Cho, Sun Il;Lim, Jae Hyoung;Lim, Soo Bong;Yun, Hee Cheon
한국측량학회지
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제38권2호
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pp.131-140
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2020
Recently the importance of BIM (Building Information Modeling) that enables 3D location-based design and construction work is being highlighted around the world. In Korea, the road map has been established to settle the design based on BIM using drone survey results by 2025. As the first step, BIM would be applied to road construction projects worth more than 50 billion Korean Won from 2020. On the other hand, drone survey regulation has been enacted and the data for drone survey cost were also included on Standard of construction estimate in 2020. However, more careful improvement is required to reflect drone survey results in BIM design and construction. Currently, Engineering instructions and Standard of construction estimate specifies that earthwork volume must be calculated by cross section method only. So it is required to add the method of DEM (Digital Elevation Model) based volume calculation on these regulations to realize BIM application. In order for that, this study verified the method of DEM based earthwork volume calculation. To get an accurate DEM for accurate volume computation, drone survey was carried out according to the drone survey regulation and then could get an accurate DEM data which have errors less than 3cm in X, Y and 6.8cm in H. As each DEM cell has 3D coordinate component, the volume of each cell can be calculated by obtaining the height of area of the cell then total volume is calculated by multiplying total number of cells by volume of each cell for the construction area. Verification for the new calculation method compare with existing method was carried out. The difference between DEM based volume by drone survey and cross section based volume by traditional survey was less than 1.33% and it can be seen that new DEM method will be able to be applied to BIM design and construction instead of cross section method.
본 연구의 목적은 홍수범람해석을 위한 하천지형 구축기법을 연구하는 것이다. 청도천을 대상으로 1:5,000수치지형도와 WMS를 통해 무료로 제공되는 DEM인 ASTER과 SRTM를 이용하여 하천지형을 구축하였으며, 범람해석에는 HEC-RAS 및 HEC-GeoRSA를 적용하였다. 빈도별 기법에 따른 홍수범람해석을 모의하였으며, 1:5,000수치지형도를 기준으로 홍수심과 홍수면적을 비교하였다. 중규모 이하 자연유역을 대상으로 기법별로 구축된 하천지형은 큰 차이가 없었으며, 범람해석시 ASTER DEM을 이용한 해석결과는 침수면적의 경우 산간지역의 경우 다소 크게 산정되었다. SRTM DEM의 경우에는 타기법에 비하여 적절한 홍수 범람해석 결과가 산정되어 향후 실무에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
Seong, Jonghyeun;Cho, Sun Il;Xu, Chunxu;Yun, Hee Cheon
한국측량학회지
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제39권5호
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pp.279-288
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2021
In the era of the 4th industrial revolution, smart construction, in which new technologies such as UAV (Unmanned Aerial Vehicle) are fused, is attracting attention in the construction field. However, the method of estimating earthwork volume using DEM generated by UAV survey according to practical regulations such as construction design guidelines or standard product counting is not officially recognized and needs to be improved. In this study, different types of UAV were measured and DEM was obtained using this data. The DEM (Digital Elevation Model) thus obtained was analyzed for changes in the amount of earthworks according to the size of the GSD (Ground Sample Distance). In addition, the amount of earthwork by DEM and the amount of earthwork by existing design drawings were compared and analyzed. As a result of the study, it was suggested that images with a GSD of 5cm or less are effective to generate a high-quality DEM. Next, as a result of comparing the earthwork volume calculation method using DEM and the earthwork volume based on the existing 2D design drawings, a difference of about 1% was shown. In addition, when the design earthwork amount calculated by the double-section averaging method was compared with the designed earthwork amount using DEM data by UAV survey, a difference of about 1% was found. Therefore, it is suggested that the method of calculating the amount of earthworks using UAV is an efficient method that can replace the existing method.
DEM(Digital Elevation Model)은 지형에 대한 높이를 수치로 저장한 3차원 공간정보로 식생과 인공지물을 포함하지 않는 지형만의 표고값을 의미하며, 지형에 대한 3차원 시각화, 경사분석, 건설공사를 위한 설계 및 물량산출 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 최근 3차원 공간정보 구축과 관련된 많은 연구들이 이루어지고 있지만 DEM 생성과 관련된 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 MMS(Mobile Mapping System), UAV 이미지 및 UAV LiDAR(Light Detection And Ranging)를 이용하여 DEM을 구축하였으며, 각각의 결과물에 대한 정확도 평가 및 분석을 수행하였다. 연구결과 MMS와 UAV LiDAR에 의해 생성된 DEM의 정확도는 ±4.1cm 이내였으며, UAV 이미지를 이용한 DEM은 ±8.5cm의 정확도를 산출하였다. 또한 각각의 방법에 의한 자료처리 과정 및 결과물에 대한 비교를 통해 MMS, UAV 이미지, UAV LiDAR의 특징 및 효율성을 제시할 수 있었다. MMS 및 UAV를 활용한 DEM 구축은 지형에 대한 분석 및 가시화, 건설공사를 위한 기초자료 생성, 공간정보를 활용한 서비스 등 다양한 분야에 활용이 가능할 것이며, 관련 업무 효율성을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.
Digital Elevation Model(DEM) is basic spatial information used in various GIS areas such as spatial analysis, 3D modeling, etc. In particular, DEM of road inclined plane is need for the plan, design, construction and maintenance of social infrastructures such as roads and bridges in construction technology, one of GIS application. However, generating DEM of road inclined plane with high accuracy is very difficult. Therefore, the purpose of this study is to propose how to generate road DEM with high accuracy through extracting road inclined plane automatically using Laser scanning data.
