Development of the Practical System for the Automated Damage Assessment

한국재난관리표준학회 논문집 2008년 6월

재11권 재12호I pp

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73-78 ^L/;、 ~극째납 C: a1 표즌획외

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Society

。f

Societal Security

재해 피해조사 자동화를 위한 실용시스템 구축

진경혁 * . 김영복** · 초|우정* ** . 심재현 ****

Devel。 pment 。f the Practical System f。r the Aut。mated Damage Assessment

Kye。nghye。|〈」in*, y。ungb。|〈

Kim**,

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nd

」aehyun

Shim****

접수일자 2008년 3월 26일/심사완료일 2008년 6월 20일

요 약 전 세계적으로 대규모 재해 발생 빈도가 증가하고 그 피해가 심각한 상황에 이르고 있다. 최근

IT

기술과

remote

sensing

기

술의 발전과 더불어 재해관리 분야에

이

러한 기술을 적용하기 위하여 많은 연구가

진행되고

있다 본 연구에서는

IT, remote sensing, GIS 기술을 통합하여 재해 발생 이후 신속한 피해현황 파악과

대

책 수립을 위한 시스댐을 개발하였다

이 시스템은 지상에 서 피해현장을 촬영하여 피해물량을 정량적으로 산출하고 피해시설

에

대한 정성적인 정보를

실시간으로

확인함으로써 신속한 대응책을 마련하고 객관적인

복구

예산운용을 위한 시스댐이다. 또한 위성영상

및

항공사진, GIS 시스 템 기반의 피해정보관리시스템에서 피해지역의 위치

및 실시간으로

수집된 정보를

토대로 전자재해대장 및

피해현황도

작 성이

가능하도록 하였다‘

본

연구를

통해 첨단

기술 기반의 재해

정보를

관리함으로써

신속한

대응이

가능하며 공간영상과

GIS 기반의

효율적

재해정보

관리가 가능할 것이다

액심용어

피해조사 자동화, GIS,

지상입체촬영시스템

ABSTRACT

Recentl y, large sca le natural disasters such as floods and typhoons due to climate change have been occur- ring all over the wo rld ca using severe damages. Among the vari ous ef forts to reduce and recover damages, recently, adv anced in fo rmati on technology and remote sensing techniques are applied in di saster management. In this study, a real- time automated damage estimation system using information technology and spatial imagery was developed to acco m- plish prompt and accurate disaster damage estim ation. Thi s system is able to estimate the damage am ounts of public facil- ities such as roads, rive rs, bridges automatically through spatial ima gerie s including ground based digital im ages, aerial photos, sate ” ^1te images of disaster sites. Based on these spatial imageries, th e damage amounts are analyzed in the Web- GIS based analys is system. Consequently, the digital damage reports such as digital disaster information sheets and dam- age maps can be made promptly and accurately. This system can be a useful tool to carry out prompt di saster damage estimation and efficient disaster

recoveη

KEYWORDS automated damage assessement, GIS, ground-based stereo camera

system

1. 서

^르르 L _

지구옹난화와 이상기후

등의

기상이변으로 인해

국지성

집중호우와 대규모 태풍의 발생 빈도가 증가하고 이로 인 해 인명 및 재산피해 규모가 증가하고 있다. 2006년 7월

*국립방재교육연구원 방재연구소 연구사(E

mail:

t。m51@nemag。 k「)

**국립방재교육연구원 방재언구소 연구사

***국립방재교육연구원 방재연구소 연구사

****국립방재교육연구원 방재연구소 연구관

73

14일∼20일 강원도 인제 ·펑창을 강타한 집중호우로 인해

사망 29명, 실종 13 명, 재산피해 약 1,41 8,253 백만원의 피

해가

발생했으며,

2003년 태풍

‘매미’는 1

3

1

명 사망, 61 ,844

이재민 발생, 4,222,486 백만원의 피해가 발생하였고 2002

년 태풍 ‘루사’로 인해 사망 246명, 63,085 이재민 발생,

5,147,9 17 백만원의 피해가 발생하였다. 대규모 자연재난

이 발생하면 해당 시 ·군-구 담당 공무원들은 우선 위험 지

역 주민들을 신속하게 안전한 장소로 대피시키고 이재민

74

진경혁 · 김영복·최우정· 심재현

들을 지원하면서 중앙 부처에 피해 현황에 대한 보고를 한 다. 중앙 부처는 피해복구비 예산 편성을 위해 신속한 피 해현황 파악을 펼요로 하는데 시군구 재난담당 공무원들 은

지역

주민의 안전 확보와 응급복구, 피해현황 보고 등 의

과중한 업무로

인해 피해시설에

대한

객관적 피해 물량 산출이

어려운

실정이다.

