최근 항공사진 정사영상의 활용이 증가하고 있으며, 이에 맞추어 고해상도 위성영상을 이용한 지리정보시스템 구축을 위한 많은 연구가 진행 중에 있다. 또한 공간해상도가 6.6m급인 아리랑 1호 위성영상을 이용한 많은 연구가 시행중인 이즈음, 항공사진과 위성영상간의 판독성에 대한 평가가 필요하다. 이 연구에서는 항공사진을 스캔한 영상, 그 항공사진을 이용하여 아리랑 1호와 동일한 해상도로 재배열한 영상, 그리고 아리랑 1호 위성영상을 실험 영상으로 이용하여 각각 정사영상을 제작하고, 판독하려는 지형지물을 분류하였으며, 각각의 정사영상에서 그 분류항목에 대한 판독이 어느 수준까지 가능한지에 대한 평가를 하였다. 판독 분석결과, 판독을 위해 분류한 지형지물 중 항공사진을 이용한 정사영상에서 판독할 수 있는 지형지물의 양에 비해 항공사진 영상을 재배열한 영상의 정사영상에서는 대략 61%, 아리랑 1호 위성영상의 정사영상에서는 대략 41%를 판독할 수 있었으며, 이와 같은 실험연구를 통해 아리랑 1호 위성 영상은 지도갱신, 비접근지역에 대한 지형정보 획득, 환경감시 등의 분야에 활용할 수 있을 것으로 판단하였다.
최근 고해상도의 영상과 컬러항공영상의 출현과 더불어 도심지역의 지물 지모에 대한 상세한 묘사가 가능해지고 있다. 하지만 도심지역의 지물 지모의 복잡성으로 인하여 지물의 추출이 쉽지 않다. 특히, 건물에 의한 가림, 그림자에 의한 정보 왜곡 등의 발생으로 지형정보 추출의 어려움을 겪고 있다. 건물에 의한 폐색은 다른 위치에서 촬영을 하므로서 보정을 할 수 있지만 그림자에 의한 영향은 촬영위치에 상관없이 항상 발생한다. 본 연구에서는 도심지역에서 촬영한 컬러항공사진에서 그림자에 의한 정보 왜곡을 LIDAR 자료와 수치지도를 이용하여 보다 자동화된 과정으로 처리하므로서 그 판독력을 증대시키고자 한다.
1960년대 이후 빠른 도시화는 도시 자연환경, 그중에서도 도시 하천을 많이 변화 또는 훼손시켰다. 한강은 서울의 중심을 흐르는 강으로서 60년대 이후 도시화로 인해 유로변경, 천변백사장 망실 등 자연경관이 급격히 변화하였다. 오늘날 하천은 도시의 생태통로로서 뿐만 아니라 천변 녹지 및 오픈스페이스로서 그 가치의 중요성을 인정받고 있다. 따라서 변화된 하천자연경관은 환경복원의 주요 대상이며 이를 위해서는 훼손되기 전 하천경관의 원형파악이 필수적이다. 경관의 원형파악을 위해서는 촬영당시의 지형, 지물의 구체적인 정보들을 보유하고 있는 항공사진과 고해상도 위성영상 등의 원격탐사 자료를 이용, 대상지의 지형, 지질, 식생, 토괴 등을 판독하여 자연경관의 변화를 파악하는 것이 효과적이다. 최근에는 항공사진 외에도 IKONOS 위성 영상과 같은 고해상도영상을 판독한 후 이를 수치사진측량기법을 이용하여 경관변화의 계량적 파악을 시도하고 있다. 본 연구에서는 한강을 대상으로 1966년부터 2002년까지의 변화를 상기 방법을 이용하여 하천 자연경관변화를 파악하였다. 판독결과 대부분의 하천 변화는 모래사장과 곡류하천이 소멸돼 다른 용도로 전환된 것으로 나타났으며 모래사장은 하천 직강화로 인해 하천으로 변했으며 하천은 단지 및 택지개발에 따른 천변도로 개설로 인해 소멸된 것이 가장 큰 원인으로 각각 나타났다.
현재 고해상도의 원격탐사 영상을 이용하기 위해서는 고가의 비용을 부담해야 하고 데이터의 용량도 매우 커서 실제로 사용에는 대부분의 사람들이 매우 소극적이다. 이미 수집된 저해상도의 활발한 활용을 위해서는 값이 저렴하면서도 해상도가 좋은 분광력이나 지상해상도를 높여주어야 한다. 따라서 본 연구에서는 해상도가 각기 다른 영상을 관련 자료들을 근거로 20년 전에 저해상도인 30m의 위성영상과 5m의 고해상도 위성사진과의 합성을 통하여 저해상도에서 판독할 수 없었던 여러 종류의 지형지물을 파악할 수 있는 고해상도의 퓨젼 영상을 생성시킨 것이다.
