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Developing a method of processing terrestrial laser scan data for efficient extraction of tunnel cross sections

효율적인 터널 내공 단면 추출을 위한 지상 레이저 스캔 자료 처리기법 개발

  • 한수희 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 조성하 ((주)다산이엔지 기술연구소) ;
  • 김상민 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 허준 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 손홍규 (연세대학교 사회환경시스템공학부) ;
  • 유광호 (수원대학교 토목공학과)
  • Received : 2010.02.25
  • Accepted : 2010.05.19
  • Published : 2010.05.31

Abstract

The present study is about an efficient extraction of tunnel cross sections from huge point cloud achieved by a terrestrial laser scanner. A method, using a hash-based data structure, is introduced, by which point clouds, potentially composing cross sections, are extracted along a tunnel center line. The center line is estimated by linking points which are drawn in the middle of pseudo cross sections based on the hash-based data structure. Point clouds of a same thickness are extracted at a same interval along the center line. In result, it took less than 3 seconds and 124 MB of memory to extract, out of the 7.5 million points, the point clouds of 1 m interval and 0.1 m thickness. A manual operation, however, was needed to fix the outliers on the center line and to select both start and end points on it.

본 논문에서는 방대한 크기의 지상 레이저 스캔 자료로부터 터널의 내공 단면을 효율적으로 추출하기 위하여, 헤시(hash) 기반 구조체를 이용한 터널 중심선 자동 추정 및 터널 내공 단면 구성 포인트 클라우드 추출 방식을 제안하였다. 즉, 헤시 기반 구조체에 입력한 레이저 스캔 자료로부터 일정한 방향의 단면들을 추출한 후 각 단면의 중심점을 연결하여 터널의 중심선을 추정하였으며, 추정된 중심선을 따라 일정 간격 및 두께로 터널 내공 단면 구성 포인트 클라우드를 추출하였다. 결과적으로 약 750만개의 포인트로 구성된 레이저 스캔 자료로부터 1 m 간격으로 0.1 m 두께의 단면 구성 포인트 클라우드를 추출하는데 3초미만의 시간이 소요되었으며 메모리는 124 MB가 소요되었다. 그러나 터널 중심선 추정 후 오류 포인트 제거, 시점 및 종점 추가 작업을 수동으로 수행해야 히는 한계도 드러내었다.

Keywords

References

  1. 권기욱, 이종달 (2009), "레이저 스캐닝 측점군에 의한 터널 3차원 형상의 재현", 대한토목학회논문집, 제29권, 제4D호, pp. 555-561.
  2. 김범주, 황영철 (2008), "NATM 터널 굴착시 초기 내공 변위와 최종 내공변위의 상관관계 연구", 터널기술, 제10권, 제3호, pp. 233-243.
  3. 김인섭, 임수봉 (2007), "터널굴착시 3차원 레이저스캐너의 의한 내공 단면 측량에 관한 연구", 토목학회논문집, 제27권, 제4D호. pp. 541-546.
  4. 김종석, 손홍규, 한수희, 이정빈 (2008), "지상 LiDAR시스템을 활용한 터널의 내공 단면 측량", 대한토목학회 정기학술대회, pp. 4037-4040.
  5. 노태호, 김진수, 이영도 (2008), "지상 레이저 스캐닝 자료를 이용한 터널단면관리시스템 개발", 한국지리정보학회지, 제11권, 제1호. pp. 90-104.
  6. 박시현 (2008), "터널 선행변위를 활용한 한계변형률 개념의 적용 연구", 터널기술, 제10권, 제4호, pp. 337-347.
  7. 방준호, 김기영, 정용훈 (2007), "터널 시공 중 3차원 절대변위 계측시스템의 개발과 적용", 터널기술, 제9권, 제3호, pp. 229-240.
  8. 사공명, 문철이, 이준석, 황선근, 김병홍 (2006), "3D 레이저 스캐너 기반의 터널스캐너 개발", 터널기술, 제8권, 제4호, 2006년 12월, pp. 377-388.
  9. 안봉도, 강대우 (2009), "뇌관의 시차 정밀도가 터널 여굴에 미치는 영향 수치 해석", 한국암반공학회 학술발표회 논문집, pp. 73-82.
  10. 윤정숙, 이준석, 이규성, 사공명 (2007), "레이저 스캐닝 데이터를 이용한 터널 시설물 및 손상부위 검측 알고리즘", 터널기술, 제9권, 제1호, pp. 19-28.
  11. 이영남, 김대영, 서영호 (2001), "고경사 절리 암반에서의 터널 굴착", 2001년도 한국암반공학회 춘계 학술발표회 논문집, pp. 132-138.
  12. 이재원, 윤부열 (2007), "3차원 레이저 스캐닝을 이용한 터널의 천단 및 내공 변위 관측", 한국지형공간정보학회지, 제15권, 제2호, pp. 67-75.
  13. 정동호, 문상조, 안대진, 정원준, 김은관, 김동규 (2007), "발파공해 해소 및 여굴 최소화를 위한 선균열 암굴착 노치장비 개발에 관한 연구", 터널과 지하공간, 제17권, 제3호, pp. 216-224.
  14. 정동호, 문상조, 안대진, 정원준, 김은관, 김동규 (2007), "노치굴착장비 개발과 터널 여굴제어 및 손상영역 최소화를 위한 터널 발파설계의 최적화 연구", 한국암반공학회 특별심포지엄 논문집, pp. 461-469.
  15. Boehler, W, Heinz, G. and Marbs, A, (2002), "The potential of non-contact close range laser scanners for ultural heritage recording, surveying", 28, pp. 289-295.
  16. Leica Geosystems (2010), website accessible from "http://hds.leica-geosystems.com/en/ Leica-Cyclone_6515.htm".
  17. Lindenbergh, R, Uchanski, L., Bucksch, A and van Gosliga, R (2009), "Structural monitoring of tunnels using terrestrial laser scanning.", Reports of Geodesy, Special Issue of the IX Konferencji Naukowo-Technicznej, pp. 1-9.
  18. Slob, S. and Hack, R (2004), "3D terrestrial laser scanning as a new field measurement and monitoring technique.", Lecture Notes in Earth Sciences, Vol. 104, pp. 179-189.
  19. Van Gosliga, R., Lindenhergh, R. and Pfeifer, N. (2006), "Deformation analysis of a bored tunnel by means of terrestrial laser scanning.", IAPRS Volume XXXVI, Part 5, pp. 167-172.