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베이루트 폭발 사고: 복구를 위한 드론 맵핑

  • 2021-11-18
  • Hit : 399

베이루트의 폭발 사건은 인명, 경제적으로 비극이었습니다. 단계적 복구 과정은 피해를 평가하는 것에서부터 시작되었습니다.




2020년 8월 4일, 레바논의 수도 베이루트에서 거대한 폭발이 발생했습니다. 베이루트 항구의 저장고에 있는 2,750톤의 질산암모늄이 점화되어 충격파와 함께 폭발하여 반경 5km(3마일) 내의 건물에 심각한 피해를 입히고 도시를 황폐화시켰습니다. 220명이 목숨을 잃었고 5,000명 이상이 부상 당했으며 약 300,000명의 도시 주민들이 집을 잃었습니다. 이미 난민 위기와 경제적 압박, 코로나19에 직면한 시기에 이 재난은 레바논은 물론 전 세계를 충격에 빠뜨렸습니다.

Pix4D는 레바논에 뿌리를 두고 있는 룩셈부르크 기반 회사인 Augment로부터 연락을 받았습니다. Augment는 데이터를 수집하고 다른 조직에서 사용할 수 있는 형태로 정보를 제공하여 복구에 도움이 되기를 원했습니다. 이들은 PIX4D와 연락했고, PIX4D는 클라우드 기반 사진 측량 소프트웨어인 Pix4Dcloud를 사용하여 조밀한 포인트 클라우드, 3D 텍스처 메쉬, orthomosaic 또는 DSM으로 쉽게 공유할 수 있는 데이터를 처리할 것을 권장했습니다. 또한 Pix4D는 폭발 지역과 주변 피해 지역에 대한 상세하고 정확한 오픈 액세스 맵을 생성하는 데 도움이 되었습니다.


베이루트의 아름다운 성원(聖院)을 포함해, 폭발 반경에서 피해를 입지 않은 건물은 없었습니다.

kickstartaid, Live Love Beirut 및 기타 여러 인도적 지원 단체와 협력하여 Augment는 eBee X 드론과 Pix4Dcloud를 포함한 여러 소프트웨어 프로그램으로 이 지역의 드론 맵핑을 계획했습니다.


드론 이미지 3D 모델의 주요 장점은 다음과 같습니다. 

  • 최신 정보 
  • 사람의 위험 최소화 
  • 오픈 액세스를 통한 빠른 배포/사용 
  • 전체 해상도 이미지를 사용하여 프로젝트를 분석하는 가상 검사기 
  • 거리 측정, 수량 계산 등을 위한 2D 및 3D 결과 
  • 어디서나 액세스할 수 있는 공유 가능한 정보


프로젝트 디테일

위치베이루트, 레바논
담당자Augment, Open Map Lebanon
총 이미지 수4,306
소프트웨어PIX4Dcloud
하드웨어eBee X, S.O.D.A 3D 카메라
결과조밀 포인트 클라우드, 3D 텍스처 메쉬, DSM, orthomosaic
조사 범위2.88km2



재난 장소 맵핑하기


폭발 비디오는 온라인에 유포되었고, 전후 위성 이미지들은 심각한 파괴를 보여주었습니다. 폭발 지점에서는 140미터(460피트)의 분화구가 만들어졌고, 항구를 가로질러 큰 배가 내던져졌습니다. 베이루트 국제공항에서 9km 떨어진 곳의 건물 유리창이 산산조각 났습니다. 그 피해는 엄청나고 헤아릴 수 없을 정도였습니다.

드론 맵핑은 이미지를 얻기 위한 명확한 선택지였습니다. 드론을 사용하면 사람이나 다른 장비들을 위험하게 하지 않으면서 파편과 잔해로 덮인 거리를 볼 수 있습니다. 이는 공중 무인 항공기는 돌무더기와 벽돌 위를 기어오를 필요가 없기 때문에 안전할 뿐만 아니라 더 빠르기도 하다는 것을 의미합니다.

폭발 지역 및 주변 피해에 대한 첨단 오픈 액세스 맵은 도시 전역에서 동원되는 NGO, 당국의 의료 팀 등의 인력에게 결정적인 가치가 있습니다.


하드웨어적 측면에서 Augment는 Geospatial Minds와 그들의 파트너인 Falcon Eye Drones(FedS)의 도움을 받았는데, 그들은 S.O.D.A. 3D 카메라와 함께 senseFly eBee X를 사용했습니다. 사안의 긴급성 때문에, Geospatial Minds와 FEDS는 두바이에서 eBee X를 가지고 이틀만에 도착했습니다. 이 고정익 드론은 회전식 대안들보다 비행 시간이 훨씬 깁니다. 이는 긴 비행이 더 효율적이며, 비행당 데이터 수집 범위가 더 큰 넓은 지역을 조사하기 위해 필요합니다. 추가적으로, eBee X에 의해 포착된 이미지들은 PPK 기술을 통해 정확하게 지오레퍼런스 됩니다.


