KR20230059188A - River condition information provision system and method through image information and environmental information collection and analysis - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상정보와 물리적 센싱을 통한 하천 상태정보를 수집 및 분석하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정대상인 제방을 포함한 하천(특히 홍수 피해가 지속적으로 발생하는 지역)에 대해 다종의 카메라를 이용해 영상정보를 수집하고, 물리적 센싱을 통해 수위와 유속과 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 한편, 상공에서 초분광 영상정보를 수집하여 3차원 가상현실을 접목시키면서 정보를 분석하여, 하천 상태에 대한 정보 분석, 그리고 제방 붕괴 내지 홍수를 포함한 재난 발생 여부를 실시간 모니터링하면서 예측하여, 이에 대한 직관적인 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 하천을 이용하는 대중에게 정보를 제공하게 되는 영상정보와 환경정보의 수집 및 분석을 통한 하천 상태정보 제공시스템 및 제공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for collecting and analyzing river condition information through image information and physical sensing, and more particularly, to a river including an embankment to be measured (particularly, an area where flood damage continues to occur) Image information is collected using a camera, and environmental information including water level, flow rate, temperature, and humidity is collected through physical sensing, while hyperspectral image information is collected from the sky and the information is analyzed while applying 3D virtual reality. Image information that analyzes information on river conditions and monitors and predicts real-time occurrences of disasters, including bank collapse or floods, and provides intuitive information and risk situations to relevant river management entities and the public using the river. and a system and method for providing river condition information through collection and analysis of environmental information.
Description
본 발명은 영상정보와 환경정보의 수집 및 분석을 통한 하천 상태정보 제공시스템 및 하천 상태정보 제공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정보제공 대상지역의 제방을 포함한 하천(특히 홍수 피해가 지속적으로 발생하는 지역)에 대해 다종의 카메라를 이용해 영상정보를 수집하고 물리적 센싱을 통해 수위와 유속과 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하며 상공에서는 초분광 영상정보(hyperspectral image)를 수집하여, 이를 분석하고 3차원 가상현실을 접목시켜서 하천 상태에 대한 정보를 분석하여 제방의 붕괴, 홍수의 발생 등과 같은 재난 발생(이상발생) 여부를 판단하고 예측하며, 이에 대한 직관적인 상세 정보 및 위험 상황을 해당 하천 관리 주체 및 하천 주변 지역 주민에게 제공하게 되는 "영상정보와 환경정보의 수집 및 분석을 통한 하천 상태정보 제공시스템 및 제공방법"에 관한 것이다.The present invention relates to a river state information providing system and a river state information providing method through collection and analysis of image information and environmental information, and more particularly, to a river including an embankment in an area subject to information provision (especially flood damage continuously occurs). area), collects image information using various types of cameras, collects environmental information including water level, flow rate, temperature and humidity through physical sensing, collects hyperspectral image information from the sky, analyzes it, Incorporating 3D virtual reality, information on river conditions is analyzed to determine and predict the occurrence of disasters (abnormal occurrences) such as levee collapse and flooding, and intuitive detailed information and risk situations are provided to the corresponding river management It is about the "system and method of providing river condition information through collection and analysis of image information and environmental information" to be provided to the subject and local residents around the river.
일반적으로, 하천(河川, stram, 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. 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.In general, river (river, stram, river) refers to water supplied to the surface through precipitation forming a certain waterway and flowing down the inclined surface, and the constant waterway constituting the river is called a channel. A low valley formed by or flowing through a river is called a river valley, and the bottom part of a river made of rocks or soil is called a riverbed. In natural rivers where the river bed or embankment materials are mainly composed of sand and gravel, or in vegetative rivers in which vegetation such as grass, shrubs, and trees are scattered in floodplains and embankments, resistance to flow is It causes changes in flow velocity according to the vegetation and riverbed data in the riverbank.
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. 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. 이러한 제방은 보통 수위가 높은 상태에서 흐르는 강물이 스며들어 무너지거나 침식당하지 않도록 충분히 넓게 쌓아올리고, 도 1에 도시된 바와 같이 제방의 경사면과 둔덕 상부에는 잔디나 그 밖의 식물을 심어 홍수에 의한 침식을 방비한다. On the other hand, embankment means an artificial facility to block the natural (natural) flow of water, and its contents mean the meaning of a dam for storage and a dam for waterproofing. It has two meanings and functions. Among the above two meanings and functions, the embankment refers to the embankment of a general river according to the River Management Act. It refers to a facility built to prevent floodwaters from being lost or buried, and is a general term for reservoir embankment, embankment embankment, large and small river embankment, etc. Such an embankment is usually built wide enough so that the river flowing at a high water level does not permeate and collapse or be eroded, and as shown in FIG. defend
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. 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. It is absolutely necessary to secure the stability of reservoir embankments against unpredictable natural disasters such as earthquakes. In particular, cracks caused by earthquakes can cause secondary damage such as embankment collapse. In Korea, smart ground and structure management is required as strong earthquakes occurred in Gyeongju in September 2016 and Pohang in November 2017. In particular, investigation and monitoring using cutting-edge equipment and new ICT convergence technologies are required for the advancement of structure management. Currently, 16,700 reservoirs, 95% of all reservoirs in the country, have been created for more than 30 years, and among them, reservoirs older than 50 years are at increased risk of leakage. However, due to lack of budget, it was found that there are limitations in practical safety management such as maintenance, repair, reinforcement, and precise safety diagnosis of disaster risk reservoirs. In particular, in the case of Gyeongbuk, there are 479 reservoirs older than 50 years in the province, so the possibility of secondary damage after an earthquake is very high. In addition, after the Pohang earthquake, intensive analysis was conducted on 126 disaster-vulnerable reservoirs and reservoirs with a capacity of 100,000 tons or more within a radius of 50 km from the epicenter, shear cracks in embankments, drainage facilities, spillways, leaks, and operation of water intake facilities. It is a reality that accurate analysis is difficult because it is carried out.
제방을 포함한 하천에 대해서는 재난 이벤트 예컨대, 지진 또는 홍수 등이 발생하고 난 후 축조 구조에 데미지(damage)가 발생하였는지를 관리자가 주기적으로 해당 제방을 방문하여 일일이 육안으로 체크하는 방식으로 관리되고 있다. 그러나 이러한 관리자의 육안 검사에는 한계가 있는바, 최근에는 센서 또는/및 항공사진을 통해 원격적으로 제방을 모니터링하여 현 상태를 분석하려는 시도가 이루어지고 있다. 제방을 포함한 하천의 모니터링과 관련된 종래 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1204426호, 대한민국 등록특허 제10-1881822호 등이 있다. Rivers including embankments are managed in such a way that after a disaster event, such as an earthquake or flood, occurs, a manager periodically visits the corresponding embankment to visually check whether or not damage has occurred to the building structure. However, there is a limit to such a visual inspection by the manager, and recently, attempts have been made to analyze the current state by remotely monitoring the embankment through sensors or/and aerial photographs. Prior art related to monitoring of rivers including embankments includes Korean Patent Registration No. 10-1204426 and Korean Patent Registration No. 10-1881822.
그런데 이러한 종래 기술의 경우, 계측수단(계측센서)을 치수시설물에 매설하여 치수시설물의 붕괴 시작 시 치수시설물의 기울기가 변화하는 것을 측정하는 방식을 이용하므로, 붕괴 시점이나 붕괴 발생 직전에 위험을 인지할 수밖에 없어서 이에 대처하는데 충분한 필요시간을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 계측수단을 치수시설물에 매설하게 되므로 붕괴시 계측수단이 소실되거나 손상되고 계측수단의 반복적 사용이 불가능함에 따른 유지비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.However, in the case of this prior art, since a measuring means (measurement sensor) is buried in the flood control facility and the method of measuring the change in the slope of the flood control facility when the collapse of the flood control facility starts, the danger is recognized at the time of collapse or just before the collapse occurs. There is a problem that it is difficult to secure sufficient time to cope with it because there is no choice but to do it. In addition, since the measuring means is buried in the flood control facility, there is a problem in that the measuring means is lost or damaged when it collapses, and maintenance costs are high due to the impossibility of repeatedly using the measuring means.
한편, 항공사진을 통해 제방을 포함한 저수지의 표면 재료(저수위)에 대한 정보를 수집하여 분석하는 방식의 종래 기술의 경우, 다각적이면 입체적인 정보 수집 및 이를 통한 분석이 이루어지지 않고 있으며, 그에 따라 제방을 포함한 저수지에 대한 정보 분석의 제약을 물론 정밀성 내지 정확성이 낮다는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of the prior art of collecting and analyzing information on the surface material (low water level) of a reservoir including an embankment through aerial photographs, multi-dimensional and three-dimensional information collection and analysis through this are not performed, and accordingly, the embankment There is a problem of low precision or accuracy as well as limitations of information analysis on the reservoir including the reservoir.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 정보제공 대상지역의 제방을 포함한 하천에 대해 다종의 카메라를 이용하여 영상정보를 수집하고, 물리적 센싱을 통해 수위와 유속과 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 것에 더하여 상공에서는 초분광 영상정보를 수집하여, 수집된 정보를 분석하고 3차원 가상현실을 접목시켜서, 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 제공할 수 있는 "하천의 영상정보와 환경정보의 수집 및 분석을 통한 하천 상태정보 제공시스템"을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to solve the problems of the prior art as described above, and collects image information using various types of cameras for rivers including embankments in the information provision target area, and through physical sensing, water level, flow rate, temperature and In addition to collecting environmental information including humidity, hyperspectral image information is collected from the sky, the collected information is analyzed and 3D virtual reality is applied to analyze information on river conditions and predict the possibility of flooding, and intuitively Its purpose is to provide a "river condition information provision system through collection and analysis of image information and environmental information of the river" that can provide information on personal information and risk situations to the relevant river management entity and neighboring residents.
상기와 같은 목적 달성을 위하여 본 발명에서는 영상정보와 환경정보의 수집 및 분석을 통한 하천 상태정보 제공시스템 및 제공방법이 제공되는데, 본 발명은 정보제공 대상지역의 제방을 포함한 하천에 대하여 초분광 영상정보와 RGB 영상정보를 포함한 지형정보를 수집하며, 해당 제방을 포함한 하천의 지상 내지 수상 다수 지점에서 실제 영상정보, 및 수위, 유속, 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 실시간으로 수집하는 하천정보 수집장치(100); 및 하천정보 수집장치(100)에서 수집되어 전송되는 정보 데이터에 기초하여 제방을 포함한 하천의 이상여부 내지 이상변화를 분석하며, 지형을 포함한 영상정보와 환경정보를 분석된 정보와 접목시켜서 3D가상공간영상으로 구현 저장하고 출력하며. 분석 결과에 따라 하천에 대한 이상여부 및 이상변화 발생이 예측되는 경우에는 사전에 예보서비스에 가입된 지역주민 개인통신단말기(300)와 타지인 개인통신단말기(400)로 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 전송 안내하는 원격관제장치(200)를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a system and method for providing river condition information through collection and analysis of image information and environmental information. A river information collection device that collects terrain information including data and RGB image information, and collects actual image information and environmental information including water level, flow rate, temperature, and humidity in real time from multiple points on the ground or above water in the river, including the embankment. (100); And based on the information data collected and transmitted by the river
본 발명에 있어서, 하천정보 수집장치(100)는, 측정대상지역의 제방을 포함한 하천에 대한 초분광 영상정보와 RGB영상정보를 수집하는 지형정보 및 영상정보 수집부(110); 및 측정대상지역의 제방을 포함한 하천을 따라 다수의 지점에서 다종의 카메라를 이용하여 실제 영상정보를 수집하고, 하천의 수위와 유속, 그리고 하천 및 그 주변의 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 환경정보 수집부(120)를 포함하여 구성될 수 있는데, 특히, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)는, 가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 세분화하여 촬영하는 자외선 및 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서; 및 RGB 영상을 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다. In the present invention, the river
또한 본 발명에 있어서, 제방을 포함한 하천을 따라 지상에 설치되어 동영상 및 정지영상을 촬영하여 실제 영상을 취득하는 다수의 CCTV모듈; 하천의 수상에 설치되어 수위를 계측하는 수위센서; 제방을 포함한 하천을 따라 지상과 수상에 설치되어 육지와 수중 온도를 측정하는 온도센서; 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 유,무선으로 수집 전송하는 통신경로를 제공하는 네트워크 센서를 포함하는 구성을 가질 수 있다. In addition, in the present invention, a plurality of CCTV modules installed on the ground along the river, including the embankment, to acquire actual images by capturing moving images and still images; A water level sensor installed on the water surface of the river to measure the water level; Temperature sensors installed on land and water along rivers including embankments to measure land and water temperatures; A humidity sensor installed on the ground along the river including the embankment to measure the humidity around the river; a data logger that stores and manages the measured or measured information by time period; and a network sensor providing a communication path for collecting and transmitting the measured or measured information wired or wirelessly.
