Spatial Information Research

Korea Spatial Information Society (대한공간정보학회)
권호 표지

Development of Earth-Volume Estimation Program using the precise LiDAR DEM

고정밀 LiDAR DEM을 이용한 토공량 계산 프로그램 개발

  • 이진녕 (건국대학교 토목공학과) ;
  • 이동하 (성균관대학교 공과대학) ;
  • 이영균 ((주)엠앤소프트 OEM 개발팀) ;
  • 서용철 (부경대학교 위성정보과학과)
  • Received : 2010.11.10
  • Accepted : 2010.12.17
  • Published : 2010.12.31
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Abstract

In this study, EWS (Earth Work System), the earth-volume estimation program was developed in a way that could enhance efficiency of civil engineering construction through precise earth-volume modeling based on the 3D geospatial information. In this program, it is possible to estimate the precise earth-volume using LiDAR DEM and to establish the earth work plans based on the unit workload of the construction equipments. Also, EWS program can support the 3D visualization of the final results through Google Earth in order to understand intuitively or share the results of earth-volume estimation in the construction project. For verifying the possibility of appling EWS program to construction project, the construction site of Shin-Pochun substation in Shinbuk-myun, Pochon-City, Kunggi Province was selected as a study area and the results of earth-volume and earth work plans estimated from EWS program were compared with those of DAS program. As a result of comparison between EWS and DAS program, the more accurate earth-volume can be estimated by using 3D geospatial information and more reasonable earth work plan can also be established when use the EWS program was developed in this study. Thus, EWS program can enables improvement of productivity by establishing efficient construction plan in the construction site.

본 연구에서는 3차원 지형공간정보를 기반으로 한 정밀한 토공량 모델링을 통해 토목 건설공사의 효율성을 향상시키기 위한 토공량 계산 프로그램인 EWS 프로그램을 개발하였다. EWS 프로그램은 LiDAR DEM을 이용한 정확한 토공량 계산과 건설장비의 단위 작업량을 기반으로 한 토공 공정계획수립이 가능하도록 개발되었다. 또한 계산된 결과를 건설현장에서 보다 직관적인 이해하고 이에 따른 분석 결과를 쉽게 공유할 수 있도록 하기 위해 Google Earth를 이용한 3D 가시화도 지원이 가능하다. 개발된 프로그램의 현장 적용성 검증을 위해 DAS 프로그램과의 토공량 계산 결과 및 토공 이동계획을 비교하였으며, 검증을 위한 대상지역으로 경기도 포천시 신북면 일원의 신포천 변전소 건설현장을 선정하였다. 최종적인 비교 결과, 본 연구에서 개발된 EWS 프로그램을 이용하는 경우 정밀한 3차원 지형공간정보를 통해 정확한 토공량 계산이 가능하며, 보다 합리적인 토량 이동계획 및 토공작업의 수립할 수 있어 건설현장에서의 생산성 향상 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.

