dimension이므로, 카메라의 촬영각에 상관없이 동일한 구간을 포함하는 영상이미지는 상기 영상정합 처리모듈에 의해 동일한 구간을 정확히 추출하고 서로 이웃하는 영상이미지에서 서로 공유하는 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 영상이미지를 매칭하고, 기타 필요한 구간들을 서로 조합해서 제방을 포함한 하천 이미지를 생성한다.In general, since the Histogram Dimension recommended in the SIFT algorithm is 128-dimension, the video image including the same section regardless of the camera's shooting angle is precisely extracted from the same section by the image matching processing module, and each other from the neighboring video images. Image images are matched based on the shared SIFT descriptor data, and other necessary sections are combined to create a river image including an embankment.

첨부 도면 도 7 및 도 8은 본 발명에 따라 완성된 3차원가상공간 이미지이다.7 and 8 are three-dimensional virtual space images completed according to the present invention.

이와 같은 본 발명은 상기 영상정합 처리모듈이 영상이미지 정합 과정에서 완성될 3D가상공간 이미지의 기존 템플릿 데이터를 활용할 수도 있다. 이를 위해 상기 가상공간정보관리수단은 동일 실내 공간에 대한 기존 영상이미지와 템플릿 데이터를 저장하는 기존정보DB를 더 포함하고, 상기 영상정합 처리모듈은 해당 제방을 포한한 하천에 대한 기존 영상이미지 여부를 검색모듈의 제어에 따라 기존정보DB에서 검색해서 해당 템플릿 데이터를 기반으로 SIFT 알고리즘에 따라 신규 영상이미지의 매칭 프로세싱을 실행한다. As described above, in the present invention, the image registration processing module may utilize the existing template data of the 3D virtual space image to be completed in the image image registration process. To this end, the virtual spatial information management means further includes an existing information DB for storing existing image images and template data for the same indoor space, and the image matching processing module determines whether an existing image image for a river including the corresponding embankment. It searches the existing information DB under the control of the search module and executes matching processing of the new video image according to the SIFT algorithm based on the template data.

즉, 기존에 동일한 제방을 포함한 하천의 이미지가 존재한다면, 상기 영상정합 처리모듈은 해당 공간 이미지의 기존 템플릿 데이터를 기존정보DB에서 검색하고, 상기 템플릿 데이터를 기초로 해서 영상이미지에 대한 조합을 보다 손쉽게 할 수 있다. That is, if an image of a river including the same embankment exists in the past, the image matching processing module searches the existing template data of the spatial image in the existing information DB, and based on the template data, finds a combination for the image image. You can do it easily.

상기와 같은 영상정합 처리모듈은 전술한 과정에 따라 생성된 공간 이미지를 포맷팅해서 수집정보DB에 저장하는데, 상기 포맷팅은 영상이미지가 모두 정합되어 완성된 공간 이미지를 서로 연결해서 지정된 포맷으로 변환하며, 이를 통해서 출력되는 공간 이미지를 작업자가 영상 컨트롤 장치로 검색하고 출력시킬 수 있다.The image registration processing module as described above formats the spatial image generated according to the above-described process and stores it in the collection information DB. Through this, the operator can search for the output spatial image with the image control device and output it.

이와 같은 본 발명은 상기 3D가상공간구현장치(140)에서 3D가상공간을 구현하는 과정에서, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)에서 실시간 내지 주기적으로 수집되는 지형정보 및 환경정보의 변화가 대입되어 구현되도록 함으로써, 제방을 포함한 하천 상태에 대한 변화정보 예컨대, 제방 침하 내지 붕괴 및 홍수 내지 가뭄 가능성을 예측하고, 이에 대한 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 주변 지역 주민에게 정보를 3D가상공간 이미지를 통해 직관적으로 제공할 수 있도록 하는 것이 가능하다.As described above, in the process of implementing the 3D virtual space in the 3D virtual space realization device 140, the present invention provides topographic information collected in real time or periodically by the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120, and By allowing changes in environmental information to be substituted and implemented, change information on river conditions including embankments, such as subsidence or collapse of dikes and the possibility of floods or droughts, is predicted, and information and risk situations are provided to the relevant river management entity and residents of the surrounding area. It is possible to provide information to users intuitively through 3D virtual space images.

