지상 라이다를 활용한 현황측량 연구

이인수(Lee In Su),강상구(Kang Sang Gu) 대한공간정보학회 2006 대한공간정보학회지 Vol.14 No.3

현재 3차원 지상 레이저 스캐너를 통해서 짧은 시간에 대상물의 수많은 위치에 대한 고정도의 3차원 좌표를 얻을 수 있다. 그래서 최근에 지상 레이저 스캐닝은 측지분야를 포함하여 토목공학, 고고학 및 건축, 그리고 응급서비스 및 국방, 기타 등 다양한 분야에서 널리 응용되고 있다. 본 연구는 지상 라이다를 이용한 현황측량을 다루었으며, 실험측량 결과 대상물의 선형 특징추출이 가능하였으며 토탈스테이션 측량성과에 필적하는 위치결정 정확도를 얻었다. 이를 통해 향후 항공 라이다와 항공사진측량기술과의 결합에 의해 지상 레이저 스캐닝의 잠재응용분야는 더욱 증대될 것으로 기대된다. Nowadays 3D terrestrial laser scanners record high precision three-dimensional coordinates of numerous points on an object surface in a short period of time. So terrestrial laser scanner is applied to a wide variety of fields including geodesy, and civil engineering, archaeology and architecture, and emergency service and defence, etc. This study deals with the potential application of terrestrial laser scanner in the reconnaissance surveying. The results shows that terrestrial laser scanner is possible to extract the linear features and the positioning accuracy of objects measured by total station surveying is comparative to that by terrestrial laser scanner. Thereafter, it is expected that the potential applications of terrestrial laser scanning will be more increased by combining terrestrial laser scanners with airborne LiDAR (Light Detection And Ranging) and photogrammetric technology.

스캔 모델 생성을 위한 광대역 스캐너와 모바일 스캐너 적합성 비교

탁우영 ( Tak Woo-young ),김정섭 ( Kim Jeongseop ),김민구 ( Kim Minkoo ) 충북대학교 건설기술연구소 2023 建設技術論文集 Vol.42 No.2

현재 국내 건설산업에서는 지상 라이더를 이용하여 BIM 모델 설계를 통해 품질 및 생산성 향상, 시공 오차 최소화, 유지관리 등 다양하게 활용하고 있다. 하지만 지상 라이더 스캐너는 전문 인력을 필요로 하며, 높은 비용으로 인해 사용이 어렵다는 한계점이 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 본 연구에서는 1) 지상 라이더 스캐너와 모바일 스캐너의 스캔 소요 시간과 비용을 비교 분석하고, 2) 광파기와 각 스캐너의 계측 정확도를 일대일로 분석하여 현장 적용 가능성 검토를 목적으로 하였다. 실험 결과, 모바일 스캐너가 지상라이더 스캐너 보다 스캔에 소요되는 시간이 더 적은 것으로 나타났다. 또한, 소요 비용 측면에서 더 저렴하고, 작업일이 길어질수록 모바일 스캐너를 사용하는 것이 효율적인 것으로 분석되었다. 계측 정확도는 평균 오차가 지상 라이더 스캐너에 비해 다소 떨어졌지만, 작은 수준의 공간에서는 유효한 정확도를 도출하였다. 이 결과를 바탕으로 현장의 작은 면적의 공간과 같은 곳에서 모바일 스캐너의 활용도가 높아질 것으로 기대한다. Currently, the domestic construction industry is using ground lidar to design BIM models to improve quality and productivity, minimize construction errors, and maintain them. However, ground lidar scanners require specialized manpower and are difficult to use due to their high cost. To address these limitations, this study aims to 1) compare and analyze the scanning time and cost of ground lidar scanners and mobile scanners, and 2) examine the field applicability by analyzing the measurement accuracy of each scanner one-on-one with the optical waveguide. The experimental results showed that the mobile scanner took less time to scan than the ground lidar scanner. It was also analyzed that the mobile scanner was cheaper in terms of cost, and that it was more efficient to use the mobile scanner for longer working days. As for the measurement accuracy, the average error was somewhat lower than that of the ground lidar scanner, but it was still valid for small levels of space. Based on these results, it is expected that the utilization of mobile scanners will increase in areas such as small areas in the field.

