KR102067136B1

KR102067136B1 - 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템

Info

Publication number: KR102067136B1
Application number: KR1020180059643A
Authority: KR
Inventors: 한성만; 박태식
Original assignee: 테이즈엔지니어링(주)
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2020-02-11
Also published as: KR20190134237A

Abstract

본 발명은 무인드론으로 이루어져 작동제어신호에 의하여 건설공사현장을 이동하고, 무선통신망에 접속하여 건설공사현장을 촬영한 촬영이미지를 전송하는 맵핑드론과, 무선통신망을 통하여 작동제어신호를 송신하여 맵핑드론의 작동을 제어하고, 촬영이미지를 수신하여 건설공사현장의 공정현황을 측정 및 분석하는 제어모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공한다. 상기한 바에 따르면 건설공사 현장관리의 필요한 기존 현황 도면은 물론, 기성물량산출 관련 자료를 취득함과 동시에 사면불안정 등의 긴급 시에는 현장 상황을 신속하게 파악하고 필요에 따라 차량 통행 규제와 함께 사면의 느슨한 상태 등 2차 재해가 발생할 위험이 있는 곳에서의 정보 수집도 가능하다.

Description

맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템 {Construction work management system using mapping-drone}

본 발명은 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건설현장의 공사 관리를 위하여 여러 세부측량공정으로 진행하던 건설공사측량 방법을 맵핑드론(UAV, Mapping-Drone)를 이용하여 공정별 세부측량방식에 적용함으로서, 공사의 진행상황과 기성물량산출, 사면안정을 통하여 공정관리 및 작업의 효율성을 극대화하고 공기단축, 예산절감, 재해예방을 통하여 완벽한 건설공사준공을 할 수 있는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템 에 관한 것이다.

일반적으로 항공사진측량은 항공기 또는 비행선, 헬리콥터 등을 이용하여 공중에서 지상을 향하여 촬영한 사진을 이용한 사진측량을 항공사진측량 또는 공중사진측량이라고 한다. 일반적으로 사진측량은 항공사진측량을 의미하며 현재까지 고고도에서 유인 비행기로 촬영을 해왔다.

이러한, 항공사진측량의 장점은 짧은 시간에 넓은 면적을 촬영할 수 있으며, 접근이 용이하지 않은 곳의 측량이 가능하여 경제성이 있으며, 점(Point) 의 측정이 아닌 전 지역에 대한 정량적 · 정성적 측정이 가능하여 정확성과 정확도 균일성을 확보할 수 있다. 또한 기록을 보관하였다가 차후에 다른 목적으로 사용이 가능한 다양한 활용성은 물론 동적 대상물의 순간 포착이 가능한 순간성과 나아가 시간 경과 후 재촬영에 의한 변화 · 추이 추적이 가능한 4차원 측량이 가능하다.

그러나 결정적으로 구름의 양을 포함한 기상의 영향을 많이 받으므로 소지역 · 대축척의 경우 비경제적이다.

기존 항공사진측량 촬영비행조건에 대하여 살펴보면, 시정이 양호하고 구름 및 구름의 그림자가 사진에 나타나지 않도록 맑은 날씨에 하는 것을 원칙으로 하며, 태양고도가 산지에서는 30ㅀ 평지에서는 25ㅀ이상일 때 행하며 험준한 지형에서는 음영부에 관계없이 영상이 잘 나타나는 태양고도의 시간에 행하여야 한다.

또한 수평이탈은 계획촬영 고도의 15% 이내로 한하고 계획고도로부터의 수직이탈은 5% 이내로 한다. 단, 사진축척이 1/5,000이상일 경우에는 수직이탈 10% 이내로 할 수 있다.

한편, 건설공사측량은 공사의 진척도, 기성물량산출, 사면안정 등으로 구분하여 전체공사 공정별로 측량이 이루어지고 있다.

공사현황측량은 공사 진행상황을 한눈에 볼 수 있으며, 시공업체에서 매월 시행하는 기성물량산출 방식에서는 기성측량을 별도로 하게 되며 안전재해예방을 위한 사면안정측량은 3차원측정을 통하여 시공현장의 안전을 예방할 수 있다.

