디지털 영상을 이용한 터널 3차원 변위 계측

김광염 ( Kwang Yeom Kim ),김창용 ( Chang Yong Kim ),이승도 ( Seung Do Lee ),서용석 ( Yong Seok Seo ),이정인 ( Chung In Lee ) 대한지질공학회 2007 지질공학 Vol.17 No.4

디지털 영상을 통한 터널 내공의 3차원 절대변위 계측의 현장 적용성 검토를 위해 OO터널 현장에 계획된 내공변위계측단면 상에 위치한 광파 타겟의 변위를 측정하고자 하였다. 디지털 영상 계측을 위한 3차원 입체모델 생성을 위해 측정위치마다 3개의 측선까지의 타겟만 고려하였다. 하나의 입체모델의 생성을 위해서 각 위치에서 3장 이상의 디지털 영상을 획득하여 입체모델을 구성하였으며, 마지막 2개 측선에서의 6개 타겟(천단, 좌우 측벽)을 계속 중첩시켜가며 다음입체 모델을 구성하여 6개 이상의 정합점이 두 입체모델에서 공유될 수 있도록 하였다. 광파 계측과 디지털 영상계측을 통한 터널 시공 중 암반의 3차원 절대변위 계측 방법을 비교하기 위해 10회에 걸쳐 디지털 영상 계측과 광파 계측을 동일한 구간에 동시에 적용하였다. 각 방법을 사용한 계측에 소요되는 시간과 계측결과를 비교하였다. In order to assess the on-site applicability of 3D absolute displacement monitoring of tunnel using digital photogrammetry, the displacement of the optical target placed at the measurement section was investigated, as planned in the OO tunnel construction site. The targets on 3 measurement lines only were considered for each point of measurement for the reconstruction of 3D cubic model for the digital vision monitoring. For each 3D model, 3 or more images have to be obtained at each point. On the last 2 measurement lines, 6 targets (crown, left and right walls) were continuously overlapped to construct 3D models so that 6 or more apices can be shared by 2 3D models. In order to compare the measurement methods of 3D absolute displacements in tunnel excavation, i. e, total station and digital image measurement, both the digital image measurement and optical measurement were conducted for 10 times in the same work section. The time and measurement results of both methods were compared.

3D 수치해석을 이용한 퇴적암 터널의 암반 등급별 전변위 산정

임성빈 ( Sung Bin Yim ),윤현석 ( Hyun Seok Yun ),서용석 ( Yong Seok Seo ),박시현 ( Si Hyun Park ) 대한지질공학회 2007 지질공학 Vol.17 No.2

터널이 굴착되면 응력이 재분배 되는 과정동안 변위가 발생한다. 터널의 변위는 굴착 전 선행변위, 굴착 후 미측정 변위, 계측변위로 구분할 수 있다. 일반적으로 굴착 전 선행변위와 굴착 후 미측정 변위의 현장 측정은 어렵기 때문에 터널 굴착에 따른 전변위의 크기와 변화 양상을 산정하기 위한 연구가 많이 수행되어왔다. 본 연구에서는 퇴적암을 기반으로 하는 터널의 지반등급별 전변위를 산정하고 이들의 특성을 파악하기 위하여 역해석 기법을 사용하였다. 계측변위와 3차원 수치해석에 의해 계산된 변위의 오차를 최소한으로 줄여 지반등급별 물성치를 추정하였으며, 굴착에 따른 전변위분포 양상을 산정하였다. 최종적으로 logistic 모형을 따르는 지반등급별 굴착에 따른 변위의 비선형 회귀식을 산정하였다. Tunnel displacement happens during the process of stress redistribution by tunnelling. Tunnel displacement can be divided into 3 types such as displacements occurring before excavation, non-measured displacements after excavation and measured displacements after excavation. Because measurements of displacements occurring before excavation and non-measured displacement after excavation are difficult and time-consuming in the field, many researchers have studied on total displacement and its characteristics with excavation using numerical analysis. In this study, we used a 3-D back analysis to estimate total displacement by rock mass grades in tunnel constructed in sedimentary rock. We reduced error between measured displacements and calculated displacements from a 3-D numerical analysis, and then estimated suitable rock mass properties by RMR classes. Ultimately, Logistic nonlinear regressions of total displacement with tunnelling were estimated by least square estimation.

터널 시공 중 3차원 절대변위 계측시스템의 개발과 적용

방준호,김기영,정용훈,Bang, Joon-Ho,Kim, Ki-Young,Jong, Yong-Hun 한국터널지하공간학회 2007 한국터널지하공간학회논문집 Vol.9 No.3