더 나아가, 또한 본 발명에 있어서, 원격관제장치(200)는, 분석 및 3D영상화부(210)와 정보처리 및 예보관리부(220)를 포함하며; 분석 및 3D영상화부(210)는, 하천정보수집장치(100)에서 수집되는 정보 데이터가 전송되어 오면, 촬영영역 내의 이상발생 유무 또는 이상변화를 예측하여 정보화하는 정보분석 프로그램과, 예측하여 정보화된 결과, 지형을 포함한 영상정보, 및 환경정보를 3D가상공간영상으로 구현하는 3D가상공간 프로그램을 포함하며; 정보처리 및 예보관리부(220)에서는 정보분석 프로그램 및 3D가상공간 프로그램에서 예측 생성된 데이터를 저장하고 이를 관제모니터에 출력하며, 분석 결과에 따라 이상변화 발생으로 판단된 경우에는 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 통신망을 통해 지역주민의 개인통신단말기(300) 및 타지인 개인통신단말기(400)로 전송 안내하는 특징을 가질 수 있고, 원격관제장치(200)는, 하천정보 수집장치(100)를 구성하는 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)와 통신 접속시키는 운용통신부(230); 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 출력하는 모니터링부(240); 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 저장하는 운용저장부(250); 및 GPS정보를 기반으로 촬영영역에 대한 좌표값을 산출 저장하며 이를 지형정보 및 영상정보 수집부(110)로 전송하거나, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 이동 및 동작을 원격 제어하고, 정보분석 프로그램을 통해 지형정보 및 영상정보 수집부(110)에서 전송되는 초분광 영상정보 또는 RGB 영상정보, 그리고 분석정보에 기초하여 측정대상 지역의 이상 유무 또는 이상변화를 최종 분석하고, 3D가상공간 프로그램을 통해 지형을 포함한 영상정보와 환경정보 및 분석된 예측정보를 3D가상공간영상으로 구현하여 모니터링부(240)로 출력하고 운용저장부(250)에 저장하는 한편 운용통신부(230)의 동작을 제어하는 운용제어부(260)을 포함하는 구성을 가질 수도 있다. Furthermore, in the present invention, the
특히, 본 발명에서 분석 및 3D영상화부(210)의 정보분석 프로그램은, 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)에서 전송되는 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 포함하는 지형-영상정보. 실제 영상정보 및 환경정보, 그리고 분석정보를 취합하여 영상 및 문자로 변환시켜 모니터부로 출력 및 운용저장부로 저장시키는 데이터통합모듈; 지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보, 및 분석정보를 기반으로 정보제공 대상 하천 구역의 지형과 수위와 유속과 온도 및 습도를 분석하여 정보제공 대상 하천 구역 내의 이상발생 유무 또는 이상변화 여부를 판단하고 분석하여 예측정보를 생성하여 모니터부로 출력하고 운용저장부로 저장하는 변화발생분석모듈; 및 사전에 설정된 테이블에 따라 예측정보를 입력하여 정보제공 대상 하천 구역의 촬영영역에 대한 환경평가자료로 가공하여 제공하는 환경평가모듈을 포함하여 구성될 수 있고, 분석 및 3D영상화부(210)의 3D가상공간 프로그램은, 가상공간정보관리파트와 영상컨트롤파트를 포함하여 구성되며; 가상공간정보관리파트는, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 지형-영상정보와, 환경정보 수집부(120)의 기준이미지와 영상이미지와, SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터가 저장되는 수집정보DB모듈; 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여 수집정보DB모듈에 저장하는 이미지수집모듈; 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB모듈에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고 수집정보DB모듈에 저장하는 영상정합처리모듈; 및 영상정합처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하는 모니터링모듈을 포함하여 구성되고; 영상컨트롤파트는, 수집정보DB모듈을 검색해서 필요 정보를 검색하는 검색모듈; 상기 이미지수집모듈, 영상정합처리모듈 및 모니터링모듈의 실행을 제어하는 데이터처리모듈; 및 상기 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행하는 공간영상 편집모듈을 포함하여 구성될 수 있다. In particular, the information analysis program of the analysis and
더 나아가 본 발명에서 정보처리 및 예보관리부(220)에는, 분석 및 3D영상화부(210)의 정보분석 프로그램 및 3D가상공간 프로그램에서 예측, 생성된 데이터를 저장함과 동시에 관제모니터에 출력하는 한편 분석 결과에 따라 측정대상 지역의 이상변화 발생으로 판단된 경우에는 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 통신망을 통해 지역주민 개인통신단말기(300) 및 타지인 개인통신단말기(400)로 전송 안내하는 정보처리 프로그램; 예보서비스 이용을 위해 지역주민 개인통신단말기(300)와 사전에 개인 정보 수집과 확인 및 승인 동작을 수행하여 예보가 이루어지도록 하는 지역 예보 서비스 프로그램; 및 타지인 개인통신단말기(400)가 통신망을 통해 지역 내에서 포착되면, 예보서비스 이용 여부를 확인 후 이용을 신청한 경우에 개인 정보 수집과 확인 및 승인 동작을 수행하여 예보가 이루어지도록 하는 타지인 예보 서비스 프로그램이 탑재될 수 있다. Furthermore, in the present invention, the information processing and
상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명에 따르면, 정보제공 대상 하천 구역의 하천을 따라 간격을 두고 특정 지점에 초분광 영상정보와 RGB영상정보를 수집하는 지형정보 및 영상정보 수집부와, 수위와 유속과 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 환경정보 수집부를 설치하여, 정보제공 대상 하천 구역에 대해 다종의 카메라를 이용해 영상정보를 수집하고, 물리적 센싱을 통해 수위와 유속과 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 한편, 상공에서 초분광 영상정보를 수집하여 분석하고 3차원가상현실을 접목시켜, 하천 상태에 대한 정보분석 및 제방의 붕괴, 홍수 등의 재난이나 기타 비정상적인 이상상황 즉, 이상발생을 판단하고 예측하여, 이에 대한 직관적인 정보 및 긴급 내지 위험상황 여부를 해당 하천 관리주체의 원격관제장치로 제공하여 모니터링 및 분석이 이루어지고, 지역주민 개인통신단말기 또는/및 지역을 일시 경유 내지 체류하는 타지인 개인통신단말기로 정보가 제공됨으로써, 제방을 포함한 하천의 환경 변화 예컨대, 제방의 붕괴를 포함한 홍수 등의 재난이나 기타 비정상적인 이상상황에 대해 주변 민간인들이 신속히 대처할 수 있도록 하는 효과가 발휘된다. According to the present invention by means of the above problem-solving means, a topographic information and image information collection unit for collecting hyperspectral image information and RGB image information at specific points at intervals along the river of the river area to be provided information, and the water level and By installing an environmental information collection unit that collects environmental information including flow rate, temperature and humidity, image information is collected using various types of cameras for the river area to be provided information, and water level, flow rate, temperature and humidity are collected through physical sensing. While environmental information is collected, hyperspectral image information is collected and analyzed from the sky, and 3D virtual reality is applied to analyze information on river conditions and disasters such as collapse of embankments, floods, or other abnormal situations, i.e. abnormal occurrences. is determined and predicted, and intuitive information and emergency or dangerous situations are provided to the remote control device of the relevant river management entity for monitoring and analysis, and local residents' personal communication terminals or / and temporary transit or stay in the area By providing information to a personal communication terminal of another person, the effect of enabling nearby civilians to quickly respond to environmental changes of rivers including embankments, such as floods including collapse of embankments or other abnormal situations is exerted.
특히, 본 발명에 따르면 정보제공 대상 하천 구역에 타지인이 일시적으로 체류 예컨대, 캠핑, 차를 이용한 숙박, 야영 등의 활동을 하려는 경우, 정보제공 대상 하천 구역을 포함한 하천을 관리하는 주체의 원격관제장치에 접속하여 사전 예보서비스 이용 관련 사용과 개인정보 활용에 동의하고 본인 확인을 거쳐 서비스에 가입한 후, 실시간으로 해당 지역에 대한 환경 정보를 제공받음으로써, 제방 붕괴나 홍수를 포함한 재난 발생에 대해 신속히 대처할 수 있도록 하는 타지인에 대한 안전성 확보 효과도 발휘된다. In particular, according to the present invention, when a stranger temporarily stays in a river area to be provided information, for example, to engage in activities such as camping, lodging by car, and camping, remote control of the subject managing the river including the river area to be provided information After accessing the device, agreeing to the use of advance forecast service and the use of personal information, and signing up for the service after identity verification, real-time environmental information about the area is provided, so that the occurrence of disasters including levee collapse or floods It also has the effect of ensuring the safety of others, which enables them to respond quickly.
특히, 본 발명에서는 지형정보 및 영상정보 수집부의 초분광 센서에서 촬영된 분광 영상의 분석 결과 제방을 포함한 하천에 수위나 유속의 급격히 증가하거나 홍수가 의심되는 경우, 설정된 운항경로에서 일시적으로 벗어나 해당 좌표로 이동하여 RGB 영상을 촬영하여 원격관제장치로 전송함으로써, 분석 알고리즘이나 프로그램에만 의존하지 않고 관리자가 사진 확인을 통해 직관적인 평가 분석을 추가함으로써, 분석의 정확도를 더욱 향상시키는 효과가 발휘된다. In particular, in the present invention, as a result of analyzing the spectroscopic image taken by the hyperspectral sensor of the geographic information and image information collection unit, when the water level or flow speed increases rapidly or flooding is suspected in the river including the embankment, temporarily deviate from the set navigation route to the corresponding coordinates By moving to the RGB image and sending it to the remote control device, the manager adds intuitive evaluation analysis through photo confirmation without relying only on the analysis algorithm or program, and the effect of further improving the accuracy of the analysis is exerted.
