UAV와 LiDAR를 활용한 토석채취지의 시계열 변화 분석

Time-series Change Analysis of Quarry using UAV and Aerial LiDAR

최근 기후변화로 인한 이상기후로 인해 홍수, 산사태, 토사 유출과 같은 자연재난의 피해가 급증하고 있다. 우리나라는 국토의 63% 이상이 산지라는 지형적 특성 때문에 사면 재해에 취약하며, 특히, 토석채취지는 소단형성 과정에서 흙과 암석을 채굴하기 때문에 산사태가 발생할 확률이 높으며, 사업장 내부 뿐만 아니라, 외부까지 재해발생 위험이 높은 지역이다. 이에 따라, 본 연구는 토석채취지의 모니터링을 위해 UAV와 항공LiDAR를 활용하여 DEM을 구축하고 시계열 변화 분석을 수행하였으며, 토석채취지 모니터링을 위한 최적의 DEM 구축방법을 제안하였다. DEM 구축을 위해 UAV와 LiDAR 기반 Point Cloud 구축하고 Aggressive Classification(AC), Conservative Classification(CC), Standard Classification(SC) 등 세가지 알고리즘을 활용하여 지면부를 추출하였다. 알고리즘에 따라 구축한 UAV 및 LiDAR기반 DEM은 수치지형도 기반 DEM과의 비교를 통해 정확도를 평가하였다. 정확도 평가 결과, 알고리즘 방법간의 높이 차는 최대 1 m 내외로 차이가 거의 없었다. 또한, 음영기복도를 활용한 지면부의 질감을 시각적 비교해보았을 때 CC 알고리즘의 성능이 가장 우수하였으며, 산림지역에서 LiDAR 기반 DEM이 높은 정확도를 보였다. 구축한 최적의 DEM을 통해 토석채취지의 시계열 변화량을 비교한 결과, 토석채취지역, 소단 형성지역 등 시계열 변화에 따른 토석채취지의 변화지역 탐지가 가능하였다.

Recently, due to abnormal climate caused by climate change, natural disasters such as floods, landslides, and soil outflows are rapidly increasing. In Korea, more than 63% of the land is vulnerable to slope disasters due to the geographical characteristics of mountainous areas, and in particular, Quarry mines soil and rocks, so there is a high risk of landslides not only inside the workplace but also outside.Accordingly, this study built a DEM using UAV and aviation LiDAR for monitoring the quarry, conducted a time series change analysis, and proposed an optimal DEM construction method for monitoring the soil collection site. For DEM construction, UAV and LiDAR-based Point Cloud were built, and the ground was extracted using three algorithms: Aggressive Classification (AC), Conservative Classification (CC), and Standard Classification (SC). UAV and LiDAR-based DEM constructed according to the algorithm evaluated accuracy through comparison with digital map-based DEM.