본 연구에서는 중해상도 위성영상으로 대표적인 SPOT, 아리랑, IRS-1C위성영상에 대하여 각기 하나의 입체모델을 이용한 지도제작 실험을 수행하였으며, 각각에 대한 위치정확도, 판독 및 묘사가능한 지형지물의 분석, 기존 수치지도와의 비교 등을 통하여, 제작가능한 지도축척의 범위에 대한 기술적인 검토 및 경제성 검토를 하였다. 도화작업에 있어서, SPOT 영상은 수치입체도화기를 사용한 3차원 도화를 하였으며, 아리랑 및 IRS-lC 위성영상은 데이터에 대한 시스템 지원상의 문제가 있어서 영상정합 방법으로 수치표고모형을 생성한 후 정사보정영상을 제작하여 head-up digitizing에 의한 2차원 도화를 실시하였다. 실험 결과 중해상도 영상으로 큰 도로, 하천, 수애선 등 일부 항목에 대하여 판독과 묘사가 가능하였지만, 불가능한 항목이 많았다. 지도제작 측면에서 SPOT은 1/50,000지형도 수정용, 아리랑 및 IRS-lC는 1/25,000지형도의 수정용으로 활용이 가능하다고 판단되었다.
국가기본도는 국가공간정보의 기준이 되는 공간정보로서 그 가치와 역할이 매우 중요하다. 그러나 현행 국가기본도인 1/5,000 수치지도는 품질 및 정확도의 한계로 인하여 기초 공간정보로서의 역할을 충분히 수행하지 못하고 있는 실정으로 이에 대한 보완 방안이 필요한 시기이다. 이에 본 연구에서는 현 1/5,000 국가기본도의 고도화 방안을 제시하고자 GSD 0.25m 디지털 항공사진으로 제작 가능한 수치지도 지형 지물 항목을 선정하고, GSD 0.25m 디지털 항공사진을 이용한 최적 수치지도 제작 실험을 통해 수치지도 제작 최적 방법을 정립하였다. 또한 GSD 0.25m 디지털 항공사진으로 제작된 수치지도의 정확도 및 활용성 분석을 수행하였다. GSD 0.25m 디지털 항공사진을 이용한 수치지도 제작 기준을 정립하기 위하여 판독력 분석을 수행하여 대분류 9 개, 중분류 31개, 소분류 509개의 지형 지물 항목을 선정하였으며, 수치지도 제작 방법에 따른 수치지도 제작 실험을 수행하여 입체도화 방법을 수치지도 제작 최적 방법으로 선정하고, 최적 공정을 정립하였다. 본 연구 성과를 이용하여 GSD 0.25m 디지털 항공사진을 이용한 수치지도 시범 제작을 수행한 결과 기존 1/5,000 수치지도에 비해 약 2배의 수평 및 수직위치 정확도를 확보할 수 있었으며, 지형 지물의 상세한 묘사가 가능하여, GSD 0.25m 디지털 항공사진을 이용하여 국가기본도를 제작할 경우 신뢰성 있는 공간정보를 제공으로 대국민 서비스 만족도 향상과 국가기본도 고도화를 추진할 수 있을 것으로 판단된다.
최근 u-City, uECO-City와 같은 유비쿼터스(ubiquitous) 개념이 도입된 도시계획의 새로운 패러다임이 등장하면서 도심지역에 대한 고품질의 3차원 지형공간정보에 대한 필요성이 대두되고 있다. 정사영상(orthophoto)은 고도의 전문기술자가 아니더라도 개인용 컴퓨터를 이용하여 수치지도에 비해 손쉽게 적은 비용과 시간으로도 제작할 수 있으며, 지형지물의 상호위치관계가 지형도와 동일함에 따라 정사사진을 통해 직접적으로 거리, 각도 지형지물의 수평 및 수직위치좌표, 면적 등의 정보를 얻을 수 있다. 그리고 영상으로 표현됨으로 시각적 효과가 양호함으로 지형의 세세한 부분까지도 판독이 용이하여 수치지도에 비해 효과적으로 정보를 인식할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 분야에서 제작 및 활용이 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 도심지역의 실감정사 사진 제작을 위한 정밀 DSM 생성 방안을 제시하고, 정사사진의 기하학적 보정과 방사적 보정시 최적 변수값을 실험을 통해 규명함으로써, 도심지역의 최적 실감정사사진 제작 방안을 제시하였다. 또한 정립된 최적 생성 방안으로 생성된 실감정사영상 및 정밀 DSM을 이용해 3차원 도시모델을 제작하여 활용성을 검토하였다.
