건축/환경에너지

Nikkei Construction_2020.4.13 NEWS 기술 (p32)

‘사선구도 촬영 드론’, 측량 시간을 25%로 감축
드론의 카메라를 비스듬하게 기울여 측량 정밀도를 향상

후지타와 야마구치(山口)대학은 카메라를 드론에 약간 기울여 탑재하는 ‘사선구도 왕복 촬영 드론’을 공동으로 개발. 이 드론으로 항공사진 측량의 정밀도가 향상되었다.

조성 공사의 현장을 측량한 결과, 지상에 설치한 표시인 ‘표정점(標頂點)’으로 측량 결과를 보정하지 않고도 높이의 오차를 약 2cm로, 수평 방향의 오차도 그와 같거나 그 이하로 줄일 수 있다는 것이 확인되었다. 국토교통성이 드론 측량에 의한 토공사의 완성형 관리에서 요구하는 허용 오차인 5cm와 비교해도 충분히 실용 가능한 정밀도이다. 표정점의 설치 및 계측 시간을 줄여 드론에 의한 일련의 측량 시간을 최대 4분의 1로 단축할 수 있다.

드론을 사용한 공중사진 측량은 연직 하향 카메라로 연속 촬영한 사진을 기반으로, SfM(Structure From Motion) 분석을 통해 3차원 점 군을 만드는 것이 일반적이다. 점 군의 좌표는 드론의 위치정보 등을 사용해 전용 소프트웨어가 기하학적으로 구한다. 다만, 높이의 좌표는 다양한 파라미터로부터 추정하는 방법밖에 없어, 오차가 커지기 쉽다.

국토교통성은 드론 측량을 완성형 계측 및 수량 산출에 이용할 경우, 현장 내에 100~200m 이하의 간격으로 표정점을 배치하도록 매뉴얼에 규정하고 있다. 추정점은 미리 측량하지 않으면 안 되며, 이런 사전작업은 드론 측량에 필요한 시간의 약 40%를 차지하고 있었다.

이번에 개발한 방법에서는 드론의 카메라를 연직 하방에서 진행 방향으로 10~30° 각도로 기울여 설치한다. 각도는 현장 조건에 따라 조정하며 비행 중에는 일정 상태를 유지하도록 한다. 비행 경로 및 오버랩 비율은 평상 시의 드론 측량과 동일하게 설정해 현장 안을 샅샅이 촬영할 수 있게 왕복 비행을 시행한다.

이런 다양한 각도와 고도 촬영된 항공촬영을 ‘다양성 비행’이라고 부른다. 야마구치 대학원의 가미노(神野)조교수의 연구에서 분석용 파라미터가 늘어나는 등의 이유로 높이의 오차를 줄일 수 있다는 것이 밝혀졌다.

후지타 토목엔지니어링센터 설계기술부의 마쓰오카(松岡) 담당과장은 “사람이 출입할 수 없어 표정점을 설치하지 못하는 토사 붕괴의 재해 현장 등에서도 활용이 가능하다”라고 기대감을 나타냈다.

실증실험에는 DJI의 드론 ‘팬텀4(Phantom4) RTK’를 이용했다. RTK(Real-Time Kinematic, 실시간 측정) 측위라는 기능을 갖고 있다. 지상의 기지국과 통신해 GNSS(위성을 이용한 측위 시스템의 총칭)로부터 취득한 자체 기기의 위치 정보를 실시간으로 보정할 수 있다.

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