KR20230173266A - 철도 터널의 3d 모델 제작 방법 - Google Patents

철도 터널의 3d 모델 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도 터널의 모니터링과 환경영향평가에 이용 가능한 철도 터널 3D 모델을 제작할 수 있는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법은, a) 라이다 기기의 스캔 위치를 설정한 후 복수개의 마커를 철도 터널의 내부에 순번대로 배치하며, 상기 라이다 기기가 상기 철도 터널을 스캔하여 철도 터널의 점군을 생성하는 단계; b) 상기 라이다 기기가 상기 스캔 위치에서 상기 철도 터널을 촬영하여 복수개의 2D 이미지를 생성하고, 상기 라이다 기기와 연결된 디바이스로 상기 라이다 기기로부터 생성된 복수개의 2D 이미지와 철도 터널의 점군을 병합하여 복수개의 3D 파츠 모델을 생성하는 단계; c) 상기 디바이스가 상기 복수개의 3D 파츠 모델을 결합하여 철도 터널 3D 모델을 생성하는 단계; d) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델을 편집 및 렌더링하는 단계; e) 상기 디바이스가 상기 철도 터널의 평면도를 생성한 후 게시하는 단계; f) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델에 상기 철도 터널의 환경영향평가를 위한 데이터를 삽입하는 단계; 및 g) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델을 게시하기 위한 링크를 생성하여 상기 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

철도 터널의 3D 모델 제작 방법{Method for produce 3D Model of a Railroad Tunnel}
본 발명은 철도 터널의 3D 모델 제작 방법에 관한 것으로, 철도 터널의 모니터링과 환경영향평가에 이용 가능한 철도 터널 3D 모델을 제작할 수 있는 방법에 관한 것이다.
철도사업은 환경영향평가법에 근거하며, 철도사업의 환경성평가는 전략환경영향평가, 환경영향평가, 소규모 환경영향평가 등 3가지로 구분되며, '환경친화적 철도건설지침(2015)'에서 환경친화적인 철도건설을 위한 계획, 설계, 시공 시 활용할 수 있고 현장적용이 가능한 철도노선 선정방안과 항목별 적용방안, 공사 중 환경관리 방안 등을 제시하고 있다. 이와 같이, 신규 철도사업은 반드시 환경영향 정도를 파악하고 저감방안에 대한 검토가 수행되어야 하며, 준공 시 3년 또는 5년 후에는 사후 환경영향평가가 실시되어야 한다.
이러한 철도사업에 해당되는 철도 터널의 환경영향평가를 위한 기존 현황 분석 및 유지관리 방식은 일반적으로 외관조사(목측)에 의존하고 있어 신속성이 현저하게 떨어지며 대부분 균열, 누수, 박락, 백태 등의 결함을 확인하고 관련 내용을 야장에 기재하는 방식으로 단순히 수행되고 있다.
또한, 철도 터널의 유지관리를 위한 방법 중 계측기를 이용한 센서 계측으로 정밀안전진단을 실시하는 연구가 있으나, 철도 터널의 현황 모니터링 솔루션과 관련된 연구는 아직 상용화되지 않은 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-1404188호(2014. 05. 29 등록) 대한민국 등록특허 제10-1165509호(2012. 07. 06 등록) 대한민국 공개특허 제10-2020-0035991호(2020. 04. 06 공개)
따라서, 본 발명은 철도 터널의 모니터링을 위해 라이다 기기로 철도 터널을 스캐닝하여 철도 터널 3D 모델을 생성하고, 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 데이터를 철도 터널 3D 모델에 삽입한 후 링크 방식으로 공유하여 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법을 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법은, a) 라이다 기기의 스캔 위치를 설정한 후 복수개의 마커를 철도 터널의 내부에 순번대로 배치하며, 상기 라이다 기기가 상기 철도 터널을 스캔하여 철도 터널의 점군을 생성하는 단계; b) 상기 라이다 기기가 상기 스캔 위치에서 상기 철도 터널을 촬영하여 복수개의 2D 이미지를 생성하고, 상기 라이다 기기와 연결된 디바이스로 상기 라이다 기기로부터 생성된 복수개의 2D 이미지와 철도 터널의 점군을 병합하여 복수개의 3D 파츠 모델을 생성하는 단계; c) 상기 디바이스가 상기 복수개의 3D 파츠 모델을 결합하여 철도 터널 3D 모델을 생성하는 단계; d) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델을 편집 및 렌더링하는 단계; e) 상기 디바이스가 상기 철도 터널의 평면도를 생성한 후 게시하는 단계; f) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델에 상기 철도 터널의 환경영향평가를 위한 데이터를 삽입하는 단계; 및 g) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델을 게시하기 위한 링크를 생성하여 상기 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 철도 터널 3D 모델을 생성하기 위해 라이다 기기를 