디지털 영상을 통한 터널 내공의 3차원 절대변위 계측의 현장 적용성 검토를 위해 OO터널 현장에 계획된 내공변위 계측단면 상에 위치한 광파 타겟의 변위를 측정하고자 하였다. 디지털 영상 계측을 위한 3차원 입체모델 생성을 위해 측정위치마다 3개의 측선까지의 타겟만 고려하였다. 하나의 입체모델의 생성을 위해서 각 위치에서 3장 이상의 디지털 영상을 획득하여 입체모델을 구성하였으며, 마지막 2개 측선에서의 6개 타겟(천단, 좌우 측벽)을 계속 중첩시켜가며 다음 입체 모델을 구성하여 6개 이상의 정합점이 두 입체모델에서 공유될 수 있도록 하였다. 광파 계측과 디지털 영상계측을 통한 터널 시공 중 암반의 3차원 절대변위 계측 방법을 비교하기 위해 10회에 걸쳐 디지털 영상 계측과 광파 계측을 동일한 구간에 동시에 적용하였다. 각 방법을 사용한 계측에 소요되는 시간과 계측결과를 비교하였다.
디지털 영상을 통한 터널 내공의 3차원 절대변위 계측의 현장 적용성 검토를 위해 OO터널 현장에 계획된 내공변위 계측단면 상에 위치한 광파 타겟의 변위를 측정하고자 하였다. 디지털 영상 계측을 위한 3차원 입체모델 생성을 위해 측정위치마다 3개의 측선까지의 타겟만 고려하였다. 하나의 입체모델의 생성을 위해서 각 위치에서 3장 이상의 디지털 영상을 획득하여 입체모델을 구성하였으며, 마지막 2개 측선에서의 6개 타겟(천단, 좌우 측벽)을 계속 중첩시켜가며 다음 입체 모델을 구성하여 6개 이상의 정합점이 두 입체모델에서 공유될 수 있도록 하였다. 광파 계측과 디지털 영상계측을 통한 터널 시공 중 암반의 3차원 절대변위 계측 방법을 비교하기 위해 10회에 걸쳐 디지털 영상 계측과 광파 계측을 동일한 구간에 동시에 적용하였다. 각 방법을 사용한 계측에 소요되는 시간과 계측결과를 비교하였다.
In order to assess the on-site applicability of 3D absolute displacement monitoring of tunnel using digital photogrammetry, the displacement of the optical target placed at the measurement section was investigated, as planned in the OO tunnel construction site. The targets on 3 measurement lines onl...
In order to assess the on-site applicability of 3D absolute displacement monitoring of tunnel using digital photogrammetry, the displacement of the optical target placed at the measurement section was investigated, as planned in the OO tunnel construction site. The targets on 3 measurement lines only were considered for each point of measurement for the reconstruction of 3D cubic model for the digital vision monitoring. For each 3D model, 3 or more images have to be obtained at each point. On the last 2 measurement lines, 6 targets (crown, left and right walls) were continuously overlapped to construct 3D models so that 6 or more apices can be shared by 2 3D models. In order to compare the measurement methods of 3D absolute displacements in tunnel excavation, i. e, total station and digital image measurement, both the digital image measurement and optical measurement were conducted for 10 times in the same work section. The time and measurement results of both methods were compared.
In order to assess the on-site applicability of 3D absolute displacement monitoring of tunnel using digital photogrammetry, the displacement of the optical target placed at the measurement section was investigated, as planned in the OO tunnel construction site. The targets on 3 measurement lines only were considered for each point of measurement for the reconstruction of 3D cubic model for the digital vision monitoring. For each 3D model, 3 or more images have to be obtained at each point. On the last 2 measurement lines, 6 targets (crown, left and right walls) were continuously overlapped to construct 3D models so that 6 or more apices can be shared by 2 3D models. In order to compare the measurement methods of 3D absolute displacements in tunnel excavation, i. e, total station and digital image measurement, both the digital image measurement and optical measurement were conducted for 10 times in the same work section. The time and measurement results of both methods were compared.
