삼랑진 양수발전소 상 하부댐 시설물에 매설되어 있는 기준점을 이용하여 댐의 변위에 대한 모니터링이 이루어지고 있다. 1997년, 2002년, 2007년에 이루어진 수직 및 수평 변위 관측방법은 기준점에 대한 비교분석을 통해 댐의 거동을 파악하였다. 전통적 측량방법으로는 댐체의 전체적인 거동을 세밀하게 분석하기 어려운 문제가 있으므로 본 연구에서는 지상레이저스캐너를 이용하여 댐체 표면을 관측하여, 스캔성과와 설계단면과의 비교분석을 통해 준공이후 현재까지의 댐체 변형을 추정하였다. 상부댐의 설계대비 수직변위량은 댐마루의 중간부분인 최대단면부에서 최대 1.5 m가 발생하였고, 하류사면에서는 중앙과중하위 부분인 SP4-2 부근에서 0.75 m, SP4-4 부근에서 0.5 m가 발생하였다. 하부댐의 설계대비 수직변위량의 최대 침하는 댐마루와 상류사면 상단부에서 발생하였고 침하량은 $-0.4\;m{\sim}-1.0\;m$ 범위로 분석되었다. 본 연구의 성과는 향후 댐체의 전체적인 거동을 분석하기 위한 초기치 설정 관측으로 이용될 수 있다.
삼랑진 양수발전소 상 하부댐 시설물에 매설되어 있는 기준점을 이용하여 댐의 변위에 대한 모니터링이 이루어지고 있다. 1997년, 2002년, 2007년에 이루어진 수직 및 수평 변위 관측방법은 기준점에 대한 비교분석을 통해 댐의 거동을 파악하였다. 전통적 측량방법으로는 댐체의 전체적인 거동을 세밀하게 분석하기 어려운 문제가 있으므로 본 연구에서는 지상레이저스캐너를 이용하여 댐체 표면을 관측하여, 스캔성과와 설계단면과의 비교분석을 통해 준공이후 현재까지의 댐체 변형을 추정하였다. 상부댐의 설계대비 수직변위량은 댐마루의 중간부분인 최대단면부에서 최대 1.5 m가 발생하였고, 하류사면에서는 중앙과중하위 부분인 SP4-2 부근에서 0.75 m, SP4-4 부근에서 0.5 m가 발생하였다. 하부댐의 설계대비 수직변위량의 최대 침하는 댐마루와 상류사면 상단부에서 발생하였고 침하량은 $-0.4\;m{\sim}-1.0\;m$ 범위로 분석되었다. 본 연구의 성과는 향후 댐체의 전체적인 거동을 분석하기 위한 초기치 설정 관측으로 이용될 수 있다.
Deformations of the dam have been monitored by control points buried in the upper and lower dam of Samrangjin pumped storage power plant. The horizontal and vertical deformation observations performed in 1997, 2002, 2007 are to identity movements of the dam body by comparing and analyzing control po...
Deformations of the dam have been monitored by control points buried in the upper and lower dam of Samrangjin pumped storage power plant. The horizontal and vertical deformation observations performed in 1997, 2002, 2007 are to identity movements of the dam body by comparing and analyzing control points. For that reason, it was difficult to analyze movements of the dam in detail. Therefore, this research has observed surface of the dam using terrestrial laser scanner and estimate movements of the dam by comparing and analyzing scanned and designed surfaces of the dam since building completion. Vertical deformation of upper dam took place in the middle of ridge of dam, maximum cross section, up to 1.5m. In the middle and middle bottom of the downstream slope, vertical deformation was produced 0.75m around SP4-2 point and 0.5m around SP4-4 point. The maximum subsidence of vertical deformation in the lower dam took place in the middle of ridge of dam and upper part of upstream slope and subsidence was analyzed from -0.4 to -1.0m respectively. The result of this research can be used as initial observation to analyze whole movement of the dam in the future.