This study describes a construction procedure of 3D virtual space using the NGIS data and its application to simulation. 3D space topography is modeled by using DEM consisted with triangular regular network. The elevations of nodal points of DEM are calculated through the interpolation with contour line and elevation points from the NGIS. Also, data for 2D roads and their environments, such as trees, lamps, and traffic signals, were extracted from the NGIS and projected on the DEM surfaces to get 3D virtual space. To give a reality to 3D virtual space and accelerate its graphic speed, data were converted into the directX format. It is believed that the virtual space constructed in this work can be applicable to the ubiqutous because DEM data can be converted to the AutoCAD format and ASCII code.
DEM을 이용하여 하천망을 생성하고 유역을 분할하기 위해서는 DEM에 존재하는 sink나 flat area와 같은 오류를 합리적인 방법으로 제거하는 과정이 필요하다. DEM의 sink를 제거하기 위한 방법으로는 filling 알고리즘과 breaching 알고리즘 등이 있으며, flat area에서 흐름방향을 결정하기 위한 방법으로는 Jenson과 Domingue 알고리즘, relief 알고리즘 및 combined gradient 알고리즘 등이 있다. 본 연구에서는 이들 알고리즘에 대한 검토를 수행하고 breaching 알고리즘이 포함된 filling 알고리즘과 combined gradient 알고리즘을 적용하여 DEM의 오류를 제거하는 프로그램을 개발하였으며, 이와 Arc/Info에서 채택하고 있는 filling 알고리즘과 Jenson과 Domingue 알고리즘을 적용한 DEM의 오류 제거 결과와 비교 검토하였다. 추출된 하천망의 특성을 분석하고, 그 결과를 수치지도에서 추출한 하천망과 형태석 측면 및 하천차수별 특성 비교를 통해 본 연구결과의 유용성을 검토하였다.
This study estimates possibility and limitation on production of DEM using aerial photo by comparison of DEMs using aerial photo and digital map. Mountain and urban areas show higher elevation in DEM using aerial photo than in DEM using digital map, due to height of vegetation cover and buildings, respectively. However, artificial affects due to bridge, embankment and road construction are responsible for areas with higher elevation in DEM using digital map than in DEM using aerial photo. This difference in elevation between DEMs seems to be caused by rapid change in real elevation that is not reflected in digital map. There is little difference in elevation between DEMs in plain and area with little or no vegetation cover. This study suggests that problems associated with vegetation cover and error by GCP should be fixed, although DEM using aerial photo can quantitatively and 3-dimensionally reconstruct topography with a high resolution.
GIS분야에서 불규칙삼각망은 저수량계산, 지형분석 등에 활용되며 표고, 경사, 방향 정보를 가지고 있기 때문에 처리시간과 용량이 많이 소요된다. 등고선을 활용하여 TIN을 구축하는 과정에서, 선의 단순화를 위해 사용하는 weed tolerance는 등고선상의 샘플 간격에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 다양한 크기의 weed tolerance에 따른 TIN의 처리시간과 용량을 계산하였으며, 적절한 weed tolerance를 제시하기 위해 TIN으로부터 생성된 수치표고모형의 표준오차를 평가하여 허용오차 범위를 만족하는 weed tolerance를 결정하였다. 평가결과, DEM 표준오차 5m를 만족하는 TIN의 weed tolerance 는 70m였으며, DEM의 해상도는 20m로 나타났다.
Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model have been widely used in simulating hydrology and water quality analysis at watershed scale. The SWAT model extracts topographic feature using the Digital Elevation Model (DEM) for hydrology and pollutant generation and transportation within watershed. Use of various DEM cell size in the SWAT leads to different results in extracting topographic feature for each subwatershed. So, it is recommended that model users use very detailed spatial resolution DEM for accurate hydrology analysis and water quality simulation. However, use of high resolution DEM is sometimes difficult to obtain and not efficient because of computer processing capacity and model execution time. Thus, the SWAT Topographic Feature Extraction Error (STOPFEE) Fix module, which can extract topographic feature of high resolution DEM from low resolution and updates SWAT topographic feature automatically, was developed and evaluated in this study. The analysis of average slope vs. DEM cell size revealed that average slope of watershed increases with decrease in DEM cell size, finer resolution of DEM. This falsification of topographic feature with low resolution DEM affects soil erosion and sediment behaviors in the watershed. The annual average sediment for Soyanggang-dam watershed with DEM cell size of 20 m was compared with DEM cell size of 100 m. There was 83.8% difference in simulated sediment without STOPFEE module and 4.4% difference with STOPFEE module applied although the same model input data were used in SWAT run. For Imha-dam watershed, there was 43.4% differences without STOPFEE module and 0.3% difference with STOPFEE module. Thus, the STOPFEE topographic database for Soyanggang-dam watershed was applied for Chungju-dam watershed because its topographic features are similar to Soyanggang-dam watershed. Without the STOPFEE module, there was 98.7% difference in simulated sediment for Chungju-dam watershed for DEM cell size of both 20 m and 100 m. However there was 20.7% difference in simulated sediment with STOPFEE topographic database for Soyanggang-dam watershed. The application results of STOPFEE for three watersheds showed that the STOPFEE module developed in this study is an effective tool to extract topographic feature of high resolution DEM from low resolution DEM. With the STOPFEE module, low-capacity computer can be also used for accurate hydrology and sediment modeling for bigger size watershed with the SWAT. It is deemed that the STOPFEE module database needs to be extended for various watersheds in Korea for wide application and accurate SWAT runs with lower resolution DEM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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