또한, 본 발명은 제방을 포함한 하천 상태에 대한 정보를 3D가상공간 이미지를 통해 신속하면서도 직관적으로 제공하여, 제방 침하 내지 붕괴 및 홍수 발생 가능성 및 해당 위치의 식별이 용이하게 이루어지도록 함으로써, 초기 대처가 신속하고 정확하게 이루어지도록 하는 것이 가능하다.In addition, the present invention provides information on the state of the river including the embankment through 3D virtual space images quickly and intuitively, so that the possibility of embankment subsidence or collapse and flood occurrence and the identification of the corresponding location can be easily made, so that the initial response is It is possible to make it happen quickly and accurately.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.While the present invention has been described and illustrated in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, the present invention is not limited to the construction and operation as so shown and described.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.In addition, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Accordingly, all such suitable alterations and modifications and equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.

100 : 하천정보제공시스템 110: 지형정보수집장치
120 : 환경정보수집장치 130 : 운용분석장치
140 : 3D가상공간구현장치 150 : 통신장치
200 : 관리컴퓨터시스템 300 : 개인통신단말기
100: river information providing system 110: topographic information collecting device
120: environmental information collection device 130: operation analysis device
140: 3D virtual space realization device 150: communication device
200: management computer system 300: personal communication terminal

Claims (10)

