드론 화상 및 LiDAR 스캐닝의 정합처리 자료를 활용한 노후 구조물 3차원 정밀 모델링에 관한 연구

A Study on the 3D Precise Modeling of Old Structures Using Merged Point Cloud from Drone Images and LiDAR Scanning Data

최근 건축물의 노령화에 따른 건물 전체 기능저하와 화재 및 지반침하와 같은 재난에 따른 건축물의 안정성 저하로 구조물 해체 수요가 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 구조물 구성부위의 변형이나 손상의 정도가 심각한 구조물은 부재 내 집중하중이 발생하여 구조물 전체의 안정성이 저하되어 빠른 시일 내에 안전하게 구조물 해체가 가능한 시공기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 또한, 노후 구조물에 대한 비인가 증축이나 불법 개조와 같은 구조적 변경으로 시공 당시 건물의 설계도면과 상이한 경우가 빈번하다고 보고되어오고 있다. 본 연구에서는 해체 대상 구조물의 시공 당시 도면과 현 시점 구조와의 차이점을 보완하기 위하여, 실내외 구조 표면에 대한 실측값을 활용하여 3차원 모델을 역설계하는 기법을 제안하였다. 실제 해체 시공 예정인 건축물을 대상으로 구조물 외곽에 대하여 드론 촬영을 실시하고 구조물 내부는 LiDAR 스캐닝을 수행하여 건물외곽과 실내에 대한 점군데이터를 획득한다. 각각 점군데이터는 Smartmapper를 활용하여 정밀하게 정합되며 2차원 도면제작과 3차원 구조해석용 모델 작성에 사용된다. 제안된 역설계 기법을 검증하기 위하여 드론화상자료, LiDAR 스캐너자료, 정합자료로부터 생성된 3차원 모델과 실측된 부재간의 거리를 비교하였다.

With the recent increase in old and dangerous buildings, the demand for technology in the field of structure demolition is rapidly increasing. In particular, in the case of structures with severe deformation of damage, there is a risk of deterioration in stability and disaster due to changes in the load distribution characteristics in the structure, so rapid structure demolition technology that can be efficiently dismantled in a short period of time is drawing attention. However, structural deformation such as unauthorized extension or illegal remodeling occurs frequently in many old structures, which is not reflected in structural information such as building drawings, and acts as an obstacle in the demolition design process. In this study, as an effective way to overcome the discrepancy between the structural information of old structures and the actual structure, access to actual structures through 3D modeling was considered. 3D point cloud data inside and outside the building were obtained through LiDAR and drone photography for buildings scheduled to be blasting demolition, and precision matching between the two spatial data groups was performed using an open-source based spatial information construction system. The 3D structure model was completed by importing point cloud data matched with 3D modeling software to create structural drawings for each layer and forming each member along the structure slab, pillar, beam, and ceiling boundary. In addition, the modeling technique proposed in this study was verified by comparing it with the actual measurement value for selected structure member.