초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
비탈면 및 포장관리 효율성 극대화를 위한 드론 장착 센서(SAR-L, 영상, 초분광) 데이터 분석 기반의 비탈면 변위(變位), 포트홀(Pothole), 포장상태지수(PCI) 측정 기술 개발

◼ 전체 내용
○ 드론을 활용한 비탈면 변위 측정 기술 개발
- 드론 탑재 SAR 센서 기반 비탈면 변위 측정 기술 개발
· 드론 촬영 비탈면 SAR 영상 생성 기술 개발
· 드론 촬영 SAR 영상 기반 비탈면 변위 측정 기술 개발
- 시계열 자료 해석 및

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
비탈면 및 포장관리 효율성 극대화를 위한 드론 장착 센서(SAR-L, 영상, 초분광) 데이터 분석 기반의 비탈면 변위(變位), 포트홀(Pothole), 포장상태지수(PCI) 측정 기술 개발

◼ 전체 내용
○ 드론을 활용한 비탈면 변위 측정 기술 개발
- 드론 탑재 SAR 센서 기반 비탈면 변위 측정 기술 개발
· 드론 촬영 비탈면 SAR 영상 생성 기술 개발
· 드론 촬영 SAR 영상 기반 비탈면 변위 측정 기술 개발
- 시계열 자료 해석 및 GIS 맵 기반 위험 비탈면 가시화 기술 개발
· 시계열 SAR 자료 수집/처리분석 기술(알고리즘) 및 정밀변위 해석기술 개발
· DSM 기반 위험 비탈면 가시화 기술 개발
· 드론 SAR 영상을 이용한 비탈면 관리 효율화 방법론 개발
- 드론 탑재 SAR 센서 기반 비탈면 변위측정 및 가시화 평가/검증 기술 개발

○ 드론을 활용한 포트홀 탐지 기술 개발
- 드론 탑재 영상 센서 기반 포트홀 탐지 기술 개발
· 드론 촬영 영상 분석 기반 포트홀 객체 인지·추출 기술 개발
· 드론 촬영 영상 분석 기반 포트홀 면적 산출 기술 개발
- GIS 맵 기반 포트홀 가시화 기술 개발
· GIS 맵 기반 드론 측정 포트홀 데이터 가시화 기술 개발
· 드론 측정 데이터 기반 포트홀 긴급보수 효율화 방법론 개발
- 드론 탑재 영상 센서 포트홀 탐지 및 가시화 결과 평가/검증 기술 개발
※ 포트홀 : 직경 15cm 이상(FHWA 기준)

○ 드론을 활용한 포장 노후화 상태(PCI) 측정 기술 개발
- 드론 수집 초분광 센서 데이터 분석 기반 PCI 추정 기술 개발
· 드론 수집 초분광 데이터 처리 및 분석 기술 개발
· 드론 수집 초분광 데이터와 PCI 기준값 매칭 라이브러리 구축
· 드론 수집 초분광 데이터 분석 기반 PCI 정보 수집 기술 개발
- PMS 맵 기반 PCI 측정 데이터 가시화 기술 개발
· 포장관리시스템(PMS) 및 이동형매핑시스템(MMS) 맵 기반 드론측정 PCI 정보 가시화 기술 개발
· 드론 수집 PCI 정보를 활용한 포장조사 효율화 방법론 개발
- 포장 노후화 상태(PCI) 측정 및 가시화 결과 평가/검증 기술 개발

◼ 1년차
❏ 목표
○ 비탈면 변위 측정 알고리즘 개발
○ 포트홀 탐지 기계학습 알고리즘 개발
○ PCI 추정 방법론 정립
❏ 내용
○ 드론 탑재 SAR 센서 기반 비탈면 변위 측정 기술 개발
- 드론 촬영 비탈면 SAR 영상 생성 기술 개발
- 드론 촬영 SAR 영상 기반 비탈면 변위 측정 기술 개발
○ 드론 탑재 영상 센서 기반 포트홀 탐지 기술 개발
- 드론 촬영 영상 분석 기반 포트홀 및 균열 객체 인지·추출 기술 개발(학습 알고리즘 개발)
○ 드론 수집 초분광 센서 데이터 분석 기반 PCI 추정 기술 개발
- 드론으로부터 수집된 초분광 데이터 처리 및 분석 기술 개발
- 드론으로부터 수집된 초분광 데이터로부터 최적의 밴드선정 알고리즘 개발
- 드론으로부터 수집된 초분광 데이터 분석 기반 PCI 정보 수집 기술 개발

