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UAS와 지상 LiDAR 조합에 의한 수직 구조물의 3차원 공간정보 구축
강준오,이용창 한국국토정보공사 2019 지적과 국토정보 Vol.49 No.2
Recently, as a part of the production of spatial information by smart cities, three-dimensional reproduction of structures for reverse engineering has been attracting attention. In particular, terrestrial LiDAR is mainly used for 3D reproduction of structures, and 3D reproduction research by UAS has been actively conducted. However, both technologies produce blind spots due to the shooting angle. This study deals with vertical structures. 3D model implemented through SfM- based image analysis technology using UAS and reproducibility and effectiveness of 3D models by terrestrial LiDAR-based laser scanning are examined. In addition, two 3D models are merged and reviewed to complement the blind spot. For this purpose, UAS based image is acquired for artificial rock wall, VCP and check point are set through GNSS equipment and total station, and 3D model of structure is reproduced by using SfM based image analysis technology. In addition, Through 3D LiDAR scanning, the 3D point cloud of the structure was acquired, and the accuracy of reproduction and completeness of the 3D model based on the checkpoint were compared and reviewed with the UAS-based image analysis results. In particular, accuracy and realistic reproducibility were verified through a combination of point cloud constructed from UAS and terrestrial LiDAR. The results show that UAS – based image analysis is superior in accuracy and 3D model completeness and It is confirmed that accuracy improves with the combination of two methods. As a result of this study, it is expected that UAS and terrestrial LiDAR laser scanning combination can complement and reproduce precise three-dimensional model of vertical structure, so it can be effectively used for spatial information construction, safety diagnosis and maintenance management. 최근 스마트 시티에 의한 공간정보 제작의 일환으로 역설계를 위한 구조물의 3차원 재현이 주목받고 있다. 특히, 구조물 3차원 재현에 지상 LiDAR가 주로 사용되며 UAS에 의한 3차원 재현 연구가 활발히 진행되고 있다. 다만, 두 기술 모두 촬영각에 의한 사각지대가 발생한다. 본 연구는 수직구조물을 대상으로 UAS를 활용한 SfM기반 영상해석 기술을 통해 구현된 3D 모델과 지상 LiDAR 기반의 레이저 스캐닝에 의한 3D 모델간의 재현성 및 효용성을 검토하고 사각지대 보완을 위해 2가지 3D 모델을 조합 검토한다. 이를 위해 인공암벽을 대상으로 UAS 기반 영상을 취득하고 GNSS 장비와 토탈 스테이션을 통해 수직면 기준점(VCP) 및 점검점을 설정, SfM 기반 영상해석 기술을 활용하여 구조물의 3D 모델을 재현한다. 또한, 지상 LiDAR 스캐닝을 통해 구조물의 3D 측점 군을 취득하고 점검점을 기준으로 재현의 정확도와 3D 모델의 완성도를 UAS 기반 영상해석결과와 비교・검토하였다. 특히, UAS 및 지상 LiDAR로부터 구축한 측점 군의 조합을 통해 정확도와 실감 재현도를 확인하였다. 연구결과, 정확도 및 3D 모델 완성도에서 UAS 기반 영상해석이 우수하였고, 두 방법의 측점 군 조합으로 정확도가 향상됨을 확인하였다. UAS 및 지상 LiDAR 레이저 스캐닝 조합방법으로 수직구조물 대상 정밀 3차원 모델의 사각지대 보완・재현이 가능하므로 공간정보 구축, 안전진단 및 유지보수 관리에 효율적인 사용이 기대된다.