Deformations of the dam have been monitored by control points buried in the upper and lower dam of Samrangjin pumped storage power plant. The horizontal and vertical deformation observations performed in 1997, 2002, 2007 are to identity movements of the dam body by comparing and analyzing control points. For that reason, it was difficult to analyze movements of the dam in detail. Therefore, this research has observed surface of the dam using terrestrial laser scanner and estimate movements of the dam by comparing and analyzing scanned and designed surfaces of the dam since building completion. Vertical deformation of upper dam took place in the middle of ridge of dam, maximum cross section, up to 1.5m. In the middle and middle bottom of the downstream slope, vertical deformation was produced 0.75m around SP4-2 point and 0.5m around SP4-4 point. The maximum subsidence of vertical deformation in the lower dam took place in the middle of ridge of dam and upper part of upstream slope and subsidence was analyzed from -0.4 to -1.0m respectively. The result of this research can be used as initial observation to analyze whole movement of the dam in the future.
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문제 정의
하지만 레이저스캐너의 기기 향상이 빠르게 진행되고 있고, 활용 가능성을 예상하여 처리 알고리즘이나 시스템 구축에 대한 선행 실험이 필요 하다고 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는3D스캐너 측정 결과와 기존 측정성과 및 설계단면과의 비교를 통하여댐체의 수직 변형을자세하게 추정하였다. 전체 연구 과정은 그림 1과같다.
하지 만 GPS 특성으로 인하여 수직 위치 정 밀도가 상대 적 으로 떨어지고, 고정식 측지 GPS 측정시스템은 기준점 당비용이 많이 소요되어 댐의 전체 거동을 자세하게 측정하기 어려운 단점이 있다(Stewart and Tsakiid, 2001). 이에 본연구에 서 는 3D 지 상레 이 저 스캐 너 (Terrestrial Laser Scanner)를 이용하여 댐체 표면의 변형상태를 정량적으로 관측함으로써 댐의 안전성을 평가하는데 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
AutoCAD Civfl 3D에서 지표면을 형성하고, 지표면 특성을 이용하여 현황 격자망도, 설계대비 침하량 등고선도, 설계대비 침하량 채색도 등 분석 도면들을 작성하였다. 댐체의 성과는 5.
금회 스캔성과를 이용하여 상부댐 상류사면의 기울기를 설계단면과 비교하였다. 그림 13은 변위점 위치에서의 횡단면을 설계단면과 비교한 것으로 상류사면의 경우 전체적으로 EL.
댐체를 대상으로 3D 스캐닝을 실시하고 처리하는 공정은 ① 기기 설치점 측정 ② 3D 스캐너 설치 및 스캐닝 ③ 스캐닝 데이터 정리 ④ 스캐닝 데이터 변환⑤ 스캐닝 데이터의 정확도 검증⑥분석도면 제작 순으로 수행하였다.
댐체의 변위조사를 위해 '02년 정밀안전진단 측량 기준점 및 측량결과를 기준으로, 정확도에 따른 측량작업 방법, 측량기기 선택 등 변위측량 성과에 영향이 있는 기본적 인작업 에 신중을기 하여 전체 변위측량작업을 수행하였다. 수행된 측량은 원거리 GPS원점과의 상대 좌표설정을 위한 기준점 GPS좌표측량, 레벨을 이용한 변위점 2급수 준 측량, 변위점의 수평 및 수직 이동량 측량, 댐체의 사면 경사를 측정하기 위한 횡단면측량이다.
댐체의 성과는 5.0 m 격자를 기반으로 작성하였으며, 중점침하구간은 원시데이터(0.1 m 간격)를 기반으로 작성하였다.
하부댐의 경우 설계상의 더 쌓기 높이는 m 이다. 더 쌓기를 고려한 설계도면을 3차원으로 작도하여 스캔성과와 비교하는 방법으로 침하량을 분석하였다. 그림 9는 설계대비 수직침하량을 등고선에 따른 채색도로나타낸 것이다.
변환되었다. 또한 필터 링하지 하지 않은 cloud 데이터는 데이터양이 방대하여 AutoCAD에서는 용량 한계로 읽 어 들이 지 못하므로 데 이 터를 0.1 m 및 0.2 m 간격 으로 추출하였다.
먼저, 3D 스캐너를 좌표가 구해진 위치에 설치하여 댐을 스캐 닝 하고, 스캐 닝 과정에서 댐까지 의 거 리와 각도를 고려하여 스캐닝의 점 밀도를설정한다. 현장에서 스캐닝 데이터는 cloud라고 표현할 정도로 많은 점으로 이뤄지며, 이 데이터는 노트북에 저장된다.
