KR20200065352A

KR20200065352A - 드론을 활용한 선제적 건설사업관리 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20200065352A
Application number: KR1020180151730A
Authority: KR
Inventors: 명정권; 박현태
Original assignee: 주식회사 밍스피엠
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: KR102173409B1

Abstract

본원 발명은 건설 사업의 생애주기에 따른 여러 단계(기획-설계-시공-준공-유지관리) 중에서 기획-설계-시공단계에서 건설사업을 보다 더 효과적으로 관리하고 위한 시스템과 해당 시스템을 활용한 건설 사업관리 방법에 관한 것이다.
이를 위해서 본원 발명에 따른 시스템은 (a) 지적도, (b) 지하매설물(통신, 우·오수관로..), (c) 지상물(철거 또는 이설되어야 하는 가옥, 송전변시설, 분묘 등), 설계도면(2D, 3D), (e) 특정구역(민원 또는 문화재 발굴), (f) 3차원 수치지형모델(드론으로 사진촬영 후 별도의 상용 프로그램으로 변환하여 생생된 데이터)이 각각 시스템으로 입력되는 입력 모듈, 상기 입력된 개별 정보를 표준적 데이터로 처리하는 정보처리 모듈, 상기 처리된 개별 정보 및 지도를 저장하는 저장 모듈, 개별 데이터를 분류, 집계, 합산하여 사용자에게 유용한 정보를 제공하는 데이터와 데이터 분석 모듈, 3차원 지형모델을 객체로 다양한 수치적 계산을 수행하는 시뮬레이션 모듈 및 사용자의 필요에 따라 집계, 분석, 출력, import/export 처리하는 사용자 인터페이스 모듈을 포함한다.

Description

드론을 활용한 선제적 건설사업관리 시스템 및 방법{A Method and System for Pro-active Project Management using UAV}

본 발명은 건설사업 시공단계에서 기설계된 2차원 또는 3차원 설계도면과 지적도, 지하매설물, 지상물(철거 또는 이설되어야 하는 것들)들을 중첩하여 공사구역내의 어느 위치에 존재하는지와 상태를 파악하고, 주기적인 드론 촬영을 수행한 후 3차원 변환 프로그램으로 후처리 되어 생성된 3차원 지형모델과 중첩하여 최신의 변화상태를 관리하는 시공관리 모니터링 기술, 그리고 주기적으로 3차원 지형모델의 수치적 정보를 활용하여 시공단계에서 신속하고 정확하게 시공수량을 측정하거나 우기시 침수구역을 측정하는 것과 같이 최신의 3차원 지형모델을 다각적으로 분석하고 시뮬레이션하는 기술에 관한 것이다.

건설사업의 경우, 컴퓨터상의 CAD로 작성된 상세한 설계도면만으로 판단할 경우, 설계도면 대로만 시공하게 되면 아무런 문제가 없을 것처럼 보여지나, 실제 건설 시공은 설계 시점 이후 몇 년이 지나고 나서 착수가 되는 경우가 일반적이기 때문에 설계시점에서의 지형과 지적 정보는 시공시점과 많은 차이가 있으며, 이에 따라 설계변경, 시공 계획 변경과 같은 공사의 지연 문제가 발생하게 된다.

또한, 설계에 표기된 공사 구역을 점유하기 위한 인허가를 포함한 용지보상, 지하매설물 및 지상물의 철거와 이설, 민원, 문화재 발굴지역 등의 현안 사항이 해소되어야 실질적으로 공사를 착수할 수 있게 된다.

또한, 위와 같은 선제적으로 해결하여야 하는 항목들은 설계도면을 작업단위로 분할한 시공계획과 긴밀한 연관성을 갖고 있기 때문에 공정관리에도 막대한 영향을 끼치게 된다.

일례로, 4km 구간의 도로공사 계획에서 A구역에 300 m 교량이 시공되는 계획이 설계되어 있는 경우에 해당 교량이 시공될 지역에 편입된 여러 용지에 관한 보상이 완료되어야 하고, 가령 용지보상이 완료되었다고 하더라도 해당 지역의 지하에 매설되어 있는 하수관로를 이설하여 기존의 하수 흐름을 유지해야 하고, 철탑을 이설하여야 하는 등의 여러 가지 시공 전 단계에서 수행하여야 하는 항목들이 있다.

현재는 각각의 개별 정보를 설계도면에 수기로 색상으로 표시하는 수준으로 진행상태를 관리하고 있으나, 본 시스템과 그 방법을 활용하게 되면 초기에 다량의 정보를 시스템에 입력한 후 진행상황(status)에 관한 정보를 입력함으로써 매우 자동화된 시공상황을 통합적으로 모니터링 할 수 있으며, 이러한 모니터링 결과를 통해 최적 시공계획을 수립하거나, 기수립된 시공계획에 의한 용지보상, 철거 또는 이설 항목에 관한 우선순위를 도출하여 정해진 기간 내에 건설사업이 완료될 수 있도록 시공관리를 수행할 수 있다.

또한, 사진측량기법인 Point Cloud를 통한 3차원 지형모델을 생성하는 기술을 접목하여, 드론으로 촬영한 최신의 3차원 현장 지형모델을 취득하고 이를 중첩함으로써, 지상물의 변화상태(철거, 이설 등)를 쉽게 파악하고, 3차원 지형모델의 표면에 탑재되어 있는 좌표값과 위·경도 수치 정보를 활용하여 길이, 면적, 체적 등의 측정을 신속하고 정확하게 수행하거나, 경사지도, 등고선이 표현되는 지형도, 횡/종단면도등을 계산하여 시공관리에 효과적으로 활용할 수 있다.

본 발명은 현재의 건설사업을 수행하는 과정에서 수행되는 용지보상, 지하매설물 및 지상물 관리에 관한 시간 소모와 비효율성에 관하여 지적도, 지하매설물 정보, 지상물 (드론촬영 정보 포함)을 설계도면(2D 및 3D)에 중첩하고 지도(위성, 일반)에서 정확한 좌표로 일치시킴으로써 통합하고, 다양한 색상과 선으로 구분하고, DB화하여 시각적으로 관리하는 시스템과 방법을 제공하는 것으로 해결하고자 한다.

또한, 본 발명은 시공과정에서 수시로 발생하는 민원과 문화재 발굴 등의 공사구역 점유 항목들을 사용자가 지도상에 자유롭게 도형으로 표기하여 별도의 레이어로 생성하고 시스템에 중첩 표현함으로써, 용지보상 관리와 마찬가지로 설계구간과의 접목을 통해 효과적인 시공관리를 수행할 수 있도록 하고자 한다.

또한, 본 발명을 원활하게 사용하기 위해서는 주기적인 드론 촬영을 통해 최신의 3차원 지형모델을 생성하여야 하는바, 격주 또는 월간 생성된 3차원 지형모델을 시스템에 업로드 하는 경우에, 주기에 따른 시공 수량의 변화를 수치화하여 시스템에서 계산할 수 있도록 하고, 추가로 응용 분석기능을 제공하여 현장에서 별도의 측량으로 인한 시간과 비용의 낭비 없이 시스템 화면에서 신속하고 정확하게 측정하고 시뮬레이션할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 각각의 개별 항목(지적, 민원구간, 지상물 등)들의 데이터와 해당 데이터를 포함하고 있는 설계도면상의 일정 구간(시공계획상의 TASK 또는 WBS)을 매핑(mapping)하여 시공의 진행에 따른 개별 항목의 변화상태를 식별하거나, 그 반대의 케이스로도 식별할 수 있도록 하여 시공을 하기 위한 선제적 요소들이 해소되었는지 여부를 즉각적으로 파악할 수 있도록 한다.

상기와 같은 과제들을 해결함으로써, 현재의 건설사업 수행과정에서 발생하는 비효율성을 극복하는 새로운 방식의 건설사업관리 방법과 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서는 지적도, 지하매설물 정보, 지상물 정보, 설계도면, 특정구역 정보, 3차원 수치지형 정보 등을 입력받는 입력 모듈, 상기 입력된 개별 정보를 표준적 데이터로 처리하는 정보처리 모듈, 상기 처리된 개별 정보 및 지도를 저장하는 저장 모듈, 개별 데이터를 분류, 집계, 합산하여 사용자에게 유용한 정보를 제공하는 데이터 분석 모듈, 3차원 지형모델을 객체로 다양한 수치적 계산을 수행하는 시뮬레이션 모듈 및 사용자의 필요에 따라 집계, 분석, 출력 등을 처리하는 사용자 인터페이스 모듈을 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 선제적 건설사업 관리 방법은 데이터 및 레이어 정보를 입력받는 정보 입력 단계, 상기 입력된 레이어별 좌표와 위도, 경도의 매핑 그리고 데이터와 레이어 및 레이어 객체와의 매핑 작업을 수행하는 정보 처리 단계, 상기 데이터 및 레이어 객체 매핑 정보를 저장하는 저장단계, 레이어 객체 등의 속성을 구분하고, 데이터 속성별 DB 업데이트, 기간별, 지역별, 설계도별, 시공 Task별, 진행상태별 데이터의 집계, 합산 및 분석을 수행하는 데이터 분석 단계, 상기 분석된 데이터를 바탕으로 3차원 지형 모델에 대한 모사를 수행하는 시뮬레이션단계 및 화면 및 메뉴등을 출력하는 사용자 인터페이스 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 시스템 내의 상기 입력 모듈은 2D 및 3D 시공 섹션 정보를 입력 받을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 시스템 내의 상기 시뮬레이션 모듈은, 지도상에서의 지정을 통해서 지정된 지점 간의 거리, 지정된 면적의 넓이, 지정된 곳의 부피를 계산할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 시스템 내의 상기 정보 처리 모듈은, 사용자가 지정하는 임의의 지역을 인식할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 시스템에서 길이는, 지정된 지역의 지도상의 좌표와 이에 대응하는 위도, 경도를 통해 계산된다.

한편, 본 발명에 따른 시스템에서 넓이는, 지정된 지역의 상기 지도상의 좌표와 이에 대응하는 위도, 경도를 통해 Shoelace 알고리듬을 통해 계산된다.

한편, 본 발명에 따른 시스템에서 체적은, 지정된 지역 표면에 대해 일정한 간격으로 직선 분할하고, 각 분할된 직선을 따라서 단면을 추출하며, 추출된 단면의 면적을 계산하고, 각 면적에 대해 분할된 간격마다 부피를 계산하여 모두 합산하는 것을 통해 계산된다.

한편, 본 발명에 따른 시스템에서의 체적은, 지정된 지역 표면에 대해 해당 표면의 각 고도 좌표를 추출하고, 각 좌표에 대해 삼각형으로 분할한 후에, 분할된 모든 삼각 기둥에 대한 체적을 합산함으로서 계산된다.

한편, 본 발명에 따른 시스템에서 시뮬레이션 모듈은, 사용자에 의해 지정된 지형 정보 위의 각각의 고도정보를 이용해서 해당 지역을 단면을 계산하여 이를 그래프로 출력한다.

본 발명에 따른 시스템 및 방법을 통해서 현재의 건설사업에서 사용되고 있는 수기작업, 개별적인 작업, 시간낭비, 비효율성, 비용증가 등의 문제를 개별 정보의 통합, 레이어의 중첩, 3차원 지형모델 시뮬레이션등이 기술을 활용하여, 건설현장의 시공관리업무를 사무실에서 통합된 시각적 시스템으로 관리할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 활용한 선제적 건설사업관리를 위한 시스템의 전체 구성도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터와 레이어의 관계를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선제적 건설사업관리 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력되는 지도 형태를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력되는 지적도 정보의 형태를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력되는 지하매설물 정보의 형태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력되는 지상물 정보의 형태를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 지정 지역을 포함하는 지역을 추출하기 위해서 본 발명에서 사용되는 방법을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)에 의해 촬영된 영상을 지도와 합성하여 입체적으로 표현한 지역의 지도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지도상에서 지점 간의 거리를 구하기 위해 경로를 사용자가 지정한 상태를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지도상의 지정 지점간의 단면도를 구하기 위해 단면을 구하고자 하는 지점에 직선을 그은 모습을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 지도에서 지정된 일정 부분의 면적을 구하기 위해 일정한 지역을 선택한 화면을 도시하고 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 지도상에서 일정 지역의 체적을 구하는 각각의 방법 (a), (b)를 도시한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하, 도면과 함께 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 본 명세서 내에 사용되는 용어를 정의하겠다.

건설 현장에 대한 지속적인 드론 비행과 촬영, 후처리 변환을 통해 생성되는 3차원 지형모델을 주기적으로 관리하기 때문에 드론을 활용하는 시스템으로 구현되며, 선제적 건설 사업관리에서 선제적(Pro-active)이라는 용어는 실질적인 시공 전 단계에서 해결되어야 하는 항목들(용지보상 등)을 사전에 관리하여 실질적인 시공 착수를 계획된 시간에 가능하게 할 수 있다는 개념을 표현하는 용어이다.

도 1은 본 발명에 따른 드론을 활용한 선제적 건설사업관리을 위한 시스템(이하, 시스템)의 전체 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지도(10) 내지 3차원 지형모델(80)까지의 항목들이 시스템에 입력되고, 입력모듈(110) 내지 UI 모듈(160)을 거치면서 효과적인 정보들을 사용자에게 제공하게 된다. UI 모듈은 사용자 인터페이스 모듈이란 용어와 동일한 것이다.

도 4는 지도(10)의 형태를 도시하는데, 지도는 일반지도, 위성지도 등으로 네이버 또는 구글 등 상용 지도도 입력될 수 있으며, 지도를 시스템에서 호출하여 기초 레이어로 활용하게 된다.

도 5에 도시된 지적도(20)는 건설구역에 편입되어 소유주가 용지보상으로 권리를 포기하게 되는 범위내에 존재하는 용지도와 속성 정보가 표기된 용지조서로 구성되며, 설계 단계 및 시공단계에서 지속적으로 분할 또는 합병될 수 있다.

도 6에 도시된 지하매설물도(30)는 공사구역내의 지하에 존재한 오수관, 우수관, 통신관, 가스관 등을 의미하며, 실질적인 공사 전에 이설되어야 하는 항목으로 도면과 조서로 구분되어 있다.

도 7에 도시된 지상물 정보(40)는 공사구역 내에 존재하기 때문에 철거 또는 이설되어야 하는 가옥 및 철탑들에 관한 조서로 구분되어 있으며, 본 발명의 시스템에서는 드론으로 촬영된 3차원 지형모델에 3차원 객체로 자동 표현될 수 있다. 본 발명에 따른 시스템에서 3차원 객체인 지상물은 속성정보를 포함하고 있는 조서와 매핑이 되도록 정보처리 모듈이 구성되어 있다.

설계도면 2D(50)는 2차원으로 작성되는 CAD 도면이며, 설계도면 3D(60)은 3차원으로 설계된 도면이다. 현재의 건설 관리 기술에서는 2D(2차원) 설계가 일반적이지만, 본 발명에서는 3차원 도면이 입력되는 것도 가능하도록 시스템이 설계되어 있다.

설계도면은 최근 촬영된 3차원 지형모델과 중첩되어서, 최신 시공현황과 설계를 즉각적으로 비교 검토하게 된다. 또한 향후 설명하게 될 시뮬레이션 모듈을 통해서 기시공 수량의 신속하고 정확한 측정과 응용 기능을 통해서 시공관리에 중요한 역할을 수행하게 된다.

특정구역(70)은 공사구간 내에서 시공단계에서 자주 발생하는 민원으로 인한 공사중단 지역과 설계단계에서 기조사되어 수행되어야 하는 문화재 발굴지역을 의미하며, 본 특정구역은 일정한 범위로 표현되며, 설계도면에 폐합된 형태로 입력이 될 수도 있고, 시스템에서 별도로 폐합하는 도형으로 그려서 객체화화된 레이어로 생성할 수도 있다.

3차원 지형모델(80)은 건설현장을 드론 촬영(91)하고, 3차원 변환 프로그램(92)을 활용하여 생성되는 파일이다. 3차원 지형모델은 일정한 파일형태(*.TIF, *.LAS등)로 생성되나 다른 확장자를 갖는 다른 형태의 파일일 수도 있다.

이 파일은 3차원 표면에 관한 X, Y, Z의 좌표값과 위도, 경도 수치정보를 갖고 있으며, 본 발명의 시스템에서는 상기의 수치정보를 갖는 모든 파일을 입력할 수 있다.

3차원 지형모델에 포함된 상기의 수치적인 정보로 인하여 시뮬레이션 모듈의 기능이 가능하기 때문에, 드론을 활용한 3차원 지형모델은 본 시스템에서 매우 주요한 구성요소가 되며, 과거의 정보가 표현된 지도와는 다르게 공사구역에 관한 최신의 정보를 표현하기 때문에 본 시스템의 핵심 기능을 제공하는 요소가 된다. 따라서, 본 시스템을 보다 더 효과적으로 사용하기 위해서 주기적으로(주간, 월간)로 드론을 활용하여야 한다.

시공계획에 따라 분할된 TASK 도면(2D, 3D) (92)는 건설공정관리 분야에서 WBS 또는 ACTIVITY, TASK로 표기되는 시공 계획의 최하위 단위 요소를 의미하며, 본 시스템에서는 폐합된 범위로 표현된다. 또한, 특정구역(70)과 마찬가지로 설계도면에 폐합된 형태로 표기되어 시스템으로 입력되거나, 사용자가 시스템에서 직접 그려서 객체화된 레이어로 생성될 수 있다.

시공계획에 따라 분할된 TASK 도면(2D, 3D) (92)는 향후 공정관리 프로그램(Primavera, MS-Project 등)과 연계되어 특정 Task 구간에 포함되는 용지보상의 지연이나 지상물의 이설에 따라 공정이 지연되는 것을 계산할 수 있도록 할 연동될 수 있다.

상기 설명된 각각의 항목들은 시스템 내의 입력모듈(110)을 통해서 시스템으로 정보를 입력되며, 입력방법으로는 엑셀과 같은 구조 및 형태로 import 되거나 이미지의 호출 등의 방법을 사용하게 된다.

입력된 정보는 정보처리 모듈(120)을 통해서 서로 통합 또는 결합되며 저장모듈(130)을 통해서 데이터 베이스(170)에 저장하게 된다.

데이터 베이스의 여러 정보들은 데이터 분석모듈(140)을 통해서 다양한 정보로 분석되며, 시뮬레이션 모듈(150)을 통해서는 수치적인 정보로 계산하고 시각적으로 표현하게 된다.

도 2는 본 발명에 관한 데이터와 레이어의 관계도이며, 시스템에 입력되는 항목들은 속성정보를 포함하는 데이터 파일(*.XLS 등)과 이미지 또는 형태파일(*TIF, *.LAS. *.DXF 등)로 구성될 수 있으나 다른 종류의 파일도 가능할 수 있다. 시스템에서 개별적인 정보들이 자유롭게 통합되거나 분해되어 사용자의 요청에 따라 시각적으로 보여지고, 계산 된다.

도 3은 본 발명에 따른 건설사업 관리 방법을 도시하였으며, 도 1 및 위에서 설명된 정보들이 각각 어떠한 파일 형태로 어떠한 단계에 어떤 모듈이 적용되어 어떤 작업을 수행하는지 도시되어 있다.

입력모듈(110)은 지도, 지적도, 3차원 지형 모델, 2D 및 3D 시공 섹션 그리고 지형정보, 지하 매설물, 지상물 및 2D 및 3D 설계도면 등을 입력받는 모듈이다. 이때 입력 받은 각 데이터 형태는 레이어 형태로 표현되며(도 2 참조) 각 레이어들은 중첩되어 표현될 수 있다.

정보 처리모듈(120)은 상기 입력모듈(110)에 의해 입력받은 정보, 즉 지도와 레이어를매핑(mapping)시키고 지도상의 위경도, 높이 정보 및 기타 입력된 정보를 지도와 레이어에 매핑시킨다. 지도상의 임의의 부분을 사용자가 직접 지정하여 지정된 지역에 대한 정보를 요청하고 이에 대한 처리 결과를 얻을 수도 있다.

저장모듈(130)은 DB(170)에 처리된 데이터 및 레이어 매핑 정보를 저장한다.

데이터 분석 모듈(140)은 각 레이어의 속성별로 구분하며, 기간별, 지역별, 설계도별, 시공작업계획별, 진행상태 별로 여러 형태의 데이터를 계산 및 분석하게 된다.

시뮬레이션 모듈(150)은 3차원 지형을 분석하는 모듈이며, 보다 구체적으로는 길이, 면적, 체적 등을 측정하고, 등고선 지형을 생성하고 경사를 분석하며, 우기에 따른 침수구역 도출, 조망권 분석 등을 수행하고, 종/횡단면도를 생성하며, 시간의 변화에 따른 3차원 지형모델 변화 지점 파악하는 등의 작업을 수행할 수 있다.

사용자 인터페이스 모듈(160)은 사용자의 요청에 대해 이를 처리할 수 있다.

한편, 공사 구간, 지상물, 지하매설물, 민원지역, 문화재 발굴지역 등에 대한 정보 요청이 있는 경우에는, 요청 정보가 위치된 지역에 해당하는 모든 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어 민원지역에 대한 요청에 대해서는 민원이 발생한 모든 지역(민원이 발생한 곳을 포함하는 정보)를 모두 출력할 수 있다.

도 8에는 사용자에 의해 지정된 지역을 골라내는 방법을 도시한다.

임의로 중첩된 용지에 육각형으로 사용자가 지정한 지역이 존재하는 경우(a)에, 중첩된 용지 정보를 확인하는 과정을 설명한다.

용지와 사용자 지정 지역은 각각 레이어를 구성하고 있으며, 높이 정보가 서로 다르다. 따라서, 중첩된 지역을 찾기 위해 사용자 지정 지역의 경계선(직선)을 각각 개별로 추출한다. 즉, 추출된 경계선(직선)을 일정한 간격으로 지점(포인트)을 추출한다(b).

이후에, 각각 추출된 지점별로 수직으로 관통하는 지역을 모두 선택한다(c).

한편, 사용자 지정 지역에 완전히 포함되어 있는 용지는 위의 경계선과 중첩되지 않는다(a 참조). 따라서, 해당 용지는 용지의 중심점을 확인하여 해당 중심점이 사용자 지정 지역의 범위에 포함되는지 확인하여, 해당 지역에 포함되는 용지는 모두 선택한다(d).

도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명에 의한 시스템은 네트워크 상에 연결되어 있는 모바일 기기와 통신하여 결과를 어디서든 사용자에게 전할 수 있으며 상기 모바일 기기에는 스마트폰이나 태블릿, 노트북 등 종류에 관계없는 모든 무선통신기기를 모두 포함할 수 있다.

위와 같은 정보 표시가 중요한 이유는 다음과 같다.

실제적으로 공사 진행 시에 어떤 사정에 의해 (보상 등에 문제가 발생해서) 민원이 발생한 지역에 대해서는 해당 민원을 해결하기 전에는 공사를 진행할 수 없는 상황이 자주 발생하게 되며 이런 경우가 발생하면 공사를 원활하게 진행하기 위해 해당 지역 용지를 확인하고 해당 지역을 제외하고 진행할 수 있는 공사 단계를 확인하여 그 곳을 우선 진행하게 된다.

종래의 경우엔 도면 또는 용지 정보 상의 수작업(필기)를 통해 이러한 민원상황을 파악했으므로 시간이 지체되고 부정확한 정보로 행동하는 불편함이 존재했으나 본 발명 기술을 이용하는 경우 실시간 정보 디스플레이를 통해서 정확한 공사 가능 구간을 파악하고 신속한 공사를 진행할 수 있다.

도 9는 입체적 지형을 표시하고 있는 지도를 도시하는데, 인터넷 정보(readymap.org 사이트 등) 또는 파일 형태의 지도 데이터를 입력하여 지형 정보를 표출하며, 그와 중첩하여 드론이 촬영한 3D 영상을 함께 표출함으로써 입체적 지형을 표현하고 있다. 이 경우에 각 지형 정보에는 고도(altitude) 정보를 포함하게 된다.

도 10에는 지점 간의 거리를 구하기 위해서 사용자가 지도상에 선을 도시한 상태인데, 이 경우 지점간의 거리를 구하는 방법은 다음과 같다.

사용자가 지정한 출발점 및 목적지의 좌표에 해당하는 위/경도 정보를 사용하여 실제거리를 측정하게 된다. 한편, 사용자 지정 지점 간의 선이 직선이 아니고 복수 개의 직선이나 곡선의 경우에는 각 경유지에 해당하는 거리를 합산하거나, 미리 정해진 짧은 거리로 지정선을 나누어 그 각각의 거리를 합산하여 거리를 구할 수 있게 된다.

도 11은 지정 지역의 단면도를 보여주는 화면을 도시하고 있는데, 지형 정보 위에 사용자가 입력한 직선을 따라서 해당 지역의 단면을 추출하여 그래프로 표시한다. 이때, 각 지형의 고도(altitude) 정보를 확인하여 해당 지역의 단면을 그래프로 표시하게 된다.

도 12는 지도에서 지정된 일정 부분의 면적을 구하기 위해 일정한 지역을 선택한 화면을 도시하고 있다. 그 방법으로는 지역(Polygon)의 좌표 정보를 사용하여 Shoelace 알고리즘을 적용하여 산출할 수 있으며, 만일 직선이 아닌 곡선의 경우 미리 정해진 일정 거리로 곡선을 잘라서 그 각각의 잘라진 부분을 직선으로 가정함으로써 근사치를 구할 수 있다.

도 13은 3D 지도상에서 일정 지역의 체적을 구하는 각각의 방법 (a), (b)를 도시한다. (a) 방법은 지역 표면에 대해 해당 표면의 각 고도 좌표를 추출하고, 각 좌표에 대해 삼각형으로 분할(triangluation)한 후, 분할된 모든 삼각기둥에 대한 체적을 계산하여 합산하는 방법을 도시하는데 지형을 삼각 분할한 모습을 보이고 있다.

한편, (b) 방법의 경우 먼저 지역 표면에 대해 일정한 간격으로 직선 분할한다. 각 분할된 직선을 따라서 단면을 추출한다. 이때의 단면은 위 도 11에서 설명된 바와 같다. 그 후, 추출된 단면의 면적을 계산하고, 각 면적에 대해 분할된 간격의 길이를 곱하는 것으로 각 구간의 부피를 계산한 후 이들을 모두 합산한다.

이와 같은 체적은 작업을 통해 쌓인 토사량을 구하거나, 작업을 위한 대상 지형의 체적 등을 구할 수 있게 한다.

위에서 설명한 본 발명에 대한 설명 및 청구범위의 해석은 단어에 한정되지 않고 자명한 기술에 의해 포함되는 범위로 확대되어 해석되어야 한다.

10: 지도 20: 지적도
30: 지하 매설물도 40: 지상물 정보
50: 2D 설계도면 60: 3D 설계도면
70: 특수 구역 80: 3차원 지형 모델
100: 선제적 건설사업 관리 시스템 110: 입력 모듈
120: 정보 처리 모듈 130: 저자 모듈
140: 데이터 분석 모듈 150: 시뮬레이션 모둘
160: 사용자 인터페이스 모듈 170: DB

Claims

드론을 이용해서 건설 현장을 선제적으로 관리하는 시스템에 있어서,
지적도, 지하매설물 정보, 지상물 정보, 설계도면, 특정구역 정보, 3차원 수치지형 정보등을 입력받는 입력 모듈;
상기 입력된 개별 정보를 표준적 데이터로 처리하는 정보처리 모듈;
상기 처리된 개별 정보 및 지도를 저장하는 저장 모듈;
개별 데이터를 분류, 집계, 합산하여 사용자에게 유용한 정보를 제공하는 데이터 분석 모듈;
3차원 지형모델을 객체로 다양한 수치적 계산을 수행하는 시뮬레이션 모듈 및
사용자의 필요에 따라 집계, 분석, 출력 등을 처리하는 사용자 인터페이스 모듈을 포함하는, 드론을 이용한 선제적 건설 관리 시스템.
선제적 건설사업 관리 방법에 있어서,
데이터 및 레이어 정보를 입력받는 정보 입력 단계;
상기 입력된 레이어별 좌표와 위도, 경도의 매핑 그리고 데이터와 레이어 및 레이어 객체와의 매핑작업을 수행하는 정보 처리 단계;
상기 데이터 및 레이어 객체 매핑 정보를 저장하는 저장단계;
레이어 객체 등의 속성을 구분하고, 데이터 속성별 DB 업데이트, 기간별, 지역별, 설계도별, 시공 Task 별, 진행상태별 데이터의 집계, 합산 및 분석을 수행하는 데이터 분석 단계;
상기 분석된 데이터를 바탕으로 3차원 지형 모델에 대한 모사를 수행하는 시뮬레이션단계; 및
화면 및 메뉴 등을 출력하는 사용자 인터페이스 단계를 포함하는, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 방법.
제 1항에 있어서,
상기 입력 모듈은 2D 및 3D 시공 섹션 정보를 또한 입력 받을 수 있는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 시뮬레이션 모듈은, 지도상에서의 지정을 통해서 지정된 지점 간의 거리, 지정된 면적의 넓이, 지정된 곳의 부피를 계산할 수 있는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 정보 처리 모듈은, 사용자가 지정하는 임의의 지역을 인식할 수 있는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 길이는, 지정된 지역의 지도상의 좌표와 이에 대응하는 위도,경도를 통해 계산하는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 넓이는, 지정된 지역의 상기 지도상의 좌표와 이에 대응하는 위도,경도를 통해 Shoelace 알고리듬을 통해 계산되는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 체적은, 지정된 지역 표면에 대해 일정한 간격으로 직선 분할하고, 각 분할된 직선을 따라서 단면을 추출하며, 추출된 단면의 면적을 계산하고, 각 면적에 대해 분할된 간격 마다의 부피를 계산하여 모두 합산하는 것을 통해 계산되는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 체적은, 지정된 지역 표면에 대해 해당 표면의 각 고도 좌표를 추출하고, 각 좌표에 대해 삼각형으로 분할한 후에, 분할된 모든 삼각기둥에 대한 체적을 계산하는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 시뮬레이션 모듈은,
사용자에 의해 지정된 지형 정보 위의 각각의 고도정보를 이용해서 해당 지역을 단면을 계산하여 이를 그래프로 출력하는 것인, 드론을 이용한 선제적 건설사업 관리 시스템.