자동항법장치에 의해 측정 대상인 제방을 포함한 하천을 운항하면서 분광영상정보와 RGB영상정보를 수집하고, 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 이상 유무 또는 이상변화를 분석하여 정보화하고, 분석결과 이상 또는 변화가 있는 영역에 대해서 근접하여 RGB영상정보를 수집하는 지형정보수집장치(110);
측정 대상인 제방을 포함한 하천을 따라 설치되어, 실제 영상과 수위와 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 환경정보수집장치(120);
상기 지형정보수집장치(110)의 운항경로를 설정 또는 원격 제어하면서, 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보와, 상기 환경정보수집장치(120)에서 수집된 환경정보를 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 최종 분석한 후, 저장 및 출력하는 운용분석장치(130);
상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)에서 해당 촬영각에 따라 촬영 전송된 영상이미지를 기준이미지와 비교하여, 상기 영상이미지가 해당 기준이미지와 불일치한 것으로 확인되면 영상정합 처리모듈은 불일치한 영상이미지의 촬영각 정보를 기준이미지의 촬영각에 맞춰 보정하고, SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정하고, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 3D가상공간을 구현하되, 상기 운용분석장치(130)에서 분석된 촬영영역의 이상 유무 또는 이상변화를 상기 3D가상공간에 매칭시켜 출력하는 3D가상공간구현장치(140);
상기 운용분석장치(130)에서 분석된 정보 데이터 및 3D가상공간구현장치(140)에서 구현되는 3D가상공간영상을 통신망을 통해 제방을 포함한 하천 관리주체의 중앙관리통제소의 관리컴퓨터시스템(200)과 해당 제방 내지 하천 지역에 분포된 디스플레이장치(210) 및 지역주민 각각의 개인통신단말기(300)로 전송하는 통신장치(150); 를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
Spectral image information and RGB image information are collected while operating the river including the embankment to be measured by the automatic navigation system, and the presence or absence of abnormalities or abnormal changes are analyzed and informationalized through the spectral image analysis algorithm and program, and abnormalities or changes are detected as a result of the analysis. a geographical information collecting device 110 for collecting RGB image information in proximity to an area in which there is;
an environmental information collecting device 120 installed along a river including a levee to be measured and configured to collect an actual image and environmental information including water level, temperature and humidity;
Spectral or RGB image information and analysis information transmitted while setting or remote control of the navigation route of the geographical information collecting device 110 and the environmental information collected by the environmental information collecting device 120 are analyzed using an information analysis algorithm and program. an operation analysis device 130 for storing and outputting after a final analysis of the presence or absence of abnormality or abnormal change in the photographing area;
When it is confirmed that the image image captured and transmitted by the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 according to the shooting angle is compared with a reference image, and it is confirmed that the image image does not match the reference image, image matching processing The module corrects the shooting angle information of the inconsistent video image according to the shooting angle of the reference image, sets the SIFT descriptor data for each section in the video image according to the SIFT algorithm, and sets the SIFT descriptor data for the intersection section of the neighboring video images. A 3D virtual space realization device 140 that implements a 3D virtual space by matching based on the operation analysis device 130, and outputs the abnormality or abnormality of the photographing area analyzed by the operation analysis device 130 by matching it with the 3D virtual space;
The information data analyzed by the operation analysis device 130 and the 3D virtual space image implemented in the 3D virtual space realization device 140 are transferred to the management computer system 200 of the central management control center of the river management body including the embankment through the communication network and The display device 210 distributed in the embankment or river area and the communication device 150 for transmitting to the personal communication terminal 300 of each of the local residents; comprising;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
삭제delete 청구항1에 있어서,
상기 지형정보수집장치(110)는,
비행선 또는 드론으로서, 전원공급용 배터리; 비행구동부; 현 위치정보를 제공하는 GPS부; 분광 및 RGB 영상정보를 촬영하는 촬영부; 상기 촬영된 영상정보를 저장하는 저장부; 상기 운용분석장치(130)와 통신 접속시키는 통신부; 자동항법프로그램을 통해 운용분석장치(130) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부의 동작을 제어하고, 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 상기 촬영부에서 수집된 분광 영상정보에 대해 이상유무 또는 이상변화를 분석하고, 이상이나 변화발생 정보가 있는 경우 해당 좌표로 근접 이동하여 RGB 영상정보를 수집하도록 상기 비행구동부 및 촬영부를 제어하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보를 저장부에 저장하는 한편, 상기 운용분석장치(130)로 전송하도록 통신부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여서 된 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 1,
The terrain information collection device 110,
An airship or drone comprising: a battery for power supply; flight driving unit; GPS unit providing current location information; a photographing unit for photographing spectral and RGB image information; a storage unit for storing the photographed image information; a communication unit for communication connection with the operation analysis device 130; Controls the operation of the flight driving unit to move according to the coordinates transmitted from the operation analysis device 130 or the satellite through the automatic navigation program, controls the operation of the photographing unit that collects the spectral or RGB image information, a spectral image analysis algorithm and Analyze the presence or absence of abnormality or abnormal change for the spectral image information collected by the photographing unit through a program, and control the flight driving unit and the photographing unit to collect RGB image information by moving close to the corresponding coordinates if there is abnormality or change occurrence information and, while storing the spectral or RGB image information and analysis information in the storage unit, a control unit controlling the operation of the communication unit to transmit it to the operation and analysis device 130;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항3에 있어서,
