건설분야 GIS 6장 스마트공간정보활용

(1)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용

스마트 공간정보의 활용

상지대학교 지형정보연구센터

(2)

강의목차

스마트 공간정보의 개요

1 스마트 공간정보의 활용

2 토론 및 과제

3

(3)

(4)

대동여지도 근대측량(지상측량) 항공사진측량 항공레이져측량 고해상도위성측량

(5)

(6)

스마트 공간정보의 분류 및 변화

스마트 지형공간정보

레스터

기반 지형공간정보

Point Cloud

(LiDAR/드론)

수치지도

(ver 1.0)

디지털항공영상

(면형/선형)

고해상도위성영상

(HQ/HS) PICTOMMETRY/MMS/ 드론/SLAM

GNSS/TS

(point)

벡터

기반 지형공간정보

3차원모델링영상

(LoD/BIM) GSD1.0m이상 고해상도 /하이퍼스펙트럴 GSD 0.25m 이상 고해 상도 기본지리정보 VRS/SBAS->G4 /COGO 일반정사영상 /실감정사영상 생성 DSM/DEM/DCM/DBM/DTM 3차원 주제도/ 3D 모델링/ 시뮬레이션 생성

공간정보오픈플랫폼

(구글어스/MS 빙맵/브이월드/세슘/Open DATA/ Open API)

Point Cloud

지형공간정보

수치지도 Ver. 2.0 차세대 수치지도 점밀도 3~6 점/㎡ /GSD당 1점 : 원시자료 : 2차가공자료 : 3차가공자료

(7)

Point Cloud 데이터 생성 기술 동향

Point Cloud Data

LiDAR 기반

Point Cloud 데이터

지상LiDAR측량

MMS

드론LiDAR측량

항공LiDAR측량

수심 70m 까지

드론사진측량

CV 해석 기반 Point Cloud 데이터

해양LiDAR측량

(ALBathymetric)

점밀도 4~5점/m2 _{GSD(3cm)당 1점} _{Point Cloud}

DSM/DCM/DBM 생성

고품질 DEM/DTM 생성

3차원 모델링 및 시뮬레이션 생성

GSD당 1점 GSD당 1점

(8)

Point Cloud 데이터 생성 기술 특성

UAV 사진측량 Manual（2017.3착수) • 축척 : 250~500 • 식물：× • 나지：○ ・측량범위 : 촬영고도 150m 이내 ・GSD：대상물의 거리와 카메라의 특성 (Focus, Pixel)에 좌우 ・나지가 없는 경우 설계시 이용에 제약이 따름 UAV LiDAR 측량 Manual（2018.3 출판) • 축척 : 500~1000 • 식물：△ • 나지：○ ・측량범위(AGL)：촬영고도 30~150m ・점밀도：400점/㎡~4점/㎡（목적에 따라) ・하천 단면 작성시 유리 ・도심의 밀집지역이 아닌산림과 식물의 측량에 유리 항공 LiDAR 측량 Public Guideline <C.8> Manual（2019.4 세팅) • 축척 : 500~1000 • 지형도 및 DSM/DEM • 식물：△ • 나지：○ • 물：○（ALBathymetric:SHOALS ）・측량범위(AGL)：300m~2000m ・점밀도：4점/m2（1/500 )~1점/m2（1/1000） ・정밀측량이 요망되는 사이트에는 이용에 제약이 있음 ・도심의 밀집지역이 아닌 산림과 식물이 있는 지역의 측량에 유리 ・2018~2019년 ALB를 이용한 하천 단면 및 수심측량시도 지상 LiDAR 측량 (TLS) • 축척 : <500 • 실내 및 시설물측량 • 식물 : △ • 나지（급경사)：○ • 나지（완경사)：△ ・측량범위 : 수 미터 ~ 300m ・점밀도 : 100점/m2（10m범위） ・정밀측량이 요망되는 사이트에 적합 ・레이져펄스가 수평으로 발사되므로 식물의 측정에는 부적합 Manual（2018.3 착수) ＭＭＳ (모바일매핑시스템) Manual > Public Guideline（2016.3） • 축척 : 500 정도 • 정밀도로지도 제작 • 식물：△ , 나지：○ ・측량범위 : 수 미터 ~ 300m ・점밀도 : 100점/m2（10m범위） ・차량에 운행이 가능한 도로에서만 적용 TＳ(Total Station) Guideline • 모든 지형에서 적용가능 ・포인트클라우드 데이터를 얻을 수 없음 ・측량점이 증가하면 데이터를 설계에 활용 가능함 ・드론이나 MMS처럼 대상지의 면단위(3차원) 데이터 취득은 불가능 レーザー測 κ Ｘ

(9)

디지털항공사진영상

수치표면모델(DSM)

레이저 펄스

(10)

일차 반송(First return)

방출 레이저 파장

(Outgoing laser pulse)

2차 반송Second return

3차 반송 (Third return)

4차 반송 (Fourth return)

• 하나 이상의 반송 파장 (One or more return pulses)

• 각 반송 파장의 강도 (Intensity of each return pulse)

• 하나의 방출 레이저 파장 (One outgoing laser pulse)

LiDAR 취득 Point Cloud 데이터의 다중 반송

1차반송 (수목상층) 2차반송 3차반송 4차반송 (지표면)

(11)

LiDAR 데이터의 반사강도

(0.9μm 파장의 반사도)

물 질 반 사 도 흰색 종이 재질 Up to 100 % 제재목 94 % 눈 80~90 % 맥주 거품 88 % 흰색 석조 85 % 석회, 점토 Up to 75 % 인쇄된 신문 69 % 팔랑거리는 휴지 60 % 낙엽수 60 % 탄화된 모래(마른) 57 % 해변모래, 사막의 나지 50 % 탄화된 모래(젖은) 41 % 침엽수 30 % 거친 나무 깔판(깨끗한) 25 % 부드러운 콘크리트 24 % 자갈이 섞인 아스팔트 17 % 화산암(용암) 8 % 검은색 합성고무 5 % 검은색 고무타이어 장애물 2 %