공사현장의 현황측량과 기성측량은 측량의 기본으로 일정한 주기로 측량을 실시하여 공사의 진척도를 파악하고 공정률에 반영하게 되며 월별 기성물량을 산출하는데 활용하게 된다. 또한 사면안정측량은 현황측량과 수준측량을 통하여 3차원정보를 취득하고 토질성분, 사면경사 등을 분석하여 안전성을 검토하게 된다.

한편, 항공사진을 이용한 건축물 및 건설의 측량에 대한 기술의 예로 대한민국 등록특허 제10-1008019호는 측량된 항공사진상의 지형지물을 디지털 데이터로 측정하여 도화원도를 제작하는 도화원도 제작 장치; 상기 도화원도 제작 장치에서 제작한 도화원도 내 각 건축물의 폴리라인 구성정보를 이용하여 인접 건축물 간의 경계선을 추출하는 경계선 추출부, 상기 경계선 추출부에서 추출한 경계선의 시작점 좌표(a1,a2)와 끝점 좌표(b1,b2)를 이용하여 기 설정된 이격 거리(r)를 가지는 새로운 두 경계선의 좌표값을 산출하는 좌표값 산출부, 상기 좌표값 산출부에서 산출한 두 경계선의 네 좌표값으로 이루어진 면을 생성한 후 상기 도화원도의 해당 위치에 중첩시켜 중첩된 면을 제거(extract)하는 중첩 면 제거부, 상기 좌표값 산출부에서 산출한 좌표값을 가지는 경계선을 상기 중첩 면 제거부에서 중첩 면이 제거된 해당 건축물의 폴리라인으로 설정하여 독립 폴리건을 생성하는 독립 폴리건 생성부를 구비한 독립 폴리건 생성 장치; 및 상기 독립 폴리건 생성 장치에서 생성한 독립 폴리건 형태의 건축물을 바탕으로 수치지도를 제작하는 수치지도 제작장치가 개시된 바 있다.

그런데, 상기한 건설현장 시공관리측량에 필요한 자료를 얻기 위한 공사측량은 기존의 현황측량과 물량산출측량, 사면안정측량으로 각각의 측량으로 나누어 실시하게 되는데, 노동 집약적인 측량장비를 이용한 측량방법으로 인력난과 현장에서 어려움이 많고, 기존의 고고도 항공사진촬영 방식으로는 지형, 지물 및 시설물을 정밀하게 촬영하기가 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1008019호