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문제 정의
하지만 광파 측정기를 이용한 방법은 계측기 자체의 정밀도와 측정 시간, 측정자의 수준에 따른 오차 발생 등의 문제가 있다. 본 연구에서는 3차원 절대변위를 보다 빠르고 정밀하게 계측하기 위한 방안으로 디지털 영상 계측의 적용성에 대하여 살펴보았다. 디지털 영상 계측은 1960년대부터 활발히 연구가 진행되어 1970년대부터 산업 전반에 걸쳐 정밀측정분야에 응용되기 시작하였으며, 고속도 컴퓨터 및 자동처리, 디지털 영상 계측의 개발로 정확도 및 처리시간에서 크게 발전되어 왔다.
7(b)에 나타난바와 같이 최소 5 m에서 최대 20 m 이다. 본 연구에서는 디지털 영상 계측을 위한 3차원 입체 모델 생성을 위해 측정위치마다 3개의 측선까지의 타겟만고려하였다. 하나의 입체모델의 생성을 위해서 각 위치에서 3장 이상의 디지털 영상을 획득하여야 하여 입체 모델을 구성하였으며, 마지막 2개 측선에서의 6개 타겟 (천단, 좌 .
본 연구에서는 디지털 영상 계측을 통한 3차원 모델 구성 원리를 터널의 3차원 절대 변위 계측에 적용하고자 하였다. 터널에서 현재 주로 사용되고 있는 3차원 절대 변위 계측방법인 광파측량기를 사용한 변위 계측 방법과 비교 분석을 통해 디지털 영상계측의 현장 적용성을 살펴보았다.
본 연구에서는 디지털 영상 측량 기법을 이용한 터널의 3차원 절대 변위 계측의 적용성을 살펴보았으며, 기존의 내공변위 계측방법인 광파 측량과 비교하였다. 3 차원 절대변위 계측을 위해 광파 계측을 통하여 기준 좌표점을 설정한 후 디지털 영상.
가설 설정
15는 터널 연장에 따른 cycle time을 계산한 것이다. 빨간 부분은 계측시간을 제외한 cycle time으로 연장에 따라 증가하지 않는 것으로 가정하였다. 녹색 부분은 디지털 영상계측을 위해 소요되는 cycle time으로 Fig.
제안 방법
12개의 계측지점이 확보된 시점에서 디지털 영상 계측과 광파 계측을 이용한 계측을 동시에 수행하여 천단과 좌우 측벽의 타겟의 ehorizontal), )(vertid), z(longitu- dinal) 세 좌표성분의 편차를 구하였다(Table 4). Fig.
동시에 적용하였다. 각 방법을 사용한 계측에 소요되는 시간과 계측결과를 비교하였다. 계측에 소요되는 시간은 굴착이 진행됨에 따라 측정해야 하는 계측지점의 개수가 늘어나기 때문에 자연히 증가하게 된다.
광파 계측과 디지털 영상계측을 통한 터널 시공 중 암반의 3차원 절대변위 계측 방법을 비교하기 위해 10 회에 걸쳐 디지털 영상 계측과 광파 계측을 동일한 구간에 동시에 적용하였다. 각 방법을 사용한 계측에 소요되는 시간과 계측결과를 비교하였다.
광파 계측과 디지털 영상계측의 계측구간에 따른 계측 소요 시간 비교결과를 통해 디지털 영상계측을 현장에서 도입하였을 경우에 계측시간에 단축에 따른 공기 절감율을 계산해 보았다. 국내 00 터널의 설계자료 상의 터널 1회 굴진당 cycle timee 3.
광파 측정기 자체의 정밀도를 측정하기 위해 10m 거리와 20 m 거리에서 1, 2, 3번 타겟 사이의 거리를 각 10회 측정하였다. Table 1은 측정결과를 나타내고 있다.
디지털 영상과 광파 측정기를 이용한 3차원 계측의 측정 기준은 만들어진 입체 모델 안에서 계산된 스케일바 길이와 실제 길이와의 차이를 계산하는 방식으로 진행하였다. Fig.
디지털 영상을 통한 터널 내공의 3차원 절대변위 계측의 현장 적용성 검토를 위해 00터널 현장에 당초 계획된 내공변위 계측단면 상에 위치한 광파 타겟의 변위를 측정하고자 하였으며, 계획된 계측 단면은 Fig. 7과 같다. 본 연구가 수행되기 전 갱구부터 약 50m 지점 (Sta.