The 3D absolute displacement monitoring system has been developed to analyze the tunnel convergence measured under construction of underground structures and to manage effectively the measured data. The system is comprised of the total station, the anchor-typed target pin and the 3D absolute displacement measurement and management program. In this paper, the types and specifications of the 3D total station were presented. The anchor-typed target pin, an improved model of traditional one, was developed and its sightable distance and measurement accuracy were checked by field tests. Also a 3D absolute displacement measurement and management program, TEMS 3D, was developed to provide some analysis tools including the trend and influence lines. L/C ratio, S/C ratio and the like. The developed system was applied the construction stage of a railway tunnel for testing purpose. It is verified that the developed system is capable of predicting weak zones ahead of tunnel face by comparing with results of TSP (Tunnel Seismic Prediction) survey. 터널 및 지하공간 시공 중 일상계측에서의 계측관리 효율성 및 고급의 내공변위 분석을 위해 3차원 광파기, 선단앵커정착형 타겟부착장치, 절대변위 계측관리 프로그램으로 구성된 3차원 절대변위 계측시스템을 구축하였다. 본 연구를 통해 3차원 절대변위 계측에 필요한 광파기의 종류와 사양을 제시하였고, 기존 타겟부착장치의 문제점을 개선한 선단앵커정착형 타겟부착장치에 대한 성능시험을 수행하여 우수한 시준거리와 측정정밀도를 확인하였다. 또한 절대변위 계측관리 프로그램에 대한 현장성능시험을 수행하여 얻어진 경향선/영향선 등 다양한 분석방법을 활용하여 막장전방의 연약대 존재 예측이 가능하였고, TSP탐사결과와 비교하여 정확성을 확인하였다.

Tension Wire 계측을 통한 비탈면의 3차원 거동 분석

신태주(Taeju Shin),김태수(Taesoo Kim),황상구(Sanggoo Hwang),한희수(Heuisoo Han) 한국지반환경공학회 2015 한국지반환경공학회논문집 Vol.16 No.3

비탈면 계측시스템이 예전에 비해 많이 개선되긴 했지만, 주로 하드웨어적인 측면의 개선에 치우쳤다. 실제 비탈면의 거동은 3차원 거동이며, 3차원 거동해석은 많은 변수를 함유하고 있어 비탈면 안정해석을 위한 비탈면 거동분석프로그램은 상대적으로 개발이 부족하였다. 일차원 해석은 방향의 고려 없이 길이의 증감만을 나타내나, 실제 비탈면 현장의 경우 3차원 공간상 변화를 나타낸다. 3차원상의 공간좌표를 확정하기 위하여 결정되어야 하는 값들은 길이, 수평각 및 수직각이다. 그러므로 두 방향 및 길이 변화를 고려한 좌표 시스템을 이용하여 새로운 좌표들을 구할 경우, 3차원의 공간을 분할하여 수평변화 및 수직변화를 구분하여 비탈면의 거동을 해석할 수 있다. 본 해석 모델을 충청북도 DY비탈면의 계측 data에 적용하였다. 현장 계측자료를 3-D 해석한 결과 비탈면은 전반적으로 오른쪽으로 이동하고 있으며, 변위가 도로방향으로 일어남과 동시에 수직변위가 발생하고 있음을 알 수 있다. 현재 비탈면은 계측지점 간 누적변위가 4.3cm 이내인 미소거동을 하며, 계측지점 모두 거동양상이 유사한 변위 방향 및 크기를 보이고 있음을 알 수 있다. Several sensor systems are used to estimate and predict the slope behaviors, however though slope sensing systems are much up-to-dated compared to before, they are mainly focused on the hardware developing. It means the analyzing software is deficient to apply the examining slope behavior for slope stability. In real case, slope behavior shows the 3-dimensional movement and failure; however the modeling methods for 3-D behavior are more difficult and need more variables. 1-D analysis shows only the length variation, however the real slope makes the 3-D behaviors. To fix the 3-D space coordinate, three values should be determined such as length, horizontal angle and vertical angle. Therefore if the 3-D coordinate system were composed by the points considered of two directions and length, the 3-D space could be separated into horizontal plane and vertical plane. The data from DY-slope in Chungbuk province was analyzed to the developed 3-D coordinate system. It is concluded from the results of 3-D analysis, the slope is generally moving to transverse direction, also the displacements are happening to road and vertical direction at the same time. Presently, the accumulated displacement between sensing points shows small value within 4.3 cm, and the displacements of all sensing points show the similar directions and magnitudes.

터널 시공 및 유지관리 단계 내공변위 계측시스템 적용사례 연구

이대혁,한일영,김기선,진석우,Lee, Dae-Hyuck,Han, Il-Yeong,Kim, Ki-Sun,Jin, Suk-Woo 한국터널지하공간학회 2000 터널기술 Vol.2 No.3

3차원 광파기 계측장비와 당사에서 개발한 핵심부품인 Target Pin 및 자료처리 분석프로그램 TEMS3D을 통합한 3차원 광파기 계측시스템을 구축하여 터널의 시공중 내공변위 및 천단침하를 계측하였다. 적용결과 천단침하 계측 및 전방지반 예측 측면에서 시스템의 효용성을 검증하였다. 터널의 유지관리 단계의 내공변위 계측을 위해 DOCS시스템을 지하철 단면에 적용하여 계측치의 진동, 시스템의 검증, 열차 운행, 터널내 온도변화 및 고전압에 의한 영향을 검토하여 향후 유지관리 방안을 제시하였다. Three-dimensional total station system which integrated the instrument with Target Pin and TEMS 3D software developed by SKEC R&D center was applied to a tunnel excavation for monitoring of convergence and crown settlement. The efficiency of the system was proved as the result in the aspects of exact monitoring and prediction of rock conditions ahead of the face. To monitor the behavior of tunnel lining at the maintenance stage, DOCS system was applied to the subway tunnel section. Such many effects as the vibration of sensors, verification of the system efficiency, the effect of test trains operation, the variation of temperature and the effect of high voltage was checked. Thus the management scheme for tunnel maintenance was laid out as a proposal.