재난 장소는 맵핑을 더 쉽게 하기 위해 여러 섹션으로 나뉘었습니다.

PIX4D 팀은 GCPs의 필요성을 줄이기 위해 고정익 드론을 사용하는 것에 대한 조언을 제공했습니다. 이 규모의 프로젝트에 GCPs를 배치하는데 시간이 소요하면 드론으로 작업할 때 시간을 절약할 수 있다는 이점이 일부 손실될 수 있으며 데이터 수집 팀 내에서 상당한 조정이 필요합니다. PIX4D는 또한 Geospatial Mind의 조종사와 건물 측면을 3D로 재구성할 수 있도록 틸트 카메라로 격자무늬로 비행을 하는 임무를 수행하도록 협의했습니다. 이는 건물 전면, 창문 및 기타 구조물의 손상을 평가하기 위해 필요했습니다. 전면이 명확히 보이도록 카메라의 각도는 약간 비스듬해야 하며 이상적인 각도는 10°와 35°입니다. 더 자세한 정보가 필요할 때 이 데이터를 지상파 데이터와 통합할 수 있지만, 이번에는 필요하지 않았습니다.

총 6번의 비행이 이루어졌고, 20MP 해상도의 이미지 4,304개를 수집했습니다. 조종사들은 총 4시간의 비행시간을 누적하여 35GB의 데이터세트를 만들었습니다. 이 정보를 효과적으로 사용하기 위해, 연구 팀은 베이루트의 배치와 일치하도록 데이터를 13개 구역으로 나누었습니다. 이러한 13개 데이터 그룹은 신중하게 엮였으며, 지형 바로 위의 이미지는 중첩을 포함하지 않기 위해 주변 비행의 이미지와 통합되기 전에 자동으로 추가되었습니다. 이미지는 eMotion을 사용하여 비행 후 PPK 보정 되었습니다. 이는 높은 정확도의 데이터가 프로세싱에 사용되고 조사 결과에 통합될 수 있음을 의미했습니다. PIX4Dcloud로 인해 클라우드 기반 Augment는 대용량 파일 전송 대신 온라인으로 데이터를 공유할 수 있습니다.


베이루트의 광범위한 지역을 이 프로젝트가 커버해야 했기에, 지역을 여러 구역으로 나누어 유용한 프로젝트 계획 결정을 내렸습니다.

Augment는 효율적이고 효과적인 워크플로우를 설정하여 귀중한 복구 시간을 낭비하지 않았습니다.


1. 적절한 팀을 구성하고 전문가를 모으기 - PIX4D는 적절한 처리 소프트웨어뿐만 아니라 비행 계획에 대한 전문 지식을 제공했습니다.
2. 지역 당국으로부터 허가를 받기 - 규제를 어길 시 드론이나 데이터가 압수당하거나, 공유가 불가능 할 수 있습니다.
3. 올바른 하드웨어 찾기 - 고정익 RTK 드론은 더 넓은 범위를 제공하고 지상에서의 GCPs 필요성을 줄입니다.
4. 데이터 수집 - 저고도에서 이중 그리드(격자무늬) 임무를 수행함으로써 보다 선명한 포인트 클라우드를 확보하고 건물의 외관을 캡쳐할 수 있습니다.
5. 사진 측량 소프트웨어를 이용한 처리 - 프로젝트의 규모가 크기 때문에, PIX4Dcloud 내에서 처리하기 위해 작은 덩어리로 분해하여 진행했습니다.
6. 당국과의 공개 데이터 계약 보장
7. 결과를 현지의 NGO와 공유하여 PIX4Dcloud의 협업 툴을 효과적으로 사용하는 방법을 알려줍니다.


PIX4Dcloud로 작업하기

PIX4Dcloud가 왜 이 프로젝트에 이상적인 제품이었을까요? 첫째, 클라우드 기반 플랫폼인 Pix4Dcloud는 처리를 위한 고성능의 하드웨어에 대한 필요성을 완화시킵니다. Augment가 예측할 수 없는 현장 상황에서 작업을 하고 있었기 때문에, 이는 큰 도움이 되었습니다.

또한 PIX4Dcloud는 온라인에서 사용자에게 정확한 결과를 적용하며 결과물을 쉽게 측정 할 수 있고 주석을 달 수 있습니다. 이는 여러 조직이 결과물에 이해관계가 있는 경우 데이터를 공유하는 데 이상적입니다. 주석 달기 기능을 통해 결과에 강조 표시를 할 수 있고, 다른 팀에 코멘트를 남길 수 있으며, 정보를 쉽게 온라인으로 공유할 수 있습니다. Augment가 데이터에 대한 액세스를 제한하거나 현재와 같은 개방형 액세스를 원할 경우 공유 설정 역시 제어될 수 있습니다. 뿐만 아니라 PIX4Dcloud(밀도 포인트 클라우드, 3D 텍스처 메쉬, orthomosaic 및 DSM)로 생성된 다양한 출력물을 관련 조직과 공유하고 복구 프로세스에서 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

Augment는 PIX4Dcloud(브라우저)에서 직접 주석을 달고 결과를 분석했습니다.