2006년 7월 강원도

인제 평창 집 중호우의 경우 인제군 인제읍 가리산리, 덕적리, 덕산리, 북면 한계리 등 전 지역에 걸쳐 극심한 피해가 발생하였는 데, 전체 피해지역에 대한 피해현황을 파악하는데 상당한 시간이 소요되었고 대규모 재해로 인한 피해조사시 무선 통신, 휴대용 소형 컴퓨터 등의

IT

기술과

GIS

등 과학적 기술을 적용하는 것이 필요한

실정이다.

국립방재교육연구원 방재연구소에서는

IT

기술과 지상 입체영상, 항공영상, 위성영상 등의 사진측량 기술을 도 입하여 신속하고 객관적인 피해조사를 위한 ‘피해조사 자

동화 기술 개발’ 사업 (2004∼2009)을

추진해

오고

있다.

이

사업은 위성영상, 무인항공영상, 지상입체촬영사진,

Ultra Mobile PC(UMPC)

등을 활용하여

피해 지

역에

대한

정량 적 피해물량 산출(피해 길이, 면적 등)과 피해 현장의 사 진, 동영상 등 피해정보의 실시간 전송을 위한 기술을 개 발하여 피해 조사 기간을 단축시키고 객관적인 피해현황 을 파악함으로써 복구비 예산 운용의 효율성을 제고하는 것이주요목적이다.

본 연구는 실시간 피해조사 자동화 시스템의 실용화 방 안을 모색하고 재해 실무에 적용 가능한 실용시스템을 시 범 구축하고자 한다‘ 연구내용은 지상 현장 조사를 위한 실용시스댐 및 실시간 현장 사진 및 피해정보 관리를 위한 웹

시스댐 개발과

웹-GIS 기반의 재해정보 관리시스댐으 로구분된다

2. 실시간 재해 현장 조사시스템 개발

현재 도로 유실, 제방 붕괴 등과 같은 재해가 발생할 경 우 피해정보(피해규모 및 피해액 등)를 중앙 혹은 시군구 재난안전대책본부에 팩스나 NDMS(국가재난관리시 스템 ,

National Disaster Management System)를

통해 보고하도록 되어 있으며, 대부분 줄자 혹은 목측에 의해 피해 물량 산 출이 이루어지고 있다 개략적인 피해현황을 신속하게 파 악하여 복구예산 조기 집행을 위한 근거자료로 활용하는 차원에서는 최적의 방법일 수 있으나, 차후에 피해정보 관 리를 위해서는 현장 정밀 조사를 통해 피해물량을 재산정 해야 하는 번거로움이 따른다. 본 연구에서는 피해물량 및 실시간 피해정보 전송을 목적으로 실시간 재해 현장 조사

효댁재난관리표준학회 논문집 제 1권 제2호

GPS수신기 HSDPA 모염

禮뿔훨l

그림 1. 실시간 재해현장 조사시스템 시스템을개발하였다.

2.1 재해 현장 조사시스템 개발

재해 현장 조사시스템은 지상업체촬영 기법을 이용하여 피해시설을 입체로 촬영하여 피해정보(피해길이, 변적, 체 적)를 산출하는 시스뱀이다. 이 시스템은 입체영상촬영시 스템,

피해물량 산출

S/W, 실시간 피해현황

파악 웹 사이

트로 구성되어 있으며, 공공시설 피해공종별 복구단가 및 관련 정보를

DB로 구축하였다. 그림 1은

실시간 재해현장 조사시스템 구성도 및 기능을 나타낸 것이다. 그림에서 보 면, 재해현장조사시스랩에서는 삼각대에 일정 거리를 두 고 두 대의 디지털카메라를 고정시키고 UMPC를 디지털 카메라 사이에 놓이도록 설계하였으며 디지럴카메라에서 촬영한 영상을 따1PC에 저장하여 피해물량 S/W를 통해 시설물의 피해 길이나 면적을 산출하고 HSDPA떠igh Speed

Downlink Packet Access)

모템을 통해

피해정보를

실시간 으로 웹 서벼로 전송할 수 있도록 구성하였다. 특히, 재해 현장조사에 있어서는 력슈를 이용하여 삼각대와 플레이틀 견고하게 연결하여 흔들림을 최소화하였으며, UMPC작업 대 를 플레이트의 가운데 윗부분에 장착하여 작업대의 견 고성을확보하였다.

