도로를 통과하는 차량하중 및 통행량의 증가로 인해 발생하는 하중효과는 교량에 급격한 손상을 유발시키기 때문에 교량의 유지관리차원에서 심각한 문제로 대두되고 있다. 그중 신축이음부는 차량의 주행을 원활하게 해주면서 주형에 유해한 응력이나 부가 하중이 최소화되도록 해주는 것이 가장 중요한 부분이다. 그러나 신축이음부는 향시 차량이 지나감으로 신축량을 측정하기란 매우 어려운 실정이다. 따라서, 신축이음부를 영상을 이용하여 신축량을 추출하면 정량적이고, 정성적인 유지관리를 할 수 있음을 알 수 있었다. 영상을 이용하여 량신축이음부에 대한 3차원 좌표를 취득할 수 있었으며, A지역 32개소과 B지역 28개소에 있어서 검사점(Check Point)의 잔차에 대한 RMSE를 산정한 결과 A,B지역 모두 RMSE는 0.829mm~1.680mm의 매우 양호한 결과가 나타났다. 영상에 의해서 추출한 신축량과 실측값과 비교분석한 결과, A지역 RMSE는 0.64mm, B지역 RMSE는 0.28mm로 분석하였으며, A지역 평균잔차는 0.60%, B지역평균잔차는 0.27%로 나타났다. 또한, 향후 교량의 유지관리시 신축량을 측정은 영상을 이용하여 측정하므로서 과거에 비해 과학적이고, 효율적인 방법으로 판단된다.
도로를 통과하는 차량하중 및 통행량의 증가로 인해 발생하는 하중효과는 교량에 급격한 손상을 유발시키기 때문에 교량의 유지관리차원에서 심각한 문제로 대두되고 있다. 그중 신축이음부는 차량의 주행을 원활하게 해주면서 주형에 유해한 응력이나 부가 하중이 최소화되도록 해주는 것이 가장 중요한 부분이다. 그러나 신축이음부는 향시 차량이 지나감으로 신축량을 측정하기란 매우 어려운 실정이다. 따라서, 신축이음부를 영상을 이용하여 신축량을 추출하면 정량적이고, 정성적인 유지관리를 할 수 있음을 알 수 있었다. 영상을 이용하여 량신축이음부에 대한 3차원 좌표를 취득할 수 있었으며, A지역 32개소과 B지역 28개소에 있어서 검사점(Check Point)의 잔차에 대한 RMSE를 산정한 결과 A,B지역 모두 RMSE는 0.829mm~1.680mm의 매우 양호한 결과가 나타났다. 영상에 의해서 추출한 신축량과 실측값과 비교분석한 결과, A지역 RMSE는 0.64mm, B지역 RMSE는 0.28mm로 분석하였으며, A지역 평균잔차는 0.60%, B지역평균잔차는 0.27%로 나타났다. 또한, 향후 교량의 유지관리시 신축량을 측정은 영상을 이용하여 측정하므로서 과거에 비해 과학적이고, 효율적인 방법으로 판단된다.
A load effect by vehicles running on a road and an increase of traffic is distinguished as a serious issue in the level of bridges' maintenance and management since it causes a quick damage of bridges. The expansion joint is the most important since it makes vehicles' traveling amicable and stress o...
A load effect by vehicles running on a road and an increase of traffic is distinguished as a serious issue in the level of bridges' maintenance and management since it causes a quick damage of bridges. The expansion joint is the most important since it makes vehicles' traveling amicable and stress or additional load harmful to molding patterns minimized. However, it is very difficult to measure its expansion length since vehicles continue to pass on the expansion joint. Therefore, the study could see that it was possible to carry out a qualitative and quantitative maintenance and management if its expansion length is extracted with images. The study could acquire three dimensional coordinates of expansion joints with images. As the results of calculating RMSE of check point residual at 32 points in A area and at 28 points in B area, both A and B areas had very good results of RMSEsms 0.829mm~1.680mm. As the results of analyzing expansion length and immediate value extracted by images, the study analyzed that RMSE of A area was 0.64mm and RMSE of B area was 0.28. The average residual of A area was 0.60% and the average rresidual of B area was 0.27%. Therefore, it is judged that it is more scientific and efficient than the past to measure expansion length with images at the time of repairing and managing bridges in the future.