클라우드 기반 교량 받침부 3차원 변위 계측을 위한 IoT 모니터링 시스템 구축

양세화 ( Yang Se-hwa ),김건희 ( Kim Gun-hee ),신준식 ( Shin Jun-sik ),박준영 ( Park Jun-young ),박종웅 ( Park Jong-woong ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근 교량의 부식/파손으로 인해 교량 거더를 지탱하는 교량 받침부를 모니터링하고 진단하는 기술이 요구되고 있다. 이로 인해 평면 타겟을 교량 하부에 부착하고 카메라를 주기적으로 교량 받침부 변위를 영상처리기법으로 모니터링하는 연구가 이루어지고 있으나, 이러한 방식은 주기적으로 현장에서 데이터를 취득해야하므로 연속성이 떨어질 뿐만 아니라 3차원 거동을 정확히 해석하기엔 충분치 않다. 본 연구에서는 현장에 설치가능한 장기간 변위 모니터링이 가능한 영상 모니터링 센서를 개발하고, 클라우드 연결을 통해 카메라를 통해 취득한 받침부의 3차원 변위를 높은 정확도로 측정하고자 한다. 제안된 방법은 실내 실험을 통해 3차원 변위 측정을 검증하였으며, 실제 교량 적용을 통해 사용성을 검증하였다.

클라우드 기반 교량 받침부 3차원 변위 계측을 위한 IoT 모니터링 시스템

양세화 ( Yang Se-hwa ),김건희 ( Kim Gun-hee ),신준식 ( Shin Jun-sik ),박준영 ( Park Jun-young ),박종웅 ( Park Jong-woong ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

최근 교량의 부식/파손으로 인해 교량 거더를 지탱하는 교량 받침부를 모니터링하고 진단하는 기술이 요구되고 있다. 이로 인해 평면 타겟을 교량 하부에 부착하고 카메라를 주기적으로 교량 받침부 변위를 영상처리기법으로 모니터링하는 연구가 이루어지고 있으나, 이러한 방식은 주기적으로 현장에서 데이터를 취득해야 하므로 연속성이 떨어질 뿐만 아니라 3차원 거동을 정확히 해석하기엔 충분치 않다. 본 연구에서는 현장에 설치 가능한 장기간 변위 모니터링이 가능한 영상 모니터링 센서를 개발하고, 클라우드 연결을 통해 카메라를 통해 취득한 받침부의 3차원 변위를 높은 정확도로 측정하고자 한다. 제안된 방법은 실내 실험을 통해 3차원 변위 측정을 검증하였으며, 실제 교량 적용을 통해 사용성을 검증하였다.

클라우드 기반 교량 받침부 3차원 변위 계측을 위한 IoT 모니터링 시스템 구축

양세화 ( Yang Se-hwa ),김건희 ( Kim Gun-hee ),신준식 ( Shin Jun-sik ),박준영 ( Park Jun-young ),박종웅 ( Park Jong-woong ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

최근 교량의 부식/파손으로 인해 교량 거더를 지탱하는 교량 받침부를 모니터링하고 진단하는 기술이 요구되고 있다. 이로 인해 평면 타겟을 교량 하부에 부착하고 카메라를 주기적으로 교량 받침부 변위를 영상처리기법으로 모니터링하는 연구가 이루어지고 있으나, 이러한 방식은 주기적으로 현장에서 데이터를 취득해야하므로 연속성이 떨어질 뿐만 아니라 3차원 거동을 정확히 해석하기엔 충분치 않다. 본 연구에서는 현장에 설치가능한 장기간 변위 모니터링이 가능한 영상 모니터링 센서를 개발하고, 클라우드 연결을 통해 카메라를 통해 취득한 받침부의 3차원 변위를 높은 정확도로 측정하고자 한다. 제안된 방법은 실내 실험을 통해 3차원 변위 측정을 검증하였으며, 실제 교량 적용을 통해 사용성을 검증하였다.

구조물 수평변위 계측을 위한 3D Laser scanning과 MEP layout의 비교 분석

심학보 ( Shim Hak-bo ),석원균 ( Seok Won-kyun ),박순전 ( Park Soon-jeon ) 한국건축시공학회 2020 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.20 No.2

MEP layout and 3D Laser scanning are widely used equipment for displacement measurement in construction site. In this study, MEP layout and 3D Laser scanning were used to measure the lateral displacement of the same structure, and then the advantages and disadvantages of each were compared and analyzed. In general, it has been shown that MEP layout can save a lot of time compared to 3D Laser scanning. And it was found that the lateral displacement measurement results measured at a distance of 15m were similar to each other.