따라서 본 발명은 공정별로 실시하는 장비를 이용한 기존의 측량방법을 탈피하여 빠르고 정확하고 필요시 언제든지 측량이 가능한 항공사진측량의 장점을 기반으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기존의 노동집약적인 인력과 장비에 의한 측량을 탈피하고, 고고도 항공사진 측량의 제한적인 작업 환경을 맵핑드론을 이용한 저고도 비행으로 구름과 태양고도의 작업 한계성을 해결하고 필요시 언제든지 촬영하여 분석이 가능한 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 건설공사측량을 소지역 및 대축척으로 측량하기 위해서는 기존의 고고도 항공사진촬영 방식으로는 지형, 지물 및 시설물을 정밀하게 촬영할 수 없으므로 저고도의 맵핑드론은 이용한 정밀 사진촬영으로 작업현황과 성토, 절토 물량을 정확히 분석할 수 있는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 건설관리를 위한 공정별 세부측량의 방법이 노동 집약적인 방법에서 맵핑드론을 이용함으로써 신속하고, 안전하고, 정확한 3차원정보의 데이터를 일정한 주기로 취득하여 공사의 진척도를 파악하고 공정률에 반영하게 되며 월별 기성물량을 산출하는데 활용하게 되고 토질성분, 사면경사 등을 분석하여 안전성을 검토하는 재난 관련 기초 자료 제공할 수 있는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 누구나 작업할 수 있지만 아무나 정확한 데이터를 취득할 수 없으므로 건설관리측량에 필요한 데이터취득을 위해 세부공정별로 촬영고도를 조절하여 사진정보관리에 적용하고, 사진촬영과 함께 라이다, 열적외선 카메라 등을 이용하여 촬영된 영상정보를 분석자동화하고 새로운 분석기법을 개발 한다면 보다 효율적인 공사관리가 가능한 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 건설공사 사업지구 내 드론항공사진촬영을 통하여 각 공정별로 진행하는 세부측량 및 지형도제작을 신속하고, 정확한 3차원 데이터를 취득할 수 있는 맵핑드론을 이용하는 건설공사 관리시스템 기술을 도입함으로서 노동집약적인 주기적인 측량과 현장관리에 효율성 및 경제성 향상을 추구함과 동시에 사면재해 현장의 상황을 조기에 파악하여 2차 피해를 예방하는 서비스를 지원할 수 있는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 맵핑드론을 이용한 건설관리측량시스템으로 얻어진 데이터는 건설현장정보 및 전산화 자료를 지원하며, 다양한 분석을 통해 관리업무를 보다 신속하고 효율적으로 수행할 수 있는 지원 체계를 구축하는데 매우 효과적으로 적용할 수 있는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 무인드론으로 이루어져 작동제어신호에 의하여 건설공사현장을 이동하고, 무선통신망에 접속하여 상기 건설공사현장을 촬영한 촬영이미지를 전송하는 맵핑드론과, 상기 무선통신망을 통하여 상기 작동제어신호를 송신하여 상기 맵핑드론의 작동을 제어하고, 상기 촬영이미지를 수신하여 상기 건설공사현장의 공정현황을 측정 및 분석하는 제어모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 맵핑드론은, 상기 제어모듈로부터 수신된 상기 작동제어신호에 의하여 구동 제어되는 구동부와, 상기 건설공사현장을 촬영하여 상기 촬영이미지를 생성하는 촬영수단과, 상기 무선통신망에 접속하여 상기 제어모듈로 상기 촬영이미지를 송신하고, 상기 제어모듈로부터 상기 작동제어신호를 수신하는 통신부와, 상기 구동부와 상기 촬영수단과 각각 연결되어, 상기 촬영수단으로부터 촬영된 상기 촬영이미지를 분석하고 상기 구동부를 제어하여 위치를 이동하도록 하는 통합제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어모듈은, 상기 맵핑드론의 경로를 설정하여 상기 맵핑드론이 자동항법으로 이동하도록 하는 경로설정부와, 상기 촬영이미지를 분석 및 맵핑하여 상기 촬영이미지를 분석하는 분석부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어모듈은, 상기 분석부를 통하여 상기 건설공사현장 관리를 위한 관리항목을 결정하기 위한 관리부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어모듈은, 상기 맵핑드론이 해당 건설공사현장에 대하여 설정된 경로와 고도를 유지하면서 이동하도록 상기 작동제어신호를 송신하고, 상기 분석부는, 상기 촬영수단을 통하여 해당 건설공사현장을 복수 번 촬영한 상기 촬영이미지들을 중첩하고, 중첩된 촬영이미지들을 이용하여 정사이미지를 산출하도록 구성될 수 있다.

상기 분석부는, 상기 건설공사현장의 수치표고모형(DEM, Digital Elevation Model)과, 수치지도정보와, 촬영된 상기 정사이미지를 각각 분석 및 편집하여 상기 건설공사현장의 정합이미지를 획득하도록 상기 건설공사현장의 영상을 정합(image matching)하도록 구성될 수 있다.

이에, 상기 제어모듈은, 배율정보 및 위치정보를 매칭하기 위한 기준표적을 통하여 상기 촬영이미지의 배율과 상기 맵핑드론의 위치를 분석하는 드론분석부와, 상기 드론분석부에 의하여 분석된 촬영이미지의 배율정보와 상기 맵핑드론의 위치정보를 통하여 동일한 배율로 상기 촬영이미지를 얻도록, 상기 촬영수단의 배율과 상기 맵핑드론의 위치를 조정하는 조정부를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 기준표적은, 평면상으로 설정된 가로, 세로 넓이를 갖고 설정된 위치에 위치하며, 표면에 단위길이가 구분된 이미지가 프린팅된 표적플레이트로 구성로 구성될 수 있다.

한편, 상기 제어모듈은, 상기 기준표적에 대응하여 촬영이미지를 일치시켜 기준을 설정한 후 상기 맵핑드론의 고도변화에 따라 상기 촬영수단을 줌인 또는 줌아웃하여 동일한 배율의 촬영이미지를 획득하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어모듈은, 해당 건설공사현장의 측면영상을 촬영하도록 상기 맵핑드론을 제어하여, 상기 분석부를 통해 획득한 상기 건설공사현장의 2차원 상기 정합이미지와, 상기 건설공사현장의 상기 측면영상을 맵핑하여 상기 건설공사현장의 3차원이미지를 획득하도록 구성될 수 있다.

