본 연구에서는 서로 다른 지형조건을 가진 연구대상지역을 선정하고, 여기에 지상 라이다 장비를 서로 다른 위치에 설치하여 이 사면지형을 관측하여 얻어진 3차원 원시자료를 토대로 사면지형을 분석 하였다. 이를 위하여 아스팔트, 암반, 토사, 식생부분으로 이루어져 있는 연구대상 사면지형을 정면에서 30m 떨어진 곳에 지상라이다 장비를 설치하여 스캔간격 5mm로 5회 관측하여 얻어진 DEM자료에서 지형특성별로 사면지형을 분석하였다. 그리고 설치지점을 변경하여 관측하는 것이 관측결과에 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각되어 서로 다른 관측지점에서 얻어진 관측데이터간의 정확도를 검토하였다.
본 연구에서는 서로 다른 지형조건을 가진 연구대상지역을 선정하고, 여기에 지상 라이다 장비를 서로 다른 위치에 설치하여 이 사면지형을 관측하여 얻어진 3차원 원시자료를 토대로 사면지형을 분석 하였다. 이를 위하여 아스팔트, 암반, 토사, 식생부분으로 이루어져 있는 연구대상 사면지형을 정면에서 30m 떨어진 곳에 지상라이다 장비를 설치하여 스캔간격 5mm로 5회 관측하여 얻어진 DEM자료에서 지형특성별로 사면지형을 분석하였다. 그리고 설치지점을 변경하여 관측하는 것이 관측결과에 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각되어 서로 다른 관측지점에서 얻어진 관측데이터간의 정확도를 검토하였다.
In this study, subject areas with different topographic feature were selected for the purpose of measuring the slope terrain by setting Terrestrial LiDAR in different places. And the slope terrain was analyzed based on three-dimensional raw data obtained through the measurement of slope terrain. Wit...
In this study, subject areas with different topographic feature were selected for the purpose of measuring the slope terrain by setting Terrestrial LiDAR in different places. And the slope terrain was analyzed based on three-dimensional raw data obtained through the measurement of slope terrain. With DEM data obtained from five measurement instances with 5mm of scan interval by setting Terrestrial LiDAR on the site 30m away straight from the slope terrain consisting of asphalt, rock, soil, and plants, the slope terrain was analyzed according to topographic feature. In addition, in consideration of changes in setting location that might affect the measured result, this study reviewed the accuracy of measured data obtained from different measurement areas.
In this study, subject areas with different topographic feature were selected for the purpose of measuring the slope terrain by setting Terrestrial LiDAR in different places. And the slope terrain was analyzed based on three-dimensional raw data obtained through the measurement of slope terrain. With DEM data obtained from five measurement instances with 5mm of scan interval by setting Terrestrial LiDAR on the site 30m away straight from the slope terrain consisting of asphalt, rock, soil, and plants, the slope terrain was analyzed according to topographic feature. In addition, in consideration of changes in setting location that might affect the measured result, this study reviewed the accuracy of measured data obtained from different measurement areas.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 서로 다른 지형특성을 가진 연구대상지역을 선정하고, 여기에 지상 라이다장비를 서로 다른 위치에 설치하여 이 사면지형을 관측하여 얻어진 3차원 원시자료를 토대로 사면지형을 분석 하고자한다.
둘째, 지난번 관측한 지점과 같은 지점에서 관측할 수 없는 경우에는 관측지점을 변경하여 관측하여야 한다. 이때 관측 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 관측데이터간의 정확도를 검토하였다.
제안 방법
DEM은 DSM에서 수목, 식생과 같은 대상물을 제거한 지형의높이값 만으로 표현한 것이므로 (이창복, 2006), 본 연구에서는 Cyc lone의 Model을 이용한 필터링과 사면 상태 및 경험에 의하여 지면과 식생을 분류한 후 지면만을 가지고 ArcGIS9.2를 이용하여 2cm 격자로 DEM을 구축하였다. 지면과 식생의 분류과정은 특정 영역 내에 있는 관측점의 높이값 중에서 최소값을 찾고, 그 찾은 최소값과 영역내의 관측점의 높이를 비교하여 그 비교한 값이 특정 임계값보다 클 경우, 그 관측점을 비지면점으로 분류하여 이 비지면점을 점차적으로 제거하는 방식으로 분류를 수행하였다.
