제4차 산업혁명 이후 기존의 인력 중심 제조는 사회 전반에서 기술 및 데이터 중심 생산으로 전환되고 있다. 건설 부문 또한 정보통신기술(ICT)을 활용한 현장 관리(site management)를 적용하여 생산성을 향상시키고 안전을 확보한다는 명확한 목적을 바탕으로, 스마트 건설(smart construction)이라는 새로운 패러다임에 직면해 있다. 본 연구의 목적은 무인 항공 시스템(UAS)을 사용해 획득한 영상을 기반으로 토공(earthwork) 공정의 디지털화 프레임워크를 개발하는 것이다. 전체 프레임워크는 정밀한 UAS 데이터 획득, 절토·성토(cut-and-fill) 물량 추정, 횡단면 도면 작성, 그리고 지오펜싱(geo-fencing) 생성으로 구성된다. 이를 위해 토공 작업이 수행되는 활성 도로 건설 현장에서 동질적인 시계열 드론 이미지 데이터를 수집하였다. 개발된 시스템은 정밀한 3D 지형 모델을 생성하고 절토·성토 물량의 변화를 추정할 수 있었다. 또한 제안된 프레임워크는 건설 단계 전반에 걸쳐 관심 영역 각각에 대한 횡단면 관측치를 생성하였으며, 최종적으로 중장비의 안전한 운영을 지원하기 위한 지오펜싱을 구축하였다. 본 연구에서 제안한 프레임워크는 토공 진행 현황의 디지털화 과정을 자동화함으로써 스마트 건설 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

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