나아가, 상기 통합제어부는, 상기 기준표적에 대하여 상기 맵핑드론의 이동 후 영점설정위치를 통하여 기준위치값을 확인하고, 상기 기준위치값과 상기 맵핑드론의 GPS 수신위치값을 비교하여 산출된 보정값을 반영하여 보정위치값을 산출하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 통합제어부는, 상기 맵핑드론의 상기 GPS 수신위치값에 의한 고도변화를 수신하여, 고도변화에 대응하여 상기 촬영수단의 배율을 보정하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 광활한 건설 현장이나 안전상 사람이 쉽게 접근하기 어려운 지역을 빠르고 안전하게 영상데이터를 취득하는 할 수 있다.

둘째, 한 번의 촬영으로 지형현황은 물론, 하늘에서 육안으로 내려다보듯 모든 시설물을 실시간으로 확인할 수 있으며, 추가적인 인력의 투입으로 조사할 필요 없이 시설물의 면적과 크기 및 높이까지 파악 할 수 있다.

셋째, 맵핑드론은 자동 항법으로 운영이 가능하여 한번 입력된 비행항로를 저장해서 같은 항로비행을 실행하기 때문에 실시간 모니터링이 필요한 곳이나, 설계상 오류가 의심되는 구간에 대해서 여러 번 촬영으로 균일한 영상데이터를 취득하여 중첩이미지를 통한 설계변경검토도 가능하다.

넷째, 맵핑드론은 촬영카메라와 촬영고도에 따라 정확도의 차이가 발생하며, 촬영고도를 낮추면 촬영범위가 좁아지지만 데이터의 정확도가 높아지므로 사면안정측량 및 조사에도 본 발명을 통해 효과적으로 활용할 수 있다.

다섯째, 맵핑드론을 이용하여 건설공사 현장관리의 필요한 기존 현황 도면은 물론, 기성물량산출 관련 자료를 취득함과 동시에 사면불안정 등의 긴급 시에는 현장 상황을 신속하게 파악하고 필요에 따라 차량 통행 규제와 함께 사면의 느슨한 상태 등 2차 재해가 발생할 위험이 있는 곳에서의 정보 수집도 가능하다.

여섯째, 항공사진측량을 기반으로 하는 맵핑드론은를 이용한 건설공사 관리측량은 첨단장비를 이용하는 측량방법으로 기술경쟁력을 강화시키고 시공관리측량의 효율화를 통한 기간단축, 예산절감 등으로 광범위하게 적용할 수 있다. 무엇보다 측정 대상물에 대한 정확도의 균일성을 확보하여 물량산출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템에서 기준표적을 이용하여 맵핑드론의 배율을 조정하는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 이용한 건설공사 관리방법을 나타내는 절차도이다.
도 4는 도 3의 절차도에서 드론 사진 촬영의 세부과정을 나타내는 절차도이다.
도 5는 도 1의 맵핑드론을 이용하여 건설공사현장의 일정주기별 공사현장 진척현황을 보여주는 촬영이미지를 나타내는 사진이다.
도 6은 도 1의 맵핑드론을 이용하여 건설공사현장의 성토물량을 촬영한 촬영이미지를 나타내는 사진이다.
도 7은 도 1의 맵핑드론을 이용하여 항만내 성토를 하여 지반정지작업을 실시한 경우를 나타내는 촬영이미지 사진이다.
도 8은 도 1의 맵핑드론을 이용하여 접근이 어려운 하천내 홍수 발생 피해 지역 현황을 나타내는 촬영이미지 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템(이하 '건설공사 관리 시스템'이라 한다)은, 맵핑드론(100)과, 제어모듈(200)을 포함하여 구성된다.

상기 맵핑드론(100)은, 무인드론으로 이루어져 작동제어신호에 의하여 건설공사현장을 이동하고, 무선통신망에 접속하여 상기 건설공사현장을 촬영한 촬영이미지를 전송하도록 구성된다.