반사강도는 대상체에서 반사되어 스캐너에

도달한 레이저 강도와 송신된 레이저 강도의

비율로써 주로 대상체의 반사도에 의해 결정

됨

반사강도값

(12)

LiDAR 데이터 특성(단면분석)

송전탑 건물 나 무 도로 전력선 아래의 지면 주차장 전력선

LiDAR데이터는

종단면과 횡단면

을 동시에

3차원으로

볼 수있음

(13)

항공 LiDAR 측량시스템

GPS

/ INS

• GPS : 촬영점 위치 정보 • INS : 카메라 회전각 정보 •Direct Georeferencing 표정(지상기준점 최소)

GPS/INS

를 이용한

항공사진촬영시스템

LiDAR

시스템

• 장비명 : Optech ALTM 30/70 • 레이져 펄스 : 70kHz • 촬영고도 :3,000m • 해상도 : 20cm간격(3~6점/m2₎

대형 및 중형

디지털 항공사진카메라

• 장비명 : 대형 및 중형 디지털항측카메라 • 영상크기 : 4,079*4,09화소(1화소 : 9 μm) • 사진축척 : 약 1/20,000(f=62~120mm) • 지상해상력 : 0.25m~0.40m

(14)

DJI사의 MATRICE 600 PRO Pheonixlidar 사의 ALPHA AL3-32 Sony A6000 plus

Drone LiDAR Platform Specs

Overall Dimensions Sensor 29 x 14x 22cm Operating Voltage 12 ~ 28V Power Consumption ~ 60W Weight 3.2kg / 7lbs Operating Temperature -10º -40ºC

드론 LiDAR 측량

❖

드론(UAV) : 회전익 드론인 DJI 사의 MATRICE 600 PRO 사용

❖

카메라 : Sony A6000 plus

❖

LiDAR 센서 : pheonix 사의 ALPHA AL3-32(점밀도 GSD당 1점)

(15)

(16)

초기 Laser 펄스 Surface Return Bottom Return 해양조사용 LiDAR측량(Bathymetric) 원리 Time : 깊이 200~500m 고도 70 m 수심까지

RECEIVER FIELD OF VIEW

INCIDENT LASER PULSE SEA SURFACE SCATTERING AND ABSORPTION DIFFUSE BOTTOM REFLECTION MEAN WATER NADIR ANGLE ILLUMINATED SURFACE AREA VOLUME BACKSCATTER RETURNING BOTTOM REFLECTED SIGNAL VE RT IC A L DE P T H SURFACE REGION IN RECEIVER FOV

Red

파장대

:

수면에서 반사

Blue,

Green

파장대 :

수면투과후, 바닥에서 반사

(17)

MMS 측량

장비명 MMS-G220

LiDAR 센서 2 Sensors (27,100 point/sec per sensor )

측정각 180°

데이터저장장치 Removable Hard disk System control control rack 및 내부 computer 이용

위치결정시스템 Mitsubishi 위치결정정확도 ±-6cm 보다 양호 (GPS/IMU tolerance포함) 공간해상도 10cm 보다 양호 (40 km/h 조건) 카메라 2 CCD’s, 5M pixel

Mitsubishi MMS-G220

❖ 실험에 이용한 MMS(Mitsubishi) 장비는두개의 LiDAR센서와 두개의 5M 화소 CCD 카메라 및세개의 GPS안테나와 1개의 IMU로 구성

❖ 세개의 GPS 안테나는 차량의 자세에 의한 평균을 정확히 계산하여 삼각망으로 구성

(18)

(19)

스마트공간정보의 활용 분야

공공분야

활용

도시계획관련업무

:

3차원지형정보를 통한 현실감 있는 모형 제시

도로/교통관련업무

:

도로노선 및 교통시설 설치 전

사전 시뮬레이션

토지/건축관련업무

:

건축물인허가, 각종 민원 지원 등

입체적인 관리

문화/관광관련업무

: 관광개발, 문화복지시설의

적지선정, 홍보

도시/환경관련업무

: 특수 시설 및 도시 전체의

환경개선 사업

지원

산업/경제관련업무

: 각종 단지의

입지선정, 홍보, 마케팅 지원

재난/재해관련업무

: 3차원으로 구성된

자연지형, 건축물, 도로 및 각종

시설물를 활용하여 폭우, 폭설, 강풍, 산불

에 의한

재해 대책

수립

민간분야

활용

도심활성화

/주차기획/운송관리/

지적

/

건축

/

토지관리

/관광기획/관광홍보

과학협력/

산업환경

/

의약

/식품위생/지식정보

특화산업단지

/유통관리/입지지원/벤쳐지원/

지식문화산업

/

지역특구

농정

/

투자유치

/

기업지원

/

농산물유통

/안전점검/

재난관리

/경보통제

(20)

LiDAR DEM을 이용한

표고분석

• 대상지역면적 : 93,852 ㎡ • 최대표고 : 128.65m • 최저표고 :60.78m • 평균표고 : 84.79m

표고분석

110m 100m 90m 80m 70m이하 110m 이상 6,200 100~110m 4,754 110m 이상 19,826 80~90m 10,928 21,656 30,488 93,852 면적(㎡) 90~100m 70~80m 70m 이하 합계 구분

지형분석 : 표고분석

• 사업부지는 윗 영상에서 좌측이 낮고 우측이 높은 표고분포를 나타내며, 건등산에 속하는 표고90m이상의 부지는 약 20% 에 해당되고약 55%의 부지는 평균표고 미만으로 구성됨

(21)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 14,870 50% 15,153 30% 12,387 16,230 26,939 93,852 면적(㎡) 40% 20% 10% 이하 합계 구분 • 대상지역면적 : 93,852 ㎡ • 평균경사각 : 16 °31”15.6’ • 평균경사도 : 31.31%

경사분석

60%이상 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

LiDAR DEM을 이용한

경사분석

지형분석 : 경사분석

(22)

국토환경성지도를 이용한

환경성분석

절대보전 (1등급) 상대보전 (2등급) 완 충 (3등급) 소극적개발 (4등급) 적극적개발 (5등급) 11,933 5등급 22,358 3등급 4,786 30,806 23,969 93,852 면적(㎡) 4등급 2등급 1등급 합계 구분

