[논문]구조물 및 지형변위 모니터링을 위한 토털스테이션의 활용

박준규; 엄대용

doi:10.5762/kais.2020.21.4.582

구조물 및 지형변위 모니터링을 위한 토털스테이션의 활용
Application of Total Station for Structure and Terrain Displacement Monitoring 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.4, 2020년, pp.582 - 587

박준규 (서일대학교 토목공학과) , 엄대용 (한국교통대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper

최근 기상이변으로 인한 재해가 전 세계적으로 증가하고 있으며, 세계적으로 재해로 인한 피해가 커지고 있어 국내에서도 지진, 태풍, 지반침하 등 재해에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라는 재난관리에 의한 특별법을 제정하고, 장대교량 및 초고층 복합건축물은 시설물의 변위상태 측정을 위해 정밀센서와 관련 시스템 등을 구축하여 개별 시설물 단위의 모니터링 시스템을 구축하도록 하고 있다. 하지만 사면이나 노천광산, 중, 소규모의 구조물에 대해서는 기상, 측정방법, 비용, 상시 모니터링의 어려움으로 인해 실시간 모니터링 시스템의 적용이 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 토털스테이션을 활용한 변위 모니터링 방안을 연구하고, 실험을 통해 적용성을 제시하고자 하였다. 연구 결과 토털스테이션을 이용하여 지형이나 구조물의 변위를 측정할 수 있는 모니터링 시스템의 개념과 운영 흐름을 제시하였다. 모니터링 시스템은 현장상황에 따라 장비를 설치할 수 있도록 장비의 위치 및 운용 방식을 선택하고, 대상물에 대한 관측 횟수, 주기, 관측범위 등을 설정할 수 있도록 하였다. 모니터링 시스템에 대한 실험을 통해 5mm 이내의 정밀도로 측점을 모니터링 하였으며, 토털스테이션을 이용한 대상물의 변위 모니터링이 가능함을 제시하였다. 향후, 추가적인 연구를 통해 실제 사면이나 구조물에 대한 모니터링의 적용성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, disasters caused by extreme weather and the damage caused by them are increasing worldwide. The interest in disasters, such as earthquakes, typhoons, and ground subsidence, is increasing in Korea. Korea has enacted a special law based on disaster management, and has built monitoring systems for individual facility units by building precision sensors and related systems to measure the displacement status of long bridges and high-rise composite buildings. On the other hand, the application of a real-time monitoring system is insufficient for slopes, open-pit mines, small and medium structures due to weather, measurement methods, cost, and constant monitoring difficulties. In this study, the displacement monitoring method using the total station was studied and the applicability was suggested through the experiment. Through the research, the concept and operation flow of a monitoring system that can measure the displacement of the terrain or the structure using the total station was presented. The monitoring system allows the user to select the location and operation method of the equipment so that the equipment can be installed according to the site situation, and set the number of observations, the period, and the observation range of the object. Using the experiment on the monitoring system, the station was monitored with precision within 5mm, and it was suggested that the displacement of the object can be monitored using the total station. Further research will be needed to assess the applicability of monitoring to real slopes and structures.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Study flow
그림 Fig. 2. System concept
그림 Fig. 3. Operation chart of the system
그림 Fig. 4. Location check of total station
그림 Fig. 5. Settings for observation point
그림 Fig. 6. Position chart
그림 Fig. 7. Displacement graph
그림 Fig. 8. Target
그림 Fig. 9. Graphs of observation result
표 Table 1. Specification of total station
표 Table 2. Observation result - sample
그림 Fig. 10. Example of target locations for open-fit mine monitoring

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구는 토털스테이션을 활용한 변위 모니터링 방안을 연구하고, 적용성을 제시하고자 한 것으로 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 토털스테이션을 이용하여 지형이나 구조물의 변위를 측정할 수 있는 모니터링 시스템을 구축하고자 하였다. 시스템은 대상지의 고정된 위치에 설치된 토털스테이션으로부터 설정된 모니터링 지점을 주기적으로 관측하고, 인터넷을 통해 결과를 사무실로 전송하는 개념으로 설계하였다.
사면, 구조물 등 대상의 특성에 따라 정밀하고 신뢰성 있는 변위의 변동측정이 필요하며, 변위를 실시간으로 관리할 수 있도록 하는 범용적인 센서를 활용한 공간정보기반의 모니터링 체계 확립이 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 토털스테이션을 활용한 변위 모니터링 방안을 연구하고, 실험을 통해 적용성을 제시하고자 하였다.2장에서는 변위 모니터링 방안을 기술하며, 3장에서는 변위 모니터링을 위한 실험 및 결과를 분석한다.