2.1.1 촬영거리별

정확도 검증

본 연구에서 개발한 재해현장조사시스댐은 사진측량학

이론에 기초하여 촬영 대상과 카메라의 거리가 증가할수

록 정확도는 감소하게 되며 또한, 도로, 하천 등 공공시설

의 유형에 따라 다양한 피해유형이 발생할 수 있으므로 이

시 스댐 의 현장적용을 위해서는 다양한 조건하에서 정확도

검토가 동반되어야 한다. 본 연구에서는 그림

I에 나타난

재해현장 조사시 스댐의 촬영거리별 정확도 검토를 수행하

였으며 적정 촬영거 리에 대한 검증방법은 고정된 대상물

을 줄자를 이용하여 실제거리를 측정하고, 촬영거 리 를 일

정하게 변화를 주어 영상을 취득한 후 영상 처리를 하여

재해 피해조사 자동화를 위한 실용시스템 구축

75

그림 2. 대상물의 X방향, Y방향 실제거리(촬영거리별 정확도 검증)

표 1‘ 촬영거리멸 정확도 검증 결과

촬영 X,Y ^{실측거리 처리결과 오차 상대오차} 거리 (m) (m) (m) (%)

x

7.56 7.42 0.14 1.85

!Om y 2.56 2.52 0.04 1.56

x

^{7.56 7.29 0.27 3.57}

20m y 2.56 2.50 0.06 2.34

x

^{7.56 7.11 0.45 5.95}

30 m

y 2.56 2.42 0.14 5.47

x

7.56 6.95 0.61 8.07

40m y 2.56 2.41 0.15 5.86

x

7.56 6.78 0.78 10.32

50 m y 2.56 2.38 0.18 7.03

x

7.56 6.74 0‘82 10.85

60 m

y 2.56 2.25 0.31 12.11

x

7.56 6.53 1.03 13.62

70 m

y 2.56 2.21 0.35 13.67

x

7‘56 6.19 1.37 18.12

80 m

y 2.56 2.17 0.39 15.23

x

^{7.56 6.01 1.55 20.50}

90m y 2.56 2‘13 0.43 16.80

x

^{7.56 5.81 1.75 23.15}

LOO m

y 2.56 2.06 0.50 19.53

거리 오차를 비교하는 것으로 하였다. 이때, 촬영거리는 최소

10

m에서 최대

100

m까지 변화를 주어 검증하였다.

그림 2는 정확도 검토에 이용된 대상 물의 X방향과 Y방향 의 실제크기를 나타낸 것이며, 촬영거리별 영상처리결과 및 오차, 상대오차는 표

I

에 나타낸 바와 같다.

표 1을 보면, 촬영거 리에 비례하여 정확도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며, 상대오차가 크게 나타나는 이유 는 대상물의 크기가 다소 작기 때 문인 것으로 판단된다.

2.1.2 촬영각도별 정확도 검증

본 연구에서는 영상처리시 촬영각도가 발생시킬 수 있 는 오차정도를 검토하기 위해 촬영각도에 대한 정확도 검

활영시스템

•

^{90' 80'}

10'

그립 3. 촬영각도별 정확도 검증을 위한 영상 촬영각 설정

그림 4. 대상물의 X방향, Y방향 실제거리(촬영각도별 정확도 검증)

토를 수행하였다. 디지 털 촬영시스템 의 적정 촬영각도에 대한 검증방법은 고정된 대상물을 줄지를 이용하여 실제

거리를 측정하고, 그림 3과 같이 촬영각도를 90도에서 10

도씩 일정하게 변화를 주어 영상을 취득하고 이에 대한 거 리오차를 비교하였다. 그림 4는 정확도 검토에 이용된 대

상물의 X방향과 Y방향의 실제크기를 나타낸 것이며, 촬영 각도별 영상처리결과 및 오차는 표 2에 나타낸 바와 같다.

표 2와 같이 촬영각도별 정확도를 분석한 결과, 촬영각 에 관계없이 전반적으로 오차가 거의 비슷하게 나타났으

며, 오차의 크기도 아주 작았다. 오차발생 경향이 촬영거

리별 정확도 검증에서처럼 비례하지 않고 촬영각도와 상 관없이 오차가 일정하지 않게 나타났는데 이것은 피해규 모 산정시 입체영상에서 사용자가 피해시설물의 위치를 취득할 때 발생하는 오차인 것으로 판단된다 그러므로, 피해조사시 피해대상물을 정면에서 촬영하지 않더라도 피 해규모 산정에 대한 정확도에는 거의 영향을 미치지 않을

것으로판단된다.

