KR102528134B1 - 3d 세굴지도 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

3D 세굴지도 제작 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 조사선박이 수상에서 이동하기 시작할 때의 하천의 초기 수위를 측정하는 수위측정단계; 상기 조사선박이 이동하면서 상기 조사선박에 탑재된 GPS 모듈 및 초음파 송수신기를 이용하여 상기 조사선박의 위치에 따른 수심 정보를 측정하는 수심측정단계; 상기 하천의 수위 변화를 기초로 상기 수심 정보를 보정하는 수심보정단계; 및 상기 수심보정단계에서 보정된 상기 수심 정보를 기초로 상기 하천의 바닥 면에 대한 3차원 지도를 제작하는 지도제작단계를 포함하는 3D 세굴지도 제작 방법이 제공될 수 있다.

Description

3D 세굴지도 제작 방법{METHOD FOR PRODUCING THREE-DIMENSIONAL SCOUR MAP}
본 발명은 3D 세굴지도 제작 방법에 관한 것이다.
세굴이란 물의 흐름에 의해 수중기초에 인접하는 하천 바닥 면이 국부적으로 침식되는 현상을 의미하고, 세굴이 심하게 발생할 경우 교량 등과 같은 구조물의 안정성에 심각한 문제를 초래할 수 있다.
따라서, 세굴 발생 여부 및 진행 상황을 면밀히 모니터링 하고 이를 관리할 필요가 있다.
종래 초음파 송수신기를 활용하여 수심 정보를 획득하여 하천 바닥 면의 3차원 지도를 제작하는 방법이 개발되었지만, 조사 기간 동안 발생하는 수위 변화를 고려하지 않아 실제 하천 바닥 면의 형상과 차이가 발생하는 문제가 있었다. 또한, 상술한 3차원 지도에 교량 수중기초에 대한 측량 결과가 반영되지 않아 세굴 발생 가능성이 높은 교량 수중기초 주변 지역을 특정하기 어려운 문제도 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1526733호(2015.06.05, 세굴현상 탐지 장치 및 이를 이용한 세굴현상 탐지 방법)
본 발명의 실시 예는 조사 시간 동안 발생하는 수위 변화를 고려하여 하천 바닥 면에 대한 3차원 지도를 제작하는 3D 세굴지도 제작 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 조사선박이 수상에서 이동하기 시작할 때의 하천의 초기 수위를 측정하는 수위측정단계; 상기 조사선박이 이동하면서 상기 조사선박에 탑재된 GPS 모듈 및 초음파 송수신기를 이용하여 상기 조사선박의 위치에 따른 수심 정보를 측정하는 수심측정단계; 상기 하천의 수위 변화를 기초로 상기 수심 정보를 보정하는 수심보정단계; 및 상기 수심보정단계에서 보정된 상기 수심 정보를 기초로 상기 하천의 바닥 면에 대한 3차원 지도를 제작하는 지도제작단계를 포함하는 3D 세굴지도 제작 방법이 제공될 수 있다.
상기 수심 정보는 초음파의 바 체크에 의해 보정된 수중 음속을 이용하여 측정될 수 있다.
상기 하천에 설치된 교량의 위치 및 3차원 형상을 측량하는 교량측량단계를 더 포함하고, 상기 3차원 지도는 상기 교량의 수중기초를 포함하는 3차원 형상을 포함하도록 제작될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 조사 기간 동안 발생하는 수위 변화를 기초로 보정된 수심 정보를 이용하여 하천 바닥 면에 대한 3차원 지도를 제작함으로써, 보다 정확한 3차원 지도를 제작할 수 있으며, 이를 통해 세굴 모니터링의 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 하천 바닥 면에 대한 3차원 지도는 교량 수중기초의 3차원 형상을 포함하도록 제작됨으로써, 세굴 발생 가능성이 높은 지역을 특정할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 세굴지도 제작 방법을 도시한 순서도이고,
도 2 내지 도 6은 각각 항적도, 격자수심도, 삼각망 구성도, 등고선도 및 3차원 지도를 도시한 도면이고,
도 7 및 도 8은 조사선박에 탑재되는 초음파 송수신기의 설치 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는, 명백히 다른 의미로 정의되어 있지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것으로 볼 것이지 본 발명을 제한하고자 하는 의도가 있는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 특별한 기재가 없는 한 복수형도 포함하는 것으로 볼 것이다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 기재된 경우, 해당 부분은 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소 "상"으로 기재된 경우, 해당 구성요소의 위 또는 아래를 의미하고, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결" 또는 "결합"된다고 기재된 경우, 해당 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라, 해당 구성요소가 또 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 어떤 구성요소를 설명하는데 있어서 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있지만, 이러한 용어는 해당 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등을 한정하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 세굴지도 제작 방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 세굴지도 제작 방법은 수위측정단계(S110), 수심측정단계(S120), 수심보정단계(S130) 및 지도제작단계(S140)를 포함할 수 있고, 교량측량단계(S100)를 더 포함할 수도 있다.
먼저, 하천에 설치된 교량의 위치 및 3차원 형상에 대한 정밀 측량을 실시할 수 있다(S100).