A load effect by vehicles running on a road and an increase of traffic is distinguished as a serious issue in the level of bridges' maintenance and management since it causes a quick damage of bridges. The expansion joint is the most important since it makes vehicles' traveling amicable and stress or additional load harmful to molding patterns minimized. However, it is very difficult to measure its expansion length since vehicles continue to pass on the expansion joint. Therefore, the study could see that it was possible to carry out a qualitative and quantitative maintenance and management if its expansion length is extracted with images. The study could acquire three dimensional coordinates of expansion joints with images. As the results of calculating RMSE of check point residual at 32 points in A area and at 28 points in B area, both A and B areas had very good results of RMSEsms 0.829mm~1.680mm. As the results of analyzing expansion length and immediate value extracted by images, the study analyzed that RMSE of A area was 0.64mm and RMSE of B area was 0.28. The average residual of A area was 0.60% and the average rresidual of B area was 0.27%. Therefore, it is judged that it is more scientific and efficient than the past to measure expansion length with images at the time of repairing and managing bridges in the future.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 부산광역시 위치한 교량 2개소를 대상으로 핑거형 신축이음부 촬영하고, 분석하여 교량의 신축이음부의 정밀한 신축량을 추출하고자 한다.
본 연구에서는 교량 신측이음부의 신축량을 산정하기 위해 근거리 수치사진측량과 무프리즘 토탈스테이션 측량을 병행하여 실시하였다. 먼저 정밀한 측정을 위해 핑거조인트 부분에 A지역에는 32개 B지역에는 28개의 타겟을 설치하고 각 타겟점에 대한 3차원 좌표를 취득하였다.
제안 방법
그리고 산업분야의 자동화처리 관리를 위하여 검정자료가 있는 DCS 460디지탈 카메라와 휴대용 컴퓨터를 연계하여 실시간으로 광학 튜브의 3차원위치를 파악하였고(Bosemann, 1996), 3.5m이하의 거리에서 2.2×1.6m의 실험용타켓을 이용하여 Nikcn E2 디지털카메라를 자체검증한 후, 3차원 위치를 ±0.09mm 정확도로 파악하여 DCS 460 디지탈 카메라의 측정결과와 비교분석하였다(Fraser 등, 1996).
그러므로 교량의 신축이음부에 신축량을 측정하기 위하여 영상을 이용하여 적용하였다.
촬영에 사용될 카메라의 렌즈를 검정하기 위한 작업을 선행하였다. 방사방향 왜곡 수차와 편심방향 왜곡 수차를 보정해야 하지만, 편심방향 왜곡 수차는 극히 미세하여 특수한 경우를 제외하고는 유사하므로 최소제곱법에 의해 구해진 1차 왜곡상수와 2차 왜곡상수를 적용하여 방사방향 왜곡 수차만을 보정해 주었다.
촬영에 사용될 카메라의 렌즈를 검정하기 위한 작업을 선행하였다. 방사방향 왜곡 수차와 편심방향 왜곡 수차를 보정해야 하지만, 편심방향 왜곡 수차는 극히 미세하여 특수한 경우를 제외하고는 유사하므로 최소제곱법에 의해 구해진 1차 왜곡상수와 2차 왜곡상수를 적용하여 방사방향 왜곡 수차만을 보정해 주었다.
또한, 본 연구에서는 다중영상표정과 광속조정법에 의해 결정된 대상물 3차원 좌표의 정확도를 분석하기 위해 무프리즘토탈스테이션에 의해 측정된 기준점 좌표성과와의 차이로 비교하였다. A지역 32개소과 B지역 28개소에 있어서 검사점(Check Point)의 잔차에 대한 RMSE를 산정한 결과, 표 5와 6에 나타낸 것과 같이 A지역은 X방향으로 0.
영상을 이용하여 교량의 신축량및 단차량을 추출하였다. 먼저 영상에서 획득한 신축량과 단차량을 검증하기 위해 Vernier Calipers로 실측을 하였다.
영상을 이용하여 교량의 신축량및 단차량을 추출하였다. 먼저 영상에서 획득한 신축량과 단차량을 검증하기 위해 Vernier Calipers로 실측을 하였다. 실측을 하는 모습은 그림8과 같다.
대상 데이터
신축이음부의 신축량을 측정하기 위하여 부산광역시 자동차전용도로인 두 교량을 선택하였다. 이 교량들은 비교적 교통량이 적은 곳이며, 공용개시가 최근인 대상지역을 선정하였다.
신축이음부의 신축량을 측정하기 위하여 부산광역시 자동차전용도로인 두 교량을 선택하였다. 이 교량들은 비교적 교통량이 적은 곳이며, 공용개시가 최근인 대상지역을 선정하였다. 특히 두 지역의 모두 신축이음부 형식은 핑거조인트로 되어있으며, 그림 4는 측정 대상지역 모습이다.
영상의 획득을 위한 측정장비로는 Rollei 사에서 제조한 d7 metric5 카메라를 사용하였으며, 카메라의 형상 및 제원은 그림 5와 표 2과 같다. 그리고 지상기준점을 측정하기 위하여 무프리즘 토털스테이션은 SOKKIA사의 SET -230RK3 장비이며, 그 모습은 그림 6과 같고 제원은 표 3에 나타내었다.