제안 방법

1. 토털스테이션을 이용하여 지형이나 구조물의 변위를 측정할 수 있는 모니터링 시스템의 개념과 운영흐름을 제시하였다.
2. 모니터링 시스템은 현장상황에 따라 장비를 설치할 수 있도록 장비의 위치 및 운용 방식을 선택하고, 대상물에 대한 관측 횟수, 주기, 관측범위 등을 설정할 수 있도록 하였다.
점검 방식은 현장 여건에 따라 1개~3개의 기지점을 이용하는 방식으로 수행할 수 있도록 하였다. 각 기지점과의 거리측정을 통해 토털스테이션의 위치를 관측 전 미리 확인하고, 위치가 설정한 값 이상으로 변하는 경우 알람을 할 수 있도록 하였다. Fig.
5는 관측점에 대한 설정을 나타낸다. 관측횟수는 하나의 목표물에 대한 관측 횟수로 1회 이상 관측이 이루어지면 관측한 모든 값의 평균을 관측값으로 하도록 하였다.
대상물의 모니터링을 위한 주기적인 관측이 수행될 수 있도록 관측점을 지정하고, 각 관측점에 대한 관측횟수, 관측지연시간, 관측범위 등을 설정할 수 있도록 하였다.Fig.
모니터링 결과는 실시간으로 서버 PC로 전송되어 기록 및 분석되며, 시각화를 위한 대상지의 측정 위치도 및 그래프 생성이 가능하도록 하였다. Fig.
모니터링을 위한 설정은 현장상황에 따라 장비를 설치할 수 있도록 장비의 위치 및 운용 방식을 선택하고, 대상물에 대한 관측 횟수, 주기, 관측범위 등을 설정할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 변위 모니터링 실험을 위해 실내에 토털스테이션을 설치하고, 벽면의 측점에 타겟을 부착하여 토털스테이션을 이용한 모니터링을 수행하였다. Fig.
본 연구에서는 토털스테이션을 이용하여 지형이나 구조물의 변위를 측정할 수 있는 모니터링 시스템을 구축하고자 하였다. 시스템은 대상지의 고정된 위치에 설치된 토털스테이션으로부터 설정된 모니터링 지점을 주기적으로 관측하고, 인터넷을 통해 결과를 사무실로 전송하는 개념으로 설계하였다. 토털스테이션으로부터 취득되는 대상물의 위치정보를 전송하는 모니터링 소프트웨어는 데이터의 관리, 시각화, 알람 등의 기능을 포함하도록 하였다.
토털스테이션의 설치 위치는 정밀한 모니터링을 위해변위가 발생하지 않아야 하므로 주기적으로 위치를 점검할 수 있도록 하였다. 점검 방식은 현장 여건에 따라 1개~3개의 기지점을 이용하는 방식으로 수행할 수 있도록 하였다. 각 기지점과의 거리측정을 통해 토털스테이션의 위치를 관측 전 미리 확인하고, 위치가 설정한 값 이상으로 변하는 경우 알람을 할 수 있도록 하였다.
프리즘을 이용할 경우 최대 5,000m까지 관측이 가능하며, (1mm±2ppm)×D(거리)의 정확도를 가진다[17].측점에 대해 10초 간격으로 2회씩 관측하며, 결과를 기록하고, 그래프를 생성하였다. Table 1은 토털스테이션의 성능이며, Table 2는 관측결과 중 일부이다.
측정위치도는 측정점들의 위치를 나타내며, 토털스테이션으로 취득되는 3차원 위치정보를 이용해 지형에 대한 등고선을 나타낼 수 있도록 하였다. 주기적으로 취득되는 측정점 데이터는 텍스트 형태의 데이터로 기록되며, 가시성을 높이기 위해 측점별로 그래프 형태로 나타낼 수 있도록 하였다.
토털스테이션의 설치 위치는 정밀한 모니터링을 위해변위가 발생하지 않아야 하므로 주기적으로 위치를 점검할 수 있도록 하였다. 점검 방식은 현장 여건에 따라 1개~3개의 기지점을 이용하는 방식으로 수행할 수 있도록 하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 토털스테이션은 T사의 S7 모델이다. 프리즘을 이용할 경우 최대 5,000m까지 관측이 가능하며, (1mm±2ppm)×D(거리)의 정확도를 가진다[17].