환경성 분석

(23)

LiDAR POINT를 이용한 식생분석

구 분 합 계 0.5m~5m 5m~10m 10m~15m 15m 이상 포인트수 29,484 17,852 6,208 5,185 239 ◈ 0.5m ~ 5m ◈ 5m ~ 10m ◈ 10m ~ 15m _{◈ 15m 이상}

식생분석 : 나무높이분석

LiDAR

데이터를 통한 대상지

역의

나무높이를 분석한 결과

대상부지의 좌측에 대부분의

수목이 존재하며 전체 입목의

약

60%는 5m미만으로

나타

났으며,

15m이상의 수목은

0.8%

로 나타남

(24)

산림관리 : 나무높이분석

범례 (Legend)

1 에서(to) 5 m 5 에서(to) 10 m 10 에서(to) 15 m 15 에서(to) 20 m 20 에서(to) 25 m > than 25 m 벌목지 (Clear Cut) 벌목지 (Clear Cut) 벌목지 (Clear Cut)

(25)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 수목상층(Canopy), z₁ 수목하층(Understory), z₂ 순 지표면 (Bare Earth), z₃ 수목상층 부피(Volume of canopy)

= (z1– z3) 수목상층 면적(canopy area in) m2

수목상층 부피(Volume of understory)

= (z₂-z₃) 수목상층 면적 (understory area in) m2

(26)

순 지표면 (Bare Earth) 나무 개체 (Individual Trees) 전체 형상 자료

(Full Feature Data)

전체적인 산림 분석 면적 : 4 km2 전체 나무 수 : 29,806 나무 높이 통계 : 평균 : 26.3 m 최대 : 53.9 m 최소 : 5.0 m 나무 높이 분포 : 5-15m: 2,655 15-30m: 15,981 > 30m: 11,160 나무 개체 분석 최소 나무의 높이는 5m로 설정. 높이 분류 : 5 – 15m 15 – 30m > 30m 나무 개체위치

산림구조분석

(27)

토지이용현황 파악

전체형상

(Full Feature)

순 지표면

(Bare Earth)

산림경계

(Forest Boundaries)

합성 영상

(Draped Image)

(28)

(29)

친환경생태학적 도시계획 방법

과학기술을 활용한 생태학적 도시계획

(Science based Eco-Planning:

SbEP

)

❖

친환경생태도시

(u-ECO City)

설계 및 개발의 기반 기술 적용

❖

첨단 IT(GIS/RS

등) 기술을 활용하여

도시계획 기술의 과학화

❖

지능형국토정보

를 활용한

생태지도

제작 기술

적용

❖ 기존 정성적 환경영향평가 기법의 개선한

정량적 환경영향평가 가능

❖

3D SbEP 기법

개발 및 적용

❖

도시/환경/경관/건축계획

및 심의 등에 공통 활용 가능한

계획 도구 개발

생태문제를 최소화 하기 위한 도시계획

(Low Impact Urban Planning:

LIUD

)

❖ 생태문제를 개선한

친환경생태도시 계획 및 개발 기술

적용

❖

지능형국토정보

를 활용한 자연 및 도시공간의

생태적 건전성평가기법

개발

적용

❖ SbEP에 근거한

Low impact urban design

기법 개발 및 적용

❖

3D LIUD 기법 개발 및 적용

(30)

대상지역의 디지털항공사진영상

개발대상지역

송전탑1

송전탑2

송전탑3/4

원남장로교회

• 축 척 :

1/25,000

(

해상도:0.25cm

)

• 제작일 :

2006. 10. 14

도시계획 구역지정 계획 적용 사례

(31)

대상지역의 경관분석 자료(1)

희미하게

송전탑2

가 보임

(32)

대상지역의 경관분석 자료(2)

송전탑2

가 삭제되어 안 보임

(33)

대상지역 주변의 송전탑 위치분석

LiDAR데이터를 통한 송전탑 분석(3D)

송전탑1

_송전탑2

송전탑3/4

원남교회

(34)

대상지역 주변의 송전탑 위치분석

송전탑1

_송전탑2

송전탑3/4

LiDAR데이터를 통한 송전탑 분석(높이분석)

227.7m 169.0m

B

’

58m

(35)

도심지 아파트 경관계획

2

3

4

7

9

10

1

5

8

11 경관지원조사

♦

원주천변과 5번국도와

서원대로가 교차하는 국도

변 주변에 위치

♦

동북쪽으로는 원주천

과 치악산, 남쪽으로는 백

운산과 포복산, 북쪽으로

는 원주시청과 원주 중심

지가 위치

♦

남측에 서원대로가 동

서축을 연계, 동측의 금대

로, 서측의 남원로가 남북

축을 연계

조망점 선정

♦

근경-1 조망점

♦

중경-2,3,4,5,6,7,8

조망점

♦

원경-9,10 조망점

(36)

조망점

1 조망분석 (근경)

개발 전

개발 후

1

(37)

개발 전

개발 후

조망점

4 조망분석 (중경)

4 조망분석(중경)

(38)

조망점

10

조망분석 (원경)

개발 전

개발 후

10

(39)

단지 주변도로 현황 시뮬레이션 동영상 (단구로)

(40)

단지 내부 현황 시뮬레이션 동영상 (단지내 피로티)

(41)

춘

▪ 추분 일조분석

(3월20일 / 9월23일 12:00)

■

변경전

■

변경후

(42)

동지 일조분석

(12월22일 09:00~14:00)

■

변경전

■

변경후

(43)

개발에 따른 단지 주변 현황 3차원 동영상

Ⅰ 건축계획

(44)

(45)

1) 경사도를 백분율(%)로 표기하는 방법

- 0<경사도(%)<무한대

**- 경사도(%) : P = h/w * 100**

2) 경사도를 각도로 표기하는 방법

- 0<경사도(

〫) <90

- tan θ = h/w = P/100

∴ θ=tan

-1

_(P/100)

