KR102671207B1 - 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법 - Google Patents

지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102671207B1
KR102671207B1 KR1020230151865A KR20230151865A KR102671207B1 KR 102671207 B1 KR102671207 B1 KR 102671207B1 KR 1020230151865 A KR1020230151865 A KR 1020230151865A KR 20230151865 A KR20230151865 A KR 20230151865A KR 102671207 B1 KR102671207 B1 KR 102671207B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
curvature
compaction
roughness coefficient
crc
evaluation
Prior art date
Application number
KR1020230151865A
Other languages
English (en)
Inventor
김성욱
최은경
고대홍
이영재
Original Assignee
(주)지아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)지아이 filed Critical (주)지아이
Priority to KR1020230151865A priority Critical patent/KR102671207B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102671207B1 publication Critical patent/KR102671207B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00—Tracing profiles
    • G01C7/02—Tracing profiles of land surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/36—Videogrammetry, i.e. electronic processing of video signals from a single source or from different sources to give parallax or range information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/02—Means for marking measuring points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

본 발명은 지반 다짐도를 평가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 다짐시공의 품질평가를 위해 시공 중단이 요구되는 데 더하여 대표지점에 대하여만 평가가 이루어짐으로 인해 평가결과의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 한계가 있었던 종래기술의 일점시험(one point test)을 이용한 다짐도 평가방법들의 문제점을 해결하기 위해, 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle ; UAV)를 통해 얻어진 평가대상 지역의 이미지를 미리 정해진 간격으로 나누어 격자를 생성하고, 고도정보(Digital Elevation Models ; DEM)를 이용하여 각각의 격자에 대하여 다짐시공 전후의 곡률을 계산하여 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC)를 산출하며, 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 CRC 등급을 산정하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공지역에 대한 다짐도 품질평가가 이루어질 수 있으며, 그것에 의해, 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법이 제공된다.

Description

지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법{Method for calculating curvature roughness coefficient of ground surface and method for evaluating ground compaction using thereof}
본 발명은 곡률거칠기계수를 산출하고 이를 이용하여 지반 다짐도를 평가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 종래, 일반적으로, 도로, 단지 등의 지반의 다짐이 수반되는 시공에 있어서, 현장 밀도시험 등과 같은 일점시험(one point test)에 의한 대표지점 조사에 의해 다짐도를 평가하는 경우가 대부분이나, 이러한 일점시험에 의한 다짐도 평가법은 시공과 다짐도 평가과정이 별개로 이루어지므로 품질평가를 위해 시공 중단이 요구되는 문제가 있는데 더하여, 조사가 이루어지지 않는 지점에 불균일이 존재할 수 있으므로 다짐 품질의 균질성 확보를 위한 평가결과의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 한계가 있었던 종래기술의 다짐도 평가방법들의 문제점을 해결하기 위해, 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공 영역에 대한 다짐도 평가가 이루어질 수 있도록 구성됨으로써, 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 다짐도 평가를 위해 시공 중단이 요구되는 데 더하여 대표지점 조사에 의해 평가가 이루어짐으로 인해 시공의 연속성과 평가결과의 정확성 및 신뢰성이 확보되지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 다짐도 평가방법들의 문제점을 해결하기 위해, 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle ; UAV)를 이용한 높은 정밀도의 사진측량(Photogrammetry) 이미지로부터 좌표, 거리, 면적, 부피 등을 정량적으로 추출하고 토질의 종류, 토양 습도, 수종 분류 등을 해석하는 디지털맵핑(Digital mapping) 기술을 이용하여, UAV를 통해 얻어진 평가대상 지역의 이미지를 미리 정해진 간격으로 나누어 격자를 생성하고, 고도정보(Digital Elevation Models ; DEM)를 이용하여 각각의 격자에 대하여 다짐시공 전후의 곡률을 계산하여 각각의 격자별로 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC)를 산출하며, 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 각 격자별로 CRC 등급을 산정하여 전체 지역에 대한 다짐시공의 품질을 평가하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공 영역에 대한 다짐도 평가가 이루어질 수 있으며, 그것에 의해, 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법에 관한 것이다.
일반적으로, 도로나 단지 등의 건설을 위한 공사에서 지반을 단단하게 다지고 평탄화하는 다짐 공정이 매우 중요하며, 이러한 다짐 시공은 롤러와 같은 다짐 장비를 이용하여 토양 소재를 다지는 과정과 인력 기반의 현장시험에 의한 품질검사 공정으로 구분된다.
이를 위해, 종래, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-2287849호에 제시된 "ICT 및 IOT기반의 도로지반 또는 도로포장 롤러다짐공정의 실시간 모니터링 시스템" 및 한국 등록특허공보 제10-1873657호에 제시된 "탄성파 속도를 이용한 성토지반 다짐특성 측정장치와 이를 활용한 다짐관리 방법" 등과 같이, 종래, 지반 다짐 시공의 품질을 평가하기 위해 다양한 장치 및 방법들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 한계가 있는 것이었다.
즉, 종래, 일반적으로, 건설현장에서 다져진 지반의 품질을 평가하기 위한 품질검사 공정은 평판재하 시험(Plate Bearing Test ; PBT)과 현장밀도 시험 등의 일점시험(one point test) 결과를 바탕으로 진행되는 경우가 대부분이며, 그로 인해, 균질한 다짐을 평가하기 위해서는 시공을 중단하고 검사를 수행해야 하는 단점이 있었다.