성능/효과

3. 실험을 통해 5mm 이내의 정밀도로 측점을 모니터링 하였으며, 토털스테이션을 이용한 대상물의 변위 모니터링이 가능함을 제시하였다.

후속연구

4. 향후, 추가적인 연구를 통해 실제 사면이나 구조물에 대한 모니터링의 적용성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
대상물에 대한 측정값의 분포는 5mm 이내로 나타났으며, 이는 토털스테이션의 거리정확도에 따른 것으로 판단된다. 효과적인 모니터링을 위해 현장의 여건에 맞는 성능의 장비 선택이 필요하며, 향후 추가적인 연구를 통해 실제 사면이나 구조물에 대한 모니터링의 적용성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토털스테이션을 활용한 변위 모니터링 방안과 적용성을 제시하고자 한 연구의 결론은 무엇인가?	1. 토털스테이션을 이용하여 지형이나 구조물의 변위를 측정할 수 있는 모니터링 시스템의 개념과 운영흐름을 제시하였다. 2. 모니터링 시스템은 현장상황에 따라 장비를 설치할 수 있도록 장비의 위치 및 운용 방식을 선택하고, 대상물에 대한 관측 횟수, 주기, 관측범위 등을 설정할 수 있도록 하였다. 3. 실험을 통해 5mm 이내의 정밀도로 측점을 모니터링 하였으며, 토털스테이션을 이용한 대상물의 변위 모니터링이 가능함을 제시하였다. 4. 향후, 추가적인 연구를 통해 실제 사면이나 구조물에 대한 모니터링의 적용성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
	우리나라는 재난관리에 대한 대책을 어떻게 하고있는가?	최근 기상이변으로 인한 재해가 전 세계적으로 증가하고 있으며, 세계적으로 재해로 인한 피해가 커지고 있어 국내에서도 지진, 태풍, 지반침하 등 재해에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라는 재난관리에 의한 특별법을 제정하고, 장대교량 및 초고층 복합건축물은 시설물의 변위상태 측정을 위해 정밀센서와 관련 시스템 등을 구축하여 개별 시설물 단위의 모니터링 시스템을 구축하도록 하고 있다. 하지만 사면이나 노천광산, 중, 소규모의 구조물에 대해서는 기상, 측정방법, 비용, 상시 모니터링의 어려움으로 인해 실시간 모니터링 시스템의 적용이 미흡한 실정이다.
	우리나라의 재난관리 대책에 있어 부족한 부분은 무엇인가?	우리나라는 재난관리에 의한 특별법을 제정하고, 장대교량 및 초고층 복합건축물은 시설물의 변위상태 측정을 위해 정밀센서와 관련 시스템 등을 구축하여 개별 시설물 단위의 모니터링 시스템을 구축하도록 하고 있다. 하지만 사면이나 노천광산, 중, 소규모의 구조물에 대해서는 기상, 측정방법, 비용, 상시 모니터링의 어려움으로 인해 실시간 모니터링 시스템의 적용이 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 토털스테이션을 활용한 변위 모니터링 방안을 연구하고, 실험을 통해 적용성을 제시하고자 하였다.

참고문헌 (17)

S. H. Ju, S. H. Yoon, S. Y. Park, J. Heo, "Simulation based Target Geometry Determination Method for Extrinsic Calibration of Multiple 2D Laser Scanning System", Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol.36, No.6, pp.443-449, Dec. 2018. DOI: https://doi.org/10.7848/ksgpc.2018.36.6.443

원문보기 상세보기
J. S. Lee, M. G. Kim, H. I. Kim, "Camera and LiDAR Sensor Fusion for Improving Object Detection", JOURNAL OF BROADCAST ENGINEERING, Vol.24, No.4, pp.580-591, Aug. 2019. DOI: https://doi.org/10.7837/kosomes.2019.25.4.504

원문보기 상세보기
S. Y. Kim, J. H. Yu, Y. G. Yu, H. J. Lee, "Database Enhancement for Development of Open-pit Mine Monitoring System in Open Source Environments", Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol.34, No.1, pp.21-32, Jan. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.7848/ksgpc.2016.34.1.21