경사도

표 기

방 법

원주시 개발행위 허가 기준

개발행위 허가 기준

입목본수도 기준

: 헥트르당 평균입목축적 130% 이하인 토지, 입목축

적조사

방법은 산지관리법에 의한다. (단, 판매목적의 수목은 산입하지않음)

경사도 기준

: 경사도

17°

미만, 도시지역 외 지역은

22°

미만인 경우

평균표고(기준지반고) 기준

: 50미터 미만 토지

도시생태계 보전가치 기준

: 비오톱 1등급 및 2등급 아닌 토지

(단, 비오톱지도가 제작되기 전에는 국토환경성지도에 준용함)

도시계획조례상의 개발행위 허가 기준

(46)

경사도 기준 개정 내용

개발행위 허가 경사도 기준 변경사항

항 목

경사도 기준

비고

기 존

도시계획구역내

30%(약16.7도)

도시계획구역외

30%(약16.7도)

개정

도시계획구역내

17도

산지전용기준

_25도(47%)

도시계획구역외

22도

경사도 산정 방법 변경

기존 경사도 산정방법

수치지도 등고데이터나 현지측량 결과로 선경사를 산정하여 이중 최대경사도를 채택

변경 경사도 산정방법

수치지도 등고데이터나 현지측량 결과를 활용하여 격자크기 10mX10m로 생성후

(47)

경사도 분석 대상지역

분석대상지

현재 개발이 진행중인

무실 2지구

의

3곳

을

선정하여 경사도 분석 실시.

경사도 분석방법

경사도 분석을 위하여

1/5,000 수치지도

와

2007년 3월 취득한 항공레이저측량

LiDAR 데이터

를

이용하여 격자크기

10mⅹ10m

로 DEM 를 생성하고, 평균경

사도 산정후 비교분석

경사도 분석

경사도22。지역 경사도25。지역 경사도17。지역

(48)

대상지역 경사도 산정(17도 지역)

구 분 LiDAR DEM(1mx1m 격자) LiDAR DEM(10mx10m 격자) 1/5천수치지도 DEM(10mx10m격자)

평균경사도

20。47、

17。32、

16。50、

LiDAR 1mX1m격자 DEM LiDAR DEM(10mX10m격자) 1/5,000 수치지도(10mX10m격자) DEM

A

A’

LiDAR DEM(1mx1m) LiDAR DEM(10mx10m) 수치지도 DEM(10mx10m) 수 목

수치지도DEM이 LiDAR DEM에 비해

표고가 2~5m높게 나타났으나, 경사도 는 기복이 완만하게 표현되어 LiDAR DEM에 비해1~4도낮게나타남

(49)

대상지역 3차원 동영상(17도 지역)

면

적: 약 19,404.77 ㎡

최저표고: 162.39m

최고표고: 185.78m

평균표고: 174.85m

10%이하 10~20% 20~30% 30~40% 40~50% 50%이상 구분 합 계 10 °이하 10~20 ° 20~30 ° 30~40 ° 40 °이상 면 적(㎡) 19,404.77 3,003.18 6,073.59 8,001.12 2,231.56 95.32

LiDAR DEM(1mX1m격자)

를 이용한 경사도 분석

(50)

대상지역 경사도 산정(22도 지역)

구

분

LiDAR DEM(1mx1m 격자) LiDAR DEM(10mx10m 격자) 1/5천수치지도 DEM(10mx10m격자)

평균경사도

25。46、

22。36、

24。52、

A

A’

수치지도DEM이LiDAR DEM에 비해표고가 약 7m이상높고 정상부의 위치가 다르게 나타나, 동일격자크기의 LiDAR DEM에 비해약 2도높게 나타남

(51)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 10%이하 10~20% 20~30% 30~40% 40~50% 50%이상

대상지역 3차원 동영상(22도 지역)

면적: 약17,610.32 ㎡

최저표고: 175.24m

최고표고: 226.01m

평균표고: 199.11m

구 분

합 계

10 °이하

10~20 °

20~30 °

30~40 °

40 ° 이상

면 적(㎡) 17,610.32 2,313.95 2,297.87 5,587.44 6,871.51 539.55 구성비(%) 100.00 13.13 13.04 31.73 39.01 3.09

LiDAR DEM(1mX1m격자)

를 이용한 경사도 분석

(52)

대상지역 경사도 산정

대상지역 경사도 산정(25도 지역)

구

분

LiDAR DEM(1mx1m 격자) LiDAR DEM(10mx10m 격자) 1/5천 수치지도 DEM(10mx10m격자)

평균경사도

27。54、

25。01、

23。59、

A

A’

수치지도DEM이 LiDAR DEM에 비해

표고가 2~5m낮게 나타났으며, 안부에 해당되는 봉우리중 첫째 봉우리가 소멸 되어 LiDAR DEM에 비해1~4도낮게

(53)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 10%이하 10~20% 20~30% 30~40% 40~50% 50%이상

면적: 약 34,311.99㎡

최저표고: 188.20m

최고표고: 230.88m

평균표고: 209.85m

대상지역 3차원 동영상(25도 지역)

구분

합 계

10 °이하

10~20 °

20~30 °

30~40 °

40 ° 이상

면 적(㎡) 34,311.99 1,430.84 4,609.13 14,159.05 12,521.81 1,591.16 구성비(%) 100.00 4.16 13.44 41.27 36.5 4.63

LiDAR DEM(1mX1m격자)

를 이용한 경사도 분석

(54)

경사도 분석 결과

1/5천 수치지도의

경사도가 최확값인

1mX1m 격자

LiDAR DEM

에 비해

1。~ 4。

정도 낮은 결과를 나타냄

LiDAR 데이터는 레이저를 이용한 고정밀 3차원 측량 성과로 지표면에

대한 기복 및 형상을 정확히 표현

1/5천 수치지도의 지표면은 등고선으로 표현되기 때문에 주곡선 및

계곡선의 간격과 표현방식의 영향으로 지표면의 기복 및 형상이 완곡

하게 표현

도시계획 구역 이외의 경사도 기준을

22 。

이상으로 변경할 경우

실제 경사도는 더욱 높아 도시계획구역 이외의 개발시 난개발이

예상됨

경사도 분석을 1/5천 수치지도로 수행할 경우 실제 경사에 비해 1。~ 4。

낮게 산정됨

도시계획구역 이외의 경사도 기준을 산지전용허가 기준인 25 。 설정시

(55)