지상라이다데이터에서 추출한 건물외곽선의 정확도 분석

정철두(Jeong Chull-do),오종민(Oh Jong-min),김승용(Kim Seung-yong) 대한공간정보학회 2010 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2010 No.1

지상라이다는 측정대상에 대해 레이저 빔을 방출하여 되돌아오는 빔의 왕복시간 또는 위상차를 계산하여 X, Y, Z 의 3차원 좌표성분의 Point데이터 군(Point Clouds)으로 저장을 하는 장치이다. 이 기술은 근래에 건축, 토목분야에서 정밀측량과 유지관리, 역설계 등의 분야에서 기술혁신을 주도하고 있으며, 점차 그 영역이 확대되어 가고 있는 추세이다. 본 연구에서는 지상라이다를 이용하여 현황 및 지적경계선을 벡터형태로 생성하고 항공사진측량에 의하여 제작된 수치지도의 현황선 및 전자측퍈측량에 의해 작성 된 지적경계선과의 비교를 통해 정확도 검증을 하였다. 그 결과, 지상라이다데이터의 수평 및 수직 위치정확도가 국토지리정보원에서 발행한 수치지도 작성 내규에 언급된 1/1,000이하 지도의 정확도를 만족하므로, 향후 수치지도제작에서 지상라이다를 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다. The terrestrial laser scanner is a storage device as saving point clouds of X, Y, Z in 3D coordinate calculating phase difference or turnaround time of laser beam emission from terrestrial laser scanner. This technology has been extended over construction, engineering for close survey, maintaining and led for technical innovation. In this study, accuracy is verified through comparing cadastral boundaries using an electronic surveying table and line from digital map using digital photogrammetry with the vector data extracted from terrestrial laser scanner. In the result, horizontal and vertical accuracy are satisfied with the rules of producing 1:1,000 digital map in National Geographic Information Institute. Therefore, it presents that terrestrial laser scanner can be used in producing a digital map.

해빈 모형 구현을 위한 지상용 레이저 스캐너와 RTK-GPS의 자료 획득

이형석 ( Hyung Seok Lee ),김인호 ( In Ho Kim ) 한국지리정보학회 2009 한국지리정보학회지 Vol.12 No.1

Various methods have been employed for acquiring beach surface data, which are used to monitor shoreline changes due to beach erosion. This study explores the possibility of constructing and implementing a surface model of beach using data acquired with a terrestrial laser scanner and RTK-GPS. Digital images and three-dimensional data of beach areas acquired at 20 cm intervals using a laser scanner were used to create a digital surface model covered with digital image. Seven months later, the beach area was surveyed using an RTK-GPS, and another beach model was constructed using the data collected with an accuracy of 1.9 cm. The use of a terrestrial laser scanner is expected to ensure acquisition of good quality results and help deal with seasonal changes in beach areas. Because readings obtained with the RTK-GPS are dependent on the number of sampling points in beach model, difficulties are encountered when fixing the survey points. However, RTK-GPS could be used to implement a three-dimensional model by correcting the hidden parts in images obtained using a terrestrial laser scanner. Therefore, an RTK-GPS and a terrestrial laser scanner can be used in combination to obtain more precise data for the construction of beach model data.

지상레이저스캐너 성능평가를 위한 테스트베드 구축 방안

이인수,차득기,김수정,김진 대한공간정보학회 2009 Spatial Information Research Vol.17 No.1

3D terrestrial laser scanners record high precision three-dimensional coordinates of numerous points on an object surface in a short period of time, and is applied to a wide variety of fields including geodesy, and civil engineering, archaeology and architecture, and emergency service and defence, etc. However, most of terrestrial laser scanner utilized in homeland, were imported from foreign country, and also was not authorized formally as the surveying instrument. Therefore, standard test facility to calibrate and perform its evaluation in order to utilize it in a variety of fields is required. This study deals with the test facility of foreign countries for terrestrial laser scanner and suggest the establishment scheme of domestic test facility. 3차원 지상레이저스캐너는 짧은 시간에 대상물의 수많은 위치에 대한 고정도의 3차원 좌표를 얻을 수 있는 장비로서 측지분야를 포함하여 토목공학, 고고학 및 건축, 그리고 응급서비스 및 국방 등 다양한 분야에서 널리 응용되고 있다. 그러나 국내에서 이용되는 지상레이저스캐너 장비는 대부분 외국에서 수입되고 있으며, 현재 측량장비로서 공인되지 않은 상태이다. 따라서 지상레이저스캐너를 다양한 분야에서 활용하기 위해서는 장비 검정과 성능평가를 위한 실외 표준 테스트베드가 필요하다. 본 연구에서는 지상레이저스캐너의 테스트베드 구축과 관련하여 국외 사례를 고찰하여 이를 통해 국내 테스트베드 구축 방안을 제시하고자 한다.