원문보기 상세보기
C. S. Jeong, M. R. Swon, "A study on Safety Management of Day care Center using disaster management system", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol.18, No.1, pp.29-35, Feb. 2018. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2018.18.1.29

원문보기 상세보기
J. K. Park, K. Y. Jung, "Application of Laser Scanner for Mine Management and Mining Plan", Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, Vol.7, No.6, pp.693-700, Jun. 2017. DOI: http://doi.org/10.35873/ajmahs.2017.7.6.064
M. S. Lee, J. H. Park, Y. S> Park, "Analysis of Characteristics using Geotechnical Investigation on the Slow-moving Landslides in the Pohang-si Area", JOURNAL OF KOREAN SOCIETY OF FOREST SCIENCE, Vol.108, No.2, pp.233-240, May 2019. DOI: https://doi.org/10.14578/jkfs.2019.108.2.233

원문보기 상세보기
Y. S. Song, C. O. Lee, H. J. Oh, J. H. Pak, "Application of Terrestrial LiDAR to Monitor Unstable Blocks in Rock Slope", The Journal of Engineering Geology, Vol.29, No.3, Jun. 2019, pp. 251-264. DOI: https://doi.org/10.9720/kseg.2019.3.251
Y. D. Joo, "A Study on the Construction of Near-Real Time Drone Image Preprocessing System to use Drone Data in Disaster Monitoring", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol.18, No.3, pp.143-149, Jun. 2018. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2018.18.3.143

원문보기 상세보기
M. H. Ahn, D. W> Ko, U. Ji, J. G. Kang, "Experimental Study on Levee Monitoring System for Abnormality Detection Using Fiber Optic Temperature Sensing", Ecology and Resilient Infrastructure, Vol.6, No.2, Apr. 2019, pp. 251-264. DOI: https://doi.org/10.17820/eri.2019.6.2.120
T. Bibek, H. T. Lim, J. H. Jin, S. H. Jang, Y. S. Kim, "Soil Volume Computation Technique at Slope Failure Using Photogrammetric Information", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.19, No.12, Dec. 2018, pp. 65-72. DOI: https://doi.org/10.14481/jkges.2018.19.12.65

상세보기
B. H. Lee, B. J. Lee, S. H. Oh, W. S. Jung, K. S. Kim, "Extraction of Disaster link Matrix Considering Flood Damage of Low-rise Structures due to Typhoon Effects", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol.18, No.5, pp.209-214, Oct. 2018. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2018.18.5.209

원문보기 상세보기
Y. R. Park, Y. O. Kang, D. E. Kim, J. Y. Lee, N. Y. Kim, "Analysis of Seoul Image of Foreign Tourists Visiting Seoul by Text Mining with Flickr Data", Journal of the Korean Society For GeospatIal Information Science, Vol.27, No.1, Jan. 2019, pp. 11-23. DOI: http://doi.org/10.7319/kogsis.2019.27.1.011
Y. S. Kim, M. I. Kim, T. Bibek, J. H. Jin, "Slope Behavior Analysis Using the Measurement of Underground Displacement and Volumetric Water Content", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.19, No.9, Sep. 2018, pp. 29-36. DOI: https://doi.org/10.14481/jkges.2018.19.9.29
H. L. Park, J. W. Choi, J. H. oh, "Seasonal Effects Removal of Unsupervised Change Detection based Multitemporal Imagery", Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol.36, No.2, Apr. 2018, pp. 51-58. DOI: https://doi.org/10.7848/ksgpc.2018.36.2.51

원문보기 상세보기
G. S. Lee, J. J. Lee, "The analysis of Photovoltaic Power using Terrain Data based on LiDAR Surveying and Weather Data Measurement System", Journal of Cadastre & Land InformatiX, Vol.49, No.1, Jan. 2019, pp. 17-27. DOI: https://doi.org/10.22640/lxsiri.2019.49.1.17

원문보기 상세보기
J. H. Moon, J. J. Yun, "Development of a Boat Operator Computer Scoring System Based on LiDAR and WAVE", Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol.25, No.4, Aug. 2019, pp. 119-126. DOI: https://doi.org/10.7837/kosomes.2019.25.4.504
Trimble Inc., Trimble S7, [Internet]. Trimble. Available From: https://www.trimble.com/ (accessed January, 20, 2020)

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증