그림 l 의 실시간 재해현장 조사시스탱으로부터 영상자 료를 취득하게 되면, 이 를 S/W에 입력하여 피해물량을 자

동적으로 산출하게 된다. 그림 5는 Visual C++, Basic 프로

Journal 。fThe Korean Society of Societal Security, Vol. 1, No. 2

진경혁·김영복·최우정·심재현 76

2.2 실시간 피해현황 파악을 위한 웹 사이트 구축

재해시 피해현황 파악에 있어서 시간의 중요성을 무엇 보다도 중요하며 이와 관련된 부서들의 대응 또한 실시간 피해현황의 수집으로부터 시작되게 된다, 그러므로, 그림

1,

그림

5,

그림

6의

실시간 재해현장조사시

스템, 영상정보

입력 플랫폼 및 피해정보

추출 프로그램으로부터 획득되

는 결괴들이 실시간적으로 웹 상에서 관련부서 및 관계자 들에게 공유될 펼요가 있다.

본 연구에서는 실시간 피해현황 파악을 위해 웹 기반의 피해정보 관리시스템을 개발하였다. 현장조사를 통한 피 해조사 자료는 서버 시스템을 통해 데이터베이스로 저장 이

되고

데이터베이

스의 자료는

웹 응용프로그램에서 처 리되어 그림 7과 같이 웹 시스랩에 표출된다. 메 인화변에 서는 최근 피해조사 리스트와 공지사항 및 질의응답 최근 리스트를 제공하고 있으며 ‘more’를 클력하면 각 항목의 세부페이지로 이통하도록 설계되어 있다. 또한 피해조사 시스랩과 같은 방재관련 사이트 및 정보를 제공하기 위한 다양한 링크도 제공하고 있다. 상단에는 각 페이지로 이동 할 수 있도록 메인메뉴를 두고 서브메뉴로 웹페이지 사용

을

위한 메뉴얼, 사이

트맴 그리고 확장 검색을

위한 로그 인이 위치하고 있다. 메뉴 구성은 과업개요, 피해자료, 재 해대장, 공간자료, 회원광장 등으로 구성되어 있다.

특히, 현장에서 전송된 각종 사진자료과 위치 및 피해추 정액

등

피해정보를 표준화된 양식에 맞게 정렬함으로써 전자재해대장이나 각종 전자지도와 연계하여 활용가능하

다. 또한, 본 연구에서는 재해대장 항목을 추가하여 보고

서 변호, 피해원인, 피해유형 , 피해지역, 등록된 피해시설

표 2. 촬영각도별 정확도 검증 결과

촬영각도 X,Y _{실측거리 (m) 처리결과(m) 오차(m)}

x

2.54 2.47 0.07

90도 y 0.90 0.89 0^‘01

x

^{2.54 2.45} 0.09

80도 y 0.90 0.87 0.03

x

2.54 2.48 0‘06

70도 y 0.90 0.86 0.04

x

^{2.54 2.45 0.09}

60도 y 0‘90 0.85 0.05

x

^2.54 2.50 0^‘04

50도 y 0^‘90 0.89 0.01

x

^{2.54 2.41} 0.13

40도 y 0^‘90 0.88 0.02

x

2.54 2.45 0.09

30도 y 0.90 0.89 0.01

x

^{2.54 2.52 0.02}

20도 y 0‘90 0.89 0.01

x

2.54 2.51 0.03

10도 y 0‘90 0‘86 0.04

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그림 5. 지상입체영상기반 피해정보 추출 프로그램(도로시설물)

훌훌혹깅

그림 7. 피해현황 파악 웹 시스템 메인화면(htφ;//host.datapcs.

co.kr/NIDP)

그램을 이용하여 개발한 피해시 설 공종별 피해물량 산출

프로그랩을 나타낸 것이며 그림 6은 현장에서 취득한 피 해정보를 실시간으로 웹서버 로 전송하기 위한 프로그램으 로

C#

프로그램을 이용하였다.