이용함으로써 현장조사와 비교하여 철도 모니터링의 신속성을 확보할 수 있고, 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 데이터를 철도 터널 3D 모델에 삽입한 후 링크 방식으로 공유하는 것을 통해 디지털 플랫폼 기반의 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 함으로써 편의성을 확보할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법에 적용 가능한 라이다 기기와 마커의 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 기기의 스캔 위치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 기기로부터 촬영된 파노라마 2D 이미지의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스로부터 생성된 3D 파츠 모델의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스로부터 생성된 철도 터널 3D 모델의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 3D 모델의 편집 과정에 대한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널 3D 모델 기반의 철도 터널의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 데이터를 삽입한 것에 대한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 라이다부의 스캔 방식에 대한 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 다이다부의 스캔 방식에 대한 예시도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법(S100)은 철도 터널의 모니터링과 환경영향평가에 이용 가능한 철도 터널 3D 모델(140)을 제작하기 위한 방법으로서, 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 제작하기 위한 과정의 일 예는 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법(S100)은 먼저, 라이다 기기(100)의 스캔 위치를 설정한 후 복수개의 마커(200)를 철도 터널의 내부에 순번대로 배치하고, 상기 라이다 기기(100)는 사용자에 의해 전원이 온(ON) 상태가 되어 동작되면, 설정된 스캔 위치상에서 철도 터널을 스캔하여 철도 터널의 점군(110)을 생성할 수 있다(S110).
상기 라이다 기기(100)는 도 2에 도시된 제1 라이다부(101), 제2 라이다부(102) 및 제3 라이다부(103) 중 적어도 하나로 채택되어 철도 터널을 스캔할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 터널의 3D 모델 제작 방법에 적용 가능한 라이다 기기와 마커의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 라이다부(101)는 파노라마 이미징 시스템과 열화상 센서가 장착된 3D 스캐너로서, 복수개(바람직하게는, 9개)로 구비된 렌즈를 통해 수평 360°, 수직 300°의 파노라마 2D 이미지를 생성할 수 있다.
이러한 상기 제1 라이다부(101)는 3D 점군 데이터의 확보가 가능하며 가상현실(VR) 파노라마 이미지와의 정합 기능이 탑재되며, 철도 터널의 스캔을 위한 레이저의 등급은 1등급(IEC60825-1), 레이저의 파장은 830 nm, 레이저의 거리는 최소 0.6 m~ 최대 60 m일 수 있다.
상기 제2 라이다부(102)는 이동하면서 연속적인 스캔이 가능한 핸드헬드 라이다로서, 구비된 렌즈를 통해 수평 360°, 수직 30°의 파노라마 2D 이미지를 생성할 수 있다.
이러한 상기 제2 라이다부(102)는 SLAM(simultaneous Localization And Mapping)이 적용되며, 철도 터널의 스캔을 위한 레이저의 등급은 1등급(IEC60825-1), 레이저의 파장은 905 nm일 수 있다.
상기 제3 라이다부(103)는 3D 적외선센서가 구비된 3D 디지털트윈 기반 카메라로서, 상기 제1 라이다부(101)와 동일하게 복수개(바람직하게는, 9개)로 구비된 렌즈를 통해 수평 360°, 수직 300°의 파노라마 2D 이미지를 생성할 수 있다.
이러한 상기 제3 라이다부(103)는 3D 적외선 스캐닝 결과와 가상현실(VR) 이미지 정합을 통한 실감형 공간정보 구축 기술이 탑재되며, 4K 품질의 파노라마 2D 이미지를 획득할 수 있고, 이미지 해상도는 134만 화소일 수 있다.
상기 라이다 기기(100)는 상기 제1 라이다부(101), 제2 라이다부(102) 및 제3 라이다부(103) 중 적어도 하나일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 라이다부(101)인 것으로 설명하도록 하겠다.
도 2를 참조하면, 상기 복수개의 마커(200)는 상기 라이다 기기(100)인 제1 라이다부(101)와 연결된 디바이스가 순번을 인식할 수 있도록 문양이 각각 다른 것이 바람직하며, 상기 제1 라이다부(101)가 상기 철도 터널을 촬영하는 과정동안 유동되지 않도록 철도 터널의 벽면, 기둥, 바닥과 같은 평평한 표면에 부착된다.