이에 더하여, 기존의 지반 다짐도 평가방법들은, 상기한 바와 같이 임의의 특정 대표지점에 대한 일점시험 결과에 근거하여 평가가 이루어지므로, 시공지역의 지반 전체에 대한 정확한 품질확인 및 공간정보를 활용한 효율적인 관리가 이루어질 수 없는 한계도 있는 것이었다.
여기서, 일반적으로, 지표면을 수평 다짐하면 다짐 횟수가 증가함에 따라 곡률이 감소하고 다짐이 완전하게 이루어지게 되면 최종적인 곡률은 0이 될 것이므로, 이러한 곡률을 이용하여 다짐된 지반의 불균질성과 품질 평가에 적용할 수 있을 것으로 기대되나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들에는 곡률에 기반하여 지반의 불균질성과 다짐 시공의 품질을 평가할 수 있는 기술내용에 대하여는 제시된 바 없는 한계가 있는 것이었다.
아울러, 최근에는, 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle ; UAV) 기술의 발전으로 비교적 넓은 지역에 대하여도 안정적이고 반복적인 고해상 광학영상을 구축할 수 있으므로, 드론 등의 UAV를 이용하여 시공지역 전체에 대한 다짐 횟수에 따른 지표면 정보를 구축하고 지형요소를 계산하여 다짐에 따른 변화를 관찰할 수 있을 것으로 기대되나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들에는 UAV를 이용하여 시공지역 전체에 대한 지표면 정보를 구축하고 다짐 시공의 품질을 평가할 수 있는 기술내용에 대하여도 제시된 바 없는 한계가 있는 것이었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 한계를 해결하기 위하여는, UAV를 이용하여 시공지역 전체에 대한 다짐 횟수에 따른 지표면 정보를 구축하고 곡률에 기반하여 지반의 불균질성과 다짐 시공의 품질을 평가할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 지반 다짐도 평가방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-2287849호 (2021.08.10.) 한국 등록특허공보 제10-1873657호 (2018.08.03.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 일점시험(one point test)에 의한 대표지점 조사에 의해 다짐도를 평가하도록 이루어짐으로 인해 품질평가를 위해 시공 중단이 요구되는 문제가 있는데 더하여, 조사가 이루어지지 않는 지점에 불균일이 존재할 수 있으므로 다짐 품질의 균질성 확보를 위한 평가결과의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 한계가 있었던 종래기술의 다짐도 평가방법들의 문제점을 해결하기 위해, 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공 영역에 대한 다짐도 평가가 이루어질 수 있도록 구성됨으로써, 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 다짐도 평가를 위해 시공 중단이 요구되는 데 더하여 대표지점 조사에 의해 평가가 이루어짐으로 인해 시공의 연속성과 평가결과의 정확성 및 신뢰성이 확보되지 못하는 한계가 있었던 종래기술의 다짐도 평가방법들의 문제점을 해결하기 위해, 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle ; UAV)를 이용한 높은 정밀도의 사진측량(Photogrammetry) 이미지로부터 좌표, 거리, 면적, 부피 등을 정량적으로 추출하고 토질의 종류, 토양 습도, 수종 분류 등을 해석하는 디지털맵핑(Digital mapping) 기술을 이용하여, UAV를 통해 얻어진 평가대상 지역의 이미지를 미리 정해진 간격으로 나누어 격자를 생성하고, 고도정보(Digital Elevation Models ; DEM)를 이용하여 각각의 격자에 대하여 다짐시공 전후의 곡률을 계산하여 각각의 격자별로 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC)를 산출하며, 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 각 격자별로 CRC 등급을 산정하여 전체 지역에 대한 다짐시공의 품질을 평가하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공 영역에 대한 다짐도 평가가 이루어질 수 있으며, 그것에 의해, 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 지표면 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC) 산출방법에 있어서, 평가대상 지역에 대한 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하기 위해 미리 정해진 각종 데이터를 수집하는 처리가 수행되는 데이터 수집단계; 상기 데이터 수집단계를 통해 수집된 데이터에 근거하여 평가대상 지역을 미리 정해진 크기의 격자로 나누고 각 격자별로 곡률을 계산하는 처리가 수행되는 곡률계산단계; 및 상기 곡률계산단계를 통해 산출된 곡률에 근거하여 지표면에 대한 각 격자별로 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계를 포함하는 처리가 전용의 하드웨어나 컴퓨터를 포함하는 정보처리장치를 통해 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법이 제공된다.
