인프라 모니터링을 위한 모바일 레이저 스캐닝의 잠재력을 최대한 활용하세요

넓은 영역을 스캔하고 관심 영역을 정확히 찾아냅니다.

모바일 레이저 스캐닝의 전체 잠재력을 탐색하면 얻은 결과가 변형 모니터링에 충분히 정확한지 여부에 대한 의문이 제기됩니다. 이 기사에서는 모바일 레이저 스캐닝의 기하학적 품질에 중점을 두고 이를 토목 인프라 모니터링에 효과적으로 사용할 수 있는 수준으로 향상시키는 방법을 제안합니다. 이 연구는 단순한 호기심이 아니라 긴급한 필요성에 의해 이루어졌습니다.

토목 인프라는 현대 사회의 초석으로, 장거리 화물과 사람의 운송을 가능하게 합니다. 그러나 터널, 교량, 방음벽 및 옹벽의 안전과 무결성을 유지하는 것은 어려운 작업입니다. 특히 인프라 운영자가 증가하는 교통량과 변덕스러운 날씨로 인해 수요가 증가하는 상황에서 더욱 그렇습니다. 노후화 징후를 발견하지 못하면 수리 비용이 치솟고 심각한 구조적 결함이 발생하는 등 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.

안타깝게도 그러한 비극은 유럽 알프스를 횡단하는 화물 및 승객 교통의 주요 남북 동맥인 브레너 고속도로를 강타했습니다. 2012년에는 요금소에 인접한 옹벽이 무너져 수많은 콘크리트가 고속도로로 흘러내렸습니다(그림 1). 순식간에 트럭 한 대가 땅에 묻혔고, 그 운전자는 비극적으로 목숨을 잃었습니다. 이 참혹한 사건은 지반공학 구조물의 위험 가능성에 관한 오스트리아의 인식에 변화를 촉발시켰습니다. 국가의 도로와 철도를 따라 늘어선 수만 개의 구조물에서 결함을 탐지하기 위한 보다 정확하고 효율적인 방법이 시급히 필요했습니다.

인프라의 안전성과 신뢰성을 보장하는 것이 가장 중요하며, 인프라의 구조적 상태에 대한 평가는 이러한 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 시기적절하고 충분한 정보를 바탕으로 한 결정은 사람과 물품의 원활한 운송 또는 완전한 재난의 차이를 가져올 수 있습니다. 세계 여러 지역에서는 인프라 유지 관리에 엄격한 규정이 적용되며, 구조 성능에 대한 더 깊은 통찰력을 얻기 위해 최첨단 기술이 배포되고 있습니다. 새로운 센서 및 데이터 분석 기능은 건물 검사 및 안전 평가에 도움이 될 수 있지만 상태 평가의 궁극적인 기반인 육안 검사를 대체할 수는 없습니다.

그럼에도 불구하고 객관적인 데이터의 가치를 인식하는 것이 중요합니다. 다양한 지질공학적 또는 구조적 결함은 육안으로 보이지 않을 수 있습니다. Eurocode 7(EN 1997-1, 2004)은 침하, 측면 변위 및 기울어짐으로 이어질 수 있는 다양한 실패 모드를 강조합니다. 변형 모니터링은 동작을 관찰하고 구조적 건전성의 현재 상태를 평가하기 위한 표준 수단을 제공하는 필수 도구가 되는 곳입니다. 그러나 변형 모니터링을 위한 기존 기술에는 한계가 있습니다. 토탈 스테이션으로 수천 개의 물체를 측정하거나 수만 개의 센서 노드를 설치하는 것은 비실용적이며 엄청나게 시간이 많이 걸리고 리소스 집약적일 수 있습니다.

모바일 레이저 스캐닝(MLS)은 현실 캡처를 위한 최첨단 기술로 등장했습니다. 정적 스캐닝과 달리 도보, 항공 또는 차량 등 이동 중에도 주변의 3D 포인트 클라우드를 획득할 수 있습니다. 성공의 비결은 지상 기준점을 설정하고 측정할 필요 없이 원하는 좌표계에서 3D 포인트 클라우드를 획득할 수 있는 직접적인 지리 참조에 있습니다. 이는 GNSS, 관성 측정 장치, 주행 기록계, 카메라, 스캐너 등 다양한 소스의 센서 데이터를 통합함으로써 달성됩니다. 이러한 개별 구성 요소의 품질과 데이터를 융합하는 데 사용되는 알고리즘은 결과 포인트 클라우드의 품질에 중요한 역할을 합니다.

도로와 철도를 따라 토목 인프라를 모니터링하려면 차량 기반 모바일 Lidar 시스템이 이상적인 선택입니다. 이는 자유로운 흐름의 트래픽에 원활하게 통합되면서 빠른 데이터 수집을 가능하게 합니다. 또한 예를 들어 무인 항공기(UAV 또는 '드론') 기반 시스템에 비해 크기와 무게는 문제가 되지 않습니다.