토털스테이션과 3D 레이저 스캐너에 의한 광산공간정보 구축

Construction of Mine Geospatial Information by Total Station and 3D Laser Scanner

Abstract

광산은 자원확보를 위한 중요한 기반시설이지만 운영과정에서 근로자의 안전문제가 발생할 수 있고, 지반침하와 같은 재해가 발생할 수 있다. 최근 광산 규모의 대형화와 기계화로 인해 채광공정이 과거에 비해 매우 복잡해져 체계적이고, 안전한 광산 운영을 위해 광산에 대한 정확한 공간정보 구축이 필요한 실정이다. 기존의 광산공간정보는 주로 토털스테이션을 이용해 구축되어 왔지만 이 방법은 목표물을 일일이 시준하고 측정해야 하기 때문에 많은 작업시간이 필요한 단점이 있다. 본 연구에서는 토털스테이션과 3D 레이저 스캐너로 광산에 대한 데이터를 취득하고, 형상 정합 방법을 이용하여 광산공간정보를 구축하고자 하였다. 토털스테이션의 기준점 측량성과를 적용한 일부 영역의 고정식 스캐너 데이터를 이용하여 이동식 스캐너로 취득된 넓은 지역에 대한 정확한 성과를 효과적으로 구축할 수 있었으며, 구축된 광산공간정보의 정확도 평가를 통해 평균 0.083m의 편차를 보임으로써 연구결과의 적용성을 제시하였다. 연구를 통해 구축된 포인트클라우드 형태의 성과물은 갱내 형상의 가시화, 거리, 면적, 경사도 등 정량적인 분석과 단면 형상에 대한 도면 생성의 자동화 등이 가능하여 광산관리의 효율성 향상에 기여할 것이다.

Mines are an important infrastructure for securing resources, but safety problems can arise in the course of operation. Recently, the mining process is very complicated due to the large scale and mechanization. Therefore, it is necessary to construct accurate geospatial information on mine for systematic and safe mine operation. The geospatial information construction using the existing total station has a disadvantage that a lot of work time is required because the target must be collimated and measured. In this study, the data of the mines were acquired with the total station and the 3D laser scanner, and the mine spatial information was constructed by using the shape based registration method. By using the static scanner data of some area applying the reference point surveying result of the total station, it was possible to construct the accurate result on the wide area acquired by the mobile scanner effectively. Also, the accuracy of the constructed geospatial information was evaluated and the deviation of mean 0.083m was shown. Point cloud products constructed through the research can contribute to the efficiency improvement of mine management by enabling quantitative analysis such as visualization of mine shape, distance, area and slope, and automation of drawing creation for cross section shape.

Fig. 1. Examples of mine drawings[8]

Fig. 2. Study flow

Fig. 3. Study area

Fig. 4. Status of total station survey

Fig. 5. Static 3D laser scanner

Fig. 6. Status of data acquired by static scanner

Fig. 7. Point cloud by static scanner

Fig. 8. Hand-held scanner

Fig. 9. Status of data acquired by hand-held scanner

Fig. 10. Point cloud by hand-held scanner

Fig. 11. Registered point cloud data

Fig. 12. Check point

Fig. 13. Examples of point cloud utilization

Table 1. Traverse survey result

Table 2. Accuracy analysis

Table 3. Allow accuracy[11]