여기서, 상기 데이터 수집단계는, 드론을 포함하는 무인항공기(UAV)를 이용한 사진측량(Photogrammetry) 기법을 이용하여, 평가대상지역에 대한 영상정보 및 디지털맵핑 데이터를 무인항공기(UAV)를 통해 실시간으로 수신하거나 외부로부터 입력받는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 곡률계산단계는, 상기 데이터 수집단계를 통해 수집된 데이터에 근거하여, 무인항공기(UAV)를 통해 얻어지는 고도정보(Digital Elevation Models ; DEM)와 수문모형을 이용하여 각 격자별로 방위, 경사, 곡률, 지형지수, 습윤지수를 포함하는 지형요소 정보를 산출하고, 각 격자별 곡률에 근거하여 공간보간법을 이용하여 등고선구배곡률(Kc), 윤곽구배곡률(Kp), 접선구배곡률(Kt)을 포함하는 지형곡률 정보를 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 곡률계산단계는, 다짐 단계(횟수)별 곡률변화 및 다짐 후 지반상태 변화를 파악하기 위해, 미리 정해진 설정에 따라 일정 간격으로 각 격자별로 곡률을 산출하고 곡률의 변화율을 계산하여 곡률분포도를 작성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계는, 상기 곡률계산단계를 통해 산출된 윤곽구배곡률(Kp)과 접선구배곡률(Kt) 값에 근거하여, 이하의 수학식을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112023122369495-pat00001
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 곡률거칠기계수 산출방법을 컴퓨터에 실행시키도록 구성되는 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 지반 다짐도 평가시스템에 있어서, 평가대상 지역에 대한 격자별 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출부; 및 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 CRC 등급을 산정하고 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 다짐시공 품질평가부를 포함하여 구성되고, 상기 곡률거칠기계수(CRC) 산출부는, 상기에 기재된 곡률거칠기계수 산출방법을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지반 다짐도 평가시스템이 제공된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 지반 다짐도 평가방법에 있어서, 평가대상 지역에 대한 격자별 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계; 및 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 CRC 등급을 산정하고 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 다짐시공 품질평가단계를 포함하는 처리가 전용의 하드웨어나 컴퓨터를 포함하는 정보처리장치를 통해 수행되도록 구성되고, 상기 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계는, 상기에 기재된 곡률거칠기계수 산출방법을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지반 다짐도 평가방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무인항공기(UAV)를 이용한 디지털맵핑 기술을 이용하여, UAV를 통해 얻어진 평가대상 지역의 이미지를 미리 정해진 간격으로 나누어 격자를 생성하고, 고도정보(DEM)를 이용하여 각각의 격자에 대하여 다짐시공 전후의 곡률을 계산하여 각각의 격자별로 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하며, 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 각 격자별로 CRC 등급을 산정하여 전체 지역에 대한 다짐시공의 품질을 평가하는 처리가 수행되도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법이 제공됨으로써, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공 영역에 대한 다짐도 평가가 이루어질 수 있으며, 그것에 의해, 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 시공을 중단할 필요 없이 전체 시공 영역에 대한 다짐도 평가가 이루어질 수 있으므로 시공의 연속성과 품질평가의 정확성 및 신뢰성을 모두 확보할 수 있도록 구성되는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법이 제공됨으로써, 지반의 다짐이 수반되는 시공에서 일점시험에 의한 대표지점 조사에 의해 다짐도를 평가함으로 인해 품질평가를 위해 시공 중단이 요구되는 문제가 있는데 더하여, 조사가 이루어지지 않는 지점에 불균일이 존재할 수 있으므로 다짐 품질의 균질성 확보를 위한 평가결과의 정확성 및 신뢰성이 떨어지는 한계가 있었던 종래기술의 다짐도 평가방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 2는 UAV를 이용하여 평가대상 지역을 촬영하기 위한 비행계획을 수립하는 처리과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 평가대상 지역에 대하여 다짐 단계별로 각 격자별 곡률 및 곡률의 변화율을 산출하는 처리과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 균등 및 불균등 다짐에 따른 곡률변화를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 다짐 단계별 곡률의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 절리면 거칠기 계수(JRC)의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 표준 절리 프로파일은 나타내는 도면이다.
도 8은 다짐에 따른 곡률변화를 나타내는 도면으로, 다짐 횟수에 따른 Kp 및 Kt의 변화를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법을 이용한 지반 다짐도 평가시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수를 이용한 지반 다짐도 평가방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법은, 크게 나누어, 드론을 포함하는 무인항공기(UAV)를 이용하여 촬영된 평가대상 지역에 대한 영상정보를 입력받거나 실시간으로 수신하여 곡률거칠기계수 산출 및 지반 다짐도 평가를 위해 미리 정해진 각종 데이터를 수집하는 처리가 수행되는 데이터 수집단계(S10)와, 데이터 수집단계(S10)를 통해 수집된 데이터에 근거하여 영상분석을 통해 평가대상 지역을 미리 정해진 크기의 격자로 나누어 각 격자별로 곡률을 계산하는 처리가 수행되는 곡률계산단계(S20)와, 곡률계산단계(S20)를 통해 산출된 곡률에 근거하여 지표면에 대한 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계(S30)를 포함하는 처리가 전용의 하드웨어나 컴퓨터 등의 정보처리장치를 통해 수행되도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 데이터 수집단계(S10)는, 드론과 같은 무인항공기(UAV)를 이용하여, 높은 정밀도의 사진측량(Photogrammetry)을 이용한 디지털맵핑이 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 곡률계산단계(S20) 및 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계(S30)는, 후술하는 바와 같이 하여, 데이터 수집단계(S10)를 통해 수집된 데이터에 근거하여 윤곽구배곡률(Kp)과 접선구배곡률(Kt)을 각각 산출하고, 산출된 윤곽구배곡률(Kp)과 접선구배곡률(Kt) 값에 근거하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 사진측량(Photogrammetry)을 이용한 디지털맵핑은, 가시광선이 대상물(지표면)에 반사되어 카메라 렌즈로 들어오는 것을 이미지로 기록한 뒤, 이미지로부터 좌표, 거리, 면적, 부피 등을 정량적으로 추출하고 토질의 종류, 토양 습도, 수종 분류 등을 해석하는 원격탐사 분야로서, 사진정보를 통해 3차원(경도, 위도, 고도)의 공간뿐만 아니라 4차원(경도, 위도, 고도, 시간)의 시간에 따른 변화도 관찰이 가능한 장점이 있다.