더 나아가 본 발명에서는 정보제공 대상 하천 지역에 대해 촬영된 초분광 영상을 분광영상분석 알고리즘 및 프로그램이 분석하여, 제방을 포함한 하천에 균열 내지 붕괴 및 홍수가 의심될 경우, 해당 좌표로 이동하여 RGB 영상을 근접 촬영하여, 분광 영상 및 분석정보와 함께 원격관제장치로 전송하면, 상기 원격관제장치(200)이 전송된 정보들을 취합하여, 자체 탑재된 정보분석 알고리즘 및 프로그램을 통해 촬영영역인 제방을 포함한 하천에 발생된 균열, 붕괴 또는 홍수 여부를 분석하는 한편, 제방을 포함한 하천의 깊이를 포함한 단면을 분석하여 데이터화 함으로써, 제방에 대한 정보분석의 정밀성 내지 정확성을 향상시키는 효과가 있으며, 이와 같이 분석한 데이터를 하천의 환경 평가 및 홍수 발생 등의 재해 발생 가능성에 대한 평가자료로 제공하는 것이 가능하게 되는 장점이 발휘된다. Furthermore, in the present invention, the spectroscopy image analysis algorithm and program analyze the hyperspectral image taken for the river area to be provided information, and when cracks, collapses, or floods are suspected in the river including the embankment, move to the corresponding coordinates to obtain an RGB image is taken close-up and transmitted to the remote control device along with the spectroscopic image and analysis information, the
또한, 본 발명에서는 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 이루어지게 되므로, 다각적이면 입체적인 정보 수집 및 이를 통한 제방을 포함한 하천의 상태 분석이 가능하며 이를 통해서 제방을 포함한 하천에 대한 폭넓은 정보분석이 가능하게 되는 장점도 발휘된다. In addition, in the present invention, multi-layered information collection and analysis are made based on hyperspectral image information by utilizing ultraviolet and infrared characteristics, which cannot be confirmed by general RGB images, that is, characteristics that cannot be seen by the human eye. Therefore, if it is multifaceted, it is possible to collect three-dimensional information and analyze the state of the river including the embankment through it, and through this, the advantage of being able to analyze a wide range of information on the river including the embankment is also exhibited.
본 발명에 따르면 촬영영역인 제방을 포함한 하천 상태 정보에 대한 분석의 정밀성 내지 정확성 향상과 추가적인 분석 확장성을 통해, 제방을 포함한 하천의 환경 조사가 정량적으로 이루어질 수 있으며, 따라서 향후 제방을 포함한 하천 환경 평가와 지진 및 홍수 발생 등 재해 가능성에 대한 평가가 추가적으로 이루어지도록 하는 효과가 발휘된다. According to the present invention, the environment of the river including the embankment can be quantitatively investigated through the improvement of the precision or accuracy of the analysis of the state information of the river including the embankment, which is the shooting area, and the additional analysis scalability. It has the effect of allowing additional evaluations on the possibility of disasters such as earthquakes and floods to be carried out.
특히, 본 발명에서는 원격관제장치의 3D가상공간 알고리즘 내지 프로그램이 3D가상공간을 구현하는 과정에서, 지형정보 및 영상정보 수집부와 환경정보 수집부를 통해서 실시간 내지 주기적으로 수집되는 지형정보 및 환경정보의 변화를 대입시켜 구현하게 되므로, 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 제공할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. In particular, in the present invention, in the process of implementing the 3D virtual space algorithm or program of the remote control device, the terrain information and environment information collected in real time or periodically through the terrain information and image information collection unit and the environment information collection unit Since it is implemented by substituting changes, change information on river conditions including levees, such as bank subsidence or collapse, and the possibility of flood or drought are predicted, and information and risk situations are provided to the relevant river management body and residents in the surrounding area. The effect of being able to quickly and intuitively provide 3D virtual space images is demonstrated.
이에 더하여, 본 발명에서는 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 효과가 발휘된다. In addition, in the present invention, information on river conditions including embankments is quickly and intuitively provided through 3D virtual space images, so that the possibility of embankment subsidence or collapse and flood occurrence and identification of the corresponding location are easily made, so that the initial response The effect of making it happen quickly and accurately is exerted.
도 1은 제방의 예를 도시한 도면 대용 사진이다.
도 2는 본 발명의 구성을 간략히 도시한 개략적인 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 구성을 구체적으로 도시한 시스템 블록도이다.
도 4는 본 발명에서 지형정보 및 영상정보 수집부와 환경정보 수집부가 정보제공 대상 하천 구역의 영상정보, 초분광영상 및 RGB영상 정보, 그리고 환경정보를 수집하는 예를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 5는 지형정보 및 영상정보 수집부의 초분광 영상분석 프로그램의 구성을 보여주는 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명에서 실제 영상을 촬영하고 영상 및 지형자료로 추출하는 예를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 7은 원격관제장치의 구성에 대한 개략적인 블록도이다.
도 8은 원격관제장치의 분석 및 3D영상화부에 구비되는 정보분석 프로그램의 구성을 보여주는 개략적인 블록도이다.
도 9는 원격관제장치의 분석 및 3D영상화부에 구비되는 3D가상공간 프로그램의 구성을 보여주는 개략적인 블록도이다.
도 10은 3D가상공간을 구현할 영역을 설정하는 예를 도시한 개략적인 예시도이다.
도 11은 3D가상공간을 구현한 이미지의 예를 도시한 가상도이다. 1 is a photograph in place of a drawing showing an example of an embankment.
2 is a schematic 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 detail.
4 is a schematic configuration diagram showing an example in which the topographic information and image information collection unit and the environment information collection unit collect image information, hyperspectral image and RGB image information, and environment information of a river area to be provided information in the present invention. .
5 is a schematic block diagram showing the configuration of a hyperspectral image analysis program of a geographic information and image information collection unit.
6 is a schematic configuration diagram showing an example of capturing an actual image and extracting the image and terrain data in the present invention.
7 is a schematic block diagram of the configuration of a remote control device.
Figure 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the information analysis program provided in the analysis and 3D imaging unit of the remote control device.
9 is a schematic block diagram showing the configuration of a 3D virtual space program provided in the analysis and 3D imaging unit of the remote control device.
10 is a schematic illustration showing an example of setting an area to implement a 3D virtual space.
11 is a virtual view showing an example of an image implementing a 3D virtual space.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 청구범위를 포함한 본 명세서의 개시내용에서 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. 또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예를 들면, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다. 특히 본 명세서에서 사용되는 '…모듈', '…유닛', '…부', '…기', '…파트' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is described as one embodiment, and thereby the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited. For reference, in the disclosure of this specification, including the claims, like reference numerals designate like elements. In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations may be omitted. Combinations of each block of the accompanying block diagram and each step of the flowchart may be performed by computer program instructions (execution engine), and these computer program instructions are executed by a processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing equipment. Since it can be mounted, the instructions executed through the processor of a computer or other programmable data processing equipment create means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flowchart. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in are also capable of producing an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow chart. And since the computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, a series of operating steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that the instructions performing the data processing equipment provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flow chart. Furthermore, each block or each step may represent a module, segment or portion of code that contains one or more executable instructions for executing specified logical functions, and in some alternative embodiments referred to in blocks or steps. It is also possible that the functions described may occur out of sequence. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may be performed in the reverse order of their corresponding functions, if necessary. In particular, as used herein, '... module', '… unit', '… wealth', '… energy', '… A term such as 'part' refers to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
아울러, 본 발명에 따른 영상정보와 환경정보의 수집 및 분석을 통한 하천 상태정보 제공시스템 및 제공방법은 각각 "하천 상태정보 제공시스템"과 "하천 상태정보 제공방법"이라고 약칭하고 한다. 그리고 청구범위를 포함한 본 명세서 전체에서 상태정보를 제공하고자 하는 지역에 포함된 제방을 포함한 하천 및 하천 유역을 "정보제공 대상 하천 구역"이라고 약칭한다. 본 발명을 실제로 적용함에 있어서는 홍수 피해가 지속적으로 발생하는 지역을 "정보제공 대상 하천 구역"으로 설정할 수 있다. In addition, the river state information providing system and method through the collection and analysis of image information and environmental information according to the present invention are abbreviated as "river state information providing system" and "river state information providing method", respectively. And throughout this specification, including the claims, rivers and river basins including embankments included in the area for which state information is to be provided are abbreviated as “river areas subject to information provision”. In actually applying the present invention, an area where flood damage continuously occurs may be set as a "river area subject to information provision".
도 2에는 본 발명의 구성을 간략히 도시한 개략적인 시스템 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 구성을 구체적으로 도시한 시스템 블록도가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 하천 상태정보 제공시스템은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하천정보 수집장치(100)와 원격관제장치(200)를 포함하는 구성을 가진다. 2 is a schematic system configuration diagram briefly showing the configuration of the present invention, and FIG. 3 is a system block diagram showing the configuration of the present invention in detail. As shown in FIGS. 2 and 3 , the river state information providing system according to the present invention has a configuration including a river