여기서, 상기 맵핑드론(100)은, 구동부(130)와, 촬영수단(120)과, 통신부(110)와, 통합제어부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 구동부(130)는, 맵핑드론(100)의 이동이 가능하도록 하는 구성으로 상기 제어모듈(200)로부터 수신된 상기 작동제어신호에 의하여 구동 제어된다.

상기 촬영수단(120)은, 상기 건설공사현장을 촬영하여 상기 촬영이미지를 생성하는 역할을 하며, 제어모듈(200)에 의하여 줌인 및 줌아웃 기능을 할 수 있도록 구성된다.

상기 통신부(110)는, 상기 무선통신망에 접속하여 상기 제어모듈(200)로 상기 촬영이미지를 송신하고, 상기 제어모듈(200)로부터 상기 작동제어신호를 수신하는 역할을 한다.

상기 통신부(110)는, 공지의 와이파이나 지그비 등 무선통신망에 접속할 수 있다면 다양한 통신수단이 적용될 수 있다.

상기 통합제어부(140)는, 맵핑드론(100) 자체에 설치되어 경로에 따라 이동하기 전 맵핑드론(100)의 위치와 촬영수단(120)의 배율을 조정할 수 있도록 한다. 상기 통합제어부(140)는, 구동부(130)와 촬영수단(120)과 각각 연결되어, 촬영수단(120)으로부터 촬영된 촬영이미지를 내장된 프로그램을 통하여 분석하고 이를 통해 구동부(130)를 제어하여 맵핑드론(100)의 위치를 이동하도록 한다.

여기서, 상기한 통합제어부(140)의 세부적인 제어 내용은 후술하기로 한다.

상기 제어모듈(200)은, 상기 무선통신망을 통하여 구동부(130)로 작동제어신호를 송신하여 맵핑드론(100)의 작동을 제어한다.

또한, 상기 제어모듈(200)은, 촬영이미지를 수신하여 건설공사현장의 공정현황을 측정 및 분석하도록 구성되며, 촬영수단(120)의 줌인 줌아웃을 제어한다.

상기 제어모듈(200)은, 경로설정부(210)와, 분석부(220)와, 관리부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 경로설정부(210)는, 상기 맵핑드론(100)의 경로를 설정하여 상기 맵핑드론(100)이 자동항법으로 이동하도록 한다. 여기서, 경로설정부(210)는 해당 건설공사현장에 대하여 관리하고자 하는 지점을 기준으로 설정하며, 공지의 구글맵등을 활용할 수 있다.

상기 제어모듈(200)은, 상기 맵핑드론(100)이 해당 건설공사현장에 대하여 설정된 경로와 고도를 유지하면서 이동하도록 상기 경로설정부(210)에 의하여 맵핑드론(100)의 이동경로를 설정하여 상기 작동제어신호를 송신한다.

상기 분석부(220)는, 상기 촬영이미지를 분석 및 맵핑하여 상기 촬영이미지를 분석하는 역할을 한다.

상세하게, 상기 분석부(220)는, 상기 촬영수단(120)을 통하여 해당 건설공사현장을 복수 번 촬영한 촬영이미지들을 중첩하고, 중첩된 촬영이미지들을 이용하여 정사이미지를 산출한다.

이때, 상기 분석부(220)는, 상기 건설공사현장의 수치표고모형(DEM, Digital Elevation Model)과, 수치지도정보와, 촬영된 상기 정사이미지를 각각 분석 및 편집하여 상기 건설공사현장의 정합이미지를 획득하도록 상기 건설공사현장의 영상을 정합(image matching)하도록 구성되며, 이에 대한 상세한 설명은 공지의 영상정합방식을 적용할 수 있으므로 생략하기로 한다.

한편, 상기 제어모듈(200)은, 동일한 배율의 촬영이미지를 획득하기 위하여, 기준표적(300)을 이용하고, 드론분석부와, 조정부를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 기준표적(300)은, 평면상으로 설정된 가로, 세로 넓이를 갖고 설정된 위치에 위치하는 표적플레이트로 구성되어, 상기 맵핑드론(100)의 배율 및 위치를 보정할 수 있는 기준이 되게 한다.

상기 기준표적(300)은 도시된 바와 같이 맵핑드론(100)이 설정 위치에 위치할 때, 촬영수단(120)의 기준이미지틀(도면에서 점선)을 통하여 이미지상으로도 크기 및 배율을 추정할 수 있도록 단위길이가 구분된 이미지가 프린팅되는 것이 바람직하다.