또한, UAV를 이용한 디지털맵핑은 기하학, 컴퓨터 비전, 영상처리 등 다양한 분야의 원리와 기술을 결합하여 발전해 왔으며, 초기의 수동적인 측정방법에서 최근에는 자동화된 알고리즘과 컴퓨터 비전기술의 발전으로 더욱 정확하고 효율적인 사진측량이 가능해졌다.
아울러, 사진을 이용한 디지털맵핑은 촬영한 이미지를 사진정합 프로세싱을 통해 3차원 정보를 추출하는 것이며, 이때, 사진은 2차원 영상으로 표현되어 실제 대상의 깊이와 공간적인 구조를 파악하기데 어려움이 있으나, 이미지에서 특징점을 추출하고 이를 기반으로 대상의 위치, 크기, 형태를 추정하는 알고리즘을 통해 3차원 이미지의 구축이 가능하다.
여기서, 사진정합은 여러 장의 사진을 서로 맞추어 하나의 큰 이미지나 3D 모델로 통합하는 과정으로, 컴퓨터 비전과 영상처리 기술을 활용하여 수행되고, 이를 위해 사진 간의 상대적인 위치, 회전, 크기조정 등을 통하여 정확한 정합결과를 얻을 수 있다.
이러한 정합의 원리는 특징점 추출, 특징점 매칭, 변환 추정, 정합 및 블렌딩, 추가적인 후처리 등으로 요약될 수 있으며, 이를 통해 여러 장의 사진을 통합하여 하나의 큰 이미지나 3D 모델을 생성할 수 있고, 이는 지리정보 시스템, 가상현실, 영화 및 게임 제작 등과 같이 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
즉, UAV를 이용한 지표면정보 제작과정은, 크게 나누어, 비행계획 수립 → UAV 영상 매칭 → 3차원 사진정합 → Point Cloud 생성 → Mesh 생성 → Texture 생성 → DEM(Digital Elevation Model) 생성의 처리과정을 거치며, 이와 같이 하여 획득된 고해상의 고도자료는 지형의 방위, 경사, 곡률, 지형지수, 습윤지수 등의 지형요소를 계산하는 입력자료가 된다.
더 상세하게는, 비행 전 프로그램에 내장된 지도에서 비행범위, 촬영고도, 비행속도, 비행경로, 카메라 각도, 촬영의 중복범위 등과 같이 현장 상황에 맞는 설정을 적절히 지정하여 비행계획을 수립하고, 현장 촬영시 GPS를 이용하여 기준고도를 측정하고 사진정합에서 필수정보로 입력하며, 촬영된 사진파일 내부의 위치정보(경도 : X, 위도 : Y, 고도 : Z), 카메라 각도(Angle) 등의 자료는 프로그램에서 인식하여 사진 정합에 필요한 정보로 사용한다.
또한, 국내에서 UAV를 이용한 사진데이터 처리는, 예를 들면, Skyline사의 TerraExplorer, AGI사의 Metashape, Pix4D사의 Pix4Dmapper 프로그램 등이 주로 사용되며, 각각의 프로그램의 장단점이 있으므로 현장상황에 맞추어 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 UAV(드론)을 이용하여 평가대상 지역을 촬영하기 위한 비행계획을 수립하는 처리과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
상기한 바와 같이, 드론과 같은 UAV 기반의 영상정보는, 광범위한 지역에 대한 신속한 고해상(1㎝ 미만) 지형정보 획득이 가능하고, 접근이 곤란한 급경사지, 시공 중 건설현장 등에 대한 자료획득이 용이하며, 드론촬영을 통해 영상과 지형(DSM)을 취득할 수 있고 이를 통해 3차원 지형 랜더링이 가능하므로 대상 지역에 대한 실감 정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, UAV를 통해 획득된 고도정보(Digital Elevation Models ; DEM)를 이용하여 방위, 경사, 곡률, 지형지수, 습윤지수 등 다양한 지형요소를 산정할 수 있으며, 지형곡률은 등고선구배곡률(Kc), 접선구배곡률(Kt), 윤곽구배곡률(Kp)로 구분된다.
이들 중 등고선구배곡률(Kc)과 접선구배곡률(Kt)은 수문모형에서 지표수 흐름의 수렴 및 발산을 평가하는데 이용되며, 등고선구배곡률(Kc)은 이하의 [수학식 1]과 같이 하여 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112023122369495-pat00002
(여기서, Zxx, Zxy, Zyy는 2차 미분계수이고, p = Zx 2 + Zy 2, q = p + 1임)
아울러, 접선구배곡률(Kt)은 등고선구배곡률(Kc)에 경사도의 사인(sine) 값을 곱한 것으로, 작은 경사로 인한 큰 값을 보정하여 Kc에 비해 곡률을 보다 잘 표현할 수 있으며, 이하의 [수학식 2]와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112023122369495-pat00003
더욱이, 윤곽구배곡률(Kp)은 흐름 속도나 침전 이송과정의 변화를 특성화하는 데 중요한 잠재 구배율 평가에 활용되며, 이하의 [수학식 3]과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112023122369495-pat00004
상기한 바와 같이, 공간보간법을 이용하여 측정한 지형정보와 부합하는 최적해상도의 고도정보를 구축하고, 상기한 수학식들을 이용하여 고도정보로부터 단위격자의 곡률(등고선구배곡률, 접선구배곡률, 윤곽구배곡률)을 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 평가대상 지역에 대하여 다짐 단계별로 각 격자별 곡률 및 곡률의 변화율을 산출하는 처리과정을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 곡률을 이용한 다짐도 평가에서 지형정보의 최적 해상도는 10㎝이하의 해상도가 바람직하며, 이에 따라, UAV에서 획득한 지형고도(DEMs)를 이용하여 가로×세로의 크기가 10㎝ 미만의 격자를 구성하고, 각 격자별로 곡률(등고선구배곡률, 접선구배곡률, 윤곽구배곡률)을 각각 계산하여 다짐 횟수별로 반복하여 격자별 지형곡률을 각각 계산한다.