하천정보 수집장치(100)는, 정보제공 대상 하천 영역의 상공에서 초분광 영상정보와 RGB 영상정보를 포함한 "지형-영상정보"를 수집하고, 정보제공 대상 하천 구역의 지상 내지 수상 다수 지점에 대하여 "실제 영상정보" 및 하천의 수위, 유속, 온도 및 습도를 포함한 "환경정보"를 실시간으로 수집한다. The river
원격관제장치(200)는 하천정보 수집장치(100)에서 수집하여 통신망을 통해 실시간 전송되는 정보 및 데이터를 분석하여, 정보제공 대상 하천 구역에서 제방의 붕괴, 홍수 등의 재난이나 기타 비정상적인 상황이 발생하는 지의 여부 즉, 이상발생 유무, 그리고 이러한 이상발생의 내용을 파악하고 더 나아가 이상발생의 가능성을 평가하여 이상발생을 예측하여, 분석된 결과 즉, 예측정보를 지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보와 통합하여 3D가상공간영상으로 구현하여 저장함과 동시에, 이를 출력하여 관리자로 하여금 정보제공 대상 하천 구역의 상태를 모니터링할 수 있게 하며, 분석 결과에 따라 정보제공 대상 하천 구역에서의 이상발생 또는 이상발생 예측으로 판정되면 사전에 예보서비스에 가입되어 있던 지역주민의 개인통신단말기(지역주민 개인통신단말기)(300)와 해당 지역에 일시 체류 또는 경유하는 타지인의 개인통신단말기(타지인 개인통신단말기)(400)로 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 전송 안내한다. 이 때, 타지인 개인통신단말기(400)에 대한 3D가상공간영상과 이상변화 경보의 전송은 예보서비스 사전 동의 후에 진행된다. The
본 발명에 따른 하천 상태정보 제공방법에서는, 하천정보 수집장치(100)를 통해서 정보제공 대상 하천 구역에 대하여 초분광 영상정보와 RGB 영상정보를 포함한 지형-영상정보를 수집하며, 해당 제방을 포함한 하천의 지상 내지 수상 다수 지점에서 실제 영상정보, 및 수위, 유속, 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 실시간으로 수집하게 되고, 원격관제장치(200)를 통해서는 하천정보 수집장치(100)에서 수집되어 전송되는 정보와 데이터에 기초하여 정보제공 대상 하천 구역의 이상여부 내지 이상변화를 분석하며, 분석된 예측정보와 지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보를 접목시켜서 3D가상공간영상으로 구현 저장하고 출력하며, 분석 결과에 따라 하천에 대한 이상여부 및 이상변화 발생이 예측되는 경우에는 사전에 예보서비스에 가입된 지역주민 개인통신단말기(300)와 타지인 개인통신단말기(400)로 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 전송 안내하게 된다. In the river state information providing method according to the present invention, topographic-image information including hyperspectral image information and RGB image information is collected for the river area to be provided through the river
구체적으로 본 발명에 따른 하천 상태정보 제공시스템 및 제공방법에 있어서, 하천정보 수집장치(100)는, 정보제공 대상 하천 구역의 일정 높이 상공에서 고정 또는 이동하면서 초분광 영상정보와 RGB 영상정보를 취득하여 "지형-영상정보"를 수집하는 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와, 정보제공 대상 하천 구역에서 하천을 따라가면서 다수 지점에 설치되어 정보제공 대상 하천 구역에 대한 "실제 영상정보"를 수집하고 물리적 센싱을 통해서 수위, 유속, 온도 및 습도를 포함한 "환경정보"를 수집하는 환경정보 수집부(120)를 포함하는 구성을 가진다. Specifically, in the river state information providing system and method according to the present invention, the river
도 4에는 본 발명에서 지형정보 및 영상정보수집부(110)와 환경정보 수집부(120)가 정보제공 대상 하천 구역의 초분광 영상정보와 RGB영상정보를 포함하는 지형-영상정보와, 실제 영상정보, 그리고 환경정보를 수집하는 예를 보여주는 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 4, in the present invention, the topographic information and image
구체적으로 지형정보 및 영상정보 수집부(110)에서는 정보제공 대상 하천 구역에 대하여 초분광 영상정보와 RGB영상정보를 수집한다. 이러한 초분광 영상정보와 RGB영상정보는 "지형-영상정보"에 해당한다. 그리고 환경정보 수집부(120)에서는 다종의 카메라를 이용하여 정보제공 대상 하천 구역에 대한 "실제 영상정보"를 수집한다. 또한 환경수집부(120)에서는 각종 센서를 이용한 물리적 센싱을 통해 정보제공 대상 하천 구역에서의 하천 수위와 유속, 그리고 하천 및 그 주변의 온도 및 습도를 포함한 "환경정보"를 수집한다. Specifically, the topographic information and image
본 발명에서 해당 하천 관리주체의 원격관제장치(200)에서는 수집된 정보(지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보)를 분석하고 3차원 가상현실을 접목시킨다. 특히 원격관제장치(200)에서는 수집된 정보 및 데이터에 대한 분석에 기초하여 정보제공 대상 하천 구역에서 제방의 붕괴, 홍수 등의 재난이나 기타 비정상적인 상황이 발생하는 지의 여부(이상발생 유무)를 판단하게 되고, 더 나아가 이러한 이상발생의 내용을 파악하고, 이상발생의 가능성을 평가하여 이상발생을 예측하여, 이에 대한 직관적인 정보 및 긴급 내지 위험상황 안내 내용을 지역주민 개인통신단말기(300) 또는/및 지역을 일시 경유 내지 체류하는 타지인 개인통신단말기(400)로 제공하게 된다. 이를 통해서 정보제공 대상 하천 구역의 환경 변화 예컨대, 제방의 붕괴, 홍수 등의 재난이나 기타 위험한 이상 상황에 대해 주변 민간인들이 신속히 대처할 수 있도록 하는 것이 가능해진다. In the present invention, the
특히, 본 발명에 의하면, 정보제공 대상 하천 구역에서 타지인이 일시적으로 체류 예컨대, 캠핑, 차를 이용한 숙박, 야영 등의 레저 활동을 하려는 경우, 사전에 해당 하천 구역을 관리하는 주체의 원격관제장치(200)에 접속하여 이용신청 절차, 개인정보 활용 동의 절차, 본인 확인 절차 등을 거쳐서 사전 예보서비스에 가입한 후, 실시간으로 해당 정보제공 대상 하천 구역에 대한 상세한 상태정보를 실시간으로 제공받음으로써, 제방 붕괴나 홍수, 그리고 기타 여러 가지 재난 발생에 대해 신속히 대처할 수 있도록 하는 것이 가능하게 된다. In particular, according to the present invention, when a stranger temporarily stays in a river area subject to information provision, for example, camping, accommodation using a car, or leisure activities such as camping, the subject's remote control device that manages the corresponding river area in advance (200) and sign up for the advance forecast service through the use application procedure, personal information use consent procedure, identity verification procedure, etc., and then receive detailed status information on the river area subject to provision of information in real time, It becomes possible to respond quickly to the occurrence of dyke collapse, flooding, and many other disasters.
본 발명의 실시예에 따르면, 앞서 설명한 것처럼 하천정보 수집장치(100)는 정보제공 대상 하천 구역의 일정 높이 상공에서 고정 또는 이동하면서 초분광 영상정보와 RGB 영상정보 즉, "지형-영상정보"를 수집하는 지형정보 및 영상정보 수집부(110)를 구비하고 있다. According to an embodiment of the present invention, as described above, the river
지형정보 및 영상정보 수집부(110)는 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 촬영하는 촬영수단을 포함할 수 있고, 이러한 촬영수단은 설정 영역 내에서 자율주행하는 무인비행체에 탑재될 수 있다. 이 경우 무인비행체는, 전원공급용 배터리, 비행구동부, 현 위치정보를 제공하는 GPS부, 촬영된 영상정보를 저장하는 저장수단, 원격관제장치(200)와 통신 접속시키는 통신수단, 및 자동항법 프로그램을 통해 원격관제장치(200) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고 촬영수단의 동작을 제어하고, 취득된 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보와 이를 분석한 분석정보를 저장부에 저장하는 한편 원격관제장치(200)로 전송하도록 통신부의 동작을 제어하는 제어수단을 포함하는 구성을 가질 수 있다. The topographic information and image
본 발명에서 지형정보 및 영상정보 수집부(110)에는 고유한 <초분광 영상분석 프로그램(알고리즘)>이 탑재되어 이에 의해 작동될 수 있다. 도 5에는 지형정보 및 영상정보 수집부(110)에 구비된 <초분광 영상분석 프로그램>의 구성에 대한 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 도 5에 예시된 것처럼, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 <초분광 영상분석 프로그램>은, 촬영영역의 측정좌표 정확성을 위해 설정되는 지상기준점을 측량하는 지상기준점 측량모듈, 촬영된 초분광 영상 또는 RGB 영상을 촬영영역의 좌표 정확성을 위한 지상기준점에 따른 영상정합 처리를 수행하는 데이터처리모듈, 상기 데이터처리모듈에서 처리된 데이터를 분석하여 지도에 맵핑시키는 데이터분석 및 맵핑모듈, 상기 촬영영역을 종 방향과 횡 방향뿐만 아니라 깊이별로 상태 프로파일링이 가능하도록 촬영영역의 지형과 수위와 유속과 온도 및 습도를 지도화하는 지도작성모듈, 및 상기 데이터분석 및 맵핑모듈에서 맵핑되는 촬영영역의 이상 및 변화 발생에 따른 이벤트 발생신호를 출력하여 RGB 영상의 촬영이 이루어지게 하는 이벤트출력모듈을 포함하는 구성을 가질 수 있다. In the present invention, a unique <hyperspectral image analysis program (algorithm)> is installed in the topographic information and image
위에서 설명한 것처럼 본 발명의 지형정보 및 영상정보 수집부(110)에 구비된 촬영수단은 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 촬영하여 취득하는 것으로서, 구체적으로는 가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 수백 개로 세분화하여 촬영하여 자외선과 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서(초분광 카메라), 및 DSLR 등과 같이 RGB 영상을 촬영할 수 있는 디지털 카메라를 포함하여 구성될 수 있다. As described above, the photographing means provided in the topographic information and image
지형정보 및 영상정보 수집부(110)로서 이용되는 초분광센서는 근적외선(NIR) 영상센서 또는 다중분광 영상센서(Optical Multispectral Sensor) 또는 초분광 영상센서(Hyperspectral Sensor)인 것이 바람직한데, 촬영영역의 상공에서 근적외선(NIR) 영상센서는 600㎚~900㎚ 파장대 또는 Red 파장대와 NIR 파장대의 분광반사도, 다중분광 영상센서는 400㎚~500㎚ 파장대 및 600㎚~700㎚ 파장대 또는 Blue 및 Red 파장대, 그리고 초분광 영상센서는 400㎚~600㎚ 및 650㎚~750㎚ 파장대의 분광반사도를 측정하도록 분광 영상을 촬영하는 것이 바람직하다. 참고로 예를 들면, 200m의 고도를 비행하는 무인비행체에 설치된 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 RGB 영상을 촬영한다. 이렇게 촬영된 영상을 통해서 지형 측량이 이루어지고 이에 의해 3D가상공간 정보가 수집된다. 초분광 영상에서는, 최대 1,000개 정도의 좁은 스펙트럼 밴드로 촬영할 수 있으므로 물체의 반사특성을 그대로 기록하여 지형 및 지물을 구분할 수 있으며, 예를 들면 100여 개가 넘는 파장구간에서 촬영영역으로부터 반사 또는 방출되는 복사에너지를 감지한다.The hyperspectral sensor used as the topographic information and image
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 RGB이기 때문에 RGB 영상을 많이 이용하는 것일 뿐 실제로는 다양한 방식의 구성이 가능하다. 여기서 초분광 이미징(hyperspectral imaging)은 일반적 분광기에서 이용되는 정도의 많은 정도의 파장 수에 공간적 이미징이 더해진 것이다. 픽셀마다 스펙트로미터로 촬영한 듯 한 스펙트럼이 존재하는 것이다. 촬영되는 파장이 십~수백개, relative spectral resolution이 0.01 정도인 경우, hyperspectral이라고 하는데, relative spectral resolution은 absolute spectral resolution/length of the spectrum이라고 한다. 분광분해능을 촬영되는 전체 파장범위로 나눈 값을 말한다. 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. 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.Every imaging system has a measured wavelength range depending on the filter and sensor configuration. When only one type of wavelength band is used, it is called panchromatic, and in the case of a commonly used RGB image, it can be said to be a kind of multispectral imaging in which the sensor responds to three wavelength bands, R, G, and B. Since RGB is recognized by the human eye, RGB images are used a lot, but in reality, various types of configurations are possible. Here, hyperspectral imaging is spatial imaging added to a number of wavelengths as high as those used in general spectrometers. Each pixel has a spectrum as if taken with a spectrometer. When the wavelengths to be photographed are tens to hundreds and the relative spectral resolution is about 0.01, it is called hyperspectral, and the relative spectral resolution is called absolute spectral resolution/length of the spectrum. It is the value obtained by dividing the spectral resolution by the total wavelength range being photographed. 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 hyperspectral image, a data cube in the form of stacking images of each wavelength to be captured is formed. There are several methods for capturing spectroscopic images, and measurement devices are classified accordingly. In the case of multi-spectral devices that take pictures by attaching filters according to wavelengths to the sensor like a general RGB image, the image is taken at once as a snapshot, and the data obtained varies depending on how the filter of the sensor is configured. Compared to the Pushbroom method that performs line scan or the Whisk-broom method that is point scan, it is much simpler as it is a snapshot method and has the advantage that all data are 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, as the name suggests, scanning is performed, so simultaneous shooting is not possible. Therefore, the device should not shake or the subject should not move. Pushbroom is the so-called line scanning method and is the most commonly used hyperspectral imaging method. At the time of one shot, light in a linear direction enters through the slit, and the light passes through a spectrometer and spreads for each wavelength band, becoming a plane and detected by a 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 construct the entire 3D cube.