이러한 복수개의 마커(200)는 상기 철도 터널의 벽면, 기둥, 바닥과 같은 평평한 표면에 부착되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 상기 철도 터널에 배치되는 삼각콘의 일면에 부착될 수도 있다.
한편, 상기 철도 터널의 점군을 생성하는 단계(S110)의 세부적인 과정은 다음과 같다.
먼저, 사용자는 상기 라이다 기기(100)인 제1 라이다부(101)가 상기 철도 터널의 내부에서 지그재그의 형태로 배치되도록 상기 제1 라이다부(101)의 스캔 위치를 복수개로 설정할 수 있다.
그 후, 사용자는 상기 복수개의 마커(200)를 상기 제1 라이다부(101)의 스캔 범위에 포함되도록 상기 철도 터널의 내부에 순번대로 배치할 수 있다.
그 후, 상기 제1 라이다부(101)는 상기 철도 터널을 스캔하여 철도 터널의 점군(110)을 생성할 수 있다.
상기 철도 터널의 점군을 생성하는 단계(S110)의 세부적인 과정 중 상기 제1 라이다부(101)의 스캔 위치가 지그재그의 형태로 설정되는 단계의 일 예는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 기기의 스캔 위치를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 라이다 기기(100)인 제1 라이다부(101)는 복수개의 스캔 위치가 지그재그의 형태로 설정되면, 설정된 순번에 맞춰 스캔 위치로 이동한 후 철도 터널의 일부 구간을 스캔하며, 스캔이 완료되면 다음 순번의 스캔 위치로 이동된 후에 철도 터널의 일부 구간을 스캔할 수 있다.
이때, 상기 제1 라이다부(101)의 각 스캔 위치는 5 m 간격으로 이격될 수 있으며, 상기 제1 라이다부(101)가 스캔 위치까지 이동되는 과정과 다음 순번의 스캔 위치로 이동되는 과정은 철도 터널에 진입한 사용자에 의해 이루어질 수 있다.
다만, 상기 제1 라이다부(101)의 이동 방식은 사용자에 의해 이루어지는 것으로 한정되는 것은 아니며, 현장조사의 비중 최소화와 더불어 상기 철도 터널의 스캔 속도를 향상시키기 위해 상기 제1 라이다부(101)는 도면에 미도시되었으나 상기 철도 터널의 철도 선로로부터 탈부착 가능한 지그재그 형태의 슬라이드 이동 수단에 탑재되며 원격 제어를 통해 상기 슬라이드 이동 수단상에서 스캔 위치를 향해 슬라이드 이동된 후 철도 터널을 스캔할 수도 있다.
상기 철도 터널의 점군을 생성하는 단계(S110) 후, 상기 제1 라이다부(101)는 설정된 스캔 위치에서 상기 철도 터널을 촬영하여 복수개의 2D 이미지(120)를 생성하고, 상기 제1 라이다부(101)와 연결된 디바이스는 상기 제1 라이다부(101)로부터 생성된 복수개의 2D 이미지(120)와 전 단계(S110)에서 생성된 점군(110)을 병합하여 복수개의 3D 파츠 모델(130)을 생성할 수 있다(S120).
이때, 상기 2D 이미지 및 3D 파츠 모델 생성 단계(S120)에서 생성되는 2D 이미지(120)라 함은 파노라마 2D 이미지일 수 있으며, 상기 제1 라이다부(101)는 상술한 바와 같이 복수개로 구비된 렌즈를 통해 도 5에 도시된 바와 같은 수평 360°, 수직 300°의 파노라마 2D 이미지를 생성할 수 있다.
상기 제1 라이다부(101)와 연결된 디바이스는 파노라마 2D 이미지(120)를 마커(200)의 순번에 따라 정렬하기 위한 캡쳐 프로그램(예: Matterport capture 앱)과, 정렬된 파노라마 2D 이미지(120)와 철도 터널의 점군(110)을 병합시켜 마커(200)가 제거된 3D 파츠 모델(130)을 생성하기 위한 디지털트윈 프로그램(예: matterport cortex AI)이 기설치된다.
상기 디바이스로 파노라마 2D 이미지(120)의 정렬과 3D 파츠 모델(130)의 생성을 위한 세부 과정은 이하와 같다.
먼저, 사용자는 상기 디바이스에 기설치된 캡쳐 프로그램을 실행시켜 상기 캡쳐 프로그상에서 복수개의 마커(200)가 순번대로 배치되었는지 확인하기 위한 정렬 지원 기능이 활성화되도록 한다.