이어서, 격자별 곡률을 기초로 공간보간법(크리깅 보간법이 적당)을 적용하여 곡률분포도를 제작하며, 이때, 다짐 단계별 변화 및 다짐 후 지반상태 변화를 파악하기 위해 일정한 시간간격을 두고 곡률을 계산한 후 변화율(B - A)을 계산하여 곡률의 분포도를 작성하는 것에 의해, 변화율의 음지수와 양지수에 따라 지형의 요철 정도를 파악할 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 균등 및 불균등 다짐에 따른 곡률변화를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 균등 및 불균등 다짐에 따른 곡률변화 단면에서 [1]은 곡률이 0에 수렴된 부분으로 균등다짐에 의한 수평층을 나타내며, [2]는 곡률의 변화가 나타나는 부분으로 불균질 재료 내지 불균등 다짐된 지반에 해당한다.
도 4에 나타낸 예시에서 [2]는 절리면 조도계수(Joint Roughness Coefficient ; JRC)와 유사하게 지표면의 기복으로 표현되므로, 이를 이용하여 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC)를 산출하고 지반의 균질 다짐과 변형을 평가하는 기준으로 활용할 수 있다.
더 상세하게는, 지형 경사가 일정한 경사지나 수평층에서 곡률은 0이 되어야 하므로 곡률이 크기를 가지는 것은 지형의 기복이 발생한 것을 의미하며, 평탄화를 기본으로 하는 다짐 지반에서 지형곡률의 변화는 성토체의 불균질성을 내포한다.
또한, 지반의 다짐으로 지반의 체적이 감소하며, 이에 비례하여 고도(Height)가 감소하고 곡률(Kc, Kt, Kp)은 0의 값으로 수렴하므로, 지반이 이상적으로 균등 다짐된 경우 성토체는 일정 크기의 곡률을 가지며, 수평 시공된 경우는 고도차, 경사, 곡률이 모두 0으로 일정하다.
아울러, 다짐 지반에 대한 선행 연구에 따르면, 단순 성토한 미다짐 상태의 지반은 표면의 거칠기가 크고 윤곽구배곡률(Kp)은 ±1.0의 이상의 차이를 나타내며, 다짐 시공의 횟수에 비례하여 곡률은 감소하므로 시공 중 곡률분포로부터 균등 다짐과 최적 시공상태를 판단할 수 있고, 불균질한 성토 재료를 사용한 경우나 불량 시공된 부분은 곡률의 변화율이 주변과 다르게 나타나므로 연속 시공조건에서 균질성을 확인할 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 도 5는 다짐 단계별 곡률의 변화를 나타내는 도면이다.
여기서, 도 5에 제시된 예는 연천 소재 SOC 성능센터에서 수행한 실험의 결과로 성토 재료를 교반 후 단계별 다짐에서 획득한 지형정보를 이용하여 계산한 지형요소의 분포를 나타낸 것이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 현장에서 수평시공을 계획하고 모형을 제작하였으나 고도(Height) 분포에서 시험지역의 남서부(도 5의 ①)가 북동부(도 5의 ②)에 비해 평균고도가 5㎝ 정도 낮은 것을 확인할 수 있다.
또한, 곡률분포에서 롤러 다짐의 경계부(도 5의 ③)는 곡률의 변화율이 매우 큰 값을 보이며, 다짐 시공된 영역의 곡률은 ±0.1의 범위로 평탄화가 이루어진 것을 확인할 수 있다.
아울러, 미다짐 영역(레인 경계와 도 5의 ⑤)에서 롤러 진행방향에 평행하게 발달하는 ±0.3 내외의 윤곽구배곡률(Kp) 이상대는 2회 및 3회 다짐에서 불연속적 형태를 나타내고, 접선구배곡률(Kt)은 롤러 진행방향에 수직한 방향으로 변화가 관찰되나 곡률이 0인 면적이 증가하며 이상대의 연속성이 결여되는 것을 확인할 수 있다(도 5의 ④).
상기한 바와 같이, 이상적으로 균등 다짐된 성토체는 일정 크기의 곡률을 가지며 수평 시공된 경우는 고도차, 경사, 곡률이 모두 0으로 일정하고, 즉, 지형요소의 변화는 시공과정에서 발생한 기복을 나타내며 계획, 설계와 다른 기복은 불균질 시공으로 해석할 수 있으므로, 현장에서 육안으로 다짐의 균질성을 확인하기는 어려우나 성토체의 형상과 관련된 지형요소를 이용하여 다짐 영역의 균질성을 확인할 수 있고, 특히, 접선구배곡률(Kt)은 롤러의 균등다짐에 효과적으로 적용할 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 도 6은 절리면 거칠기 계수(Joint Roughness Coefficient ; JRC)의 예를 나타내는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 절리면 거칠기 지수(JRC)는 평탄한 표면과 비교하여 상대적인 거칠기를 나타내며, 암석 및 암반의 공학적 특성을 표현하는 지질, 암반 파라미터로 이용된다.