이를 위해서는 광파 측정기를 이용하여 기준점들의 좌표를 획득하는 것이 불가피하다. 따라서 디지털 영상을 이용한 3차원 입체 모델 생성을 광파 측정기를 이용하여 기준 좌표계를 고정시켜서 측정하였을 때 계측의 정밀도에 대하여 살펴보았다. Fig.
한다. 본 연구에서는 광파 계측을 통해 터널 외부의 움직임이 없다고 판단되는 기준점으로부터 좌표계를 형성하고 3개의 타겟 좌표를 계측하였다. 이렇게 측정된 좌표값을 디지털 영상 계측을 통해 만들어진 3차원 입체 모델에 적용함으로써 항상 동일한 좌표계에서 타겟들의 변위발생을 3차원적으로 파악할 수 있도록 하였다.
이러한 디지털 영상 계측은 작업 공정에 따라 하루에 1~2회 정도 수행하였으며, 각 계측시마다 구성된 입체 모델을 통해 광파타겟의 X, y, z 방향 좌표를 각각 계산하여 각 방향별 변위양상을 파악하였다.
본 연구에서는 광파 계측을 통해 터널 외부의 움직임이 없다고 판단되는 기준점으로부터 좌표계를 형성하고 3개의 타겟 좌표를 계측하였다. 이렇게 측정된 좌표값을 디지털 영상 계측을 통해 만들어진 3차원 입체 모델에 적용함으로써 항상 동일한 좌표계에서 타겟들의 변위발생을 3차원적으로 파악할 수 있도록 하였다. Fig.
2의 1, 2, 3번 위치에 부착하였다. 측정 거리는 계측 타겟의 설치간격을 고려하여 10이와 20 m의 두 가지 경우에 대하여 수행하였다.
하였다. 터널에서 현재 주로 사용되고 있는 3차원 절대 변위 계측방법인 광파측량기를 사용한 변위 계측 방법과 비교 분석을 통해 디지털 영상계측의 현장 적용성을 살펴보았다.
본 연구에서는 디지털 영상 계측을 위한 3차원 입체 모델 생성을 위해 측정위치마다 3개의 측선까지의 타겟만고려하였다. 하나의 입체모델의 생성을 위해서 각 위치에서 3장 이상의 디지털 영상을 획득하여야 하여 입체 모델을 구성하였으며, 마지막 2개 측선에서의 6개 타겟 (천단, 좌 . 우 측벽)을 계속 중첩시켜가며 다음 입체 모델을 구성하여 6개 이상의 정합점이 두 입체모델에서공유될 수 있도록 하였다(Fig. 9).
대상 데이터
2는 실험을 위한 대상체를 나타내고 있다. 터널의 폭을 고려하여 약 10 m의 폭을 가지는 콘크리트 벽에 터널 3차원 변위측정에 사용되는 광반사타겟을 실제 크기와 같은 100 mm의 직경을 가지는 원형으로 만들어 Fig. 2의 1, 2, 3번 위치에 부착하였다. 측정 거리는 계측 타겟의 설치간격을 고려하여 10이와 20 m의 두 가지 경우에 대하여 수행하였다.
성능/효과
계측을 수행호}는 경우의 정밀도를 측정하였다. 표준 길이를 알고 있는 스케일바를 대상 공간 내에 위치시킨 후 입체모델을 생성하여 측정된 스케일바의 길이와 실제 길이를 비교한 결과 0.9~1.3 mm의 오차를 나타냈다. 같은 측정거리에서 광파 계측을 통한 거리 측정의 RMS 오차가 0.
후속연구
따라서 원하는 수준의 정확도로 변위를 계측하기 위해서는 측정지점에 따라 3D 입체모형을 만들기 위해 필요한 기준점 및 변위 계측 점에 대한 기준을 만들어서 계측을 해야만 한다. 아직까지 국내에서는 디지털 영상계측을 이용한 터널 변위 계측의 기준이 전무한 실정이며 향후 이러한 연구결과를 바탕으로 현장에서 효율적으로 디지털 영상 변위계측을 수행하기 위한 다양한 기준들이 마련되어져야 할 것이다.
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