그림 6. 피해조사 및 영상정보 입력 플랫폼

흔택재난관리표준학회 논문집 제 1권 제2호

재해 피해조사 자동화를 위한 실용시스템 구축 77

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그립 9. 재해대장 - 피해정보

수, 피해영상, 동영상, 음성 정보들을 확인할 수 있도록 구 성하였다. 기존의 재해대장은 재해발생시 피해실태조사에 서 사용되는 일종의 요약보고서로 피해현장을 촬영한 이 미지에 피해물량을 요약기록하고 복구방법, 공종, 주변여 건, 기타사항 등에 관하여 사진 주위여백에 정리하게 되는 데 반해, 본 연구에서 언급하는 재해대장이란 종이재해대 장을 전자화(digitalizing)한 전자재해대장으로 그림

8과

같 이

재해대장

리스트

페이지에서

첫 번째 칼럼인 보고서

변

호를 클릭하면 그림 9와 같은 재해대장을 확인할 수 있다 피해정보에는 피해현장의 기본정보와 피해 발생현황, 위치정보 등과 같은 조사된 정보의 기본 사항들이 기재되 어 있고 시설물의 종류, 공종, 피해규모에 따른 피해액의 산출 근거를 제시하고 있어 관리자가 직접 피해조사를 시 행하지 않아도 첨부된 피해현장의 이미지와 피해규모를

메모한

현장 이미지로부터

피해조사의

타당성을 검토할 수있다.

3. 웹 -GIS 기반 피해정보 관리시스템 구축

본 연구에서는 재해 현장에서 조사수집된 위치정보(경 도, 위도)를 기반으로 하여 웹

GIS

상에 표출하여 관리함 으로써 현장조사자의 조사경로 파악 및 전체적인 피해현 황 파악이 용이하도록 웹

GIS

기반 피해정보 관리시스템

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그립 10. 웹 GIS 기반 피해정보 관리시스템

을 구축하였다.

웹 GIS

기반의 웹 GIS는

레이어

트리,

메뉴,

정보 표출,

지도

등

네

가지의 영역으로 나누어지며,

레이

어 트리의 영역은 기본적인 공간정보와 재해 공간정보 레 이어들을 선택적으로 표시하는 기능이 있다. 메뉴 영역은 지도를 확대, 축소, 이동 등의 지도조작 기능과 정보 보기 기능, 거리측정 및 축척 기능을 포함하고 있다.

그림

10은 웹 GIS

기반 피해정보 관리시스댐의 한 예를 나타내고 있는 것으로 부산시 강서구 일대을 대상으로 1:

1

,000과

1:5,000 축척의

수치지형도를

이용하였다 이

수 치지도에서는 각 동별 구역을 세분화 한 리동 경계 레이어, 고저지대 파악 및 효과적인 시각적 기능을

위한

등고선

레

이어, 강서구 일대를 지나는 주요하천 레이어, 논과 밭 주 위를 지나는 수로 레이어, 시설물들이 위치한 도로 레이어, 주요 건물 등의 레이어 를 각각 추출하여 구축하였다

4. 결

^료르 ._

최근,

재해관리시 피해조사

체계가 피해조사부터 복구 계획 수립

에

이르기까지 많은 시간이 소요되고 신속성과 객관성이 결여되는 문제점이 대두되고 있는 것과 관련하 여 이를 효과적으로 단시간에 보다 객관적이고 효율적인 피해조사 체계를 구축하고자 본 연구에서는 재해관리분야

에 급발전하는 IT

및

GIS기술을

도입하였다. 실시간 무선 통신 기술, 사진측량, 웹

GIS

기술을 통합하여 지상에서 피해현장을 촬영하여 피해물량을 정량적으로 산출하고 피 해시설에

대한

정성적인 정보를 실시간으로 확인할 수 있 는 피해조사 자동화 실용시스템을 구축하였으며 부산광역 시를 시범지역으로 선정하여 적용하였다.

본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.

$αnal 。fThe Korean s。cietyof Societal SecuritY, Vol. 1, No. 2

78 진경혁·김영복·최우정·심재현

l)

실시간

재해현장

조사시스템의 정확도 검증 결과 카 메라와 대상물간의 촬영 거리가 멀어지면서 오차가 증가 하였으며, 촬영각도에는 영향을 받지 않는 것으로 확인되 었다.

2)

실시간 피해현장 조사시스댐을 현장에서

용이하게

사용하도록 하기 위해서는

개별 S매l

및 시스템의 통합이 펼요하며, 실시간 양방향 통신을 통해 현장의 지형현황 및 시설현황을 파악 분석하여 재해 피해정보를 현장에서 일 괄적으로 처리하여 중앙부처 및

시군구 재난담당

기관에 전송하는 것이 필요할 것으로 판단된다

3)

향후 고해상 위성영상 및 항공영상과 본 연구에서 개 발한 지상영상 기반 피해조사 시스템을 연계 운용할 경우, 상호 보완을 통해 보다

효율적인

피해조사 및 피해정보 관

리가 가능할 것이며, 피해원인분석 및 재발방지를 위한 대 책 수립에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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