그 후, 상기 제1 라이다부(101)로부터 생성된 파노라마 2D 이미지(120)가 캡쳐 프로그램상에 업로드될 수 있다.
그 후, 상기 캡쳐 프로그램에서는 정렬 지원 기능을 통해 상기 파노라마 2D 이미지(120)에 포함된 마커(200)를 인식한 후, 상기 마커(200)의 순번에 따라 상기 파노라마 2D 이미지(120)를 정렬할 수 있다.
그 후, 사용자는 상기 디바이스에 기설치된 디지털트윈 프로그램을 실행시키며, 상기 디지털트윈 프로그램에서는 마커(200)의 순번에 따라 정렬된 파노라마 2D 이미지(120)와 상기 제1 라이다부(101)로부터 생성된 철도 터널의 점군(110)이 업로드될 수 있다.
그 후, 상기 디지털트윈 프로그램에서는 상기 파노라마 2D 이미지(120)의 정렬순대로 상기 파노라마 2D 이미지(120)와 철도 터널의 점군(110)을 병합하여 3D 파츠 모델(130)을 복수개로 생성할 수 있다.
이때, 상기 3D 파츠 모델(130)은 디지털트윈 프로그램에 의해 파노라마 2D 이미지(120)와 철도 터널의 점군(110)이 병합되는 과정에서 상기 마커(200)가 상기 철도 터널의 점군(110)에 포함되지 않으므로, 마커(200)가 제거된 상태로 도 6에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다.
상기 2D 이미지 및 3D 파츠 모델 생성 단계(S120) 후, 상기 디바이스에 기설치된 디지털트윈 프로그램에서는 복수개의 3D 파츠 모델(130)을 결합하여 상기 철도 터널을 복제한 철도 터널 3D 모델(140)을 도 7에 도시된 바와 같이 생성할 수 있다(S130).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스로부터 생성된 철도 터널 3D 모델의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 철도 터널 3D 모델(140)은 상기 철도 터널 3D 모델 생성 단계(S130)에서 철도시설물을 제외한 노이즈인 불필요한 점군(110)이 포함될 수 있으며, 이 뿐만 아니라 복수개의 3D 파츠 모델(130)을 결합하는 과정에서 일부 구간이 중복될 수 있다.
이에 따라, 상기 철도 터널 3D 모델(140)은 노이즈에 해당되는 점군(110)의 제거와 중복되는 일부 구간을 잘라내기 위한 편집 과정이 요구되며, 이를 위해 상기 디바이스는 편집 프로그램(예: Matterport cloud & Mattertag)이 기설치된다.
상기 철도 터널 3D 모델 생성 단계(S130) 후, 상기 디바이스는 편집 프로그램을 통해 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 편집 및 렌더링할 수 있다(S140).
이때, 상기 철도 터널 3D 모델(140)에 노이즈가 포함되는 경우, 상기 디바이스는 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 로딩한 후, 상기 철도 터널 3D 모델(140)에 포함된 노이즈에 해당되는 점군을 제거함으로써 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 편집할 수 있다.
이와 달리, 상기 철도 터널 3D 모델(140)의 일부 구간이 중복되는 경우, 상기 디바이스는 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 로딩한 후, 상기 철도 터널 3D 모델(140) 중 중복되는 일부 구간(145)을 도 8에 도시된 바와 같이 선택한 다음, 상기 일부 구간(145)에서 중복되는 부분을 잘라내어 제거함으로써 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 편집할 수 있다.
상기 디바이스는 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델(140)의 편집이 완료되면, 철도 터널의 평면도를 생성하기 위해 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 렌더링할 수 있다.
상기 철도 터널 3D 모델 편집 및 렌더링 단계(S140) 후, 상기 디바이스는 편집 프로그램상에서 편집 및 렌더링된 철도 터널 3D 모델(140)을 기반으로 철도 터널의 평면도(150)를 도 9에 도시된 바와 같이 생성한 후 사용자에게 게시(또는 출력)할 수 있다(S150).
이때, 상기 디바이스의 편집 프로그램상에서 게시된 철도 터널의 평면도(150)는 실제 수치값이 기재된 캐드(CAD) 도면으로 내보내기(EXPORT)될 수 있으며, 이를 통해 캐드상에서 도면으로 출력되어 편집 또는 수정될 수 있다.