본 발명에서 하천정보 수집장치(100)는, 정보제공 대상 하천 구역에서 하천을 따라 다수 지점에 설치되어 "실제 영상정보"를 취득하여 수집하고, 하천의 수위와 유속, 그리고 하천 및 하천 유역의 온도 및 습도를 포함한 "환경정보"를 수집하는 환경정보 수집부(120)를 구비하고 있다. 도 6에는 본 발명에서 실제 영상을 촬영하여 이로부터 영상 및 지형자료를 추출하는 예를 보여주는 개략적인 구성도가 도시되어 있다. In the present invention, the river
환경정보 수집부(120)는 정보제공 대상 하천 구역에서 하천을 따라 지상에 설치되어 동영상 및 정지영상을 촬영하여 실제 영상을 취득하는 다수의 CCTV모듈, 하천의 수상에 설치되어 수위를 계측하는 수위센서, 제방을 포함한 하천을 따라 지상과 수상에 설치되어 육지와 수중 온도를 측정하는 온도센서, 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 유,무선으로 수집 전송하는 통신경로를 제공하는 네트워크 센서를 포함하는 구성을 가질 수 있다. The environmental
도 7에는 원격관제장치(200)의 구성에 대한 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 도 7에 예시된 것처럼 본 발명에서 원격관제장치(200)는 분석 및 3D영상화부(210) 및 정보처리 및 예보관리부(220)를 포함하여 구성된다. 또한 원격관제장치(200)는 연관된 장치들을 원격으로 관리하는 원격적 장치로서 기능하므로, 운용통신부(230), 모니터링부(240), 운용저장부(250) 및 운용제어부(260)를 더 포함하는 구성을 가진다. 7 is a schematic block diagram of the configuration of the
원격관제장치(200)에서 분석 및 3D영상화부(210)는, 하천정보 수집장치(100)에서 수집하여 통신망을 통해 전송되는 정보 및 데이터를 실시간으로 분석하여 정보제공 대상 하천 구역의 촬영영역 내에서 이상발생 유무(정보제공 대상 하천 구역에서 제방의 붕과, 홍수 등의 재난이나 기타 비정상적인 상황이 발생하는 지의 여부)를 판단하고, 이러한 이상발생의 내용을 파악하며, 이상발생의 가능성을 예측하는 <정보분석 프로그램(알고리즘)>을 구비하고 있다. 또한 분석 및 3D영상화부(210)는, 상기 <정보분석 프로그램>에서 예측하여 정보화함으로써 만들어진 것 즉, 지형-영상정보, 실제 영상정보, 환경정보 및 분석된 예측정보를 3D가상공간영상으로 구현하는 <3D가상공간 프로그램(알고리즘)>을 구비하고 있다. In the
원격관제장치(200)에서 정보처리 및 예보관리부(220)는, <정보분석 프로그램> 및 <3D가상공간 프로그램>에서 예측하여 생성한 데이터를 저장함과 동시에 관제모니터에 출력하는 한편, 분석 결과에 따라 정보제공 대상 하천 구역 내의 이상변화 발생으로 판단된 경우에는 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 통신망을 통해 지역주민 개인통신단말기(300) 및 타지인 개인통신단말기(400)로 전송 안내하는 기능을 수행한다. 여기서 지역주민 개인통신단말기(300)는 원격관제장치(200)에서 전송하는 예보정보 및 3D가상공간을 포함한 제방 및 하천 정보를 활성화하는 애플리케이션을 포함한 프로그램이 탑재된 스마트폰 또는 PC일 수 있다. 타지인 개인통신단말기(400)는 원격관제장치(200)에서 전송하는 예보정보 및 3D가상공간영상을 포함한 제방 및 하천 정보를 활성화하는 애플리케이션을 포함한 프로그램이 탑재된 스마트폰일 수 있다.In the
원격관제장치(200)에서 운용통신부(230)는 하천정보 수집장치(100)를 구성하는 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)와 통신 접속시키는 기능을 수행한다. 모니터링부(240)는 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 출력하는 기능을 수행한다. 운용저장부(250)는 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 저장하는 기능을 수행한다. 운용제어부(260)는 GPS정보를 기반으로 촬영영역에 대한 좌표값을 산출 저장하며 이를 지형정보 및 영상정보 수집부(110)로 전송하거나, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 이동 및 동작을 원격 제어하고, 3D가상공간 프로그램을 통해 지형-영상정보, 실제 영상정보, 환경정보 및 분석된 예측정보를 반영한 3D가상공간영상을 구현하여 모니터링부(240)로 출력하고 운용저장부(250)에 저장하는 한편 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)와 통신접속시키는 운용통신부(230)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다. In the
아래에서는 원격관제장치(200)의 분석 및 3D영상화부(210)에 구비된 <정보분석 프로그램>과 <3D가상공간 프로그램>에 대하여 좀더 상세히 설명한다. Below, <information analysis program> and <3D virtual space program> provided in the analysis and
도 8에는 분석 및 3D영상화부(210)에 구비되는 <정보분석 프로그램>의 구성을 보여주는 개략적인 블록도가 도시되어 있다. <정보분석 프로그램>은 하천정보 수집장치(100)에서 수집하여 통신망을 통해 전송되는 정보 및 데이터를 실시간으로 분석하여 정보제공 대상 하천 구역의 촬영영역 내에서 이상발생 유무 또는 이상변화를 파악하고 예측한다. 구체적으로 도 8에 예시된 것처럼 <정보분석 프로그램>은, 지형정보 및 영상정보 수집부(110) 및 환경정보 수집부(120)에서 전송되는 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 포함하는 지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보, 그리고 분석된 예측정보를 취합하여 영상 및 문자로 변환시켜 모니터부로 출력 및 운용저장부로 저장시키는 데이터통합모듈을 포함한다. 또한 <정보분석 프로그램>은 정보제공 대상 하천 구역의 해당 촬영영역에 대한 지형과 수위와 유속과 온도 및 습도를 분석하여 정보제공 대상 하천 구역의 해당 촬영영역 내에 제방의 붕과, 홍수 등의 재난이나 기타 비정상적인 이상 현상이 발생하였는지의 여부를 판단하고 해당 이상 현상의 내용을 분석하며 이상발생의 가능성을 예측하여, 이러한 분석과 예측을 통해서 예측정보를 생성하여 모니터부로 출력하고 운용저장부로 저장하는 변화발생분석모듈, 및 사전에 설정된 테이블에 따라 최종 예측정보를 입력하여 촬영영역에 대한 환경평가자료로 가공하여 제공하는 환경평가모듈을 포함하여 구성될 수 있다. Figure 8 is a schematic block diagram showing the configuration of <information analysis program> provided in the analysis and
또한 앞서 설명한 것처럼 분석 및 3D영상화부(210)는 <3D가상공간 프로그램>을 구비하고 있다. <3D가상공간 프로그램>은 지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보, 그리고 분석된 예측정보를 3D가상공간영상으로 구현하게 된다. 도 9에는 분석 및 3D영상화부(210)에 구비되는 <3D가상공간 프로그램>의 구성을 보여주는 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 도 9에 예시된 것처럼 <3D가상공간 프로그램>은 가상공간정보관리파트와 영상컨트롤파트를 포함하여 구성된다. 구체적으로 <3D가상공간 프로그램>의 가상공간정보관리파트는 수집정보DB모듈, 이미지수집모듈, 영상정합처리모듈, 검색모듈, 데이터처리모듈, 및 모니터링모듈을 포함하여 구성된다. 수집정보DB모듈에는, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)로부터의 지형-영상정보와, 환경정보 수집부(120)로부터의 실제 영상정보, 기준이미지와 영상이미지, 그리고 SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터가 저장된다. 즉, 수집정보DB모듈에는 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 지형-영상정보와, 환경정보 수집부(120)의 기준이미지와 영상이미지와, SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터가 저장되는 것이다. 이미지수집모듈은, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여 수집정보DB모듈에 저장한다. 영상정합처리모듈은 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB모듈에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고 수집정보DB모듈에 저장한다. 모니터링모듈은 영상정합처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하는 기능을 수행한다. Also, as described above, the analysis and
<3D가상공간 프로그램>의 영상컨트롤파트는, 수집정보DB모듈을 검색해서 필요 정보를 검색하는 검색모듈과, 상기 이미지수집모듈, 영상정합처리모듈 및 모니터링모듈의 실행을 제어하는 데이터처리모듈과, 상기 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행하는 공간영상 편집모듈을 포함하는 구성을 가진다. The image control part of the <3D virtual space program> includes a search module for searching the collection information DB module for necessary information, a data processing module for controlling the execution of the image collection module, image matching processing module, and monitoring module; It has a configuration including a spatial image editing module that executes a dashboard for outputting the control status of the data processing module and inputting control information.
앞서 설명한 것처럼 원격관제장치(200)는 정보처리 및 예보관리부(220)를 포함한다. 정보처리 및 예보관리부(220)에는, 상기한 <정보분석 프로그램> 및 <3D가상공간 프로그램>에서 예측, 생성된 데이터를 저장함과 동시에 관제모니터에 출력하는 한편, 분석 결과에 따라 정보제공 대상 하천 구역 내의 이상변화 발생으로 판단된 경우에는 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 통신망을 통해 지역주민 개인통신단말기(300) 및 타지인 개인통신단말기(400)로 전송 안내하는 <정보처리 프로그램>이 탑재될 수 있다. 또한 정보처리 및 예보관리부(220)에는, 지역주민 개인통신단말기(300)와 관련하여 예보서비스 이용을 위해 사전에 개인 정보 수집과 확인 및 승인 동작을 수행하여 예보가 이루어지도록 하는 <지역 예보 서비스 프로그램(알고리즘)>이 탑재될 수 있으며, 더 나아가 타지인 개인통신단말기(400)가 통신망을 통해 지역 내에서 포착되면, 예보 서비스 이용 여부를 확인 후 이용을 신청한 경우에는 개인 정보 수집과 확인 및 승인 동작을 수행하여 예보가 이루어지도록 하는 <타지인 예보 서비스 프로그램(알고리즘)>이 정보처리 및 예보관리부(220)에 추가적으로 탑재될 수 있다. As described above, the
원격관제장치(200)은 하천 관리주체 즉, 정부 또는 지자체 또는 환경관련 관리기관 및 연구기관에 설치되는 것으로서, 정보제공 대상 하천 구역의 관공서, 공중 이용시설 등에 설치되는 모니터부로 정보제공 대상 하천 구역 관련 정보와 3D가상공간 이미지를 출력시키는 한편 홍수를 포함한 이상 발생 시 즉각적인 비상 안내 정보를 출력시킨다. The
원격관제장치(200)에서는 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 동작을 제어하게 되는데, 예컨대 해당 위치에 고정 설치된 촬영수단의 촬영 및 각도 변경 내지 회전 동작이나, 해당 영역을 운항하는 무인비행체의 운항경로를 설정 또는 실시간으로 원격 제어하여 이동이 이루어지도록 한다. 이때, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 초분광 영상 및 RGB 영상을 수집하는 수단이 무인비행체에 탑재된 경우, 무인비행체에는 자율주행이 가능하도록 자동항법장치가 장착되어 있으므로 사전에 촬영영역에 대한 GPS 좌표지점을 입력하면 무인비행체는 기설정된 운항 경로를 따라 해당 제방의 설정 좌표에 따라 이동하면서 초분광 영상 및 RGB 영상을 촬영하여 취득하게 된다. 또한 지형정보 및 영상정보 수집부(110)는 사전에 설정된 운항경로를 따라 이동하되 GPS 신호를 통해 위치를 파악하고, 지형정보수집장치(110)의 롤링 및 피칭에 대한 데이터 보정을 위하여 자동항법장치가 자세 값을 동시에 기록하여 자신들의 운항경로를 저장한다. 이러한 상태에서 지형정보 및 영상정보 수집부(110)가 근적외선 영상센서, 다중분광 영상센서 또는 초분광 영상센서와 같은 초분광센서로 초분광 영상을 촬영하고, 사전에 설정된 분광 또는 RGB 영상정보의 영상(색상) 변화도에 따라 이벤트가 발생 즉, 홍수가 발생되었거나 홍수가 의심되는 장소에 대해 근접하여 RGB 영상정보를 추가적으로 촬영하여 분석한다.The
이와 같이 본 발명에서는, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 초분광 영상센서에서 촬영된 분광 영상의 분석 결과, 정보제공 대상 하천 구역에서 하천에 수위나 유속의 급격히 증가하거나 홍수가 의심되는 상황이 발생하게 되면, 비행체가 사전설정된 운항경로에서 일시적으로 벗어나 해당 좌표로 이동하여 RGB 영상을 촬영하고, 이를 원격관제장치(200)로 전송하여 분석이 이루어지도록 함으로써, 분석 알고리즘이나 프로그램에만 의존하지 않고 관리자가 사진 확인을 통해 직관적인 평가 분석을 추가하여 분석의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. As described above, in the present invention, as a result of analyzing the spectroscopic image taken by the hyperspectral image sensor of the topographic information and image
즉, 본 발명에서는 위에서 설명한 바와 같이, 제방을 포함한 하천의 설정 운항경로를 따라 비행하는 무인비행체 또는 상공에 고정된 다종의 카메라를 포함한 촬영수단의 초분광센서에서 촬영하여 전송되는 초분광 영상과 RGB 영상을 정보처리 및 예보관리부(220)의 정보분석 프로그램이 분석하게 되고, 분석 결과에 따라 하천에 수위나 유속의 급격히 증가하거나 홍수가 의심되는 경우에는 무인비행체 등은 사전 설정된 운항경로에서 일시적으로 벗어나 해당 좌표로 이동하여 RGB 영상을 촬영하여, 초분광 영상과 RGB 영상을 원격관제장치(200)로 전송하게 된다. 그에 따라 원격관제장치(200)에서는 전송된 정보들을 취합하여 자체 탑재된 정보분석 프로그램을 통해 정보제공 대상 하천 구역에서 홍수가 예상되는 경우 수위와 유속을 홍수 범위에 접근 또는 포함되는지 분석하고, 정보제공 대상 하천 구역의 하천 단면을 분석하여 데이터화한다. 따라서 본 발명에 따르면 정보제공 대상 하천 구역에 대한 정보분석의 정밀성 내지 정확성을 향상시키는 것이 가능하고, 이와 같이 분석한 데이터를 하천의 환경 평가 및 홍수 발생 등의 재해 발생 가능성에 대한 평가자료로 제공할 수 있게 되는 것이다. That is, in the present invention, as described above, the hyperspectral image and RGB transmitted after being photographed by the hyperspectral sensor of the photographing means including the unmanned aerial vehicle flying along the set navigation route of the river including the embankment or various types of cameras fixed in the sky The image is analyzed by the information analysis program of the information processing and
또한 본 발명에 따르면 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, 다각적이면서도 입체적인 정보 수집 및 이를 통한 정보제공 대상 하천 구역의 상태 분석이 이루어지도록 하고, 이를 통해 정보제공 대상 하천 구역에 대한 폭넓은 정보분석이 가능하게 된다. 특히, 본 발명에서는 육안이 아닌 자외선과 적외선 특성을 활용하는 초분광 영상정보를 기반으로 다층적인 정보 수집 및 분석이 이루어지므로 직접 관리자가 제방에서 육안으로 확인하지 않고도 하천의 수위와 유속과 온도 및 습도 등을 분석하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, multi-layered information collection and analysis are made based on hyperspectral image information by utilizing ultraviolet and infrared characteristics, which cannot be confirmed by general RGB images, that is, characteristics that cannot be seen by the human eye. By making it possible to collect multi-dimensional and three-dimensional information and analyze the condition of the river area to be provided information through this, it is possible to analyze a wide range of information about the river area to be provided information. In particular, in the present invention, multi-layered information collection and analysis is performed based on hyperspectral image information that utilizes ultraviolet and infrared characteristics, not the naked eye, so that the manager does not visually check the water level, flow rate, temperature, and humidity of the river directly from the embankment. etc. can be analyzed.