(56)

지능형국토정보의 토목설계 활용 특성

토목설계

에 있어 가장

불확실성이 높고, 소요 비용을 예측하기 어려운 공정은

토공

LiDAR데이터를

통해 작성된

DEM

을 이용하여

토공 정확도 향상

시공시 공사 대상지역 내에서

절토와 성토의 균형을 맞춤으로써 경제적인 이익

토공의 균형을 이루는 토공정규 용이

OK

대

체

LiDAR데이터

(지표면+식생+인공물)

식생제거

지표면 추출

기존 항공사진측량 지도

(나무오차발생)

No

수치표고모델 생성

(20cm)

(식생제거

, 정확한 등고선생성

)

등고선 생성

(57)

작업 방법 비교

(노선길이

50km인 경우)

• 비용이 비싸다

• 작업 기간이 길다

단 점

• 단시간 대용량 데이터 취득

• 고 정밀 , 높은 정확도

• 데이터 처리의 자동화

• 작업 시간 단축

• 다양한 데이터 활용성

• 3차원 시각화 및 가시화

• 벡터지도 제작 가능

• 현행 각종 토목 설계기준

장 점

(고도1,200m일 때)

• 수평 : 60cm이하

• 수직 : 20cm이하

(1/5,000사진축척)지도정확도

• 수평 : 80cm

• 수직 : 2.5m(등고선)

정확도

• DEM, DSM, 디지털정사사진영상

• 반사강도지도, 종횡단도

• 고정밀등고선도, 음영기복도

• 유역경사도, 경사방향도 분석 등

• 1/1,000 수치지도

• 항공사진 모자이크

성과물

1억

6억

비 용

2개월(원하면 즉시 가능)

7개월

작업 기간

항공레이저(LiDAR)측량

기존 항공사진측량

작업 방법

기존 항공사진측량과의 비교

(58)

1/1,000 수치지도 DEM

LiDAR DEM

• 등고선간격의 차이 :

1m vs 20cm

• 산악부

: 지형의 섬세한 표현 차이

(59)

(60)

동부순환도로 실시설계 적용 사례

과업종점

소초터널

(61)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 흥양교차로 부근 항공사진영상+노선도

동부순환도로 실시설계 적용 사례

A

A’

A

A’

시점부-교차로의 횡단면도 교차로 사면의 표고가4m 이상 차이가 발생

터널종점부의

테이퍼 길이

에

영향을 미침

(62)

터널갱구부 항공사진영상+노선도

동부순환도로 실시설계 적용 사례

A

A’

터널갱구부의 횡단면도

A

A’

갱구부 사면의 표고가

2~4m

차이가 발생

(63)

A

A’

터널시점부의 횡단면도 터널시점부 항공사진영상+노선도

동부순환도로 실시설계 적용 사례

A

A’

상하행 터널 시점부의

표고가

2~3m

낮음

DSM

은

갱구부나 갱문의

생태학적 설계

에 활용

(64)

동부순환도로 실시설계 적용 사례

터널종점부의 기존 수치지도와 현황측량 등고선 비고 터널종점부의 횡단면 표고분석

LiDAR 수치지도 현황측량

(65)

동부순환도로 실시설계 적용 사례

(66)

원주IC ~가치래미 도로개설공사

(67)

방음벽패턴선정

(68)

지하차도 3차원모델링

(디자인1안)

(69)

지하차도 디자인 심의 적용 사례

(70)

지하차도 디자인2안 동영상

지하차도 디자인 1안동영상

지하차도 디자인 심의 적용 사례

(71)

(72)

위성영상을 통한 송전선로 계획 예

(73)

북원주 송전선로 건설사업 활용 사례

사업대상지 위치도 :

1/5,000 수치지도

(등고선간격 : 5m)

• 사업시행 : 한전 제천전력개발처

• 사용전압 : 154kV

• 송전탑수 : 18기

(74)

북원주 송전선로 건설사업 활용 사례

사업대상지 정사영상+계획노선도 :

공간해상도

0.28m

호매동 하수종말처리장 윗골소류지 강원GDP(돈사) 돈사 윗골

(75)

(76)

북원주 송전선로 건설사업 활용 사례

3차원모델링을 이용한

조망분석

호매동(조망점4) 하수종말처리장 윗골소류지 강원GDP(돈사)(조망점5) 돈사(조망점6) 윗골(조망점8)

(77)

북원주 송전선로 건설사업 활용 사례

(78)

사업대상지 3차원 단면도

NO. 8 송전선로의 작업로 정사투영영상

• 20m간격의 종단면 동영상

(79)

송전선로 운영 시스템

라이다 수목 데이터

1/5,000 수치지도

1/1,000 수치지도

E: 185185.12 N: 434093.07 H: 136.93m

• 송전탑 상/하단 3차원 위치 좌표 및 높이 추출

• 위험지역(도로, 공사장, 수목, 학교 등) 거리 분석

E: 185185.12 N: 434093.07 Tower length : 92.95m Tower length : 99.46m E: 185220.17 N: 434428.56 H: 177.18m E: 185220.17 N: 434428.56

(80)

송전선로 경과지 용지교섭 객관성 확보

선하지 면적 : 18,721㎡

용지보상 비용 저감 이용

용지교섭 이용

20m

3m

(81)

북원주 송전선로 건설사업 활용 사례

사업대상지 3차원 동영상

(82)

(83)

(84)

1997년 제작 1/1,000 수치지도

단계천처리구역 원주천좌안처리구역 단계천처리구역 원주천좌안처리구역

2005년 제작 1/1,000 수치지도

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

(85)

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

항공사진정사영상 +

’05년 수치지도

•’97수치지도에 비해 수평위치 정확도 양호 • 전 아파트 붕괴 • 부지 정비

(86)