여기서, 교량의 위치 및 3차원 형상에 대한 정보는 하천의 바닥 면에 고정되는 교량의 수중기초에 대한 위치 및 3차원 형상에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다음으로, 조사선박이 수상에서 이동하기 시작할 때의 하천의 초기 수위를 측정할 수 있다(S110).
여기서, 하천의 수위는 하천의 땅과 인접하는 영역에 설치된 수위표를 작업자가 육안으로 직접 확인함으로써 측정될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 조사선박이 수상에서 이동하면서 조사선박에 탑재된 GPS 모듈 및 초음파 송수신기를 이용하여 조사선박의 위치에 따른 수심 정보를 측정할 수 있다(S120).
여기서, GPS 모듈은 네트워크 RTK 시스템(network real-time kinematic system)과 통신하여 조사선박의 정확한 위치 정보를 생성할 수 있다.
또한, 초음파 송수신기는 조사선박이 이동하는 각각의 수상 위치에서의 하천의 수심 정보를 생성할 수 있으며, 예를 들어 음향측심기(echo-sounder)를 포함할 수 있다.
특히, 수심 정보는 조사선박에 탑재된 바 체크(bar check) 장비에 의해 보정된 초음파의 수중 음속을 이용하여 측정될 수도 있다. 일반적으로, 초음파의 수중 음속은 1500m/s일 수 있지만, 하천의 염도, 유속, 온도, 밀도 등에 따라 변화할 수 있기 때문이다. 따라서, 수심 정보는 바 체크 장비에 의해 실시간으로 보정된 초음파의 수중 음속을 이용하여 측정됨으로써, 음속 변화에 따른 수심 정보의 오차를 줄일 수 있다.
다음으로, 하천의 수위 변화를 측정하고, 이를 기초로 수심측정단계에서 측정된 수심 정보를 보정할 수 있다(S130).
여기서, 하천의 수위 변화는 하천의 수심 정보를 측정한 시점에서 수위표 등을 이용하여 실시간으로 측정한 하천의 실시간 수위 값에서 하천의 초기 수위 값을 뺀 값을 의미할 수 있고, 수심 정보는 실제 측정된 수심 값에서 하천의 수위 변화를 뺀 값으로 보정될 수 있다. 하천의 수위는 조사 기간 동안 발생하는 조석 등과 같은 다양한 원인으로 인해 변화할 수 있기 때문이다. 따라서, 수심 정보는 수위 변화가 반영되도록 보정됨으로써, 조사 기간 동안 발생하는 하천의 수위 변화에 따른 수심 정보의 오차를 줄일 수 있다.
다음으로, 수심보정단계에서 보정된 수심 정보를 기초로 하천의 바닥 면에 대한 3차원 지도를 제작할 수 있다(S140).
여기서, 3차원 지도는 하천 바닥 면의 3차원 형상뿐만 아니라 교량 수중기초의 3차원 형상을 포함할 수도 있다. 따라서, 하천의 바닥 면 중 교량 수중기초 주변 지역을 특정할 수 있고, 해당 지역에서의 세굴 발생 여부 및 진행 상황을 모니터링 할 수 있다.
도 2 내지 도 6은 각각 항적도, 격자수심도, 삼각망 구성도, 등고선도 및 3차원 지도를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 하천 바닥 면에 대한 3차원 지도(도 6 참조)는 조사선박의 위치 정보에 따른 항적도(도 2 참조)와 하천 바닥 면의 수심 정보에 따른 격자수심도(도 3 참조), 삼각망 구성도(도 4 참조) 및 등고선도(도 5 참조)를 작성한 후 이를 기초로 입체 모델링을 수행하여 생성될 수 있고, 상술한 것처럼 교량 수중기초의 3차원 형상을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8은 조사선박에 탑재되는 초음파 송수신기의 설치 예를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 조사선박(10)에 탑재되는 초음파 송수신기(20)는 선체의 좌현, 우현, 선수 및 선미 중 어느 위치에든 설치될 수 있고, 선체에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 작업자는 초음파 송수신기(20)의 조향 각도를 자유롭게 설정할 수 있고, 예를 들어 수평면에 대하여 45도 내지 90도가 되도록 설정할 수도 있다.
일 예로, 초음파 송수신기(20)는 제1 회전 암(11)의 일단에 결합될 수 있고, 제1 회전 암(11)은 조사선박(10)의 좌현, 우현, 선수 또는 선미에 고정되는 브래킷(B)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 조사선박(10)에 회전 가능하게 결합되어 제1 회전 암(11)의 타단을 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 암(12)을 포함할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 실시 예를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 조사선박 11: 제1 회전 암
12: 제2 회전 암 20: 초음파 송수신기

Claims (3)

  1. 하천에 설치된 교량의 위치 및 3차원 형상을 측량하는 교량측정단계;
    조사선박이 수상에서 이동하기 시작할 때의 상기 하천의 초기 수위를 측정하는 수위측정단계;
    상기 조사선박이 이동하면서 상기 조사선박에 탑재된 GPS 모듈 및 초음파 송수신기를 이용하여 상기 조사선박의 위치에 따른 수심 정보를 측정하는 수심측정단계;
    상기 하천의 수위 변화를 기초로 상기 수심 정보를 보정하는 수심보정단계; 및
    상기 수심보정단계에서 보정된 상기 수심 정보를 기초로 상기 하천의 바닥 면에 대한 3차원 지도를 제작하는 지도제작단계를 포함하고,
    상기 수심 정보는 초음파의 바 체크(bar check) 장비에 의해 보정된 수중 음속을 이용하여 측정되고,
    상기 3차원 지도는 상기 조사선박의 항적도, 하천 바닥 면의 격자수심도, 삼각망 구성도 및 등고선도를 작성한 후 이를 기초로 입체 모델링을 수행하여 생성되되, 상기 교량의 수중기초를 포함하는 3차원 형상을 포함하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 3D 세굴지도 제작 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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