본 연구에서는 교량 신측이음부의 신축량을 산정하기 위해 근거리 수치사진측량과 무프리즘 토탈스테이션 측량을 병행하여 실시하였다. 먼저 정밀한 측정을 위해 핑거조인트 부분에 A지역에는 32개 B지역에는 28개의 타겟을 설치하고 각 타겟점에 대한 3차원 좌표를 취득하였다. 그림 6은 지상기준점 측량하는 모습이며, 영상처리과정들은 그림 7에 나타난 것과 같다.
이론/모형
또한 자료처리에 있어서는 사진측량 S/W 중 다양한 카메라 및 렌즈의 선택과 설치의 편이성이 있고, 다양한 분야에서 많이 활용되고 있는 Rollei Metirc CDW(Close Range Digital Workstation)를 이용하여 획득된 대상물의 수치영상에서 각 표정점의 3차원 좌표를 광속조정법에 의해 결정하였다(Fraser, 1998). 이러한 RolleiMetirc CDW는 복잡한 수치영상에서 상좌표 취득이 용이할 뿐만 아니라 자료처리의 모든 공정이 자동으로 수행되며, 정확한 표정점의 계산이 가능하다.
성능/효과
그리고 신축량을 영상과 실측치의 비교분석한 결과는 A지역 RMSE는 0.64mm, B지역 RMSE는 0.28mm로 분석하였으며, A지역 평균잔차는 0.60mm, B지역평균잔차는 0.27mm로 나타났다.
또한, 본 연구에서는 다중영상표정과 광속조정법에 의해 결정된 대상물 3차원 좌표의 정확도를 분석하기 위해 무프리즘토탈스테이션에 의해 측정된 기준점 좌표성과와의 차이로 비교하였다. A지역 32개소과 B지역 28개소에 있어서 검사점(Check Point)의 잔차에 대한 RMSE를 산정한 결과, 표 5와 6에 나타낸 것과 같이 A지역은 X방향으로 0.829mm, Y방향으로 1.031mm, Z방향으로 1.323mm이고, B지역은 X방향으로 1.427mm, Y방향으로 0.886mm, Z방향으로 1.680mm의 RMSE 분포를 나타내었다.
분석결과는 표7와 그림 9에 나타내었다. 따라서 영상을 이용하여 교량의 신축이음부에 신측량을 추출해본 결과 매우 양호한 값이 되었다.
첫째, 신축이음부는 교량의 중요한 부위로써 영상을 이용하여 신축량을 추출하면 정량적이고, 정성적인 유지관리를 할 수 있음을 알 수 있었다.
둘째, 영상을 이용하여 신축이음부에 대한 3차원 좌표를 취득할 수 있었으며, A지역 32개소과 B지역 28개소에 있어서 검사점(Check Point)의 잔차에 대한 RMSE를 산정한 결과 A,B지역 모두 RMSE는 0.829mm～1.680mm의 매우 양호한 결과가 나타났다.
셋째, 영상에 의해서 추출한 신축량과 실측값과 비교분석한 결과, A지역 RMSE는 0.64mm, B지역 RMSE는 0.28mm로 분석하였으며, A지역 평균잔차는 0.60mm, B지역평균잔차는 0.27mm로 아주 정밀한 값이 추출되었다.
후속연구
향후 교량의 유지관리시 신축량을 측정은 영상을 이용하여 측정하므로서 과거에 비해 과학적이고, 효율적인 방법으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자체검정은 어디에 이용되는가?
자체검정(Self-Calibration)은 카메라의 초점거리와 주점의 결정, 정오차를 보정하기 위한 부가매개변수의 취득에 이용된다. 렌즈의 특성으로 인하여 대상물 공간상에서 카메라에 들어오는 입사각과 카메라 내부에서 렌즈의 중심을 통해 굴절하는 굴절각이 일정하지 않기 때문에 생기는 렌즈 왜곡수차는 방사방향 왜곡수차와 편심방향 왜곡수차가 있으며, 그림 3.
도로교의 신축이음부는 파손에 있어 어떤 특징을 가지는 부분인가?
도로교의 신축이음부는 교량에서 온도변화, 콘크리트의 크리프 및 건저수축, 하중에 의한 주형단부의 변위등에 대하여 차량이 교면을 지장없이 운행할수 있도록 설치한 장치를 말한다. 이부분은 교량구조 중에서 직접 차륜하중의 충격을 받게 되는 부분으로 다른 부분에 비하여 대체로 파손이 많이 발생되는 부분이다.
도로교의 신축이음부란 무엇인가?
도로교의 신축이음부는 교량에서 온도변화, 콘크리트의 크리프 및 건저수축, 하중에 의한 주형단부의 변위등에 대하여 차량이 교면을 지장없이 운행할수 있도록 설치한 장치를 말한다. 이부분은 교량구조 중에서 직접 차륜하중의 충격을 받게 되는 부분으로 다른 부분에 비하여 대체로 파손이 많이 발생되는 부분이다.
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