본 연구에서는 거리/방향에 따라 단면형상의 차이가 나는지를 검토하기위하여 연구대상지형의 정면에서 30m와 측면에서 60m 떨어진 곳에 라이다 장비를 설치하여 5mm스캔 간격으로 관측하여 얻어진 DEM자료에서 10cm 간격으로 도시한 단면형상을 그림 10에 나타내었다.
사면지형의 정면 30m와 측면 60m로부터 얻어진 데이터에서 생성된 등고선을 중첩하여 등고선의 형상 및 특징에 대하여 비교하였다(그림 12).
아스팔트, 암반, 토사, 식생부분으로 이루어져 있는 연구대상 사면지형을 정면에서 30m 떨어진 곳에 지상 라이다장비를 설치하여 스캔간격 5mm로 5회 관측하여 얻어진 DEM자료에서 지형특성별로 사면지형을 분석하였다.
이러한 작업현장에서 발생할 수 있는 경우에 설치지점을 변경하여 관측 하는 것이 관측결과에 영향을 미칠 수 있다. 이런 경우 서로 다른 설치지점에서 얻어진 관측 데이터간의 정확도를 검토하였다.
정면에서 30m와 측면에서 60m 떨어진 곳에서 얻어진 라이다 데이터를 절대좌표로 변환한 후 지면만을 가지고 2cm 격자로 DEM을 구축 하였다. 이 중에서 그림 11와 같이 사면지형 10×10m에서 라이다데이터를 추출하여 ArcGIS 9.
2를 이용하여 2cm 격자로 DEM을 구축하였다. 지면과 식생의 분류과정은 특정 영역 내에 있는 관측점의 높이값 중에서 최소값을 찾고, 그 찾은 최소값과 영역내의 관측점의 높이를 비교하여 그 비교한 값이 특정 임계값보다 클 경우, 그 관측점을 비지면점으로 분류하여 이 비지면점을 점차적으로 제거하는 방식으로 분류를 수행하였다. 최종적으로 지면점만을 이용하여 2cm 격자크기로 DEM을 구축하여 그림 4에 나타내었다.
첫째, 아스팔트, 암반, 토사, 식생부분으로 이루어져 있는 사면지형을 분석하였다. 그 결과 식생부분의 평균 표준편차가 11.
대상 데이터
강릉시 강동면 통일공원 진입로 우측에 위치한 연구 대상 사면지형에서 정면으로30m, 측면으로 60m 떨어진 곳에 지상 라이다장비를 각각 설치하여 5mm간격으로 스캔하여 자료를 획득하였다.
지상라이다 자료는 연구대상 사면지형에 있는 식생 등이 포함된 3차원 좌표점들로 구성되어 있다. 이 지상라이다 자료에서 사면지형 상단부 부분의 식생이 제거 되기 전의 3차원 라이다 자료를 이용하여 2cm 격자크기로 DSM을 구축하여 그림 3에 나타내었다.
성능/효과
그 결과 사면지형에서 정면으로 30m 및 측면으로 60m 떨어진 곳에서 지상라이다 장비로 관측하였을때평균 RMSE 값은 각각 5.2mm, 9.4mm로 나타났다. 이것은 관측지점을 서로 달리하여 얻어진 데이터 값을 중첩하여 사용할 때에 내부적으로 4∼5mm의 오차가 생길 수 있다고 생각된다.
첫째, 아스팔트, 암반, 토사, 식생부분으로 이루어져 있는 사면지형을 분석하였다. 그 결과 식생부분의 평균 표준편차가 11.4mm로 아스팔트0.3mm, 암반 3.3mm 및 토사3.7mm에 비하여 비교적 크게 나타났다. 이것은 여러번 관측시에 레이져 펄스의 반사위치가 많이 변화하기 때문에 표준편차가 크게 나타난 것으로 생각된다.