상기 지형정보수집장치(110)의 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램은,
촬영영역의 측정좌표 정확성을 위해 설정되는 지상기준점을 측량하는 지상기준점 측량파트; 촬영된 분광 영상 또는 RGB 영상을 촬영영역의 좌표 정확성을 위한 지상기준점에 따른 영상정합 처리를 수행하는 데이터처리파트; 상기 데이터처리파트에서 처리된 데이터를 분석하여 지도에 맵핑시키는 데이터분석 및 맵핑파트; 및 상기 촬영영역을 종 방향과 횡 방향뿐만 아니라 깊이별로 상태 프로파일링이 가능하도록, 촬영영역의 균열도(길이/너비/깊이 등)를 지도화하는 균열지도작성파트; 상기 데이터분석 및 맵핑파트에서 맵핑되는 촬영영역의 이상 및 변화 발생에 따른 이벤트 발생신호를 출력하여, 상기 촬영부가 RGB 영상을 촬영하도록 하는 이벤트출력파트;를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 3,
The spectral image analysis algorithm and program of the topographic information collection device 110,
a ground reference point surveying part for surveying the ground reference point set for the accuracy of the measurement coordinates of the shooting area; a data processing part for performing image registration processing on the captured spectral image or RGB image according to a ground reference point for coordinate accuracy of a photographing area; a data analysis and mapping part that analyzes the data processed in the data processing part and maps it to a map; and a crack mapping part for mapping the degree of cracking (length/width/depth, etc.) of the imaging area so that state profiling of the photographing area is possible not only in the longitudinal and lateral directions but also by depth. In the data analysis and mapping part, an event output part for outputting an event generation signal according to the occurrence of abnormality or change in the photographing area mapped in the data analysis and mapping part, so that the photographing unit captures the RGB image;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항3에 있어서,
상기 지형정보수집장치(110)의 촬영부는,
가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 수백 개로 세분화하여 촬영하는 자외선과 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서; 상기 RGB 영상을 촬영하는 DSLR을 포함한 디지털 카메라; 를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 3,
The photographing unit of the geographical information collecting device 110,
a hyperspectral sensor having spectral information characteristics in the ultraviolet and infrared regions for photographing by subdividing the visible and near-infrared region wavelength bands into hundreds; a digital camera including a DSLR for photographing the RGB image; comprising;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항 1에 있어서,
상기 환경정보수집장치(120)는,
제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 동영상 및 정지영상을 촬영하는 다수의 CCTV모듈과, 하천 수상에 설치되어 수위를 계측하는 수위센서와, 제방을 포함한 하천을 따라 지상과 수상에 설치되어 육지와 수중 온도를 측정하는 온도센서와, 제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 하천 주변의 습도를 측정하는 습도센서, 상기 계측 내지 측정된 정보들을 시간대별로 저장 관리하는 데이터로거 및 상기 계측 내지 측정된 정보들을 무선으로 수집 전송하는 통신경로를 제공하는 네트워크 센서를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 1,
The environment information collection device 120,
A number of CCTV modules installed on the ground along the river including the embankment to record video and still images, a water level sensor installed on the water surface of the river to measure the water level, and the ground and water along the river including the embankment installed on land and water A temperature sensor that measures underwater temperature, a humidity sensor that is installed on the ground along a river including an embankment to measure the humidity around the river, a data logger that stores and manages the measured or measured information for each time period, and the measured or measured information Including a network sensor that provides a communication path for wirelessly collecting and transmitting them;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항1에 있어서,
상기 운용분석장치(130)는,
현장의 원격적 관리장치로서, 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)와 통신 접속시키는 운용통신부; 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 출력하는 모니터부; 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 저장하는 운용저장부; GPS정보를 기반으로 촬영영역에 대한 좌표값을 산출 저장하는 한편 상기 지형정보수집장치(110)로 전송하거나, 상기 지형정보수집장치(110)의 이동 및 동작을 원격 제어하고, 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 상기 지형정보수집장치(110)에서 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보에 대해 이상유무 또는 이상변화를 최종 분석하고, 상기 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보 및 최종 분석정보를 출력장치를 통해 출력하고 운용저장부에 저장하는 한편, 상기 지형정보수집장치(110) 및 환경정보수집장치(120)와 통신접속시키는 운용통신부의 동작을 제어하는 운용제어부; 를 포함하여서 된 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 1,
The operation analysis device 130,
