The Journal of Engineering Geology (지질공학)

The Korean Society of Engineering Geology (대한지질공학회)
권호 표지

Remote Measurements of the Geological Structures, Using Photogrammetric Method

입체사진을 이용한 원거리 면구조 측정

  • Hwang Sang-Gi (Pai Chai Univ. Department of Civil & Geotechnical Engineering)
  • 황상기 (배재대학교 토목환경공학과)
  • Published : 2005.06.01
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Abstract

A photogrammetric camera system and a software have been built for capturing planned stereo images. To evaluate the system,25 planar data from a constructed rock slope were measured using both geological compass and photo system. Comparison of the data groups from both system showed matching relationship that falls within the error range of $5.25\pm4.53$ in strike and $3.18\pm3.17$ in dip angles, when the 2 standard deviation error distributions were considered. To evaluate the errors of the Photo matching and non planarity of the surface, orientations of the same plane were repeatedly measured 20times. These measurements showed error ranges of $8.2\pm3.4$in strike and $6.6\pm3.4$ in dip angle, considering the same error distributions. Measured strikes and dips were compared with the corresponding compass measurements in 5 constructed. slopes to test the system. Stereonet plots showed that the photo system measured data coincided well with the compass measurements. With these evaluations, the photo system can measure the planar structure in inaccessible locations with reliable accuracy at the same time reducing the data gathering period therefore resulting to an efficient geological survey.

입체사진을 이용하여 암반절취면의 지질구조를 측정하기 위하여, 계획된 입체사진을 획득할수 있는 사진기 시스템과 사진을 분석 할 수 있는 s/w가 제작되었다. 제작된 시스템의 효율성을 검증하기 위하여 단일 건설사면에서 컴퍼스와 사진으로 측정된 25개의 자료를 비교한 결과, 2배의 표준편차 범위에서 주향은 $5.25\pm4.53$, 경사는 $3.18\pm3.17$의 오차로 서로 일치하였다. 동일 구조면을 사진으로 20회 반복 측정한 결과는 동일 오차범위에서 $8.2\pm3.4$, 경사가 $6.6\pm3.4$의 오차를 보였다. 이 결과는 암반구조의 측정에서 일반적으로 허 용되는 10도 이내의 오차범위 이므로 제작된 시스템의 현장적용 가능성을 입증하고 있다. 제작된 시스템을 현재 도로공사가 진행중인 5개의 사면에 적용하여 컴퍼스와 사진측정 기법의 결과를 투영망에 점기하여 비교한 결과, 두 방법에 의한 측정결과가 매우 유사함이 입증되었다. 사진측정의 경우는 접근이 용이하지 못한 절취면의 지질구조를 측정할 수 있으므로 지질조사의 신뢰도를 높일 수 있으며 조사의 시간을 단축할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Keywords

References

  1. 유복모, 박운영, 양인태, 1983, 사진측정기법을 이용한 사면의 경사와 주향결정에관한 이론적 고찰, 대한토목학회논문집, 제3권, 제3호, pp.129-135
  2. 이승호, 2005, 3차원 영상처리를 이용한 암반사면 절리측정 연구, 대한토목학회 논문집, 제25권, 제2호, pp.79-84
  3. 황상기, 2000, 암반의 불연속면 배열을 측량하는 원격 영상측량기, 한국지반공학회 2000 가을학술발표회 논문집, pp.697-704
  4. 황상기, 2001, 암반 불연속면의 원격 영상측량 기법, 대한지질공학회지, 제11권,2호, p205-214
  5. Aschwamden, P., and Guggenb, W.,1992, Experimental results form a comparative study on correlation-type registration algorithems. In Robust Computer Vision, pp. 268-289
  6. Faugeras, O., Hotz, B., Mathieu, H., Vieville, T., Zhang, Z., Fua, P., Theron, E., Moll, G., Berry, G., Vuillemin, J., Bertin, and Proy, C, 1993, Real time correlation-based stereo: Algorithm, implementations and applications, Tech. Rep. RR-2013, INRIA
  7. Feng, Q., Sjgren P., Stephanson, O., Jing L., 2001, Measuring fracture orientation at exposed rock faces by using a non-reflector total station. Engineering Geology 59, pp 133-146 https://doi.org/10.1016/S0013-7952(00)00070-3
  8. Gaich, A., Ptsch, M., Fasching, A. and Schubert, W., 2004, Contact-free measurement of rock mass structures using the JointMetriX3D system. International Journal of RockMechanics and Mining Sciences 41, p. 414
  9. Hagan, T. O., 1980, A case for terrestrial photogrametry in deep-mine rock structure studies. Int. Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 17, pp 191-198 https://doi.org/10.1016/0148-9062(80)91085-2
  10. Hwang, S.G., 2001, Photogramatric Measurement of the Attitude of Planar and Linear Features, Mathematical Geology Conference (IAMG2001), proceeding CD
  11. Kemeny, J. and Post, R., 2003, Estimating three-dimensional rock discontinuity orientation from digital images of fracture traces. Computers & Geosciences 29 (1), pp 65-77 https://doi.org/10.1016/S0098-3004(02)00106-1
  12. Linkwitz, K., 1963, Terrestrisch-photogrammetrische Kluftmessung. Rock Mechanics and Engineering Geology I, pp 152-159
  13. McDonell, M.J., 1981, Box-filtering techniques, Computer Graphics and Image Processing, vol. 17, pp. 65-70 https://doi.org/10.1016/S0146-664X(81)80009-3
  14. Manh, N. V. and Hwang, S. G., 2004, Image processing for the strike and dip measurement for the excavated rock surface. Annual Meeting of the Korean Society of Economic and Environmental Geology, pp 87-91
  15. Priest, S.D., 1993, Discontinuity analysis for rock engineering. Chapman & Hall, London, pp. 6-8
  16. Rengers, N., 1967, Terrestrial Photogrametry: A valueable tool for engineering geological purposes. Rock Mechanics and Engineering Geology V, pp 150-154
  17. Richard, A.J., 1994, Miller and Freund's probability and statistics for engineers. 5th ed. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ
  18. Roberts, G. and Poropat, G., 2000, Highwall mapping in 3-D at the Moura mine using SIROJOINT. In: Beeston J. W. (ed) Bowen Basin Symposium 2000 Proceedings, pp 371-377
  19. Sun, C., 2002, Fast stereo matching using rectangular subregioning and 3D maximum-surface techniques. International Journal of Computer Vision. Vol. 47, No. 1/2/3, pp. 99-117 https://doi.org/10.1023/A:1014585622703
  20. Wu, Q. X., McNeill, S. J., and Pairman, D., 1995, Fast algorithms for correlation relaxation technique to determine cloud motion fields? In Digital Image Computing : Techniques and Applications, (Brisbane, Australia), pp. 330-335