Development of Cross Section Management System in Tunnel using Terrestrial Laser Scanning Data

지상 레이저 스캐닝 자료를 이용한 터널단면관리시스템 개발

Laser scanning technology with high positional accuracy and high density will be widely applied to vast range of fields including geomatics. Especially, the development of laser scanning technology enabling long range information extraction is increasing its full use in civil engineering. This study taps into the strengths of a terrestrial laser scanning technique to develop a tunnel cross section management system that can be practically employed for determining the cross section of tunnels more promptly and accurately. Three dimensional data with high density were obtained in a prompt and accurate manner using a terrestrial laser scanner. Data processing was then conducted to promptly determine arbitrary cross sections at 0.1meter, 0.5meter and 1.0meter intervals. A laser scanning technique was also used to quickly and accurately calculate the overbreak and underbreak of both each cross section and the entire tunnel section. As the developed system utilizes vast amounts of data, it was possible to promptly determine the shape of arbitrary cross section and to calculate the overbreak and underbreak more accurately with higher area precision. It is expected, therefore, that the system will not only enable more efficient and cost effective tunnel drilling management and monitoring but also will provide a basis for future construction and management of tunnel cross section.

높은 정확도와 고밀도의 자료를 제공하는 레이저 스캐닝 기술은 공간정보 분야를 포함한 여러 분야에서 폭 넓게 활용되고 있으며 특히, 레이저 스캐닝 기술의 개발은 건설공학분야에 있어서 방대한 정보 추출을 가능케 하여 그 활용성이 매우 높은 실정이다. 본 연구에서는 지상 레이저 스캐닝 기법에 의해 취득된 자료를 이용하여 보다 정확한 터널 내공단면을 결정하고, 이를 실무에서 활용할 수 있는 터널단면관리시스템을 개발한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 지상 레이저 스캐너를 이용하여 고정밀도의 3차원 자료를 신속 정확하게 취득할 수 있었으며, 자료 처리 단계를 거쳐 0.1m, 0.5m, 1.0m 간격의 임의 단면을 신속히 결정할 수 있었다. 따라서 레이저 스캐닝 기법을 활용함으로써 각 단면의 여굴량과 미굴량 뿐만 아니라, 전체 터널 연장에서 발생한 여굴량과 미굴량을 신속하고 정확히 산정할 수 있었다. 또한, 터널 굴착단계에서 보다 정확한 여굴량과 미굴량을 산정하고, 이를 모니터링 할 수 있는 터널단면관리시스템을 개발하였다. 개발된 GUI 프로그램은 실무에서 더욱 효율적이고 경제적인 터널 굴착관리 및 모니터링을 가능하게 하며 향후, 임의 단면의 자료 추출로 터널 유지 관리에 대한 중요한 기반 자료의 제공 및 활용에 기여할 것으로 판단된다.