LiDAR 및 1/1,000수치지도 DEM 비교분석

LiDAR DEM(2006. 11) 1997 수치지도 DEM 2005 수치지도 DEM

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

(87)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 남부종합시장 세경1차아파트 중앙웨딩타운 남부종합시장사거리 삼성화재 대성아파트 현대아파트 원흥아파트 원주의료원

LiDAR

DSM

을 이용한 하수관로 매설

도로변 지장물 분석

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

(88)

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

D-D

’ 단면의 오차분석

D

’

E

’

-0.38 0.07 -0.27 -0.17 0.01 -0.21 -0.04 LiDAR-05 -3.85 -4.23 -4.09 -4.01 -2.70 -1.86 -0.62 LiDAR-97 41.03 39.29 37.53 35.44 34.42 33.02 32.22 LiDAR 100m 90m 80m 70m 60m 50m 40m 단면 DATA •하수관로의 종단면분석 • 기본계획을 수행한’97수치지도의 경우 표고오차가 커 하수관이역류현상발생 가능

(89)

A-A

’ 대상지의 종횡단면도

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

지표면, 신설계획관, 맨홀

A

’

3.40m 119.96m 123.36m 2.93m 120.45m 123.38m 2.81m 120.56m 123.37m 종점 종점 종점 시점 시점 시점 시종점 120.30m 120.56m 120.70m 관저고 3.08m 2.81m 2.82m 표 층 123.38m 123.37m 123.52m 지반고 WJ-A001-026 WJ-A005-008 WJ-A005-007 단면 DATA 지표면 맨홀 맨홀 신설계획관 정사영상을 이용한 하수관로 종단면도 LiDARDEM 및하수관망도를 이용한 횡단면도

(90)

하수관거정비 임대형투자사업(BTL)

기존 하수관로 표현(정사사진영상+건물+기존관로) 신설 하수관로 표현(정사사진영상+건물+신설관로) 대상지역의 신설 하수관로3차원모델링

하수관거

의 3차원 모델링 예

3차원 CITY모델의 하수관거 표현

(91)

(92)

자병산노천광산 복원계획

디지털항공사진영상 데이터

광산지역 확대 영상 광산지역 정사사진영상 정사 영상 생성

(93)

광산지역의 LiDAR DEM 및 DSM

광산지역의

DEM

광산지역의

DSM

자병산노천광산 복원계획

(94)

지상레이저측량 수행

지상레이저측량 수행 목적

지상레이저측량시스템 특성

장비명

Optech ILRIS – 3D

점스켄 범위

3m ~ 1500m

( 약 800m )

점스켄 간격

5cm

획득 포인트

2,500

(point/sec)

오차율

7 ~ 8mm

(100m당)

• 광산의 채광지역은 사면 경사가 80°이상으로

항공레이저측량만 수행시 사면의 LiDAR 포인트가

적어 정확한 지형모델링이 어려우며 토공량 산정

정확도 저하됨

• 향후 지속적인 모니터링을 위한 방안으로 적합

(95)

항공 및 지상 LiDAR 데이터 합성

(96)

(97)

개발 및 복원계획 3차원모델링 수행

개발 및 복원 계획 및 설계 수행

▣ 2차원 설계 자료를 이용한 3차원 SURFACE 생성

- 2차원 종단 및 횡단면도를 이용한 3차원 FRAME 생성 - 3차원 FRAME에 대한 SURFACE 처리 수행

▣ 개발 및 복구 지형 생성 및 합성

- 3차원 면을 이용하여 지형 생성 - 현지형에서 개발 및 복구지역 편집(삭제) - 편집된 현지형과 개발 및 복구지형 병합

개발 및 복원계획 지형 편집

개발 및 복원계획의 3차원모델링 및 경관분석

개발 및 복원 지형에 따른 정사사진영상 편집

개발 및 복원계획 3차원 모델링

(98)

설계 CAD 데이터 편집 3차원 지표 모델 생성

개발 및 복구계획 3차원 모델링

개발 및 복구계획에 따른 지형편집

대상지 전체 계획평면도 대상지 3차원골조 생성 3차원 면 생성

(99)

개발 및 복구계획 3차원 모델링

(100)

지상레이저측량을 이용한 채광 모니터링 예

지상레이저측량을 이용한 모니터링

정기적

인 지상레이저측량을 통해

채광에

따른 생산관리 및 폐석 복원 모니터링

수

행 :

약 6개월 간격

• 일정기간후 채광량 산정 : 생산관리

• 지형변화모니터링 : 3차원모델링

• 폐석처리 및 생태복원 모니터링

(101)

지상레이저측량을 이용한 모니터링

채광에 따른 변화된 지형을 분석하기 위해 주 채광지역의 기준 경계면을 생성

주 채광지역 지형변화분석

채광전 (07년10월) 채광후 (08년 8월)

• 잔차 DEM을 이용하여 10개월간 채광에 따른

지형변화분석

(채광전 DEM – 채광후 DEM = 잔차 DEM)

(102)

복원계획 3차원모델링

(103)

향후 환경계획의 미래

U-Eco City

구현

Geomatics

(GIS+GPS+RS)

생태계 순환분석기술

(물, 공기, 토양, 생물)

생태공학

(Ecological Engineering)

3차원 생태도시

계획 및 관리

기술

물순환 시스템 구축 및 관리기술

＊환경 길＊

생태도로 구축 및 관리기술

＊사람 길＊

3차원 환경생태정보

구축 및 관리기술

＊3차원공간정보＊

(104)

생태지도 제작 흐름도

전체 공간에 대한

비오톱 유형 조사

비오톱 유형 지도화

토지이용조사

토양피복조사

현존식생조사

속성지도 및 야장 작성

비오톱

유형화

전체 비오톱 유형 지도화

항공레이저측량데이터를 활용시 현장조사의 90%를 절감하고 각종 조사의 정확도를 향상시킬 수 있음

(105)