이동식 레이저 스캐닝 기술 기반 도로선형 재현 융합기술 정확도 분석

노태호 국제차세대융합기술학회 2021 차세대융합기술학회논문지 Vol.5 No.3

본 연구에서는 이동식 레이저 스캐너를 이용하여 도로선형을 분석하고 지상 레이저 스캐너와의 관측값과 비교하는 실험을 실시하였다. 결과 첫째 각 방향의 평균제곱근오차 산정 결과, X방향 ±0.110m, Y방향 ±0.160m, Z방향 ±0.038m이 고 공간위치오차는 평균 ±0.385m로의 정도가 확보됨을 알 수 있었다. 둘째, 자료 획득 시 관측자의 인위적 방향 관측 습관, 진행 속도 및 신체조건 등이 관측 자료에 영향을 미친 것으로 추정된다. 셋째, 자료 획득 장비의 수직 시야각은 수직 위치 결정에 영향을 미침을 알 수 있었으며, 향후 이동식 레이저 스캐너를 이용한 도로 선형에 대한 자료 획득 시 신속한 자료 제공과 재난현장에서의 신속한 자료 구축에 활용성이 있는 것으로 판단된다. This study conducted an experimental research to analysis the road alignment by using the mobile laser scanner and also to compare the accuracy and utilization with terrestrial laser scanner. In the results of experiment, the root mean square error occurred like ±0.110m in the X-direction, ±0.160m in the Y-direction, and ±0.038m in the Z-direction, so the spatial position error as much as ±0.385m was secured in the absolute mean error. Second, it was found that the observer's artificial direction observation habit, progression speed, and physical condition can be reflected in the observation data when data is acquired. Third, it was found that the vertical viewing angle of the observation equipment has an effect on the determination of the vertical position, and it is expected that it will be possible as an effective basic data for the use of rapid data provision and disaster scene using a mobile laser scanner in the future.

측량용 레이저 스캐너의 정밀도 개선을 위한 송신부설계

유현국(Yoo, Hyun Kuk),정중연(Jeong, Jung Yeon),오동근(Oh, Dong Geun),김재순(Kim, Jae Soon) 한국측량학회 2009 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2009 No.4

본 논문에서는 측량용 3차원 레이저 스캐너의 소형화를 위해 광원으로 레이저 다이오드를 사용한 송신부 광학계의 설계를 다루었다. 레이저 다이오드를 사용할 경우 활성층의 특성상 타원형의 Beam shape를 갖게 되고 또한 비점수차를 지닐 수 밖에 없는 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 레이저 다이오드의 비점수차를 제거하기 위하여 시준렌즈와 원통형렌즈를 사용하였으며 1mrad 의 빔 발산각을 갖는 평행광을 만들기 위해 핀홀과 Aperture의 사용을 제안하였다. 이를 바탕으로 실제 제작된 소형 광학계를 사용하여 직경 3.5mm, 0.3mrad 이하의 빔 발산각을 갖는 평행광을 구현하였다. Laser diode is used as a crucial part for minimization of terrestrial 3D Laser Scanner. But it has certain limitations such as oval beam shape and inevitable astigmatism. In order to realize a parallel light with beam divergence below 1 mrad, These problems of laser diode can be solved through beam shaping by Pinhole and Aperture. Finally, this study could materialize a collimated beam with 0.3 mrad beam divergence angle and 3mm diameter, that performance and checked by using real manufacture.