더 나아가 본 발명에 의하면 정보제공 대상 하천 구역의 상태 정보에 대한 분석의 정밀성 내지 정확성 향상과 추가적인 분석 확장성을 통해, 정보제공 대상 하천 구역에 대한 환경 조사가 정량적으로 이루어질 수 있으며, 그에 따라 향후 제방환경 평가와 지진 및 홍수 발생 등 재해 가능성에 대한 평가가 추가적으로 이루어질 수 있다는 장점이 발휘된다. Furthermore, according to the present invention, through the improvement of the precision or accuracy of the analysis of the state information of the river area subject to information provision and the additional analysis scalability, the environmental investigation of the river area subject to information provision can be quantitatively performed, and accordingly, the future embankment The advantage is that environmental assessments and assessments of the possibility of disasters such as earthquakes and floods can be additionally performed.
앞서 설명한 것처럼 본 발명에서는 환경정보 수집부(120)를 구성하는 CCTV모듈을 통해 정보제공 대상 하천 구역에서 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 원격관제장치(200)로 전송한다. As described above, in the present invention, moving images and still images of the river are taken in the information provision target river area through the CCTV module constituting the environmental
원격관제장치(200)는 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(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 관제기능을 가지고 있다. 원격관제장치(200)가 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)에서 촬영 내지 측정된 데이터를 취합하고 편차를 교정할 때에는, 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, 홍수(또는 가뭄)가 발생하였다는 것을 의미하므로, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 무인비행체를 작동시켜서 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.The
본 발명에서는 상기와 같이 수집되고 분석된 정보제공 대상 하천 구역에 대한 이상여부 내지 이상변화 정보들을 3D가상공간 이미지로 구현하게 된다. 이를 위해 원격관제장치(200)의 운용제어부(260)가 3D가상공간을 구현할 영역을 설정하게 된다. 가상공간 범위 가능성 검토를 위해 수집하여 데이터화하고 이를 통해 확보된 EDC(Eco Delta City) 기초정보를 토대로 EDC 가상공간 범위를 선정하는 것이다. 도 10에는 3D가상공간을 구현할 영역을 설정하는 예를 보여주는 개략적인 예시도가 도시되어 있다. In the present invention, the collected and analyzed information about whether or not there is an anomaly or anomaly change information about the information provision target river area is implemented as a 3D virtual space image. To this end, the
본 발명에서는 원격관제장치(200)의 분석 및 3D영상화부(210)에 구비되는 3D가상공간 프로그램에 의해, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 지형-영상정보와, 환경정보 수집부(120)의 실제 영상정보 및 환경정보에 기초한 기준이미지 및 영상이미지와 SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터를 저장하고, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여 수집정보DB모듈에 저장한다. 또한 <3D가상공간 프로그램>에 의해, 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB모듈에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고 수집정보DB모듈에 저장한다. 그리고 <3D가상공간 프로그램>에서는 영상정합처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하고, 수집정보DB모듈을 검색해서 필요 정보를 검색하고 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행한다.In the present invention, by the analysis of the
본 발명에서는 상기와 같이 수집되고 분석된 정보제공 대상 하천 구역에서의 이상발생 여부 내지 이상변화 정보들을 3D가상공간 이미지로 구현하게 된다. 이를 위해 원격관제장치(200)의 운용제어부(260)가 3D가상공간 구현 구역을 설정하게 된다. 가상공간 범위 가능성 검토를 위해 수집하여 데이터화하고 이를 통해 확보된 EDC(Eco Delta City) 기초정보를 토대로 EDC 가상공간 범위를 선정하는 것이다.In the present invention, the collected and analyzed information on whether or not an anomaly has occurred or anomaly change in the information provision target river area is implemented as a 3D virtual space image. To this end, the
본 발명에서는 원격관제장치(200)의 분석 및 3D영상화부(210)에 구비되는 <3D가상공간 프로그램>에 의해, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)의 지형-영상정보와, 환경정보 수집부(120)의 실제 영상정보 및 환경정보에 따른 기준이미지 및 영상이미지와 SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터를 저장하고, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여 수집정보DB모듈에 저장한다. 또한 <3D가상공간 프로그램>에 의해, 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB모듈에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고 수집정보DB모듈에 저장한다. 그리고 <3D가상공간 프로그램>에서는 영상정합처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하고, 수집정보DB모듈을 검색해서 필요 정보를 검색하고 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행한다.In the present invention, by analysis of the
이에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보수집부(120)에서 해당 촬영각에 따라 촬영해서 영상이미지를 수집하여 전송하면, <3D가상공간 프로그램>의 이미지수집모듈에서는 전송되어 온 영상이미지를 수집정보DB모듈에 저장한다. To explain this in more detail, when the topographic information and image
영상정합처리모듈에서는 수집한 영상이미지를 기준이미지와 비교하게 되는데, 영상이미지가 해당 기준이미지와 불일치한 것으로 확인되면 영상정합처리모듈은 불일치한 영상이미지의 촬영각 정보를 기준이미지의 촬영각에 맞춰 보정한다. 구체적으로는 수집이미지와 영상이미지는 동일한 촬영각으로 촬영하여 수집해야 하고, 더 나아가 수집이미지와 영상이미지는 동일한 구간을 촬영한 것이어야 하는데, 실질적으로 오차가 발생할 수 있으므로, 영상정합처리모듈에서는 동일한 촬영각의 수집이미지와 영상이미지를 서로 비교해서 오차 여부를 파악하고, 오차가 확인되면 해당 영상이미지의 촬영각 정보를 수집이미지의 촬영각 정보로 조정하고 보정이 완료된 영상이미지를 수집정보DB모듈에 저장하는 것이다. The image matching processing module compares the collected image with the standard image. If the image is found to be inconsistent with the reference image, the image matching processing module adjusts the shooting angle information of the inconsistent image to the shooting angle of the reference image. correct Specifically, the collected image and the video image must be taken and collected at the same shooting angle, and furthermore, the collected image and the video image must be taken in the same section. The collected image of the shooting angle and the video image are compared with each other to determine whether there is an error. If the error is confirmed, the shooting angle information of the corresponding video image is adjusted with the shooting angle information of the collected image, and the corrected video image is stored in the collection information DB module. is to save
또한 영상정합처리모듈에서는 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB모듈에 저장하고, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 실내공간 이미지를 생성하게 된다. 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)의 카메라가 다양한 촬영각으로 모니터링 대상 즉, 제방을 포함한 하천을 촬영하므로, 데이터처리모듈의 제어에 따라 영상정합처리모듈에서는 수많은 영상이미지에서 특정 구간만을 선출하여 이웃하는 영상이미지끼리 연결하는 프로세싱을 진행해야 한다. 이를 위해 영상정합처리모듈에서는, 해당 촬영각이 링크된 영상이미지를 분석해서 서로 이웃하는 촬영각에서 기준이 되는 구간을 찾아 연결하며 정합하게 된다. 이러한 정합을 위해서는 영상이미지에 정합 기준이 될 수 있는 특정 타겟이 필요한데, 영상정합처리모듈에서는 특정 타겟의 이미지를 확인해서 영상이미지들을 서로 정합하고 편집한다.In addition, the image matching processing module analyzes the video image, sets SIFT descriptor data for each section in the video image according to the SIFT algorithm, stores it in the collection information DB module, and determines the intersection of adjacent video images based on the SIFT descriptor data. By matching, an image of an indoor space is created. Since the cameras of the topographic information and image
이러한 영상정합처리모듈은 SIFT 알고리즘을 기반으로 영상이미지를 분석해서 특정 타겟을 분류하고 설정한다. SIFT 알고리즘의 SIFT는 Scale-Invariant Feature Transform의 약자로서, 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. This image matching processing module analyzes video images based on the SIFT algorithm to classify and set specific targets. SIFT of SIFT algorithm stands for Scale-Invariant Feature Transform, and is a basic solution for matching multiple video images to each other. The image matching processing module determines based on the location pixel value and distance measurement information of feature points through 3D interpolation, which is an extreme localization process, in a section that can be targeted according to the SIFT algorithm.