상기 철도 터널의 평면도 게시 단계(S150) 후, 상기 디바이스는 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 사진(jpeg, png 등), 동영상(mp4 등), 문서파일(엑셀 등), 링크(유튜브 등) 중 적어도 하나를 도 10에 도시된 바와 같이 상기 철도 터널 3D 모델(140)에 삽입할 수 있다(S160).
이때, 상기 철도 터널 3D 모델(140)은 상기 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 데이터가 삽입됨으로써, 상기 철도 터널의 환경영향평가를 위한 데이터로서 활용이 가능하다.
상기 철도 터널의 환경영향평가 데이터 삽입 단계(S160) 후, 상기 디바이스는 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 외부의 사용자들에게 게시하기 위한 링크를 생성하여 상기 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 한다(S170).
상기 철도 터널 3D 모델의 링크 생성 단계(S170)에서, 상기 디바이스의 편집 프로그램에서는 상기 철도 터널 3D 모델(140)의 링크를 생성하기 전에, 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 편집하거나 수정할 권한을 가질 관리자의 ID를 설정하여 상기 관리자에 의해 상기 철도 터널 3D 모델(140)의 편집 또는 수정이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 디바이스는 외부의 응용프로그램인 구글 스트리트뷰와 연동이 가능하여 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 상기 구글 스트리트뷰의 가상현실 투어에 업로드 할 수 있다.
그리고 상기 디바이스는 3D MAX나 스케치업 등의 3D 응용프로그램과 연동되며, 상기 3D 응용프로그램에 상기 철도 터널 3D 모델(140)을 전송하여 상기 철도 터널 3D 모델(140)이 상기 3D 응용프로그램상에서 편집되도록 한다.
이와 같은, 상기 철도 터널의 3D 모델 제작 방법(S100)은 철도 터널 3D 모델(140)을 생성하기 위해 라이다 기기(100)를 이용함으로써 현장조사와 비교하여 철도 모니터링의 신속성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 철도 터널의 3D 모델 제작 방법(S100)은 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 데이터를 철도 터널 3D 모델(140)에 삽입한 후 링크 방식으로 공유하는 것을 통해 디지털 플랫폼 기반의 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 함으로써 편의성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 라이다 기기(100)로 구현 가능한 제1 라이다부(101)와 제3 라이다부(103)의 철도 터널 스캔 조건은 다음과 같다.
제1 실시예
상기 제3 라이다부(103)는 제원상 스캔 가용거리가 4.5 m로 상기 제1 라이다부(101)와 비교하여 비교적 짧은 편이며, 철도 터널의 내부에서 실제 스캔을 실시해본 결과 적합한 측정거리는 2.5 m였다.
이러한 상기 제3 라이다부(103)로 철도 터널의 100 m 구간을 스캔한 결과, 총 40회의 촬영이 필요하였으며 스캔 시간 및 스캔 위치의 변경시간(이동시간)을 고려했을 때 상기 철도 터널의 100 m 구간을 스캔하는데 약 50분에서 1시간정도 소요되었다.
그리고 상기 제3 라이다부(103)의 스캔 위치는 철도 선로의 중앙부를 따라 일직선상으로 평행해지도록 하였는데, 그 결과 철도 선로의 외곽부는 스캔되지 않았으며 이를 통해 스캔 위치를 일직선으로 설정하는 것이 바람직하지 않다는 결과를 얻었다.
제2 실시예
상기 제1 라이다부(101)는 제원상 스캔 가용거리가 최대 60 m로 상기 제3 라이다부(103)와 비교하여 상대적 긴 편이며, 철도 터널의 내부를 실제 스캔하기 위한 적합한 측정거리는 6 m로 확인되었다.
이러한 상기 제1 라이다부(103)로 철도 터널의 100 m 구간을 스캔한 결과, 총 16번의 촬영이 필요하였으며 한 번의 스캔 시간이 평균 4분정도임에 따라 기 철도 터널의 100 m 구간을 스캔하는데 약 1시간정도 소요되었다.
그리고 상기 제1 라이다부(101)의 스캔 위치는 철도 선로상에서 지그재그로 배치되도록 하였는데, 그 결과 철도 선로의 외곽부를 포함한 철도 터널의 전체 구간이 정확히 스캔된다는 결과를 얻었다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
100: 라이다 기기, 101: 제1 라이다부,
102: 제2 라이다부, 103: 제3 라이다부,
110: 점군, 120: 2D 이미지,
130: 3D 파츠 모델, 140: 철도 터널 3D 모델,
150: 철도 터널의 평면도, 200: 마커.

