The Study on Optimal Image Processing and Identifying Threshold Values for Enhancing the Accuracy of Damage Information from Natural Disasters

자연재해 피해정보 산출의 정확도 향상을 위한 최적 영상처리 및 임계치 결정에 관한 연구

  • 서정택 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과) ;
  • 김계현 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과)
  • Received : 2011.05.30
  • Accepted : 2011.10.10
  • Published : 2011.10.31

Abstract

This study mainly focused on the method of accurately extracting damage information in the im agery change detection process using the constructed high resolution aerial im agery. Bongwha-gun in Gyungsangbuk-do which had been severely damaged from a localized torrential downpour at the end of July, 2008 was selected as study area. This study utilized aerial im agery having photographing scale of 30cm gray image of pre-disaster and 40cm color image of post-disaster. In order to correct errors from the differences of the image resolution of pre-/post-disaster and time series, the prelim inary phase of image processing techniques such as normalizing, contrast enhancement and equalizing were applied to reduce errors. The extent of the damage was calculated using one to one comparison of the intensity of each pixel of pre-/post-disaster im aged. In this step, threshold values which facilitate to extract the extent that damage investigator wants were applied by setting difference values of the intensity of pixel of pre-/post-disaster. The accuracy of optimal image processing and the result of threshold values were verified using the error matrix. The results of the study enabled the early exaction of the extents of the damages using the aerial imagery with identical characteristics. It was also possible to apply to various damage items for imagery change detection in case of utilizing multi-band im agery. Furthermore, more quantitative estimation of the dam ages would be possible with the use of numerous GIS layers such as land cover and cadastral maps.

본 연구에서는 기존에 구축된 고해상도 항공영상을 이용한 영상변화 탐지과정에서 보다 정확도 높은 풍수해 정보를 추출하는 방법에 대해 연구하였다. 연구 대상지역은 2008년 국지성 호우로 인해 큰 피해를 입은 경상북도 봉화군의 춘양면 일대를 선정하였다. 연구에서 활용된 항공영상은 해상도 30cm의 피해 전 흑백영상과 40cm의 피해 후 칼라 영상을 사용하였다. 영상분석에 있어 전처리 단계로서 피해 전 후 영상의 해상도 차이나 시계열적인 차이로 인한 오차 보정을 위하여 노멀라이징과 대비강조, 이퀄라이징의 기법을 적용하여 오차를 최소화하였다. 피해규모는 피해 전 후 영상을 구성하는 각 화소의 밝기 값을 1:1로 비교하는 방식으로 산정하였으며, 이 과정에서 피해 전 후 화소 밝기의 차이 값을 설정하여 조사자가 원하는 피해규모를 추출할 수 있도록 임계치를 설정하였다. 최적의 영상처리 및 임계치 선정의 결과는 오차매트릭스를 이용하여 확인하였다. 본 연구의 결과는 피해정보 추출 과정에서 동일한 제원을 갖는 항공영상을 이용하여 신속한 자연재해로 인한 피해규모의 산출이 가능하도록 하였다. 아울러 피해 전 후 다중밴드 영상을 추가로 확보하여 활용한다면 보다 다양한 피해항목에 대한 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 나아가 토지피복분류도나 지적도 등 다양한 주제도를 영상변화 탐지에 활용한다면 정량적인 피해규모의 산출도 가능할 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. P. A. Brivio, R. Colombo, M. Maggi, and R. Tomasoni, 2002, "Integration of remote sensing data and GIS for accurate mapping of flooded areas", int. j. remote sensing, vol 23, no. 3, pp. 429-441. https://doi.org/10.1080/01431160010014729
  2. T. Kojima, K. Takara, and Y. Tachikawa, 2005, "Effect of Seasonal Changes for Identification of Disaster Areas with High Spatial Resolution Satellite Images", ACRS 2005, pp. 1-9.
  3. T. M. Lillesand, R. W. Kiefer, J. W. Chipman, 2004, REMOTE SENSING AND IMAGE INTERPRETATION, Wiley & Sons.
  4. A. Mansourian, A. Rajabifard, M. J. Valadan Zoej and I. Williamason, 2006, "Using SDI and Web-based system to facilities disaster management", Computers and Geosciences journal, vol. 32, no. 3, pp. 303-315. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2005.06.017
  5. G. B. Nam, K. H. Kim and T. H. Kim, 2009, "Estimating Recovery Cost of Natural Disaster Damages using High Resolution Images", Protection of Structures Against Hazards, pp. 303-308.
  6. 김계현, 이경숙, 1999, "수치지형도와 영상자료의 연계활용방안에 관한 연구", 한국지형공간정보학회지, 제7권, 제1호, pp. 21-28.
  7. 김계현, 2000, GIS개론, 대영사.
  8. 김태훈, 김계현, 심재현, 최우정, 2008, "웹GIS를 이용한 실시간 자연재해 피해정보 관리시스템 개발에 관한 연구", 한국공간정보시스템학회 논문지, 제10권, 제4호, pp. 103-107.
  9. 김태훈, 김계현, 남기범, 심재현, 최우정, 조명흠, 2010, "고해상도 공간영상을 이용한 자연재해 피해조사시스템 설계 및 구현", 한국공간정보시스템학회 논문지, 제12권, 제1호, pp. 57-65.
  10. 김태훈, 2010, "공간영상정보와 GIS를 이용한 자연재해 피해정보 산출방안에 관한 연구", 인하대학교, 석사학위논문.
  11. 중앙재난안전대책본부, 2008, "2008년도 자연재난조사 및 복구계획수립 지침".
  12. 중앙재난안전대책본부, 2008, "2008 재해연보".