영상정합처리모듈은 물체의 이미지에서 국소적으로 튀는 부분을 찾는다(Scale-space extrema detection). 즉, 영상이미지에서 특징적인 부분(도드라지게 나타나는 부분)을 찾는 것인데, 찾아낸 부분이 물체의 특징점으로 분류된다. 또한 영상정합처리모듈은 앞서 확인된 특징점들 중에서 신뢰도 있는 최종 특징점인 키 포인트를 선별한다. 이를 위해 영상정합처리모듈에서는 해당 특징점들의 픽셀값(Intensity), 상기 특징점들 중 물체의 코너에 해당하는 위치나 크기 등을 기준으로 최종 특징점을 우선 선별해서 해당 영상이미지의 키 포인트로 설정한다. 그리고 영상정합처리모듈은 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. The image matching processing module finds a locally swollen part in the image of the object (Scale-space extrema detection). That is, it is to find a characteristic part (a part that appears prominently) in the video image, and the found part is classified as a feature point of the object. In addition, the image matching processing module selects a key point, which is a reliable final feature point, from among 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 corresponding feature point 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 video image. Then, the image matching processing module obtains the gradient of the area around the key point, and obtains the directions indicated by the pixel values of the area around the key point as a whole. That is, since the feature point set as the key point corresponds to a corner of the corresponding object image, one or more side images are included around the feature point, and pixel values of the side image are formed toward pixels of the corresponding key point.
이후, 영상정합처리모듈은 주변 영역의 구성 픽셀 방향이 0도가 되도록 회전해서, 상기 주변 영역에 해당하는 부분을 SIFT 디스크립터 데이터로 설정하고 수집정보DB모듈에 저장한다. 이를 통해 영상이미지에는 하나 이상의 SIFT 디스크립터 데이터가 구성된다. 따라서 촬영각에 따라 영상이미지에 변화가 있더라도 영상정합처리모듈은 SIFT 디스크립터 데이터로 설정된 상기 주변 영역에 대해 동일한 구간으로 인식하게 된다. 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 영상정합처리모듈이 촬영각에 따라 변경된 영상이미지에서 동일한 구간을 나타내는 타겟을 식별하고 서로 이웃하는 영상이미지를 정확히 정합할 수 있도록 한다. Thereafter, the image matching processing module rotates the direction of the constituent pixels of the peripheral area to be 0 degrees, sets the portion corresponding to the peripheral area as SIFT descriptor data, and stores it in the collection information DB module. Through this, one or more SIFT descriptor data is configured in the video image. Therefore, even if there is a change in the video image according to the shooting angle, the video matching processing module recognizes the surrounding area set as the SIFT descriptor data as the same section. 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 region surrounding the key point. Therefore, the SIFT descriptor data enables the image matching processing module to identify targets representing the same section in the image changed according to the photographing angle and accurately match adjacent image images.
일반적으로 SIFT 알고리즘에서 추천되는 Histogram Dimension은 128-dimension이므로, 카메라의 촬영각에 상관없이 동일한 구간을 포함하는 영상이미지는 영상정합처리모듈에 의해 동일한 구간을 정확히 추출하고 서로 이웃하는 영상이미지에서 서로 공유하는 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 영상이미지를 매칭하고, 기타 필요한 구간들을 서로 조합해서 정보제공 대상 하천 구역에 대한 정밀한 이미지를 생성한다. 생성된 이미지의 예가 도 11에 예시되어 있다. In general, the recommended histogram dimension in the SIFT algorithm is 128-dimension, so regardless of the shooting angle of the camera, the video image containing the same section is accurately extracted by the image matching processing module and shared in neighboring video images. A video image is matched based on the SIFT descriptor data, and other necessary sections are combined with each other to generate a precise image for the river area to be provided. An example of the generated image is illustrated in FIG. 11 .
이와 같은 본 발명에서는 영상정합처리모듈이 영상이미지 정합을 수행하는 과정에서 완성될 3D가상공간 이미지의 기존 템플릿 데이터를 활용할 수도 있다. 이를 위해 분석 및 3D영상화부(210)의 <3D가상공간 프로그램>에 포함되어 있는 가상공간정보관리파트는, 동일 실내공간에 대한 기존 영상이미지와 템플릿 데이터를 저장하는 기존정보DB를 더 포함할 수 있고, 영상정합처리모듈은 해당 정보제공 대상 하천 구역에 대한 기존 영상이미지 여부를 검색파트의 제어에 따라 기존정보DB에서 검색해서 해당 템플릿 데이터를 기반으로 SIFT 알고리즘에 따라 신규 영상이미지의 매칭 프로세싱을 실행한다. 즉, 기존에 동일한 정보제공 대상 하천 구역의 이미지가 존재한다면, 영상정합처리모듈은 해당 공간 이미지의 기존 템플릿 데이터를 기존정보DB에서 검색하고, 상기 템플릿 데이터를 기초로 해서 영상이미지에 대한 조합을 보다 손쉽게 할 수 있다. In the present invention, existing template data of a 3D virtual space image to be completed may be utilized in the process of performing video image matching by the image matching processing module. To this end, the virtual space information management part included in the <3D virtual space program> of the analysis and
영상정합처리모듈은 전술한 과정에 따라 생성된 공간 이미지를 포맷팅해서 수집정보DB모듈에 저장하는데, 상기 포맷팅은 영상이미지가 모두 정합되어 완성된 공간 이미지를 서로 연결해서 지정된 포맷으로 변환하며, 이를 통해서 출력되는 공간 이미지를 작업자가 영상컨트롤파트로 검색하고 출력시킬 수 있다.The image matching processing module formats the spatial image generated according to the above process and stores it in the collection information DB module. The formatting converts the spatial images completed by matching all the video images to each other and converts them into a designated format, through which The operator can search and output the spatial image to be output with the image control part.
이와 같이 본 발명에서는 <3D가상공간 프로그램>에서 3D가상공간을 구현하는 과정에서, 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부(120)에서 실시간 내지 주기적으로 수집되는 지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보의 변화가 대입되어 구현되도록 함으로써, 정보제공 대상 하천 구역의 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.In this way, in the present invention, in the process of implementing a 3D virtual space in <3D virtual space program>, the terrain-image information collected in real time or periodically by the terrain information and image
또한, 본 발명에서는 정보제공 대상 하천 구역의 상태에 대한 정보를 3D가상공간 이미지를 통해 신속하면서도 직관적으로 제공하여, 정보제공 대상 하천 구역에서의 홍수 발생 가능성 및 해당 위치의 식별이 용이하게 이루어지도록 함으로써, 초기 대처가 신속하고 정확하게 이루어지도록 하는 것이 가능하다.In addition, in the present invention, information on the state of the river zone to be provided is quickly and intuitively provided through 3D virtual space images, so that the possibility of flood occurrence in the river zone to be provided and the corresponding location are easily identified. , it is possible to ensure that the initial response is made 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. 그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the present invention has been described and illustrated in relation to preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described. Additionally, those skilled in the art will appreciate that many changes and modifications may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents should be regarded as falling within the scope of the present invention.
100 : 하천정보 수집장치
110 : 지형정보 및 영상정보 수집부
120 : 환경정보 수집부
200 : 원격관제장치
210 : 분석 및 3D영상화부
220 : 정보처리 및 예보관리부
230 : 운용통신부
240 : 모니터링부
250 : 운용저장부
260 : 운용제어부
300 : 지역주민 개인통신단말기
400 : 타지인 개인통신단말기100: river information collection device
110: topographic information and image information collection unit
120: environmental information collection unit
200: remote control device
210: analysis and 3D imaging unit
220: Information processing and forecast management department
230: operation communication department
240: monitoring unit
250: operation storage unit
260: operation control unit
300: personal communication terminal for local residents
400: personal communication terminal of stranger
Claims (10)
하천정보 수집장치에서 수집되어 전송되는 정보 데이터에 기초하여 정보제공 대상 하천 구역 내에서의 이상발생 여부 내지 이상변화를 분석하며, 지형-영상정보, 실제 영상정보, 환경정보, 및 분석된 예측정보를 3D가상공간영상으로 구현 저장하고 출력하며. 분석 결과에 따라 정보제공 대상 하천 구역 내의 이상변화 발생으로 판단되거나 이상변화 발생이 예측되는 경우에는 예보서비스에 가입된 지역주민 개인통신단말기와 타지인 개인통신단말기로 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 전송 안내하는 원격관제장치를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.For the river area subject to provision of information, topography-image information including hyperspectral image information and RGB image information is collected, and actual image information and water level, current velocity, temperature and humidity are collected from multiple points on the ground or above water in the subject river area to be provided information. River information collection device for collecting environmental information in real time, including; and
Based on the information data collected and transmitted by the river information collection device, whether an anomaly has occurred or an anomaly has changed within the river area to be provided information is analyzed, and the terrain-image information, actual image information, environmental information, and analyzed prediction information are analyzed. Implemented as a 3D virtual space image, saved and output. According to the analysis results, if it is judged that an abnormal change has occurred or an abnormal change is predicted to occur within the river area subject to information provision, 3D virtual space images and abnormal change alerts are sent to the personal communication terminals of local residents and others subscribed to the forecast service. A river condition information providing system characterized in that it has a configuration including a remote control device for guiding transmission.
하천정보 수집장치는,
정보제공 대상 하천 구역에 대한 초분광 영상정보와 RGB영상정보를 수집하는 지형정보 및 영상정보 수집부; 및
정보제공 대상 하천 구역의 하천을 따라 다수의 지점에서 실제 영상정보를 수집하고, 하천의 수위와 유속, 그리고 하천 및 그 주변의 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 수집하는 환경정보 수집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to claim 1,
The river information collection device,
a topographic information and image information collection unit that collects hyperspectral image information and RGB image information for a river area subject to information provision; and
Features include an environmental information collection unit that collects actual image information at multiple points along the river in the river area subject to information provision, and collects environmental information including the water level and flow rate of the river, and the temperature and humidity of the river and its surroundings River condition information providing system to be.
지형정보 및 영상정보 수집부는,
가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 세분화하여 촬영하는 자외선 및 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서; 및
RGB 영상을 촬영하는 디지털 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to claim 2,
Geographic information and image information collection department,
a hyperspectral sensor having spectral information characteristics in the ultraviolet and infrared regions, which captures images by subdividing the visible and near-infrared wavelength bands; and
A river condition information providing system comprising a digital camera for taking RGB images.
환경정보 수집부는,
정보제공 대상 하천 구역의 하천을 따라 지상에 설치되어 동영상 및 정지영상을 촬영하여 실제 영상정보를 취득하는 다수의 CCTV모듈;
하천의 수상에 설치되어 수위를 계측하는 수위센서;
제방을 포함한 하천을 따라 지상과 수상에 설치되어 육지와 수중 온도를 측정하는 온도센서;
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 유,무선으로 수집 전송하는 통신경로를 제공하는 네트워크 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to any one of claims 1 to 3,
Environmental information collection department,
A plurality of CCTV modules installed on the ground along the river of the river area subject to information provision and acquiring actual image information by capturing moving images and still images;
A water level sensor installed on the water surface of the river to measure the water level;
Temperature sensors installed on land and water along rivers including embankments to measure land and water temperatures;
A humidity sensor installed on the ground along the river including the embankment to measure the humidity around the river;
a data logger that stores and manages the measured or measured information by time period; and
A river state information providing system comprising a network sensor providing a communication path for collecting and transmitting the measured or measured information by wire or wirelessly.