◼ 2년차
❏ 목표
○ 비탈면 변위측정 알고리즘 구현
○ 포트홀 탐지 알고리즘 구현
○ PCI 수집장치 제작 및 SW 개발
❏ 내용
○ 시계열 자료 해석기술 개발
- 시계열 SAR 자료 수집/ 처리분석 기술(알고리즘) 및 정밀 변위 해석 기술 개발
○ GIS 맵 기반 위험 비탈면 가시화 기술 개발
○ 드론 탑재 영상 센서 기반 포트홀 탐지 기술 개발
- 드론으로 촬영된 영상 분석 기반 포트홀 탐지 및 면적 산출 기술 개발
○ 드론 수집 초분광 센서 데이터 분석 기반 PCI 추정 기술 개발
- 드론으로부터 수집된 초분광 데이터와 PCI 기준값 매칭 라이브러리 구축

◼ 3년차
❏ 목표
○ 실 현장 테스트
○ 개발기술 정량적 평가
○ 개발기술 평가 및 활용지침 마련
❏ 내용
○ 드론 탑재 SAR 센서 기반 비탈면 변위 측정 및 가시화 결과 평가/ 검증 기술 개발
○ 드론 SAR 영상 이용한 비탈면 관리 효율화 매뉴얼 마련
○ GIS 맵기반 포트홀 가시화 기술 개발
- GIS 맵기반 드론 측정 포트홀 데이터 가시화 기술 개발
- 드론 측정 데이터 기반 포트홀 긴급 보수 효율화 매뉴얼 마련
○ 드론 탑재 영상 센서 포트홀 탐지 및 가시화 결과 평가/검증 기술 개발
○ PMS 및 MMS 맵 기반 PCI 측정 데이터 가시화 기술 개발
- 포장관리시스템(PMS) 및 이동형매핑시스템(MMS) 맵 기반 드론 측정 PCI 정보 가시화 기술 개발
- 드론 수집 PCI 정보를 활용한 포장조사 효율화 매뉴얼 개발
○ 포장 노후화 상태(PCI) 측정 및 가시화 결과 평가/검증 기술

□ 연구개발성과
○ SAR 센서 기반 비탈면 변위 측정 드론시스템
- 비탈면 변위 측정을 위한 SAR(L 밴드) 센서 장착 드론
- 드론 SAR 데이터 기반 비탈면 변위 측정 소프트웨어
- 비탈면 변위 가시화 시스템 및 활용 지침
- 비탈면 변위 측정 및 가시화 결과 평가/검증 보고서
- 성능목표 : 변위탐지 정확도 5cm 이하, 변위위치 가시화 정확도 1m 이내
○ 영상 센서 기반 포트홀 사전/사후 탐지 드론시스템
- 포트홀 탐지를 위한 영상 센서 장착 드론
- 드론 영상 데이터 기반 포트홀 측정 소프트웨어
- 포트홀 위치 가시화 시스템 및 활용 지침
- 포트홀 탐지 및 가시화 결과 평가/검증 보고서
- 성능목표 : 검지율 80% 이상, 오검지율 10% 이하, 포트홀 위치 가시화 정확도 1m 이내
○ 초분광 센서 기반 포장상태지수(PCI) 측정 드론시스템
- PCI 측정을 위한 초분광 센서 장착 드론
- 초분광 데이터 기반 PCI 추정 소프트웨어
- PCI 가시화 시스템 및 활용 지침
- 포장상태지수(PCI) 측정 및 가시화 결과 평가/검증 보고서
- 성능목표 : 기준값 대비 PCI 측정 상관계수 0.7, PCI 측정위치 가시화 정확도 1m 이내