아울러, 표면 기복과 관련한 선행연구 중에서 금속표면에 대한 거칠기 정량화 연구에서 중심선에 대한 프로파일의 평방평균(RMS, Root Mean Square)인 Z2가 마찰과 관계가 있음이 제시되었고, Z2와 JRC 사이의 상관성은 이하의 [수학식 4]와 같이 제시된 바 있다.
[수학식 4]
Figure 112023122369495-pat00005
여기서, Z2는 이하의 [수학식 5]를 이용하여 계산될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112023122369495-pat00006
더 상세하게는, 도 7을 참조하면, 도 7은 Z2 파라미터를 나타내는 도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상기한 [수학식 4]에서 Z2는 지표면의 고도자료를 활용하여 지표면 거칠기 지수의 정량화에 적용되며, 도 6에 나타낸 수치화한 표준 절리 프로파일에서 미소 기울기 값에 대한 표준편차(프로파일의 평방평균(RMS))에 해당하고 지형의 고도데이터를 통해 얻을 수 있으며, JRC와의 상관성이 우수한 것으로 평가된다.
계속해서, 단순 성토 후 미다짐 상태의 곡률은 -4.0 ~ +4.0 이상의 범위를 보이며, 다짐장비(롤러)를 이용한 다짐에서 곡률은 -1.0 ~ +1.0의 범위를 나타내고, 반복적인 다짐으로 균등 다짐된 지반의 곡률은 -0.1 ~ +0.1의 범위를 나타낸다.
또한, 지형곡률은 도 6과 유사하게 지표면 거칠기를 표현하며, 이에, 본 발명에서는, 지표면 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC)를 산출하는 것에 의해 곡률을 이용함으로써 보다 정밀하고 구분이 명확한 다짐도를 평가할 수 있도록 구성된다.
더 상세하게는, 지표면 곡률거칠기계수(CRC)는 JRC와 유사하게 지형고도에서 계산된 곡률의 기복을 이용한 거칠기를 표현하는 방법으로, 이하의 [수학식 6]을 이용하여 계산될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112023122369495-pat00007
여기서, Kp는 윤곽구배곡률로서 다짐방향과 수평방향의 곡률변화를 나타내고, Kt는 접선구배곡률로서 다짐방향과 수직방향의 곡률변화를 각각 의미한다.
또한, 도 8을 참조하면, 도 8은 다짐에 따른 곡률변화를 나타내는 도면으로, 다짐 횟수에 따른 Kp 및 Kt의 변화를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 다짐 전과 다짐 후에 Kp 및 Kt의 변화가 나타나고, 다짐 횟수가 증가할수록 변화량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
더욱이, 지표면 곡률거칠기계수(CRC)를 이용하면, 시간차를 둔 모니터링을 통해 지반침하, 지반변형, 표면박리 등과 같은 지층붕괴의 전조현상 관측에도 활용될 수 있는 등, 본 발명은 반드시 본 발명의 실시예에 제시된 경우로만 한정되는 것이 아니라 다양한 분야에 폭넓게 활용 가능한 장점을 가지는 것이다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 지표면 곡률거칠기계수(CRC)를 산출할 수 있으며, 이를 이용하여 지반의 다짐도를 평가하는 시스템 및 방법을 용이하게 구현할 수 있다.
더 상세하게는, 도 9를 참조하면, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법을 이용한 지반 다짐도 평가시스템(100)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지반 다짐도 평가시스템(100)은, 크게 나누어, 평가대상 지역에 대한 격자별 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 곡률거칠기계수(CRC) 산출부(110)와, 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 CRC 등급을 산정하고 등급에 따라 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 다짐시공 품질평가부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법을 이용한 지반 다짐도 평가방법은, 크게 나누어, 평가대상 지역에 대한 격자별 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계와, 산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 CRC 등급을 산정하고 등급에 따라 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 다짐시공 품질평가단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 곡률거칠기계수(CRC) 산출부(110) 및 단계는, 도 1 내지 도 8을 참조하여 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 10을 참조하면, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법을 이용한 지반 다짐도 평가방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법을 이용한 지반 다짐도 평가방법은, 드론 등과 같은 UAV를 이용하여 다짐시공 현장에 대한 영상정보를 수집하는 처리가 수행되는 단계와, Tape-G 수문모형을 통해 지형의 방위, 곡률, 습윤지수 등을 계산 및 추출하는 처리가 수행되는 단계와, 공간보간법을 이용하여 격자단위로 윤곽구배곡률(Kp) 및 접선구배곡률(Kt)를 각각 계산하는 처리가 수행되는 단계와, 상기한 [수학식 6]을 이용하여 지표면 곡률거칠기계수(CRC)를 계산하는 처리가 수행되는 단계 및 계산된 CRC 값에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 격자 단위로 CRC 등급을 산정하여 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 도 1 내지 도 10에 나타낸 본 발명의 실시예에 있어서, 드론 등의 UAV를 이용하여 현장정보를 수집하는 처리과정이나, 수문모형 및 공간보간법 등을 이용하여 격자 단위로 윤곽구배곡률 및 접선구배곡률을 계산하는 처리과정 등에 대한 보다 구체적인 