상기 기준표적(300)은 설정된 경도, 위도, 고도(x,y,z) 상에 위치하여 기준위치 및 기준크기가 되고, 이에 맵핑드론(100)이 이동하면서 기준표적(300)에 대응하여 배율 및 위치를 조정한다.

이때 맵핑드론(100)은 공지의 GPS나 자이로센서 등에 의하여 그 위치를 판단할 수 있으며, 이 외 상기한 목적을 달성할 수 있는 다양한 구성이 적용될 수 있음은 물론이며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 드론분석부는, 배율정보 및 위치정보를 매칭하기 위한 기준표적(300)을 통하여 상기 촬영이미지의 배율과 상기 맵핑드론(100)의 위치를 분석한다.

그리고 상기 조정부는, 상기 드론분석부에 의하여 분석된 촬영이미지의 배율정보와 상기 맵핑드론(100)의 위치정보를 통하여 동일한 배율로 상기 촬영이미지를 얻도록, 상기 촬영수단(120)의 배율과 상기 맵핑드론(100)의 위치를 보정하여 조정한다.

상기한 바에 따라 제어모듈(200)은, 상기 기준표적(300)에 대응하여 촬영이미지를 일치시켜 기준을 설정한 후 상기 맵핑드론(100)의 고도변화에 따라 상기 촬영수단(120)을 줌인 또는 줌아웃하여 동일한 배율의 촬영이미지를 획득하도록 구성된다.

나아가, 상기 제어모듈(200)은, 해당 건설공사현장의 측면영상을 촬영하도록 상기 맵핑드론(100)을 제어하여, 상기 분석부(220)를 통해 획득한 상기 건설공사현장의 2차원 상기 정합이미지와, 상기 건설공사현장의 상기 측면영상을 맵핑하여 상기 건설공사현장의 3차원이미지를 획득하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 전술한 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템의 관리방법 및 맵핑드론(100)의 위치조정 및 배율조정과 관련하여 살펴보기로 한다.

도 3은 상기한 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템을 이용한 건설공사 관리방법을 나타내는 절차도이다.

도면을 참조하면, 우선 해당 건설공사현장의 사진촬영계획을 세운다(S10).

이렇게 계획이 세워지면 맵핑드론(100)의 촬영수단(120)을 통하여 사진 촬영을 실시한다(S20). 여기서, 맵핑드론(100)의 사진촬영에 대한 세부내용은 후술하기로 한다.

상기한 바에 따라 획득한 촬영이미지는 항공삼각측량을 실시한 후, 영상정합 과정을 거치게 된다(S30).

그런 다음, 수치지도를 거쳐(S40) 관리 항목을 결정한다. 이렇게 관리항목이 결정되면 공지의 물량산정기술 및 분석기법을 통하여 건설공사를 관리하도록 구성된다.

상기 관리부(230)는, 상기 분석부(220)에 의하여 촬영이미지를 통해 획득한 건설공사현황을 파악 및 분석하여 상기 건설공사현장 관리를 위한 관리항목을 결정하는 역할을 한다.

이하에서는 상기한 과정 중 맵핑드론(100)의 사진촬영 과정에서 맵핑드론(100)의 위치보정 및 배율보정과 관련한 보다 세부적인 절차에 대하여 살펴보기로 하며, 각 구성에 대한 세부내용은 전술하였으므로 제어방법 및 시스템 흐름에 대해서만 중점적으로 살펴보기로 한다.

도 4를 참조하면, 우선 기준표적(300)을 배치한다(S21). 상기 기준표적(300)은 설정된 기준위치에 배치하며 이러한 배치위치는 설정에 따라 변경할 수 있다.

상기한 바에 따라 기준표적(300)을 배치하면, 이에 따른 기준표적(300) 위치를 산출하여 기준위치값(위도,경도,고도)을 산출 한다(S22). 이는 이후 맵핑드론(100)의 수신위치값(위도,경도,고도)과 비교하여, 보정위치값(위도,경도,고도)을 산출하는 근거가 된다.

상기한 바에 따라 기준표적(300)의 기준위치값이 산출되면, 맵핑드론(100)이 기준표적(300)의 상부로 이동하여 촬영수단(120)이 기준표적(300)을 촬영한다.