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 활용 계획
- 본 연구는 광범위한 지역에 산재한 도로 비탈면 및 도로포장 조사를 드론을 활용하여 효율적으로 수행하는 기술을 개발하는 것으로써, 개발기술은 고속도로, 국도 등 비탈면(CSMS) 및 포장관리시스템(PMS)에 즉시 적용이 가능함
- 도로건설에 따른 비탈면 공사시 공정 단계별로 비탈면 변위를 수시로 점검해야 하지만, 고정식 장비 설치의 어려움 등으로 정밀 변위 측정의 어려움이 발생함. 본 연구 개발 드론 기반 비탈면 변위 측정시스템은 이러한 비탈면 공사시 공정 단계별 정밀변위를 측정하는 용도로 활용이 가능함
- 비탈면 변위 측정 기술은 CSMS뿐만 아니라 산사태 위험지역, 주택가 인근 급경사지 등에도 적용 가능하여 우면산 산사태 등을 예방할 수 있는 기술이고, 포장조사 기술은 도로뿐만 아니라 공항, 항만 등 포장조사에도 활용 가치가 높은 기술임
- 현행 조사차량을 이용한 포장조사는 많은 비용이 소요됨에 따라 지방도 이하 도로에는 조사가 현실적으로 어려운 실정이지만, 드론 기반 조사기술 개발시 저비용으로 조사가 가능함에 따라 기존에 할 수 없었던 지방도 이하 도로의 포장조사가 가능함

○ 기대효과
- (비용 절감) 비탈면 변위측정 기술은 기존 비탈면 변위측정을 위한 상시계측시스템(1.5억원/개소) 대체기술로 적용 가능하고, 포장 노후화 상태 조사 기술은 기존 포장조사 대비 1/4 수준으로 조사시간 감소가 가능함에 따라 SOC 유지관리예산 절감 가능(편익/비용 = 2.25 : 경제성 확보)
- (성능 개선) 기존 비탈면 상시계측시스템은 짐승, 바람 등 영향으로 오경보 발생이 많았지만, 드론 기반 기술의 경우 이러한 문제점 해결이 가능하고, 기존에는 포트홀 조사체계 부재로 인해 포트홀에 따른 교통사고, 민원 등이 잦았지만, 본 연구 개발기술을 적용할 경우 위험한 포트홀은 우선적으로 복구할 수 있기 때문에 이러한 문제점 완화 가능
- (첨단 건설산업 활성화) 본 연구에서 개발하고자 하는 기술은 효율적 SOC 유지관리를 위한 드론 및 드론센서 데이터 처리․해석 분야 기술 분야임에 따라 전‧후방 연관 산업 파급효과가 막대하고, 그에 따른 첨단 건설 산업 분야 양질의 일자리 창출 가능

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 가. 최종목표 및 연차별 목표 ... 8
• 나. 연구개발 개요 ... 12
• 다. 연구개발 필요성 ... 17
• 라. 연구개발 대상 국내외 현황 ... 19
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 24
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 261
• 1) 연구수행 결과 ... 261
• 2) 목표 달성 수준 ... 333
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 336
• 가. 비탈면 변위측정 기술 ... 336
• 나. 포트홀 탐지 기술 ... 337
• 다. 포장 노후화 상태 측정기술 ... 338
• 라. 개발기술 활용에 따른 경제성 분석 ... 339
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 340
• 가. 비탈면 변위측정 기술 ... 340
• 나. 포트홀 탐지 기술 ... 343
• 다. 포장 노후화 상태 측정기술 ... 345
• 라. 기술개발 성과 효과 극대화를 위한 향후 연구내용 ... 348
• 참고 문헌 ... 349
• 부록 1. 포트홀 탐지기술 평가 데이터 ... 353
• 부록 2. 비탈면 변위측정 소프트웨어 소스코드 ... 384
• 부록 3. 포트홀 탐지기술 소프트웨어 소스코드 ... 395
• 부록 4. PCI 측정기술 소프트웨어 소스코드 ... 452
• 부록 5. 드론 활용 비탈면 관리지침(안) ... 461
• 부록 6. 포트홀 탐지 드론 운용 매뉴얼 ... 486
• 끝페이지 ... 598