비오톱 지도화 과정

지도 제작 Process

문헌조사 기존수치지형도 기존항공사진 관련논문 특이비오톱 출현 정보 사 전 조 사 현 장 조 사 기초조사 대표지역의 예비현장조사 토지이용현황조사 LiDAR 정사영상을 이용한 토지이용/피복현황도 제작 현존식생조사 NGO 합동조사 특이비오톱 출현지역 조사 지도의 수정보완 지도의 수정보완 녹지 및 오픈스페이스 지역 식생조사 속성조사 비오톱 유형분류 및 평가 입력 입력 문헌조사 기존수치지형도 기존항공사진 관련논문 특이비오톱 출현 정보 사 전 조 사 현 장 조 사 기초조사 대표지역의 예비현장조사 토지이용현황조사 LiDAR 정사영상을 이용한 토지이용/피복현황도 제작 현존식생조사 NGO 합동조사 특이비오톱 출현지역 조사 지도의 수정보완 지도의 수정보완 녹지 및 오픈스페이스 지역 식생조사 속성조사 비오톱 유형분류 및 평가 입력 입력 ① 1/5,000 도엽 크기로 영상 준비 ② 영상분할 및 분류 ③ 영상을 이용한 GIS기초 자료 제작 ④ 현장조사를 통한 비오톱 유형 검증 및 식생조사 ⑤ 폴리곤 수정 및 속성 입력

(106)

도로의

운송적 기능(통과) 위주의 개

발

로 도로의

부가적 기능에 대한 개발

부재

선형개량 등 각종 사업 수행에 따라

필수적으로 수반되는

유휴부지의 활

용 에 대한 개념이 소극적

입지여건 및

자연, 문화, 지역적 특성

이 반영되지 못한 획일적 활용 및 개

발

도로는 인접 지역을 연결하고

지역간

의 문화와 자연적인 교류

가 되는

통로

도로와 도로인접 지역의 복합개발을

통한 면형개발로 전환

하여 다양한 지

역 콘텐츠 제공 및 전파에 기여

지역, 문화, 자연적 특성을 고려한 친

환 경, 친경관적 개발

로 인접 지자체의

경제 적, 문화적 활성화에 기여

유휴부지 활용 방안

(107)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 유휴부지(폐도)발생 처리 관리절차 검토 타당성 검토 현장조사 개발 및 활용 유지 레포츠 활용형 휴게시설 활용형 생태 복원형 관리 및 보수 자체 활용 주변 부지 매입 지형 특성 분석 이관 매각 교환 지역경제 활성형 녹화 및 공원조성형

1단계

분 류

2단계

분 류

(108)

브이월드 및 현지 조사 자료를 이

용하여 유휴부지 및

인근지역의 현

황 분석

유휴부지의

개방성 및 폐쇄성

분석

현장측량 및 3차원 공간정보를 이

용한 대상지역의 지형 분석 :

표고

/경사/주향/환경/식생분석 등

주거지역, 관광지역 등과 유휴부지

사이의

인접성 및 접근성

유휴부지의 규모, 형태, 종단 및 횡

단 특성 분석

주변지형과의 지형적 특성을 분석,

실시설계에 반영

현지조사 및 인문자료를 이용한 유

효부지 지역의

자연ㆍ문화적 특성

분석

현지조사 및 인문자료를 이용한 대

상지역의

국가 및 지자체의 중점추

진테마 특성 분석 : 용도지역 및 도

시기본계획

주거밀집 지 역 거리 : 2.4km 편의 시설 거리 : 4.09km

(109)

주거지역과의 거리

및 면적 Vworld 지적도

(110)

(111)

유휴부지 대상지역 개발전

화천방향

춘천방향

화천방향

유휴부지 대상지역 개발후

화천방향

춘천방향

유휴부지 대상지역 개발후

춘천방향

화천방향

(112)

유휴부지 대상지역 개발전 영상

유휴부지 대상지역 개발후 영상

(113)

(114)

원주 기업/혁신도시 주요 현황

위 치 원주시 지정면 가곡리, 신평리 일원 면 적 약164만평(제1단계) 사업비/기간 1,603억원/2006.01~2015.12(10년) 주 요 사 업 생명, 건강산업, 의료기기 R&D 센터, 주거, 공공, 편익 시설 등 지원시설

전국 유일한

기업도시 및 혁신도시

동시 선정

위 치 원주시 반곡동 일원 면 적 약105만평 기 간 2006.01~2015.12(7년) 주 요 사 업

_공공기관

₁₃

_{개 기관 이전}

생명/건강/관광

비타민시티

u-eco CITY

전략

지식기반형

u-IT839

전략

(115)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 저류지 물류센터 R&D용지 근린공원 공동주택 근린생활 공동주택 R&D용지 근린공원 골프장 근린공원 저류지 산업용지 중심상업용지 복합영농시설 유보지 체육시설 집단에너지 시설 보전녹지 보전녹지 연수원 유보지 연립주택 헬스센타 고 초 중 도서관

대상지역 토지이용계획 분석

기업도시 개발 계획

(116)

대상지역의 국토환경성지도 차이

기업도시 개발 계획

절대보전 (1등급) 상대보전 (2등급) 완 충 (3등급) 소극적개발 (4등급) 적극적개발 (5등급) 절대보전 (1등급) 상대보전 (2등급) 완 충 (3등급) 소극적개발 (4등급) 적극적개발 (5등급) 기존 국토환경성 지도 업데이트된 국토환경성 지도(2007. 4) 기존 생태자연도 업데이트된 생태자연도 ➢ 기존 국토환경성지도는 2007년 4월 갱신 ➢ 절대보전 등근은 유사하나, 적극적개발 등급 현저히 감소 ➢ 1/25,000축척의 지도로 실시설계시 대축척지형도의 개발 계획 수립시경계부에서 분제점 발생 ➢ 기존 생태자연도는 좌표체계가 미포함되어있어 개발지역 의 경계부에서 문제점 발생 ➢ 업데이트된 생태자연도는 좌표체계를 포함하고있기 때문 에 수치지도, 지적도, 등고선 등과 병합하여 다양한 분석이 가능

(117)

기업도시 개발 계획

국토환경성지도+토지이용도

•공동주택부지로절대보전지역과 상충되어 이대로 개발시대규모사면 및 산림훼손발생 가능

(118)