셋째, 지상라이다 장비에 의한 사면지형 측정 및 분석기술은 고정밀도의 사면지형 점군 데이터를 저비용으로 단시간에 얻을 수 있으며, 보통의 기후에서도 야간에 측정이 가능하다. 이러한 특징이 있기 때문에 사면지형의 방재조사 및 재해발생 징후의 파악등 긴급재해 대책에 유용하게 이용될 것으로 생각된다.
식생부분의 평균 표준편차가 11.4mm로 아스팔트 0.3mm, 암반3.3mm 및 토사3.7mm에 비하여 비교적 크게 나타났다. 이것은 여러번 관측 시에 레이져펄스의 반사위치가 많이 변화하기 때문에 표준편차가 크게 나타난 것으로 생각된다.
후속연구
셋째, 지상라이다 장비에 의한 사면지형 측정 및 분석기술은 고정밀도의 사면지형 점군 데이터를 저비용으로 단시간에 얻을 수 있으며, 보통의 기후에서도 야간에 측정이 가능하다. 이러한 특징이 있기 때문에 사면지형의 방재조사 및 재해발생 징후의 파악등 긴급재해 대책에 유용하게 이용될 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사면지형은 어떠한 특성이 있는가?
사면지형은 특성상 경사가 급하고 도로 등으로 인하여 절토사면이 많아 강우가 집중되는 여름철에 사면붕괴가 많이 발생한다. 이렇게 매년 되풀이 되는 장마철 집중호우와 태풍 등에 의해 발생되는 사면지형붕괴로 인한 피해를 최소화하기 위해서는 사면지형붕괴를 사전에 예측할 수 있는 기술개발이 필요하다.
본 논문에서 지상라이다 자료를 사용하여 지형특성 및 관측위치에 따른 사면지형을 분석한 결과는 무엇인가?
첫째, 아스팔트, 암반, 토사, 식생부분으로 이루어져 있는 사면지형을 분석하였다. 그 결과 식생부분의 평균 표준편차가 11.4mm로 아스팔트0.3mm, 암반 3.3mm 및 토사3.7mm에 비하여 비교적 크게 나타났다. 이것은 여러번 관측시에 레이져 펄스의 반사위치가 많이 변화하기 때문에 표준편차가 크게 나타난 것으로 생각된다.
둘째, 지난번 관측한 지점과 같은 지점에서 관측할 수 없는 경우에는 관측지점을 변경하여 관측하여야 한다. 이때 관측 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 관측데이터간의 정확도를 검토하였다.
그 결과 수직방향의 편차가 평균10mm 였다. 이것은 좌표변환 시 발생된 오차와 거리/방향으로 인하여 대상물이 편측으로 관측되었기 때문에 편차가 발생된 것으로 생각된다.
셋째, 지상라이다 장비에 의한 사면지형 측정 및 분석기술은 고정밀도의 사면지형 점군 데이터를 저비용으로 단시간에 얻을 수 있으며, 보통의 기후에서도 야간에 측정이 가능하다. 이러한 특징이 있기 때문에 사면지형의 방재조사 및 재해발생 징후의 파악등 긴급재해 대책에 유용하게 이용될 것으로 생각된다.
무 프리즘 토털스테이션은 어떤 분야에서 효율성이 인정되고 있는가?
여기에 적용되는 장비로 무 프리즘 토털스테이션은 이동성, 신속성, 호환성, 경제성 등에 있어 그 효율성이 인정되고 있으나, 사면지형의 변위측정을 위해 동일지점을 지속적으로 측정하기 위해 많은 타깃의 설치와 유실에 대한 부담을 안고 있으며, 사용자의 숙련도에 따라 정확도에 차이를 나타내고 있다(이상윤, 2007).
참고문헌 (6)
이상윤, 지상라이다 자료를 이용한 산사태 모니터링, 박사학위논문, 강원대학교 대학원, 2007.
유창호, 김선홍, 권면호, 최윤수, "지상라이다를 이용한 사면 파괴 거동분석", 대한토목학회 정기학술대회 발표논문집, 2006.
김 열, 지상LiDAR를 이용한 사면변위 모니터링 기법, 석사학위논문, 관동대학교 대학원, 2009.
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