Claims (10)

  1. a) 라이다 기기의 스캔 위치를 설정한 후 복수개의 마커를 철도 터널의 내부에 순번대로 배치하며, 상기 라이다 기기가 상기 철도 터널을 스캔하여 철도 터널의 점군을 생성하는 단계;
    b) 상기 라이다 기기가 상기 스캔 위치에서 상기 철도 터널을 촬영하여 복수개의 2D 이미지를 생성하고, 상기 라이다 기기와 연결된 디바이스로 상기 라이다 기기로부터 생성된 복수개의 2D 이미지와 철도 터널의 점군을 병합하여 복수개의 3D 파츠 모델을 생성하는 단계;
    c) 상기 디바이스가 상기 복수개의 3D 파츠 모델을 결합하여 철도 터널 3D 모델을 생성하는 단계;
    d) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델을 편집 및 렌더링하는 단계;
    e) 상기 디바이스가 상기 철도 터널의 평면도를 생성한 후 게시하는 단계;
    f) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델에 상기 철도 터널의 환경영향평가를 위한 데이터를 삽입하는 단계; 및
    g) 상기 디바이스가 상기 철도 터널 3D 모델을 게시하기 위한 링크를 생성하여 상기 철도 터널의 환경영향평가가 이루어지도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    a-1) 상기 라이다 기기가 상기 철도 터널의 내부에서 지그재그의 형태로 배치되도록 상기 라이다 기기의 스캔 위치를 복수개로 설정하는 단계;
    a-2) 상기 복수개의 마커를 상기 라이다 기기의 촬영 범위에 포함되도록 상기 철도 터널의 내부에 순번대로 배치하는 단계; 및
    a-3) 상기 라이다 기기가 상기 철도 터널을 스캔하여 철도 터널의 점군을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 라이다 기기로부터 생성된 2D 이미지가 복수개의 렌즈를 통해 생성되는 수평 360°, 수직 300°의 파노라마 2D 이미지인 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    b-1) 상기 디바이스에 기설치된 캡쳐 프로그램을 실행시켜 상기 복수개의 마커가 순번대로 배치되었는지 확인하기 위한 정렬 지원 기능을 활성화시키는 단계;
    b-2) 상기 라이다 기기로부터 생성된 파노라마 2D 이미지가 상기 캡쳐 프로그램상에 업로드되는 단계;
    b-3) 상기 캡쳐 프로그램상에서 정렬 지원 기능을 통해 상기 파노라마 2D 이미지에 포함된 마커를 인식한 후, 상기 마커의 순번에 따라 상기 파노라마 2D 이미지를 정렬하는 단계;
    b-4) 상기 디바이스에 기설치된 디지털트윈 프로그램상에 상기 마커의 순번에 따라 정렬된 파노라마 2D 이미지와 상기 라이다 기기로부터 생성된 철도 터널의 점군이 업로드되는 단계; 및
    b-5) 상기 디지털트윈 프로그램상에서 상기 파노라마 2D 이미지의 정렬 순서대로 상기 파노라마 2D 이미지와 철도 터널의 점군을 병합하여 상기 마커가 제거된 3D 파츠 모델을 복수개로 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 디지털트윈 프로그램상에서 상기 복수개의 3D 파츠 모델을 결합하여 상기 철도 터널을 복제한 철도 터널 3D 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 디바이스에 기설치된 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델을 로딩한 후, 상기 철도 터널 3D 모델 중 중복되는 일부 구간을 잘라내어 편집하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 디바이스에 기설치된 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델을 로딩한 후, 상기 철도 터널 3D 모델에 포함된 철도시설물을 제외한 노이즈를 제거하여 상기 철도 터널 3D 모델을 편집하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  8. 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    상기 편집 프로그램상에서 편집 및 렌더링된 철도 터널 3D 모델을 기반으로 상기 철도 터널의 평면도를 생성한 후 게시하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 f) 단계는,
    상기 디바이스에 기설치된 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널의 환경영향평가와 관련된 사진, 동영상, 문서파일, 링크 중 적어도 하나를 상기 철도 터널 3D 모델에 삽입하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 g) 단계는,
    상기 철도 터널 3D 모델을 편집하거나 수정할 권한을 가질 관리자의 ID를 설정한 후 상기 디바이스에 기설치된 편집 프로그램상에서 상기 철도 터널 3D 모델을 게시하기 위한 링크를 생성하는 것을 특징으로 하는 철도 터널의 3D 모델 제작 방법.
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