An on-site remote management device, comprising: an operation communication unit for communication connection with the terrain information collection device 110 and the environment information collection device 120 ; a monitor unit for outputting information transmitted from the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and finally analyzed information; an operation storage unit for storing information transmitted from the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 and finally analyzed information; Calculating and storing coordinate values for a photographing area based on GPS information and transmitting to the topographic information collecting device 110, or remotely controlling the movement and operation of the topographic information collecting device 110 The presence or absence or abnormal change is finally analyzed for the spectral or RGB image information and analysis information transmitted from the topographic information collecting device 110 through the output device, and the spectral or RGB image information and analysis information and final analysis information are output to the device. an operation control unit for controlling the operation of the operation communication unit to output the output through the operation storage unit and store it in the operation storage unit, and to communicate with the terrain information collection device 110 and the environment information collection device 120; made by including
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항7에 있어서,
상기 운용분석장치(130)의 정보분석 알고리즘 및 프로그램은,
지형정보수집장치(110)에서 전송되는 분광 또는 RGB 영상정보와 분석정보를 취합하여 영상 및 문자로 변환시켜 모니터로 출력 및 운용저장부로 저장시키는 데이터통합파트; 통합된 분석데이터로부터 촬영영역의 이상 및 변화 발생 여부를 판단하고, 촬영영역의 균열도(길이/너비/깊이 등)를 최종분석하여 모니터로 출력 및 운용저장부로 저장하는 변화발생분석파트; 사전에 설정된 테이블에 따라 최종 분석정보를 입력하여 촬영영역에 대한 환경평가자료로 가공하여 제공하는 환경평가파트;를 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 7,
The information analysis algorithm and program of the operation analysis device 130,
a data integration part that collects the spectral or RGB image information and analysis information transmitted from the geographical information collecting device 110, converts them into images and texts, outputs them to a monitor, and stores them in an operation storage unit; a change occurrence analysis part that determines whether abnormalities and changes occur in the photographing area from the integrated analysis data, and finally analyzes the cracks (length/width/depth, etc.) Including; an environmental evaluation part that inputs the final analysis information according to a table set in advance and processes it into environmental evaluation data for the shooting area;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항1에 있어서,
상기 3D가상공간구현장치(140)는,
지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 기준이미지 및 영상이미지와 SIFT 디스크립터데이터를 저장하는 수집정보DB와, 상기 지형정보수집장치(110)와 환경정보수집장치(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여, 상기 수집정보DB에 저장하는 이미지수집모듈과, 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 상기 수집정보DB에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고, 상기 수집정보DB에 저장하는 영상정합처리모듈과, 상기 영상정합 처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하는 모니터링모듈을 포함하는 가상공간정보관리수단; 상기 수집정보DB를 검색해서 필요 정보를 검색하는 검색모듈과, 상기 이미지수집모듈 및 영상정합 처리모듈과 모니터링모듈의 실행을 제어하는 데이터처리모듈과, 상기 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행하는 공간영상 편집모듈을 포함하는 영상컨트롤수단; 을 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 1,
The 3D virtual space realization device 140,
A collection information DB for storing reference images, image images, and SIFT descriptor data of the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120, and the topographic information collection device 110 and the environment information collection device 120 An image collection module that collects a reference image of a space according to a shooting angle for each camera location, sets a shooting point of a video image collected by re-photographing of an indoor space according to the reference image, and stores the image in the collection information DB; Analyze the image, set SIFT descriptor data for each section in the video image according to the SIFT algorithm, store it in the collection information DB, and create a virtual space image by matching the intersection sections of neighboring video images based on the SIFT descriptor data and virtual spatial information management means including an image matching processing module for storing in the collection information DB, and a monitoring module for monitoring the processing status of the image matching processing module; A search module for searching the collection information DB to retrieve necessary information, a data processing module for controlling execution of the image collection module, image matching processing module, and monitoring module, and outputting control status and inputting control information of the data processing module Image control means including a spatial image editing module for executing a dashboard for; comprising;
A river information provision system using a three-dimensional virtual space characterized by
청구항1에 있어서,
상기 관리컴퓨터시스템(200)은,
제방을 포함한 하천이 위치한 지역의 관공서, 공중 이용시설 등에 설치되는 모니터를 포함한 출력장치(210)로 제방 및 하천 관련 정보와 3D가상공간 이미지를 출력시키는 한편, 홍수를 포함한 이상 발생 시 즉각적인 비상 안내 정보를 출력시키는 기능을 포함하는 것,
을 특징으로 하는 3차원 가상공간을 활용한 하천정보제공시스템.
The method according to claim 1,
The management computer system 200,
Embankment and river-related information and 3D virtual space images are output to the output device 210 including a monitor installed in government offices and public facilities in the area where rivers, including embankments, are located, while immediate emergency guidance information is provided in case of abnormalities including floods. that includes a function to output
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