내용에 대하여는, 종래기술의 UAV 기반 탐사장치 및 방법과 영상분석 및 지형곡률 분석방법들의 내용을 참조하여 당업자가 적절히 구현할 수 있는 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 종래기술의 내용으로부터 당업자에게 자명하거나, 또는, 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법과 이를 이용한 지반 다짐도 평가시스템 및 방법을 용이하게 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 시공과 다짐도 평가과정이 분리되어 품질평가를 위한 시공 중단이 필요하고, 흙이나 토양의 종류에 따라 다짐 정도가 달라지고 제한적인 일부 범위에 대하여만 평가가 이루어짐으로 인해 다짐품질 평가의 불확실성이 매우 높은 단점이 있었던 종래기술의 일점법(one point test)에 의한 다짐도 평가법의 문제점을 해결하여, 고해상도 지형정보를 이용한 곡률거칠기지수와 모양지수를 이용하여 시공중단 없이 다짐지반의 전체 영역에 대하여 실시간으로 연속적인 다짐시공 품질평가 및 품질관리가 가능하므로, 다짐재료 및 시공의 불균질성에 의한 오차율을 개선하고, 도로 건설 및 포장 시공의 자동화 및 디지털화를 통한 공사기간 단축 및 품질평가 의사결정 간소화를 통하여 생산성 향상에 기여할 수 있으며, 반복적인 타임랩스(time-lapse) 모니터링을 적용하여 불균질 다짐으로 인한 지반침하, 지반변형, 표면박리, 붕괴 등에 조기대응이 가능해진다.
여기서, 상기한 본 발명의 실시예에서는, 본 발명에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법이 도로 건설이나 포장 시공에 적용되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 상기한 실시예에 제시된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 실시예에 제시된 내용 이외에 본 발명의 취지 및 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 수정 및 변경하여 구서될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
100. 지반 다짐도 평가시스템
110. 곡률거칠기계수(CRC) 산출부
120. 품질평가부

Claims (8)

  1. 지표면 곡률거칠기계수(Curvature Roughness Coefficient ; CRC) 산출방법에 있어서,
    평가대상 지역에 대한 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하기 위해 미리 정해진 각종 데이터를 수집하는 처리가 수행되는 데이터 수집단계;
    상기 데이터 수집단계를 통해 수집된 데이터에 근거하여 평가대상 지역을 미리 정해진 크기의 격자로 나누고 각 격자별로 곡률을 계산하며, 각 격자별 곡률에 근거하여 등고선구배곡률(Kc), 윤곽구배곡률(Kp), 접선구배곡률(Kt)을 포함하는 지형곡률 정보를 각각 산출하는 처리가 수행되는 곡률계산단계; 및
    상기 곡률계산단계를 통해 산출된 곡률에 근거하여 지표면에 대한 각 격자별로 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계를 포함하는 처리가 전용의 하드웨어나 컴퓨터를 포함하는 정보처리장치를 통해 수행되도록 구성되고,
    상기 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계는,
    상기 곡률계산단계를 통해 산출된 윤곽구배곡률(Kp)과 접선구배곡률(Kt) 값에 근거하여, 이하의 수학식을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법.


  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 수집단계는,
    드론을 포함하는 무인항공기(UAV)를 이용한 사진측량(Photogrammetry) 기법을 이용하여, 평가대상지역에 대한 영상정보 및 디지털맵핑 데이터를 무인항공기(UAV)를 통해 실시간으로 수신하거나 외부로부터 입력받는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 곡률계산단계는,
    상기 데이터 수집단계를 통해 수집된 데이터에 근거하여, 무인항공기(UAV)를 통해 얻어지는 고도정보(Digital Elevation Models ; DEM)와 수문모형을 이용하여 각 격자별로 방위, 경사, 곡률, 지형지수, 습윤지수를 포함하는 지형요소 정보를 산출하고,
    각 격자별 곡률에 근거하여 공간보간법을 이용하여 등고선구배곡률(Kc), 윤곽구배곡률(Kp), 접선구배곡률(Kt)을 포함하는 지형곡률 정보를 각각 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 곡률계산단계는,
    다짐 단계(횟수)별 곡률변화 및 다짐 후 지반상태 변화를 파악하기 위해, 미리 정해진 설정에 따라 일정 간격으로 각 격자별로 곡률을 산출하고 곡률의 변화율을 계산하여 곡률분포도를 작성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지표면 곡률거칠기계수 산출방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1항 내지 청구항 4항 중 어느 한 항에 기재된 곡률거칠기계수 산출방법을 컴퓨터에 실행시키도록 구성되는 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.
  7. 지반 다짐도 평가시스템에 있어서,
    평가대상 지역에 대한 격자별 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출부; 및
    산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 CRC 등급을 산정하고 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 다짐시공 품질평가부를 포함하여 구성되고,
    상기 곡률거칠기계수(CRC) 산출부는,
    청구항 1항 내지 청구항 4항 중 어느 한 항에 기재된 곡률거칠기계수 산출방법을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지반 다짐도 평가시스템.