스캔 성과를 이용하여 준공 이후 현재까지의 수직 변위량을 분석하기 위해서 준공도면과 비교 분석하였다. 필 (fiH)댐의 경우는 성토 후 징기 적으로 침하가 발생하므로 장기침하 이후의 댐높이가 설계높이보다 낮아지는 일이 없도록 시공 시 더 쌓기를 하게 된다.
따라서 스캔데이터 간의 중복지 역도 발생하며, 미세한 오차도 발생한다. 이러한 대용량 cloud 스캔데이터를 하나의 데이터로 통합하기 위하여 각 스캔 데이터의 위치를 정확하게 상대보정하고 이를 정리하여보다 효율적인 데 이 터 로 샘플링하였다. 이 과정은 TLS 데이터 전용프로그램 인 PointScape과 RealWorks Survey Advanced로 처리 되었다.
현장에서 스캐닝 데이터는 cloud라고 표현할 정도로 많은 점으로 이뤄지며, 이 데이터는 노트북에 저장된다. 점밀도를 높이기 위하여 대개의 스캐닝 작업은 1번에 이뤄지지 않고 여러 번에 걸쳐 수행하였다. 따라서 스캔데이터 간의 중복지 역도 발생하며, 미세한 오차도 발생한다.
침하가 계속 진행된다면 댐의 안전에 문제가 될 수 있기 때문에 동 부위에 대해서 정밀 스캔을 실시하여 침하량을 분석하였다. 설계단면과 비교하여 침하량을 정 량적 으로 분석한 결과, 동 부위 가 주변사면보다 침 하가더 발생한 것을 확인할 수 있다(그림 12 참고).
상 . 하부댐의 초기 스캐닝은 0.1 m 간격으로 하였고, 스캔데이터를 다시 5.0 m 간격으로 추출하여 현황 격 자망도를 작성 하였다.
한편 설계단면이 시공단면과 반드시 일치한다고 볼 수 없기 때문에 변위점 수준측량결과와 스캔 성과분석 결과를 비교해 보았다. 변위점 수준즉량결과는 기존 안전진단측량성과와 2007년 측량성과를 이용하여 생성되었다.
횡단측량을 하였으며, 그 결과와 DXF 파일로 저장된 스캔 데이터를 AutoCAD Civil 3D에서 불러들여, 지표면을 형성한 후 AutoCAD Civil 3D의 종 . 횡단 작성 기능을 이용하여 제작된 자료와 비 교하였다.
. 횡단측량을 하였으며, 그 결과와 DXF 파일로 저장된 스캔 데이터를 AutoCAD Civil 3D에서 불러들여, 지표면을 형성한 후 AutoCAD Civil 3D의 종 . 횡단 작성 기능을 이용하여 제작된 자료와 비 교하였다.
대상 데이터
하부댐의 댐체 및 양안부에 매설되어 있는관측점은 표 1과 같고, 점의 분포는 그림 3과 같으며, 이 점들은 TLS 데이터의 분석을 위한 기준 데이터로 사용되었다. 상부댐 변위 관측점은 댐체에 30점이 매설되어 있으며, 변위기준점은 양안부에 13점이 있다.
이론/모형
특히 댐의 거동상태를 파악하기 위하여 기 매설된 기준점에 대하여 1997년, 2002년, 2007년의 주기적 변형측량이 이루어졌다. 변형량을 추정하는 측량 방법으로 댐 시설물에 매설되어 있는 기준점을 이용하여 변위점들에 대한 수직 및 수평 변위를 측량하여 과거 측량성과와의 비교분석을 통해 댐의 거동을 파악하는 전통적 측량 방법이 활용되었다.
성능/효과
변위측량에 동원된 장비는 표 2와 같으며, 정밀2차 기준점측량의 정도보다 더 높은 정밀도의 장비를 사용하였다. 관측값들에 대한 망평균 결과 상부댐의 표준편차는 0.79mm, 자유도 85이고, 하부댐의 표준편차는 1.61mm, 자유도 122 이다.
기존 전통적 측량방법에 비해 보다 정 밀한 변형상태를 정량적으로 측정하기 위해 삼랑진 양수발전소 댐체표면을 대상으로 3D 스캐닝을 실시하고, 그 결과를 이용하여 설계대비 수직변위량, 특정지점 침하량 정밀분석, 변위 점 횡단 면도를 추출할 수 있었다. 상부댐의 설계대비 수직 변위량은 댐마루의 중간부분인 최대단면부에서 가장 많이 침하가 이루어져, 최대 침하량은 댐마루에서 1.
