‘101 시리즈’에 오신 것을 환영합니다. 이 시리즈에서는 LiDAR, 모바일 매핑, 디지털 트윈, 그리고 Hovermap 와 관련된 모든 주제를 초보자의 시각에서 살펴봅니다. 이 글에서는 널리 사용되는 디지털 측량 기술들의 장단점을 살펴봅니다.
디지털 트윈은 실제 공간을 정확히 재현한 디지털 모델입니다. 디지털 트윈은 자동차, 의료, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 또한 광업, 건설, 검사 산업 분야에서도 큰 가치를 제공하는 것으로 밝혀졌습니다. 이처럼 디지털 트윈은 많은 프로젝트에서 필수 요소로 빠르게 자리 잡고 있습니다.
실시간 정보를 바탕으로 자산을 정확하게 반영하는 모델을 갖추면 의사결정 능력을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 모델을 통해 건물 건설 과정에서 핵심 지표를 추적하여 공사가 계획대로 진행되고 있는지 확인하고, 잠재적인 문제를 조기에 파악함으로써 재시공을 줄이고 프로젝트가 일정과 예산을 준수하도록 보장할 수 있습니다. 광업 분야에서는 이러한 모델을 모니터링을 위한 기준선으로 설정하여 시간 경과에 따른 변형을 추적할 수 있으며, 이를 통해 기획자가 갱도나 터널을 보강해야 할지, 아니면 다른 대안을 모색하기 위해 폐쇄해야 할지 판단하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 점검의 경우, 디지털 트윈은 자산의 수명 주기 동안 모니터링 및 유지보수를 위한 기준선 역할을 합니다.
디지털 트윈을 생성하기 위한 데이터 수집 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그중에서도 특히 널리 사용되는 두 가지는 모바일 LiDAR 스캐닝과 사진측량법입니다. 이 두 가지 방법과 각각의 장점을 살펴보겠습니다.
무엇인가요? LiDAR
LiDAR, 즉 광 검출 및 거리 측정(Light Detection and Ranging)은 레이저 펄스의 비행 시간을 바탕으로 거리를 측정하는 감지 방식입니다. 모바일 스캐닝에서 SLAM( SLAM , 동시 위치 추정 및 매핑) 알고리즘을 통해 3D 스캐너( LiDAR )는 스캔된 대상의 3D 지형도( 3D , 점 구름(point cloud)이라고도 함)를 생성할 수 있습니다.
포인트 클라우드는 3D 모델로 가공될 수 있으며, 추가 정보를 더하면 BIM 모델이나 디지털 트윈으로 변환될 수 있습니다.
LiDAR 모바일 스캐너는 휴대용 스캐너 형태로 제공되거나, 드론이나 지상 로봇에 장착하여 필요한 데이터를 수집할 수 있습니다.
LiDAR 예술 센터의 스캔 이미지와 이를 바탕으로 제작된 평면도 모델
사진측량이란 무엇인가
사진측량 과정에서는 동일한 대상에 대해 서로 겹치는 다수의 이미지를 촬영합니다. 이러한 이미지들은 사진측량 소프트웨어를 통해 처리되며, 여러 각도의 뷰를 활용하여 공간 내의 x, y, z 좌표를 삼각측량하여 포인트 클라우드를 생성합니다. 그런 다음 소프트웨어는 정사보정(ortho-rectification) 또는 이미지 스티칭을 통해 이미지들을 맞물리게 하고, 이를 포인트 클라우드와 결합하여 사실감 있는 디지털 모델을 생성하며, 이 모델은 디지털 트윈이 될 수 있습니다.
사진측량 기법으로 촬영한 이미지 (제공: EROCK)
사진측량은 휴대용 장비나 드론에 장착된 장비를 통해 촬영할 수 있습니다.
이러한 기술들은 적용 분야에 따라 다양한 장단점이 있으므로, 이를 이해하면 해당 분야에 가장 적합한 기술을 선택하는 데 도움이 됩니다. 다음은 고려해야 할 몇 가지 주요 특성에 대한 요약입니다.
정확도
LiDAR 는 직접 측정 방식이므로, 사진측량법(추정 측정 방식)보다 더 정확할 수 있지만, 두 방법 모두 후처리 워크플로우를 통해 정확도를 높일 수 있습니다.
두 방법 모두에서 지상 제어점을 추가하면 정확도를 높일 수 있습니다. Hovermap의 ‘ Automated Ground Control ’과 같은 후처리 기능을 사용하면, 포인트 클라우드 내에서 반사성 지상 제어 타깃을 자동으로 감지하고 이를 활용하여 LiDAR 포인트 클라우드의 지리 참조를 수행함으로써 워크플로를 간소화하고 정확도를 높일 수 있습니다.
속도
정확한 3D 모델을 생성하기 위해서는 사진측량에서 최대 80%의 이미지 중첩률이 필요합니다. 드론을 이용해 촬영할 경우, 충분한 중첩률을 확보하기 위해 특정 비행 경로를 따라야 하므로 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 반면, LiDAR 스캐닝은 그다지 높은 중첩률을 요구하지 않으므로 데이터 수집을 위한 비행이 더 효율적으로 이루어질 수 있습니다.
LiDAR 의 경우, 3D 로 출력하는 데 걸리는 처리 시간이 상당히 더 빠릅니다. 예를 들어, Hovermap LiDAR 데이터의 처리 시간은 스캔 시간과 거의 비슷합니다.
편의성
사진측량용 장비는 대체로 무게가 조금 더 가벼운 편이라, 현장으로 운반하기가 더 수월하거나 드론에 탑재할 수 있는 탑재량이 더 적습니다.
LiDAR 는 레이저를 사용하기 때문에, 사진측량보다 훨씬 더 다양한 조명 조건에서 작동하므로, 낮 시간대에 더 많은 데이터를 수집할 수 있을 뿐만 아니라 사진측량에 적합하지 않은 조명 조건에서도 작업을 진행할 수 있습니다. 또한 이러한 특성 덕분에 LiDAR 는 광산과 같은 지하 작업에 이상적입니다.
식생 관통
LiDAR 지상 탐지를 위해 식생을 투과할 수 있어 지상 측량에 이상적입니다. 후처리 과정에서 식생 데이터를 쉽게 제거할 수 있으므로, 정확한 지형 측량 결과를 얻을 수 있습니다.
종종 사진측량으로는 수관 상단부만 감지되므로, 지면을 정확하게 스캔하기 어렵습니다.
이미지: 식생이 포함된 사진측량 결과와 LiDAR 스캔 결과 비교. 이미지 제공: EROCK.
리얼리즘
사진측량법은 여러 장의 사진을 합성하여 모델을 생성하기 때문에, 이 모델들은 실제 세계와 최대한 유사합니다.
LiDAR 포인트 클라우드는 추상적으로 보일 수 있지만,트루 컬러 채색을적용하면 포인트 클라우드의 사실감을 높일 수 있습니다.