복층 건물 실내외 역설계를 위한 UAV 및 LiDAR SLAM 조합 효용성 검토
강준오,이용창 한국국토정보공사 2020 지적과 국토정보 Vol.50 No.2
Recently, smart cities that solve various problems in cities based on IoT technology are in the spotlight. In particular, cases of BIM application for smooth management of construction and maintenance are increasing, and spatial information is converted into 3D data through convergence technology and used for safety diagnosis. The purpose of this study is to create and combine point clouds of a multi-story building by using a ground laser scanner and a handheld LiDAR SLAM among UAV and LiDAR equipment, supplementing the Occluded area and disadvantages of each technology, examine the effectiveness of indoor and outdoor reverse design by observing shape reproduction and accuracy. As a result of the review, it was confirmed that the coordinate accuracy of the data was improved by creating and combining the indoor and outdoor point clouds of the multi-story building using three technologies. In particular, by supplementing the shortcomings of each technology, the completeness of the shape reproduction of the building was improved, the Occluded area and boundary were clearly distinguished, and the effectiveness of reverse engineering was verified. 최근 IoT 기술을 기반으로 도시의 여러 문제점을 정보화하여 해결하는 스마트 시티가 각광받고 있다. 특히, 시공 및 유지보수의 원활한 관리를 위한 BIM 적용 사례가 증가하며 융합기술을 통해 공간정보를 3D 데이터화하여 안전진단에 활용하고 있다. 본 연구의 목적은 UAV 및 LiDAR 장비 중 지상 레이저 스캐너와 핸드헬드 LiDAR SLAM을 활용하여 복층 건물의 포인트 클라우드를 생성 및 조합, 각 기술의 폐색영역 및 단점을 보완하고 형상재현 및 정확도를 관측하여 실내외 역설계의 효용성을 검토하는 것이다. 검토결과, 3가지 기술을 사용하여 복층 건물의 실내외 포인트 클라우드를 생성·조합하여 데이터의 좌표 정확도가 향상됨을 확인하였다. 특히, 각 기술의 단점을 보완, 건물의 형상재현 완성도를 높이고 폐색영역 및 경계면 구분이 명확하게 나타나며 역설계의 효용성을 입증하였다.
UAV 영상(RGB, 적외 열 영상)을 활용한 하천환경 모니터링
강준오,김달주,한웅지,이용창,Kang, Joon-Oh,Kim, Dal-Joo,Han, Woong-Ji,Lee, Yong-Chang 인천대학교 도시과학연구원 2017 도시과학 Vol.6 No.2
최근, 하천의 수질오염 및 악취발생으로 민원이 증가하여 하천환경개선에 큰 관심이 모아지고 있다. 본 연구의 목적은 하수 유입부에 대해 무인항공기(UAV)를 활용하여 RGB 및 적외 열 영상을 획득하고 하천제방 정비 계획 및 하천 오염 현황의 모니터링을 위한 응용성을 검토하였다. 특히, 하천 인근 공장에서 배출되는 폐수를 적외 열 영상으로 검출하여 폐수의 전파를 모니터링하였다. 또한 하천 제방 정비대상 지역과 인근지역에 대한 RGB영상을 SfM(Structure from Motion)기반 영상 해석을 통해 고정밀 3차원 모형을 제작하고 정확성을 검토하였다. 연구결과, UAV영상을 활용, 폐수유입에 따른 하천의 온도변화를 감지하여 수질오염의 유입부 및 전파 현상을 모니터링 할 수 있었다. 또한 고정밀 3차원 모델(수치지형도, 정사영상)을 제작, 정확성을 검토하고 하천의 제방정비를 위한 정밀 3차원 정보 및 식생 피복정보를 도출할 수 있었다. Recently, civil complaints have increased due to water pollution and bad smell in rivers. Therefore, attention is focused on improving the river environment. The purpose of this study is to acquire RGB and thermal infrared images using UAV for sewage outlet and to monitor the status of stream pollution and the applicability UAV based images for river embankment maintenance plan was examined. The accuracy of the 3D model was examination by SfM(Structure from Motion) based images analysis on river embankment maintenance area. Especially, The wastewater discharged from the factory near the river was detected as an thermal infrared images and the flow of wastewater was monitored. As a result of the study, we could monitor the cause and flows of wastewater pollution by detecting temperature change caused by wastewater inflow using UAV images. In addition, UAV based a high precision 3D model (DTM, Digital Topographic Map, Orthophoto Mosaic) was produced to obtain precise DSM(Digital Surface Model) and vegetation cover information for river embankment maintenance.
3가지 RGB 센서에 의한 석조물의 3D 모델링 정확도 비교
강준오(Kang, Joon Oh),이용창(Lee, Yong, Chang) 한국측량학회 2017 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2017 No.4
카메라 기술의 발달로 저가의 비측정용 카메라에 의한 공학적 목적의 고해상 영상 수집이 가능하게 되었다. 본 연구는 3가지 생활용 RGB 센서 카메라(NEX7, OSMO-FC350, 갤럭시S6)를 활용하여 전신 촬영이 가능한 2m 이하의 소형 석조물을 촬영하고 SfM(Structure from Motion)기반 영상해석 툴(Context Capture)로 3차원 형상을 재현하였다. 특히 카메라간 3차원 모델의 완성도와 기하학적 정확도를 비교·분석하였다. 연구결과, 소형 석조물의 3차원 공간정보구축에 1200만 화소 이상 생활용 카메라의 효용성을 입증할 수 있었다.