원격관제장치는, 분석 및 3D영상화부와, 정보처리 및 예보관리부를 포함하며;
분석 및 3D영상화부는, 하천정보 수집장치에서 수집되는 정보 데이터가 전송되어 오면, 정보제공 대상 하천 구역의 촬영영역 내에서 이상발생 유무 또는 이상변화를 예측하여 정보화하는 정보분석 프로그램과, 상기 정보분석 프로그램에서 예측하여 정보화함으로써 만들어진 예측정보, 지형-영상정보, 및 환경정보를 3D가상공간영상으로 구현하는 3D가상공간 프로그램을 포함하며;
정보처리 및 예보관리부에서는 정보분석 프로그램 및 3D가상공간 프로그램에서 생성된 데이터를 저장하고 이를 관제모니터에 출력하며, 분석 결과에 따라 정보제공 대상 하천 구역 내의 이상변화 발생으로 판단된 경우에는 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 통신망을 통해 지역주민의 개인통신단말기 및 타지인 개인통신단말기로 전송 안내하는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to any one of claims 1 to 3,
The remote control device includes an analysis and 3D imaging unit, and an information processing and forecast management unit;
The analysis and 3D imaging unit, when the information data collected by the river information collection device is transmitted, an information analysis program that predicts the presence or absence of abnormalities or changes in abnormalities within the shooting area of the river area to be provided information and turns them into information, and the information analysis program Includes a 3D virtual space program that implements prediction information, terrain-image information, and environmental information made by predicting and informatizing in 3D virtual space images;
The information processing and forecast management department stores the data generated by the information analysis program and the 3D virtual space program and outputs it to the control monitor. According to the analysis result, if it is determined that there is an abnormal change in the river area to be provided information, the 3D virtual space image A river condition information providing system characterized by transmitting and guiding an abnormal change alert to a personal communication terminal of a local resident and a personal communication terminal of another person through a communication network.
원격관제장치는,
하천정보 수집장치를 구성하는 지형정보 및 영상정보 수집부, 및 환경정보 수집부와 통신 접속시키는 운용통신부;
지형정보 및 영상정보 수집부 및 환경정보 수집부에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 출력하는 모니터링부;
지형정보 및 영상정보 수집부, 그리고 환경정보 수집부에서 전송되는 정보 및 최종 분석된 정보를 저장하는 운용저장부; 및
GPS정보를 기반으로 촬영영역에 대한 좌표값을 산출 저장하며 이를 지형정보 및 영상정보 수집부로 전송하거나, 지형정보 및 영상정보 수집부의 이동 및 동작을 원격 제어하고, 3D가상공간 프로그램을 통해 지형-영상정보, 실제 영상정보, 환경정보 및 분석된 예측정보를 3D가상공간영상으로 구현하여 모니터링부로 출력하고 운용저장부에 저장하는 한편 운용통신부의 동작을 제어하는 운용제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to claim 5,
The remote control device is
an operating communication unit for communicating with the topographic information and image information collection unit constituting the river information collection device and the environment information collection unit;
a monitoring unit outputting information transmitted from the topographic information and image information collection unit and the environment information collection unit and finally analyzed information;
Operation storage unit for storing the information transmitted from the topographic information and image information collection unit, and the environment information collection unit and finally analyzed information; and
Based on GPS information, coordinate values for the shooting area are calculated and stored, and they are transmitted to the topographic information and image information collection unit, or the movement and operation of the topographic information and image information collection unit are remotely controlled. Information, actual image information, environment information, and analyzed prediction information are implemented as 3D virtual space images, output to the monitoring unit, stored in the operation storage unit, and an operation control unit for controlling the operation of the operation communication unit. information provision system.
분석 및 3D영상화부의 정보분석 프로그램은,
지형정보 및 영상정보 수집부, 및 환경정보 수집부에서 전송되는 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 포함하는 지형-영상정보. 실제 영상정보 및 환경정보, 그리고 분석정보를 취합하여 영상 및 문자로 변환시켜 모니터부로 출력 및 운용저장부로 저장시키는 데이터통합모듈;
지형-영상정보, 실제 영상정보 및 환경정보, 및 분석된 정보를 기반으로 정보제공 대상 하천 구역의 지형과 수위와 유속과 온도 및 습도를 분석하여 정보제공 대상 하천 구역 내의 이상발생 유무 또는 이상변화 여부를 판단하고 분석하여 예측정보를 생성하여 모니터부로 출력하고 운용저장부로 저장하는 변화발생분석모듈; 및
사전에 설정된 테이블에 따라 예측정보를 입력하여 정보제공 대상 하천 구역의 촬영영역에 대한 환경평가자료로 가공하여 제공하는 환경평가모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to claim 5,
The information analysis program of the analysis and 3D imaging department,
Terrain-image information including hyperspectral image information and RGB image information transmitted from the topographic information and image information collection unit and the environment information collection unit. A data integration module that collects actual image information, environment information, and analysis information, converts them into images and text, outputs them to the monitor unit, and stores them in the operating storage unit;
Based on terrain-image information, actual image information and environmental information, and the analyzed information, the topography, water level, flow velocity, temperature, and humidity of the river area subject to information provision are analyzed to determine whether anomalies have occurred or abnormal changes in the river area subject to information provision A change occurrence analysis module for generating prediction information by determining and analyzing, outputting it to the monitor unit, and storing it in the operation storage unit; and
River state information providing system, characterized in that it is configured to include an environmental evaluation module that inputs prediction information according to a table set in advance, processes it into environmental evaluation data for the shooting area of the river area to be provided information, and provides it.
분석 및 3D영상화부의 3D가상공간 프로그램은, 가상공간정보관리파트와 영상컨트롤파트를 포함하여 구성되며;
가상공간정보관리파트는, 지형정보 및 영상정보 수집부의 지형-영상정보와, 환경정보 수집부의 기준이미지와 영상이미지와, SIFT 디스크립터(Descriptor) 데이터가 저장되는 수집정보DB모듈; 지형정보 및 영상정보 수집부(110)와 환경정보 수집부의 카메라 위치별 촬영각에 따른 공간의 기준이미지를 수집하고, 실내공간의 재촬영으로 수집한 영상이미지의 촬영지점을 기준이미지에 맞춰 세팅하여 수집정보DB모듈에 저장하는 이미지수집모듈; 상기 영상이미지를 분석하고 SIFT 알고리즘에 따라 영상이미지 내에 구간별로 SIFT 디스크립터 데이터를 설정해서 수집정보DB모듈에 저장하며, 서로 이웃하는 영상이미지의 교차구간을 상기 SIFT 디스크립터 데이터를 기초로 매칭해서 가상공간 이미지를 생성하고 수집정보DB모듈에 저장하는 영상정합처리모듈; 및 영상정합처리모듈의 프로세싱 상황을 모니터링하는 모니터링모듈을 포함하여 구성되고;
영상컨트롤파트는, 수집정보DB모듈을 검색해서 필요 정보를 검색하는 검색모듈; 상기 이미지수집모듈, 영상정합처리모듈 및 모니터링모듈의 실행을 제어하는 데이터처리모듈; 및 상기 데이터처리모듈의 제어상황 출력과 제어정보 입력을 위한 대시보드를 실행하는 공간영상 편집모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to claim 5,
The 3D virtual space program of the analysis and 3D imaging unit is composed of a virtual space information management part and an image control part;
The virtual spatial information management part includes a collection information DB module in which topography-image information of the topographic information and image information collection unit, reference image and video image of the environment information collection unit, and SIFT descriptor data are stored; The geographic information and image information collection unit 110 and the environment information collection unit collect reference images of the space according to the shooting angle for each camera position, and set the shooting point of the video image collected by re-shooting the indoor space according to the reference image Image collection module to store in the collection information DB module; The video image is analyzed, SIFT descriptor data is set for each section within the video image according to the SIFT algorithm, stored in the collection information DB module, and the intersection section of neighboring video images is matched based on the SIFT descriptor data to obtain a virtual space image Image matching processing module for generating and storing in the collection information DB module; and a monitoring module for monitoring the processing status of the image matching processing module;
The image control part includes a search module for searching the collection information DB module to retrieve necessary information; a data processing module controlling execution of the image collection module, image matching processing module, and monitoring module; and a spatial image editing module that executes a dashboard for outputting the control status of the data processing module and inputting control information.
정보처리 및 예보관리부에는,
분석 및 3D영상화부의 정보분석 프로그램 및 3D가상공간 프로그램에서 예측, 생성된 데이터를 저장함과 동시에 관제모니터에 출력하는 한편 분석 결과에 따라 측정대상 지역의 이상변화 발생으로 판단된 경우에는 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 통신망을 통해 지역주민 개인통신단말기 및 타지인 개인통신단말기로 전송 안내하는 정보처리 프로그램;
예보서비스 이용을 위해 지역주민 개인통신단말기와 사전에 개인 정보 수집과 확인 및 승인 동작을 수행하여 예보가 이루어지도록 하는 지역 예보 서비스 프로그램; 및
타지인 개인통신단말기가 통신망을 통해 지역 내에서 포착되면, 예보서비스 이용 여부를 확인 후 이용을 신청한 경우에 개인 정보 수집과 확인 및 승인 동작을 수행하여 예보가 이루어지도록 하는 타지인 예보 서비스 프로그램이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공시스템.According to claim 5,
In the information processing and forecast management department,
The data predicted and generated by the information analysis program of the analysis and 3D imaging department and the 3D virtual space program are stored and output to the control monitor at the same time, and if it is determined that an abnormal change in the measurement target area has occurred according to the analysis result, the 3D virtual space image Information processing program for transmitting and guiding abnormal change alerts to local residents' personal communication terminals and other people's personal communication terminals through a communication network;
A local forecast service program that collects, confirms, and approves personal information in advance with local residents' personal communication terminals to make forecasts for the use of forecast services; and
When a personal communication terminal of another person is captured in the region through a communication network, a forecast service program of a third party that collects, confirms, and approves personal information is performed to make a forecast in case of application for use after checking whether or not the forecast service is used. A river condition information providing system characterized in that it is mounted.
하천정보 수집장치를 통해서, 측정대상지역의 제방을 포함한 하천에 대하여 초분광 영상정보와 RGB 영상정보를 포함한 지형-영상정보, 해당 제방을 포함한 하천의 지상 내지 수상 다수 지점에서 실제 영상정보, 그리고 수위, 유속, 온도 및 습도를 포함한 환경정보를 실시간으로 수집하는 단계; 및
원격관제장치를 통해서, 하천정보 수집장치에서 수집되어 전송되는 정보 및 데이터에 기초하여 측정대상 하천 지역에서 이상발생 여부 및 이상발생의 내용을 판단하고 분석하고 이상발생을 예측하며, 지형-영상정보, 환경정보, 실제 영상정보 및 분석된 예측정보를 접목시켜서 3D가상공간영상으로 구현 저장하고 출력하며. 분석 결과에 따라 이상발생으로 판단되거나 또는 이상발생이 예측되는 경우에는 사전에 예보서비스에 가입된 지역주민 개인통신단말기와 타지인 개인통신단말기로 3D가상공간영상과 이상변화 경보를 전송 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천 상태정보 제공방법.A method for providing river condition information by collecting and analyzing terrain-image information, environmental information, and actual image information through a river condition information providing system equipped with a river information collection device and a remote control device,
Through the river information collection device, topographic-image information including hyperspectral image information and RGB image information for the river including the embankment in the measurement target area, actual image information at multiple points on the ground or above the water including the corresponding embankment, and water level , Collecting environmental information including flow rate, temperature and humidity in real time; and
Through the remote control device, based on the information and data collected and transmitted by the river information collection device, it is determined and analyzed whether an anomaly has occurred and the contents of the anomaly in the measurement target river area, and the occurrence of the anomaly is predicted, topographic-image information, By combining environmental information, actual image information, and analyzed prediction information, it is realized, saved, and output as a 3D virtual space image. According to the analysis result, if it is determined that an abnormality has occurred or an abnormal occurrence is predicted, a step of transmitting and guiding a 3D virtual space image and anomaly change alert to local residents' personal communication terminals subscribed to the forecast service in advance and other personal communication terminals River state information providing method characterized in that it comprises.
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CN117370589A (en) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 北京瞭望神州科技有限公司 | Natural resource full-ecology real-time perception big data management method and management platform |
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