3D 스캐너 활용 두번째!! 터널편입니다.
먼저 회사에서 보유한 3D 스캐너 장비는 RIEGL사의 VZ-400 이라는 장비입니다.
측정거리: 500m / 측정속도: 125,000pts / 레이저 등급: Class 1 / 정확도 : 5mm
장거리 라는 점, 포인트가 많다는 것, 다중 타켓이 가능해서 식생 필터가 된다는 점 정도가 주요장점 이라고 볼 수 있겠습니다.
저희 회사는 터널 측량에 3D스캐너를 100% 이용하고 있습니다.
어떻게 활용하는지 알아보겠습니다.
1. 기준점 측량
3D 스캔을 하기 위해서는 먼저 기준점이 필요한데 회사에서 보유한 장비(VZ-400)는 2개의 기준점을 필요로 합니다(타사 3개의 기준점 필요). 2개의 기준점으로 방향 및 레벨을 결정하게 됩니다. 따라서 이 2개의 기준점의 정확도가 매우 중요합니다. 저희 회사는 측량을 기반으로 하는 회사라 기준점을 새로 내릴수도 있고 현장에서 제공해주는 기준점이 맞는지 틀린지도 확인할 수 있습니다. 스캐너 장비의 오차범위가 스펙상 5mm인데 이것은 기준점이 정확할 때의 오차범위 입니다. 기준점의 정확도에 따라 차이가 많이 날 수 있습니다. 건축이야 범위가 적어서 크게 문제될 것은 없지만 정확도를 요구하는 플랜트 현장이나 연장이 긴 토목현장은 오차가 심하게 날 수 있습니다.
< 기준점 매설 >
<GPS 정지 측량>
< 수준 측량 >
다시 한번 강조하지만 기준점의 정확성은 매우 중요합니다!!
2. 3D 스캔
현장에서 3D 스캔을 실시 합니다. VZ-400장비의 장점은 기준점에서만 정확히 세우면 되고 그 외 포지션은 자유롭게 스캔을 해도 정합이 가능합니다. 이 점은 기계를 많이 세워야 되는 현장일 수록 외업시간을 현저히 줄여줍니다.
<3D 스캐닝>
사진이 없어서 다른 현장 사진도 넣어봅니다~ 철도 현장 사진입니다.
3. 정합 및 후처리
외업이 끝나면 이제 내업을 해야합니다. 스캔해 온 데이터를 정합하고 노이즈 제거 및 필요없는 데이터들을 삭제합니다. VZ-400장비의 장점은 다중타겟(4중 타겟)이 가능해서 첫번째 맞는 포인트, 두번째 맞는 포인트, 세번째 맞는 포인트, 네번째 맞는 포인트 등으로 필터링이 가능합니다. 이것은 식생제거나 노이즈제거 시 아주 효과적 입니다. RIGLE사의 RISCAN PRO란 프로그램을 사용하여 정합 및 정리를 합니다.
<3D Scan RawData>
보시면 사람이나 차량도 스캔이 된 것이 보입니다. 필요없는 데이터들을 삭제해 줍니다.
정합 후 부터가 문제인데 발주처에서 원하는 데이터가 무엇인가에 대한 협의가 필요합니다. Point Cloud를 원하는지, Mesh Model를 원하는지, 분석 데이터를 원하는지, 내공단면을 원하는지 등을 파악해서 데이터를 추출합니다. 터널 같은 경우는 내공 단면이 필요합니다.
< 내공 단면 >
기존방식은 조사한 단면만 추출이 가능했지만 3D 스캔을 하게 되면 1m 간격이든, 5cm 간격이든 원하는 간격으로 내공 단면을 추출할 수 있습니다.
또한 미굴 범위에 대해서는 현장 측설도 가능합니다.
4. 활용
추가로 여러가지 검토를 할 수 있습니다. 여기 같은 경우는 수벽공 시공성을 검토 하였습니다.
01. 스캔데이터에 설계 데이터를 추가해서 문제점을 찾습니다.
<소화전 간섭>
<트레이 가대 간섭>
02. 간섭되는 수벽공 위치를 보고하고 대안을 검토합니다.
<소화전 간섭 – 좌측으로 이동>
<트레이 가대 간섭 – 우측으로 이동>
총 107공 중에 검토 및 수정이 47공이나 되었습니다.
03. 공사시 필요한 좌표를 추출합니다. (보안상 좌표는 모자이크 처리 했습니다)
04. 필요시 현장에 측설합니다.
5. 결론
터널에 3D 스캐너를 활용할 경우 기존의 광파기를 사용하는 것에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다.
01. 정확성
기존의 광파기로 5m간격으로 10점~20점을 찍는 것보다 무수히 많은 포인트로 1m간격 또는 5cm간격이든 원하는 간격으로 전구간을 확인 할 수 있기 때문에 훨씬 정확합니다.
02. 신속성
기존 방식이 1km 구간의 외업이 12시간 걸렸다면 스캐너는 1km 구간이 2시간 정도 걸립니다. (현장여건에 따라 다름) 그만큼 결과가 나오는 시간이 빨라집니다.
03. 경제성
기존 방식은 단면당 얼마씩 받았지만 스캐너는 모든 구간을 단면을 추출 할 수 있기 때문에 용역비가 다릅니다. 몇 단면만 필요한 경우 기존 방식이 경제적이지만 터널 전체 내공 및 시공관리 측면에서 본다면 스캐너가 더 경제적입니다.
04. 활용성
현장에 필요에 따라 다양하게 활용할 수 있습니다. 설계 데이터와 비교 검토, 장비 운영, 공정 관리등 여러분야로 활용할 수 있습니다.
앞으로는 터널 현장에서는 3D 스캐너를 쓸 수 밖에 없을 것 같습니다.
<수벽공 시공성 검토 동영상> – 초록색이 설계, 노란색이 대안 입니다.