  8. 지반 다짐도 평가방법에 있어서,
    평가대상 지역에 대한 격자별 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되는 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계; 및
    산출된 곡률거칠기계수(CRC)에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 CRC 등급을 산정하고 다짐시공 작업에 대한 품질을 평가하는 처리가 수행되는 다짐시공 품질평가단계를 포함하는 처리가 전용의 하드웨어나 컴퓨터를 포함하는 정보처리장치를 통해 수행되도록 구성되고,
    상기 곡률거칠기계수(CRC) 산출단계는,
    청구항 1항 내지 청구항 4항 중 어느 한 항에 기재된 곡률거칠기계수 산출방법을 이용하여 곡률거칠기계수(CRC)를 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지반 다짐도 평가방법.
KR1020230151865A 2023-11-06 2023-11-06 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법 KR102671207B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230151865A KR102671207B1 (ko) 2023-11-06 2023-11-06 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230151865A KR102671207B1 (ko) 2023-11-06 2023-11-06 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102671207B1 true KR102671207B1 (ko) 2024-06-04

Family

ID=91466472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230151865A KR102671207B1 (ko) 2023-11-06 2023-11-06 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102671207B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101873657B1 (ko) 2016-12-22 2018-08-03 현대건설주식회사 탄성파 속도를 이용한 성토지반 다짐특성 측정장치와 이를 활용한 다짐관리 방법
KR102287849B1 (ko) 2020-12-03 2021-08-10 (주)영신디엔씨 Ict 및 iot기반의 도로지반 또는 도로포장 롤러다짐공정의 실시간 모니터링 시스템
CN113591572A (zh) * 2021-06-29 2021-11-02 福建师范大学 基于多源数据和多时相数据的水土流失定量监测方法
KR20220166689A (ko) * 2021-06-10 2022-12-19 이재영 드론을 이용한 3차원 지도 제작 방법
KR20230094602A (ko) * 2021-12-21 2023-06-28 한국건설기술연구원 무인 항공기를 이용한 토공사 공정관리 시스템 및 그를 이용한 토공사 공정관리 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101873657B1 (ko) 2016-12-22 2018-08-03 현대건설주식회사 탄성파 속도를 이용한 성토지반 다짐특성 측정장치와 이를 활용한 다짐관리 방법
KR102287849B1 (ko) 2020-12-03 2021-08-10 (주)영신디엔씨 Ict 및 iot기반의 도로지반 또는 도로포장 롤러다짐공정의 실시간 모니터링 시스템
KR20220166689A (ko) * 2021-06-10 2022-12-19 이재영 드론을 이용한 3차원 지도 제작 방법
CN113591572A (zh) * 2021-06-29 2021-11-02 福建师范大学 基于多源数据和多时相数据的水土流失定量监测方法
KR20230094602A (ko) * 2021-12-21 2023-06-28 한국건설기술연구원 무인 항공기를 이용한 토공사 공정관리 시스템 및 그를 이용한 토공사 공정관리 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Agueera-Vega et al. Reconstruction of extreme topography from UAV structure from motion photogrammetry
Gomez-Gutierrez et al. Using 3D photo-reconstruction methods to estimate gully headcut erosion
Prokop et al. Assessing the capability of terrestrial laser scanning for monitoring slow moving landslides
Salvini et al. Evaluation of the use of UAV photogrammetry for rock discontinuity roughness characterization
Bates et al. High-resolution LiDAR and photogrammetric survey of the Fumanya dinosaur tracksites (Catalonia): implications for the conservation and interpretation of geological heritage sites
Akar Evaluation of accuracy of dems obtained from uav-point clouds for different topographical areas
Gruen et al. Joint processing of UAV imagery and terrestrial mobile mapping system data for very high resolution city modeling
Báčová et al. A GIS method for volumetric assessments of erosion rills from digital surface models
US20230419501A1 (en) Image analysis for aerial images
Karan et al. Digital modeling of construction site terrain using remotely sensed data and geographic information systems analyses
CN110827405A (zh) 一种数码遥感地质测绘方法及系统
Baily et al. Comparative assessment of analytical and digital photogrammetric methods in the construction of DEMs of geomorphological forms
CN110207676A (zh) 一种田沟塘参数的获取方法及装置
Zeybek et al. Investigation of landslide detection using radial basis functions: a case study of the Taşkent landslide, Turkey
Karantanellis et al. 3D hazard analysis and object-based characterization of landslide motion mechanism using UAV imagery
CN116663762A (zh) 一种城市规划地下空间勘察测绘方法及系统
Heng Siong et al. The Application of Smartphone Based Structure From Motion (Sfm) Photogrammetry in Ground Volume Measurement
Singh et al. High resolution DEM generation for complex snow covered Indian Himalayan Region using ADS80 aerial push-broom camera: a first time attempt
KR102671207B1 (ko) 지표면 곡률거칠기계수 산출방법 및 이를 이용한 지반 다짐도 평가방법
Pepe et al. 4D geomatics monitoring of a quarry for the calculation of extracted volumes by tin and grid model: Contribute of UAV photogrammetry
Zheng et al. Accuracy comparison of rock discontinuity geometric parameters in photogrammetry based on two georeferencing methods: Control points and geotagged photos
CN116778097A (zh) 一种基于无人机倾斜摄影技术与bim技术的场地设计方法
Ye et al. Comparing the accuracies of sUAV-SFM and UAV-LiDAR point clouds for topographic measurements
CN115909091A (zh) 一种基于无人机三维扫描实景建模的土方量计算方法
Wang et al. Research on Side-Slope Monitoring by Integrating Terrestrial Laser Scanning and UAV-Based Photogrammetry

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant