지상 레이저 스캐너를 이용한 경지정리지역의 지적 현황측량

이인수(Lee InSu),차득기(Tcha DekKie),김수정(Kim SuJeong) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 D Vol.27 No.2D

Terrestrial laser scanning provides highly accurate, three-dimensional images. By sweeping a laser beam over a scene or object, the laser scanner is able to record millions of 3D points in a short period and is widely used in the various fields as one of surveying equipments. This study focuses on the examination on the natural boundaries' extraction using terrestrial laser scanner in Land Consolidation Area. The result shows that it has a good accuracy in positioning and it is also possible to extract a boundary of land parcel. But further researches into the complementary surveying methods and the algorithms for the boundary extraction for furthering the use of laser scanning technology are required. 지상 레이저 스캐닝은 고정도의 3차원 영상을 제공한다. 레이저 빔을 현장이나 대상물에 발사함으로써 레이저 스캐너는 짧은 시간에 수백만의 3차원 측점들을 기록할 수 있으므로 다양한 응용분야에서 측량장비 중 하나로 널리 이용된다. 본 연구에서는 경지정리지역에서 지상 레이저 스캐너를 이용한 자연경계 추출에 대해 중점적으로 연구가 이루어졌다. 실험측량 결과, 레이저 스캐닝 기술은 위치결정에서 우수한 성과를 보였으며 자연경계 추출도 가능함을 입증하였다. 그러나 레이저 스캐닝 기술 활용을 촉진하기 위해 보조 측량기법과 선형추출 알고리즘에 대한 추가 연구가 요구된다.

홍성 신경리 마애여래입상의 3차원 기록화를 통한 포토그래메트리의 유용성 연구

오준영,김충식 국립문화재연구원 2017 헤리티지:역사와 과학 Vol.50 No.3

The purpose of this study is to improve the usefulness of photogrammetry in the field of cultural heritage recording concentrated on laser scanning. Two measurement methods(laser scanning, photogrammetry) were compared in terms of accuracy and reality for the Rock-carved Standing Buddha in Singyeong-ri, Hongseong. With regard to accuracy, the distances of major points by both shape information and between the two shape information were compared. Only a deviation of about 1mm was found in the distance measurement of the major points by both shape information. In particular, the average distance between two shape information identified through aligning was only about 0.01mm. Also, the absolute deviation within about 2mm accounted for 70% of the total, and the absolute deviation within about 3.5mm was found to be 95.4% of the total. These values showed very high similarity between laser scanning and photogrammetry based shape information. In respect of reality, the carved depth, texture, and patterns were compared. As a result of comparing four cross-sectional shapes, only slight differences were found in the shape information of both measurement techniques and similar shapes were identified. The overall texture of both shape information was also similar. However, the detailed shape based on the photogrammetry with decimation is realized with a smoother texture than the original and laser scanning. In particular, Photogrammetry also realistically expressed the various ornaments carved in the Rock-carved Buddha and the patterns with shallow depths were comparatively detailed. 이 연구는 레이저스캐닝 중심의 문화유산 기록화 분야에서 포토그래메트리의 유용성 제고에 목적을 두고 있다. 두 계측기술(레이저스캐닝, 포토그래메트리)은 홍성 신경리 마애여래입상을 중심으로 정확성과 사실성 측면에서 비교되었다. 정확성 측면에서는 형상정보별 주요 지점과 두 형상정보 사이의 거리가 비교되었다. 마애불의 형상정보별 주요 지점의 거리 측정에서는 약 1mm 내외의 편차만이 확인되었다. 특히 정합을 통해 확인된 두 형상정보 사이의 평균거리는 약 0.01mm에 불과했다. 또한 약 2mm 이내의 절대편차가 전체의 70%를 차지하였으며, 약 3.5mm 이내의 절대편차가 전체의 95.4%로 확인되었다. 이러한 수치들은 레이저스캐닝 대비 포토그래메트리의 매우 높은 일치도를 보여주었다. 사실성 측면에서는 조각 깊이, 질감, 문양이 비교되었다. 4개의 단면 형상을 비교한 결과 두 계측기술별 형상정보는 미세한 차이만을 보였고, 전반적으로 유사한 형상이 확인되었다. 두 형상정보의 전체적인 질감도 유사하였다. 하지만 데시메이션이 적용된 포토그래메트리 기반의 세부 형상은 실물과 레이저스캐닝에 비해 매끄러운 질감으로 구현되었다. 특히 포토그래메트리는 레이저스캐닝과 동일하게 마애불에 조각된 다양한 문양도 사실적으로 구현하였으며, 얕은 깊이의 문양도 비교적 세밀하게 나타났다.

레이저 펄스 부호화를 이용한 원거리 고해상도 3D 스캐닝 라이다

김건정,박용완,Kim, Gunzung,Park, Yongwan 한국광학회 2016 한국광학회지 Vol.27 No.4

본 논문에서는 DS-OCDMA(direct sequence optical code division multiple access)와 스캐닝 방식의 MEMS (microelectromechanical system) 거울을 이용하여 픽셀별로 스캐닝하는 라이다 시스템(light detection and ranging, LIDAR)의 설계와 시뮬레이션 결과를 기술한다. 제안하는 라이다는 $848{\times}480$ 해상도의 거리 영상을 1초에 60번 측정한다. 영상을 구성하는 각각의 픽셀마다 픽셀 정보와 체크섬을 DS-OCDMA로 부호화한 레이저 펄스로 방출하므로, 반사파를 검출하기 위하여 대기할 필요없이 연속으로 거리 측정이 가능하다. MEMS 거울은 부호화된 레이저 펄스를 반사하여 측정을 원하는 방향으로 보내기 위한 용도로 사용한다. 하나의 거리 영상을 구성하는 픽셀 정보의 처리가 모두 완료되면, 픽셀 개개의 반사파 비행시간을 이용하여 포인트 클라우드를 생성한다. This paper presents the design and simulation of a three-dimensional pixel-by-pixel scanning light detection and ranging (LIDAR) system with a microelectromechanical system (MEMS) scanning mirror and direct sequence optical code division multiple access (DS-OCDMA) techniques. It measures a frame with $848{\times}480$ pixels at a refresh rate of 60 fps. The emitted laser pulse waves of each pixel are coded with DS-OCDMA techniques. The coded laser pulse waves include the pixel's position in the frame, and a checksum. The LIDAR emits the coded laser pulse waves periodically, without idle listening time to receive returning light at the receiver. The MEMS scanning mirror is used to deflect and steer the coded laser pulse waves to a specific target point. When all the pixels in a frame have been processed, the travel time is used by the pixel-by-pixel scanning LIDAR to generate point cloud data as the measured result.

레이저 스캐닝 기법을 이용한 도심지 굴착 계측

Youssef Hashash 東亞大學校 建設技術硏究所 2006 硏究論文集 Vol.30 No.1

도심지 굴착의 안정관리를 위하여 굴착벽체의 횡변 위, 굴착 배면지반 침하, 토압 등 많은 계측이 수행되고 있다. 그러나, 이러한 계측정보들은 굴착면 형상, 시공 상황 등 정확한 시공정보들과 결합되지 못하고 대략적인 시공기록만을 바탕으로 단편적으로 분석되는 실정이다. 정확한 시공 상황을 알지 못하면 계측정보의 분석을 제대로 수행하기 어렵다. 그러므로 정확한 시공 상황을 수집, 기록하여 단편적인 계측정보들과 결합분석하는 안정관리가 필요하다. 본 연구는 도심지 굴착 시 굴착단계별 굴착면 형상, 시공 상황 등을 정밀계측, 기록하기 위하여 레이저 스캐닝이라는 새로운 최신기법을 도입하였다. 이 방법은 레이저 파장을 목표체에 보낸 후 되돌아오는 벚을 감지하여 물체의 거리를 계측한다. 레이저 파장을 여러 위치에서 3차원적으로 계측함으로써 굴착면, 버팀보, 시공기계 등에 대한 3차원 형상정보를 얻을 수 있다. 이 방법을 이용하여 계측하는 방법을 그림 1에 나타내었다. 본 연구에 이용된 레이저 스캐너는 Cyrax 2500으로서 다음의 특징을 가지고 있다. 최대 측정거리는 100 m 이고 ±2 mm의 정밀도를 가지고 있다.

3차원 레이저 스캐닝을 이용한 수치지형도 수정에 관한 연구

이용희(Lee Yong Hee),문두열(Moon Doo Youl),김가야(Kim Ka Ya),박동일(Park Dong Il) 대한공간정보학회 2008 대한공간정보학회지 Vol.16 No.2

지도 제작이 갖는 의미는 그 나라의 측량 기술 수준을 대변한다는 것이다. 또 그 나라 사람들이 얼마만큼 세계 속에서 국제적 활동을 하고 있는지에 대한 묵시적 표현 수단이라고 불 수 있다. 현재 우리나라에서는 국가 기본도를 비롯하여 여러 축척의 수치지도가 제작되어있다. 그러나 현재의 수치지도는 항공사진측량 또는 위성영상을 이용하여 신규제작이나 수정ㆍ갱신이 이루어지고 있지만, 산업의 발달과 국가경제 성장으로 인하여 수시로 변화하는 지형. 지물에 대한 즉각적인 수정이나 갱신을 실시하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 레이저 스캐닝(3D Laser Scanning)을 국부지역에 적용하여 실제 지형과 같은 3차원 공간좌표로 취득하여 수치지도 수정 갱신에 요구하는 측위 정확도 제시와 실험에 적용하여 사용자 편의를 제공하고자 한다. The import of cartography is spoke for surveying technique level of the country. Also, it is the implied expression means about international operations amount in the world of people in the country. Nowadays, various digital maps on a reduced scale were drawn in Korea including the topographic series of a nation. Though these digital maps are drawn and revised by using aerial photogrammetry or satellite image, there are some problems that it is difficult to revise or renew the topography and natural feature immediately which changes frequently. As the countermeasures of these problems we use 3D Laser Scanning accumbency method, which provides user with convenience and accumbency accuracy which is required to revise and renew digital maps.

지상 레이저 스캐닝 기법을 이용한 암반 사면의 불연속면 분석

오승찬,박형동,조영도 한국자원공학회 2012 한국자원공학회지 Vol.49 No.1

Discontinuity orientation is a major factor that influences mechanical behavior of rock mass. Field survey using clinometer can collect orientation data, but recent laser scanning technique has been used alteratively. Existing laser scanning method was labor-intensive in preprocessing, and trial and error approach was required to adjust input parameters. Therefore, this study presents orientation analysis technique directly from raw point cloud data obtained from laser scanning. To evaluate the accuracy of the method, indoor test was performed, and the error of dip direction and dip was within 2°. Field test were performed at rock exposures in Sinsang-ri, Gapyeong, Korea, and the orientation result was within observation error. This method is expected to be useful when field discontinuity measurement is needed with a preservation of rock face in underground tunnel or rock slope. 암반의 역학적 거동을 평가하는 데 입력되는 주요 변수 중 하나인 불연속면의 방향성은 일반적으로 수작업 측정을 통해 얻어지지만 최근 레이저 스캐닝 기법을 활용한 분석이 이루어지고 있다. 지금까지의 레이저 스캐닝 분석 기법은 전처리 작업이 복잡하고 시행착오를 통해 입력 변수를 조정할 필요가 있었다. 따라서 본 연구는 레이저 스캐닝으로부터 얻어진 점군 자료로부터 직접적으로 방향성 분석을 수행하는 기법을 제시한다. 제시한 방법의 정확도를 판단하기 위해 실내 시험을 수행한 결과 경사방향, 경사각에 대해 평균 2도 이내의 오차로 방향성을 예측하였다. 현장 적용성을 확인하기 위하여 경기도 가평군 신상리의 화강암 암반에 대해 자료를 취득하고 분석을 수행하여 조사자에 따른 측정 오차 이내의 값을 얻었다. 본 연구에서 제안한 기법은 대상 암반을 재현하면서 절리군 분석, 개별 절리의 분류가 가능하여 사면이나 터널에서의 방향성 정보 획득에 이용될 것으로 기대한다.

공간 특성에 따른 라이다 스캐닝 결과의 정확도 비교

이건원,김정인,안요섭 대한건축학회지회연합회 2024 대한건축학회연합논문집 Vol.26 No.1

본 연구는 기존 건물의 역설계를 위해 LiDAR 스캐닝의 정확성을 검토하는 것을 목표로 한다. 건축 역설계에 일반적으로 사용되는 고정형 지상 LiDAR는 스캐닝 과정과 그 이후에 여러 위치에서 스캐닝된 결과물을 정합하는 과정에서불가피하게 오류가 발생한다. 또한 현장 조건과 스캔되는 공간의 특성에 따라 오류 발생 가능성이 증가한다는 특징을갖는다. 따라서 본 연구는 도고 지역 내의 청수장 건물 세 동을 스캐닝하고 측정한 데이터를 기반으로 도면을 생성한후, 생성된 도면의 주요 벽의 길이를 비교하여 오류를 평가하였다. 오류는 절대 오류(절대적인 길이의 차이 측정)와오류율(상대 비율 측정)이라는 두 가지 주요 지표를 사용하여 평가되었다. 주로 긴 벽, 복잡한 형태 등의 현장 조건이있는 방과 벽이나 창문 두께와 같은 측정 기준을 정확하게 설정하기 어려운 상황에서 두드러진 오류가 발생하였다. 이러한 오류는 주로 기계적 오류, 정합 과정에서의 오류, 현장 측정에서의 부정확성에서 기인한다. 이러한 점을 고려하여, 정확한 스캐닝 지침을 개발할 필요가 있으며, 정확성을 검증하기 위한 추가 연구가 필요하다. This study aims to examine the accuracy of scanning using LiDAR, a representative technology in reverse engineering of existing buildings, which has recently received significant attention. Fixed ground LiDAR, commonly employed in architectural reverse engineering, inevitably incurs errors during scanning and subsequent alignment process from multiple locations. Additionally, the likelihood of errors increases depending on on-site conditions and the characteristics of the space being scanned. This research conducted actual scanning and measurements of three buildings within the Cheongsu-jang complex, representing the memory of Dogo Hot Springs in the Dogo Urban Regeneration Area. After creating drawings using the results measured in different ways, the study evaluated the length errors of major walls in the generated drawings. The errors were assessed using two primary indicators: absolute error, measuring the difference in absolute length, and error rate, gauging the relative ratio. The findings revealed that the absolute error length across the three buildings averaged between 82.74~184.5 mm, with an average error rate of 2.04~2.83%. Predominant errors occurred in rooms with long walls, complex shapes, or challenging site conditions, and in scenarios where establishing measurement standards like wall or window thickness was difficult. These errors can be attributed to mechanical, alignment, and on-site operational inaccuracies. Considering these points, further research is necessary to develop more accurate scanning guidelines and to validate accuracy in a wider variety of cases.

액체거동의 비접촉 다점측정을 위한 레이저진동계와 갈바노미터스캐너 계측시스템

김준희,신윤수,민경원 한국전산구조공학회 2018 한국전산구조공학회논문집 Vol.31 No.5

슬로싱과 같은 액체의 동적 거동을 측정하고 제어하는 연구가 다양한 공학분야에서 활발히 진행중이다. 건축공학분야에서 도 건축물의 풍진동을 저감시키는 동조액체감쇠기의 연구에 액제 진동이 측정되고 있다. 본 논문에서는 기존 파고 측정 센서의 한계를 극복하기 위하여 레이저 장비 중 LDV와 스캐닝 장비 중 갈바노미터스캐너를 이용하여 동조액체감쇠기 내의 액체 진동을 측정하는 방법을 제안하고 검증하였다. LDV가 속도와 변위를 측정하는 원리를 기술하였고 갈바노미터스캐너의 구동 원리에 따라 LDV의 단일 포인트로 다점측정이 가능한 시스템을 구성하였다. 동조 액체감쇠기의 4점 액체 진동을 측정하여 각 점의 시간 영역 데이터를 기존에 사용하던 비디오 센싱 데이터와 비교하였고 파형 분석을 통해 진행파와 정상파를 구별할 수 있음을 확인하였다. 또한 측정 딜레이가 있는 데이터를 상호 상관을 취하여 특이값 분해를 하고 이론 및 비디오 센싱 결과와 일치하는 고유진동수와 모드형상을 도출하였다. Researches regarding measurement and control of the dynamic behavior of liquid such as sloshing have been actively on undertaken in various engineering fields. Liquid vibration is being measured in the study of tuned liquid dampers(TLDs), which attenuates wind motion of buildings even in building structures. To overcome the limitations of existing wave height measurement sensors, a method of measuring liquid vibration in a TLD using a laser Doppler vibrometer(LDV) and galvanometer scanner is proposed in this paper: the principle of measuring speed and displacement is discussed; a system of multi-point measurement with a single point of LDV according to the operating principles of the galvanometer scanner is established. 4-point liquid vibration on the TLD is measured, and the time domain data of each point is compared with the conventional video sensing data. It was confirmed that the waveform is transformed into the traveling wave and the standing wave. In addition, the data with measurement delay are cross-correlated to perform singular value decomposition. The natural frequencies and mode shapes are compared using theoretical and video sensing results.

건물 골조공사 시공정밀도 측정에 3D 레이저 스캐닝 기술 적용 사례연구

김주용,김광희 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.4

As the era of the 4th industrial revolution begin, the introduction of smart construction technology in the construction industry is in actively. Among the various 4th industrial revolution technologies, in this study, the 3D laser scanning technology was applied to the structural frame construction to confirm the possibility by analyzing the cases to check the quality, etc. As a result, it was possible to check the spacing of wall rebar, the verticality and thickness of the concrete wall, and the horizontality and thickness of the concrete slab during frame construction. Therefore, when 3D laser scanning is applied to the structural frame work during the construction work, it will be possible to check the condition more quickly and with less manpower, thereby contributing to the improvement of the productivity and quality of the construction work. 4차 산업혁명 시대가 도래하면서 건설업에 스마트 건설 기술의 도입이 활발히 이루어지고 있습니다. 다양한 4차 산업혁명 기술 중 본 연구에서는 3D 레이저 스캐닝 기술을 골조시공에 적용하여 품질 등을 확인하는 사례를 분석하여 가능성을 확인하였다. 그 결과 골조 시공 시 벽체 철근의 간격, 콘크리트 벽체의 수직성과 두께, 콘크리트 슬래브의 수평성과 두께를 확인할 수 있었다. 따라서 공사 중 구조골조 작업에 3D 레이저 스캐닝을 적용하면 보다 적은 인력으로 신속하게 상태를 확인할 수 있어 공사의 생산성과 품질 향상에 기여할 수 있을 것이다.

레이저 스캐닝을 이용한 문화재 보존에 관한 기초연구

김정환(Lee, Hong-Hwan),우승학(Woo, Seung-Hak) 대한건축학회 2017 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.37 No.2