SP6 지점은 설계단면과 큰 차이가 없는 상태이다. 따라서 댐체 최대단면부(중앙부) 에서 상부 약 12 m 구간에서 침하가 발생함에 따라 물갓선이 휘어져 보이는 것으로 확인되었고, 침하의 원인은 장기간의 압밀현상과 잦은 수위변동이 더 많은 침하를 발생시킨 것으로 판단된다. 한편 하류사면의 경우는 설계 기울기 와 큰 차이 없는 것으로 나타났다.
0 m 범위로 분석 되었다. 이와 같은 결과를 변위점 수준측량결과와 비교할 때, 변위량은 약간 차이가 있었지만 등고선의 형 태는 유사한 것으로 나타나 활용가치 가 있는 것으로 판단된다. 변위 점 에서 사면의 기울기를 설계단면과 스캐닝 결과를 비교하는 횡단 면도를 생성하였다.
상단부의 .침하는 최 대단면인 SP3, 4, 5 지점에서 비교적 크고, 융기는 SP2, 3 지점에서다소 큰 것으로 분석되었다. SP6 지점은 설계단면과 큰 차이가 없는 상태이다.
통합 조정된 스캔데이터는 기존 도면과 비교 검토할 수 있도록 내 업을 통하여 AutoCAD게서 사용하기 위한 DXF 파일로 변환되었다. 또한 필터 링하지 하지 않은 cloud 데이터는 데이터양이 방대하여 AutoCAD에서는 용량 한계로 읽 어 들이 지 못하므로 데 이 터를 0.
후속연구
비교 결과상단부의 침하는 최대 단면에서 크게 나타나고 하류사면은 차이가 크지 않았다. 향후 수준측량 결과와 스캐닝 결과의 차이를 유발하는 요인을 정밀하게 분석할 계획이다.
설계단면과 비교하여 침하량을 정 량적 으로 분석한 결과, 동 부위 가 주변사면보다 침 하가더 발생한 것을 확인할 수 있다(그림 12 참고). 향후 정밀 안전 진단 또는 필요시 스캔을 실시하여 금회 성과와의 비교분석을 통해 변위진행여부를 파악할 수 있을 것이다.
참고문헌 (10)
김진수(2000), GPS와 TS에 의한 흙댐의 변형 모니터링에 관한 연구, 박사학위논문, 동아대학교
이재원, 손호웅, 윤부열(2007), 3D Laser Scanning을 이용한 댐체의 안정성 검토, 2007 춘계학술발표회 논문집, 한국측량학회
최병길, 조광희(2005), 원격수심측정을 위한 로봇시스템의 개발, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제23권 제4호 pp. 408-417
홍성완 등 (1993), 댐 안전도 평가 및 유지관리 방안 연구: 삼랑진 양수발전소 상하부댐, 한국건설기술연구원
Alba, M., Fregonese,L., Prandi, F., Scaioni,M. and Valgoi, P. (2006a), Structural monitoring of a large dam by terrestrial laser scanning, International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 36(Part 5)(on CD-ROM), Dresden
Alba, M., Giussan, A., Roncoroni, F., Scaioni, M. and Valgoi, P.(2006b), Geometric Modelling of a Large Dam by Terrestrial Laser Scanning. In Proc. of XXIII FIG Congress, Munich, Germany, Oct. 8-13,p. 15
Heine, E., Reiner,H., Lerma, J.L., BioSca, J.M. and Weinold, T.(2007), 3D risk mapping: preparing leaning material on the use of laser scanning for risk assessment of public infrastructure, International Wlrkshop on the application of terrestrial laser scanning for risk mapping, Valencia, pp. 77-88
Ruding, St. (2005), Analyse flachenhafter Deformattionen aus Laserscannerdaten, Dissertation, Leopold-Franzens-Universitat Innsbruck
Stewart, M. and Tsakiri, M. (2001), Long-term Dam Surface Monitoring Using the Global Positioning System. The Electronic Journal of Geotechnical Engineering,Vol. 6
Trimble (2007), Trimble GX 3D Scanner data sheet, http://trl. trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document-390416/022543-404_GX_3Dscanner_advanced_DS_0907)_lr.pdf
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