Keywords

References

  1. J. Cheng, and Q. Lu, 2004, "3-D Calculation of Roadway Earthwork Volume," Journal of Traffic and Transportation Engineering, vol. 4, no. 2, pp. 19-22.
  2. P. Cignoni, C. Montani, C. Rocchini, and R. Scopigno, 2003, "External Memory Management and Simplification of Huge Meshes," IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol 9, no. 4, pp. 525-537. https://doi.org/10.1109/TVCG.2003.1260746
  3. J.C. Du, and H.C. Teng, 2007, "3D Laser Scanning and GPS Technology for Landslide Earthwork Volume Estimation," Automation in Construction, vol. 16, no. 5, pp. 657-663. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2006.11.002
  4. FWtools, 2009, URL:http://fwtoos.maptools.org/
  5. A. Kazuhiro, 2005, "Tabu Search Optimization of Horizontal and Vertical Alignments of Forest Roads," Journal of Forest Research, vol. 10, no. 4, pp. 275-284. https://doi.org/10.1007/s10310-004-0136-5
  6. O. Moselhi, and A. Hassanein, 2003, "Data Acquisition and Analysis for Highway Construction using Geographic Information Systems," Canadian Journal of Civil Engineering, vol. 30, pp. 533-542. https://doi.org/10.1139/l03-002
  7. J. Sacks, W.J. Welch, T.J. Mitchell, and H.P. Wynn, 1989, "Design and Analysis of Computer Experiments," Statistical Science, vol. 4, no. 2, pp. 409-435.
  8. SharpMap, 2009, URL:http://www.codeplex.com/SharpMap
  9. J. Shan, and A. Sampath, 2005, "Urban DEM Generation from Raw Lidar Data: A Labeling Algorithm and its Performance," Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, vol. 71, no. 2, pp. 217-226.
  10. G. Pan, and S. Wang, 2005, "A Digital Terrain Model and Method of Calculation of Earthwork Volume for a Large Public Green Field," China Civil Engineering Journal, vol. 38, no. 9, pp. 130-132.
  11. F. Qiang, Y. Zhang, and H. Li, 2009, "The Study on Earthwork Calculation of Open-Pit Mine Based on Three-Dimensional Laser Scanning Technology," Image and Signal Processing, 2nd International Congress on 17-19 Oct., pp. 1-4.
  12. 김성근, 2004, "원격조정 토공시스템을 위한 GPS 기반의 장비 진로계획법," 대한토목학회 논문집, 제24권, 제1D호, pp. 59-66.
  13. 김성근, 이덕규, 김홍철, 2005, "Contract Net을 이용한 자동화 토공장비 할당 모델," 대한토목학회논문집, 제25권, 제5D호, pp. 727-727.
  14. 김성준, 이임평, 2008, "라이다데이터와 수치지도를 이용한 도로의 3차원 모델링," 한국측량학회지, 제26권, 제2호, pp. 165-173.
  15. 김성훈, 심희철, 도광민, 이종달, 2007, "GIS기법을 이용한 토공산정의 최적화," 학술발표대회 논문집, 한국방재학회, pp. 344-348.
  16. 우제윤, 구지희, 홍창희, 김태훈, 2001, "수치표고모형(DEM) 구축을 위한 지형별 보간 방법 및 격자크기에 관한 연구," 한국공간정보시스템학회 논문지, 제3권, 제.2호, pp. 5-19.
  17. 위광재, 이영균, 이동하, 서용철, 2010, "GIS 기반의 토석류 시뮬레이션 프로그램 개발," 한국방재학회논문집, 제10권, 제1호, pp. 49-55.
  18. 이동천, 염재홍, 2005, "LiDAR 데이터를 이용한 수치지도의 건물 및 등고선 레이어 생성," 한국측량학회지, 제23권, 제3호, pp. 313-322.
  19. 이동천, 배경호, 유근홍, 2009, "3차원 수치지도 생성을 위한 지형공간 데이터 모델링," 한국측량학회지, 제27권, 제3호, pp. 393-400.
  20. 이동하, 김영섭, 서용철, 2009, "고해상도 항공라이다 DEM 해석을 통한 강원도 일원의 산사태 예측 가능성 분석," 한국GIS학회지, 제17권, 제3호, pp. 381-387.
  21. 이문재, 2003, 토공량결정에 관한 논문, 석사학위논문, 동의대학교.
  22. 이진녕, 2010, 3차원 정밀지형자료의 토공계획 활용, 박사학위논문, 건국대학교.
  23. 이진녕, 편무욱, 구지희, 박재선, 2010, "3차원 정밀 지형자료를 활용한 토공계획 개선," 한국지형공간정보학회지, 제18권, 제1호, pp. 63-72.
  24. 이철규, 김성근, 성영준, 2003, "2차원적인 토공 계획법에 관한 연구, 대한토목학회 논문집," 제23권, 제3D호, pp. 349-357.
  25. 편무욱, 김종화, 김상국, 황연수, 강남기, 2009, "지상 LiDAR 자료의 절토량 산정 실험," 한국지형공간정보학회지, 제17권, 제2호, pp. 11-17.