그러면, 상기 통합제어부(140)는, 촬영된 이미지를 분석하여 맵핑드론(100)을 이동시킨다(S23). 즉, 촬영된 기준표적(300)의 촬영이미지 크기가 기 설정된 크기와 일치하는 위치로 좌우방향 및 상하 고도방향을 따라 맵핑드론(100)을 이동시킨다.

이후, 영점설정위치를 통하여 맵핑드론(100)의 기준위치값을 확인한다(S24).

이와 더불어, 상기 맵핑드론(100)의 자체적 GPS를 수신(S25)하여, 맵핑드론(100)의 GPS 수신값에 의한 수신위치값을 산출한다(S26).

이렇게, 기준위치값과, 수신위치값이 산출되면, 영점 설정 시 기준위치값과 수신위치값을 비교하여 보정값 산출하고(S27), 맵핑드론(100)의 GPS 수신위치값에 보정값을 반영하여 맵핑드론(100)의 보정위치값을 산출(S28)하여, 맵핑드론(100)의 정확한 실제 위치를 파악한다.

상기한 바에 따라 보정위치값이 산출되면, 이후 이동경로를 통하여 맵핑드론(100)이 이동함에 따른 맵핑드론(100)의 GPS 수신위치값에 의한 고도변화를 수신하여 보정값을 계속 반영하고, 고도변화에 따른 촬영수단(120)의 배율을 보정한다(S29).

상기한 바에 따르면, 상기 맵핑드론(100)을 이용한 건설공사 관리 시스템은, 맵핑드론(100)에서 자체적으로 촬영이미지의 배율을 조정함으로써 제어모듈(200)에서의 배율조정작업과 관련한 후속작업 로드를 줄임으로써 처리속도를 향상시킬 수 있다.

도 5 내지 도 8은 실제 상기 맵핑드론을 이용하여 건설공사를 관리한 실시예를 나타낸 사진이다.

먼저 도 5는 공사현장에 대한 진척현황을 일정주기(월별)로 드론 사진촬영을 실시하여 공사현장의 진행사항을 파악한 것으로, 2017년 08월, 2017년 09월, 2017년 10월에 촬영한 사진과 2018년 01월에 촬영된 사진을 통하여 현장의 진행상황을 알 수 있다.

도 6은 현장에 성토물량을 촬영하여 증감에 대한 양을 파악하여 기성물량산출을 통해 추가 성토량을 산정한 경우로서 기성금을 청구 할 수 있다.

도 7은 항만내 퇴적 흙의 관리에 활용한 예로서, 맵핑드론(100)을 통하여 획득한 촬영이미지를 통해 항만 내에 퇴적된 흙을 필요한 장소에 성토를 하고 지반정지작업을 실시하여 항만 내 후속 공정을 실시하도록 한다.

도 8은 접근이 어려운 하천내 홍수 발생 피해 지역 현황을 맵핑드론(100)을 이용하여 실시간 데이터를 취득하고 이를 통해 2차 재해의 우려가 있는 곳에 대한 지역을 정확히 표현 할 수 있는 경우이다.

상기한 바에 따르면, 상기 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템은 저고도의 맵핑드론(100)을 이용하여 사전에 구글 지도상에 비행경로(Way point)를 설정하여 계획된 경로와 고도(150m 이하)를 유지하면서 사진중첩의 종 · 횡 중복도를 70~80% 이상 유지하여 정밀한 사진촬영으로 공사 진행상황과 물량산출에 효율성을 상향시키고 상세한 지형 · 지물을 재현할 수 있는 지형도를 작성할 수 있다.

또한, 건설공사현장에서 이루어지는 세부공정에 대하여 보다 효율적이고 정확한 측량을 수행함으로서 신속성과 경제성 등의 장점을 얻을 수 있고, 편리한 현장공사를 수행할 수 있어 완벽한 준공을 목표로 현장 감리나 감독이 발주처의 요구조건을 충족시킬 수 있다.