The effect of partial transparency of spherical targets on TLS point clouds registration accuracy

Grzegorz Lenda,Urszula Marmol,Michał Buczek 대한토목학회 2018 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.22 No.7

Registering of point clouds from terrestrial laser scanning, is often carried out using spherical targets. Instead of expensive originaltargets, it is also possible to use other spherical elements. Such targets, encountered in practice, may be, for example, Styrofoamspheres, spheres built using 3D printers, spherical, milky lampshades. Most spheres which are used as substitutes, have a certaincommon feature: as a result of partial transparency of the material, the laser beam can penetrate inside, changing distancemeasurements. This applies both to glass spheres and a wide range of synthetic products. These materials may therefore have anegative effect on the accuracy of determining the centers of the reference spheres and, consequently, the accuracy of registrationpoint clouds in neighbouring scanners’ positions. This paper presents the results of the research studies allowing to assess this effect. Both the accuracy of determining the centers of the spherical targets, as well as the displacements occurring in the point cloudsmerged with their use were determined. Specialized field: Surveying & Geo-Spatial Engineering : Deformation Surveying

대상물 표면특성에 따른 측점군 반사강도 분석

이인수(Lee In Su),박성석(Park Sung Seok) 한국지적정보학회 2008 한국지적정보학회지 Vol.10 No.1

지상라이다는 반사된 신호의 후방산란 레이저 광선의 광학에너지를 기록하며, 이 값들은 반사강도(intensity)로 불린다. 이 연구에서, 젖은 상태와 건조 상태의 종이, 콘크리트 벽돌, 합판과 스티로폼, 그리고 4가지의 세라믹 타일의 표면에 대해 실내 단거리 및 실외 중거리에서 레이저스캐닝을 수행하여 각각의 반사강도 값을 분석하였다. 연구결과, 지상라이다 레이저 광선은 대상물의 표면재질의 거칠기와 색상, 그리고 물 이 반사강도 값에 영향을 끼친다. 이런 결과는 지상라이다 측점군의 품질평가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. Terrestrial laser scanners record the optical power of the back scattered echo of the emitted signal. These values are supplied as so-called intensity. In this study, intensity valued are investigated for a variety of objects such as a paper, a concreted brick, a sheet of plywood and styrofoam, with their being wet and dry, and other four kinds of ceramics tiles, are scanned, in short and medium distance from station. As a result, the surface roughness and colour of object, and water have effects on intensity value of cloud point. It is expected that these results contribute to the quality evaluation of point clouds of terrestrial laser scanner.

지상레이저스캐너를 이용한 선하지 분할에 관한 연구

안병구(An, Byeong Gu),김경호(Kim, Kyeong Ho) 한국지적정보학회 2011 한국지적정보학회지 Vol.13 No.2

현대의 건축물들은 한정된 토지자원에서 경제성과 활용성을 극대화하기 위하여 지표뿐만 아니라 지하, 공중 공간에 까지 영역을 확대하고 있다. 입체 교차로, 복합역사, 지하터널, 지하상가, 송전선로 등 복합 건축물들의 소유권에 대한 공간적 영역 분할이 어려워지고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 지상레이저스캐너를 이용하여 입체지적 기반의 송전선로 선하지 분할 측량에 관한 모델을 제시하는 것이다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 송전선로의 공간적 위치 데이터를 취득하고 입체필지를 생성한 후 선하지의 지적 분할을 실시하였다. 연구 결과 지상레이저스캐너를 이용하여 공중공간의 송전선로 입체필지를 생성하였으며, 도근점을 활용하여 입체필지를 지적 좌표계로 변환한 후 지적도와 중첩하여 기존 측량방법의 문제점을 개선한 선하지 지적분할 모델을 제시하였다. The contemporary buildings are expanding its territory up to the earth"s surface as well as the underground and air space to maximize its economic efficiency and usability in the limited land resources. It is the actual circumstances that spatial division on the ownership of complex buildings. The purpose of this study is to suggest a model on a land division survey of the land under the transmission line based on 3D Cadastre by using a ground laser scanner. As a result, this study generated the 3D Parcel of the transmission line of the air space, and suggested the Cadastre division model of the land under the transmission line that problems of existing survey methods are improved by duplication with a cadastral map after converting the 3D Parcel into the cadastral Cartesian coordinate system through utilization of a datum point being installed accessarily.