산지전용에 따른 경관영향검토(

‘07.8.16)

(119)

기업도시 개발 계획

(120)

(121)

(122)

수치지도 1m 침수

수치지도 2m 침수

수치지도 3m 침수

수치지도 5m 침수

LiDAR 데이터 1m 침수

LiDAR 데이터 2m 침수

LiDAR 데이터 3m 침수

LiDAR 데이터 5m 침수

LiDAR 데이터 LiDAR 데이터

수치지도 _수치지도

(123)

지적도를 이용한 침수흔적도 작성 예

기존

지적도를 활용한

침수흔적조사서

작성

지역명/침수기간/침수시간/침수원인/지역특성 수록

• 침수지역

: 덕양구 D강매지구

• 침수기간

: 2006. 7. 12

8시~23시

(15시간)

• 침수원인

: 담수지 부족 및 강매배수펌프장 배수능력 부족

• 지역특성

: 농경지

3.0m

이상 지역

2.5m ~ 3.0m미만 지역

2.0m ~ 2.5m미만 지역

1.5m ~ 2.0m미만 지역

1.0m ~ 1.5m미만 지역

0.5m ~ 1.0m미만 지역

0.0m ~ 0.5m미만 지역

침 수 심

구 분

침

수

심

지적도에 의한 침수흔적도

(124)

3차원 침수모델링 및 침수흔적도 작성

3차원 침수흔적도 작성

3.0m 이상 지역 2.5m ~ 3.0m미만 지역 2.0m ~ 2.5m미만 지역 1.5m ~ 2.0m미만 지역 1.0m ~ 1.5m미만 지역 0.5m ~ 1.0m미만 지역 0.0m ~ 0.5m미만 지역 침 수 심 구 분 침 수 심

(125)

설계빈도별 원주천 홍수위 모델링

대상지역 정사영상

원주1 원주2 원주3 원주4 원주5 원주6 원주7 원주8 원주9 원주10 원주11 원주12 원주13 주산교 봉장교 북원교 봉학교 봉평교 개봉교 변영교 관설초교 판부면사무소 명륜초교 원주중학교 학성초교 하수종말 처리장 하수종말 처리장 호저대교

(126)

LiDAR 데이터에 의한 DEM Surface Model

원주3 원주4 원주5 원주6 원주8 원주9 원주10 원주11 원주12 원주13 원주1 원주2 원주7

3차원 음영기복도

시 점 부 확 대

설계빈도별 홍수수위 모델링

(127)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 - 스캐닝을 통한 현황평면도 - 이미지 획득 기존 보고서자료 항공레이저측량 작업구역추출 - 불량포인트 제거 - 교량포인트 제거 LiDAR 전처리 기존 횡단면 보정 정사영상 LiDAR data LiDAR DEM 생성

침수모델링 자료처리 과정

작업경계생성 - 현황측점에 대한 3차원 좌표생성 - 벡터라이징을 통한 횡단면 생성 기존 데이터 생성 영상에 대한 정위치 편집 기존 단면 DEM 생성 단면자료 통합 -50년 빈도 홍수위 침수모델링 -200년 빈도 홍수위 침수모델링

(128)

주황색 지역은직접적인 침수지역은 아니지만홍수 수위보다 높이가 낮은 지역으로 침수위험이 있는 지 역임 연두색 지역은홍수수위보다 높은 지역이지만 사방이침수지역으로 둘러싸이게되어고립될 수 있는지역임 붉은색 지역은홍수수위에 따라 직접적인 침수되가 발 생되는 지역임

침수모델링 자료처리 과정

(129)

설계빈도별 홍수수위 모델링

(130)

설계빈도별 홍수위 모델링

NO. 0 NO. 1 NO. 2 NO. 3

원주천 1지역 지형단면비교

LiDAR DEM 단면기존설계 단면

원주 1

(131)

건설분야 GIS 활용 : 6장 스마트 공간정보의 활용 홍수위 : 88.26m 홍수위 : 88.57m 홍수위 : 89.69m 홍수위 : 89.72m

설계빈도별 홍수위 경계선 생성

50년빈도홍수위 3차원 모델링 200년빈도홍수위 3차원 모델링

설계빈도별 홍수수위 모델링

(132)

50년빈도홍수위 3차원 모델링 200년빈도홍수위 3차원 모델링

설계빈도별 홍수위 모델링

(133)

정사영상+설계빈도별 홍수위경계선

원주1 원주2 원주3 원주4 원주5 원주6 원주7 원주8 원주9 원주10 원주11 원주12 원주13 주산교 봉장교 북원교 봉학교 봉평교 개봉교 관설초교 판부면사무소 명륜초교 원주중학교 학성초교 하수종말 처리장 하수종말 처리장 호저대교

200년

빈도 (하)

50년

빈도 (상)

설계빈도별 홍수위 모델링

(134)

원주천 복원계획을 반영한 3차원 모델링

DEM/DSM

(DEM) (DSM)

(135)

LiDAR데이터

로 추출한 횡단면은 기존 방법에 비해 상세한 하상의 형상정보 제공 : 수문해석의 신뢰도 향상

하천 횡단면 비교

78번 단면

75번 단면

기존방법(수준측량)을 이용한 하천 횡단면 LiDAR데이터 활용한 하천 횡단면 스마트 지형공간정보의 횡단 간격 LiDAR 기존 하천측량 방식

(136)

원주천 복원 계획에 따른 3차원 모델링

2차원 설계자료

(137)

3차원 모델을 통한 시뮬레이션

수문해석 결과를 반영한 3차원 모델링

(138)

3차원 모델을 통한 시뮬레이션

원주천 복원 계획을 반영한 3차원 모델링

(139)

원주천댐 3차원모델링

원주천 상류인

판부면 신천리

에

홍수조절용 원주천댐

건설

항공레이져측량 성과와 댐 설계도를 융합

하여 개발전^후의

3차원 모델링

수행

(140)

(141)

자병산노천광산 복원계획

디지털항공사진영상 데이터

광산지역 확대 영상 광산지역 정사사진영상 정사 영상 생성