이 소프트웨어를 사용하면 정밀 분석이 가능합니다. PIX4Dcloud의 가상 검사기 기능은 사용자가 2D 또는 3D 뷰에서 특정 포인트를 클릭할 수 있음을 의미합니다. 포인트를 클릭하면 해당 포인트에 대해 캡쳐된 raw 이미지가 표시됩니다. 이는 Augment가 도로 손상 또는 건물 정면에 관계 없이 여러 각도 또는 시점에서 해당 지점의 특정 세부 정보를 조사할 수 있음을 의미합니다.

마지막으로, PIX4Dcloud에는 타임라인 뷰도 있어, 이전 맵을 업로드하고 2D 비교를 사용하여 현재 손상 상태와 비교가 가능합니다. 데이터 수집을 처리하고 프로젝트에 추가할 수 있으므로 복구 이전, 이후의 명확한 진행 상황을 확인할 수 있습니다.


드론 재난 대응을 위한 팀의 노력

팀은 레바논 군 전방 응급실(FER)로부터 비행 허가를 받아야 했습니다. 드론은 보통 베이루트에서는 민간용으로 금지되지만, 이 임무를 위해 예외가 만들어졌습니다. FER이 면허를 제공하면, Augment는 고정익 드론을 가져오고 데이터 수집을 위해 조종자를 훈련시킨 GeoSpatial Minds와 함께 일할 수 있었습니다. Live Love Beirut는 모든 관련자를 대상으로 교육 세션을 조정하고 다른 조직과의 네트워크 강화를 도왔으며, PIX4D는 PIX4Dcloud를 최대한 활용하는 것에 대한 지원과 정보를 제공했습니다. 


4시간의 비행은 도시를 가로지르는 2.88제곱km를 거쳤습니다. 지상의 사람들은 자유롭게 지원과 훈련을 제공받으며 드론으로 수집한 데이터를 3D 지도로 바꾸는 법을 빠르게 알아냈습니다. 상업적 사용으로부터 보호를 받기 위해 3D 모델 및 포인트 클라우드 파일은 creative commons 라이센스로 생성했습니다.

최종 포인트 클라우드는 매우 포괄적이고 탐색하기 쉬워 가장 작은 세부사항도 검사할 수 있습니다.

맵을 13개의 작은 데이터세트로 세분화하면서 도시의 다양한 영역을 PIX4Dcloud 공유 링크를 통해 복구 작업에 참여하고 있는 다른 NGO에 쉽게 할당하거나 공유 할 수 있었습니다. 이는 다른 조직들이 거대한 지도에서 데이터를 찾기 보다는 그들이 보고 있는 특정 지역이나 거리에 대한 데이터에 접근할 수 있다는 것을 의미했습니다. Augment는 정부를 대신하여 레바논 군부로부터 공개 데이터 협정을 체결했습니다. 이는 수집된 데이터의 포괄성과 드론을 날리기 위해 필요한 특별 허가 때문에 필요했습니다. 일단 지도가 PIX4Dcloud에서 렌더링되면, 이는 모든 사람들과 온라인으로 공유되었습니다. 이 방법으로 다른 팀들이 접근하여 비상 대응 작업을 수행할 수 있었습니다.


앞으로 나아가고 재난 지도 사용하기

지도에 대한 적용 범위는 광범위하고 다양하며, 즉각적인 프로젝트 뿐 아니라 향후 작업에도 적용할 수 있습니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.


  • 폭발 모델링 
  • 긴급 재건 
  • 손상 평가(레바논 내에서 또는 원격으로) 
  • 자동화된 구조 손상 평가 
  • 잠재적 홍수 위험 모니터링 
  • 도시 계획 
  • 인프라에 미치는 영향 및 계획 
  • 다중 행위자 조직 
  • 3D 계층 정보 기록 
  • 뷰포인트 분석 및 지붕의 태양열 잠재력 계산


상업적 사용으로부터 보호를 받기 위해 3D 모델 및 포인트 클라우드 파일은 creative commons 라이센스로 만들어졌습니다. 모델의 사용 빈도는 아무리 높게 평가해도 지나치지 않습니다. 이러한 사진 측량의 성공적인 사용은 Augment와 함께 일하는 기관들의 노력과 결합되어 재난 이후 베이루트를 발전시키는 거대한 과제의 일부가 될 수 있는 의미 있는 자원을 생산해냈습니다. Augment는 향후 몇 달과 몇 년 동안 베이루트의 재난 복구에 향후 몇 달과 몇 년 동안 크거나 작게 한 몫을 할 수 있을 것이라고 믿고 있습니다.


출처: https://www.pix4d.com/blog/beirut-disaster-response


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