또한, 본 발명을 통해 얻어진 정사이미지를 활용하여 공사관리는 물론 설계변경 시 기본측량 도면작성용으로 활용이 가능하고 준공 후 촬영을 통하여 최신 도면변경 및 유지관리를 위한 기초 자료로 활용가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 맵핑드론 110 : 통신부
120 : 촬영수단 130 : 구동부
140 : 통합제어부 200 : 제어모듈
210 : 경로설정부 220 : 분석부
230 : 관리부 300 : 기준표적

Claims

무인드론으로 이루어져 작동제어신호에 의하여 건설공사현장을 이동하고, 무선통신망에 접속하여 상기 건설공사현장을 촬영한 촬영이미지를 전송하는 맵핑드론과;
상기 무선통신망을 통하여 상기 작동제어신호를 송신하여 상기 맵핑드론의 작동을 제어하고, 상기 촬영이미지를 수신하여 상기 건설공사현장의 공정현황을 측정 및 분석하는 제어모듈을 포함하여 구성되고:
상기 맵핑드론은,
상기 제어모듈로부터 수신된 상기 작동제어신호에 의하여 구동 제어되는 구동부와,
상기 건설공사현장을 촬영하여 상기 촬영이미지를 생성하는 촬영수단과,
상기 무선통신망에 접속하여 상기 제어모듈로 상기 촬영이미지를 송신하고, 상기 제어모듈로부터 상기 작동제어신호를 수신하는 통신부와,
상기 구동부와 상기 촬영수단과 각각 연결되어, 상기 촬영수단으로부터 촬영된 상기 촬영이미지를 분석하고 상기 구동부를 제어하여 위치를 이동하도록 하는 통합제어부를 포함하여 구성되며:
상기 제어모듈은,
상기 맵핑드론의 경로를 설정하여 상기 맵핑드론이 자동항법으로 이동하도록 하는 경로설정부와,
상기 촬영이미지를 분석 및 맵핑하여 상기 촬영이미지를 분석하는 분석부와,
배율정보 및 위치정보를 매칭하기 위한 기준표적을 통하여 상기 촬영이미지의 배율과 상기 맵핑드론의 위치를 분석하는 드론분석부와,
상기 드론분석부에 의하여 분석된 촬영이미지의 배율정보와 상기 맵핑드론의 위치정보를 통하여 동일한 배율로 상기 촬영이미지를 얻도록, 상기 촬영수단의 배율과 상기 맵핑드론의 위치를 조정하는 조정부를 포함하여 구성되고:
상기 기준표적은,
평면상으로 설정된 가로, 세로 넓이를 갖고 설정된 위치에 위치하며, 표면에 단위길이가 구분된 이미지가 프린팅된 표적플레이트로 구성되며:
상기 제어모듈은,
촬영된 상기 기준표적의 이미지를 기 설정된 크기와 일치되도록 상기 맵핑드론의 위치를 조정하여, 상기 맵핑드론의 영점설정위치를 설정하고;
상기 통합제어부는,
상기 영점설정위치에 의해 설정되는 기준위치값과 상기 맵핑드론의 GPS 수신위치값을 비교하여, 산출된 보정값을 반영하여 보정위치값을 산출하며:
상기 통합제어부는,
상기 맵핑드론의 상기 GPS 수신위치값으로부터 산출된 보정위치값의 고도변화를 수신하여, 고도변화에 대응하여 상기 촬영수단을 줌인 또는 줌아웃하여, 동일배율의 촬영이미지가 획득되도록, 상기 촬영수단의 촬영배율을 조정함을 특징으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 제어모듈은,
상기 분석부를 통하여 상기 건설공사현장 관리를 위한 관리항목을 결정하기 위한 관리부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어모듈은,
상기 맵핑드론이 해당 건설공사현장에 대하여 설정된 경로와 고도를 유지하면서 이동하도록 상기 작동제어신호를 송신하고,
상기 분석부는,
상기 촬영수단을 통하여 해당 건설공사현장을 복수 번 촬영한 상기 촬영이미지들을 중첩하고, 중첩된 촬영이미지들을 이용하여 정사이미지를 산출함을 특징으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 분석부는,
상기 건설공사현장의 수치표고모형(DEM, Digital Elevation Model)과, 수치지도정보와, 촬영된 상기 정사이미지를 각각 분석 및 편집하여 상기 건설공사현장의 정합이미지를 획득하도록 상기 건설공사현장의 영상을 정합(image matching)하도록 구성됨을 특징으로 하는 맵핑드론을 이용한 건설공사 관리 시스템.
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