LIS/GIS의 D/B구축을 위한 수치지도에서의 위치정보는 지물의 위치판독뿐만 아니라 이를 이용한 LIS/GIS의 구조화나 시설물 관리, 도시관리, 지적관리, 공간분석 등에서 중요한 자료로 이용되고 있다. 본 연구에서는 수치지도에서 평면위치자료의 오차분석을 위하여 지형별 특성에 따라 지형, 밀도, 경사도의 세가지 형태로 분류하고, 지형도의 평면위치를 참값으로 하여 수치지도와의 상대적 오차를 분석하였다 수치실험결과, X, Y 방향에 관계없이 면 구조의 데이터보다 선구조의 데이터에 대하여 과대오차가 더 많이 발생함을 알 수 있었으며, 지형별 분석의 경우에 있어서는 교외지와 산악지에서의 평균오차가 작게 나타났다. 밀도별 분석에 있어서는 느슨한 밀도를 기준으로 중간밀도와 조밀한 밀도에서의 평균오차가 작게 나타나고, 경사도별 분석에 있어서는 평지를 기준으로 급경사지와 완경사지에서의 평균오차가 작게 나타남을 알 수 있었다.
최근까지 위성 영상을 이용한 지리정보의 추출은 기존의 항공사진과 비교하여 공간 해상력의 한계로 인하여 많은 제약조건들을 지니고 있었다. 그러나, 공간 해상력이 약 1m 정도인 고해상도 위성들의 발사 계획이 앞으로의 많은 활용가능성을 제시하고 있다 최근에는, 지리정보시스템을 구축하기 위해서 그 기반이 되는 기본도의 수치화사업이 진행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 위성 영상의 해상도에 따라 지리정보의 판독과 검출가능성을 시험해보았으며 실험을 통하여 서로 다른 해상력을 지닌 6개의 영상에 대해서 6개의 범주로 나눈 46가지의 지형지물에 대한 해석과 검출가능성을 시험하여 보았다. 그 다음으로, 우리는 질감 정보의 정확도 평가를 위해 프랙탈 분석법을 시행하였다. 또한, 프랙탈 분석법을 통해서, 영상의 공간해상력이 증가할수록 질감정보와 구분가능성이 증가하는 것을 알 수 있었다. 이러한 실험결과를 통해서 본 연구에서는 특정 대상물의 판독에 적절한 공간 해상력을 검토해 봄으로써 위성 영상을 이용한 지리정보시스템 데이터베이스의 갱신 및 구축의 가능성을 제시해보고자 하였다.
본 연구는 "임상도 현행화 제작(DB구축 작업매뉴얼)" (이하 작업매뉴얼)의 제작과정과 방법을 검토하고, 1:5k 수치임상도(이하 임상도)에 평가항목을 적용하여 제작과정과 방법에 대한 문제점 도출 및 개선방안 제시를 목적으로 하였다. 임상도에 적용되는 평가항목은 구획과 속성에 관한 사항으로 구분하였으며, 행정구역별 임분구조 특성과 파편화 분석을 통하여 작업매뉴얼의 제작과정과 방법의 문제점을 도출하였다. 작업매뉴얼의 구획에 관한 사항은 '인위적변화지와 자연적변화지'의 항목에서 제작과정이 제안되어있고 전국을 5분할하여 자연적변화지는 5년 주기로 인위적 변화지는 매년 갱신하고 있기 때문에 지역 간 구축된 임상도 DB의 일관성을 알아보고자 파편화를 분석하였다. 전국의 산림 패치수(Number of Patches)는 증가하고, 평균패치크기(Mean of Patch Size)가 감소하여 파편화 정도와 형태의 복잡성이 증가하였으며, 17개 광역시 도 중 4개의 지역은 파편화 정도와 형태의 복잡성이 감소하여 지역 간의 편차가 발생하였다. 또한, '산림의 구분' 항목에서 최소구획면적은 0.1ha로 구분하고 있기 때문에 임상도에서 구획된 객체(폴리곤 단위) 면적을 산출하여 최소구회면적 기준을 검토한 결과 전체 객체 중 최소구획면적 기준 미만이 되는 객체의 비율은 약 26%나 차지하였다. 이에 따라 '인위적변화지와 자연적변화지'의 갱신 주기와 정의 확립이 필요하며, 최소구획면적 기준에 대한 구획 기준의 개선이 필요하다. 한편, 작업매뉴얼의 속성에 관한 사항은 '수종변화' 항목에서 지형지물체계를 52종으로 분류하고 있으며, 이 중 입목지는 43종으로 분류하고 있어, 임상도에서 구축된 수종정보를 추출하여 분포비율을 검토하였다. 입목지 수종 중 분포비율이 0.1% 미만인 수종은 23종으로 약 53%를 차지하고 있으며, 상위 3종은 소나무와 기타수종으로 구획되어 있다. 또한, 무립목지의 관목덤불은 지형지물체계에서 분류하고 있지만, '산림의 구분' 항목에서는 정의 및 판독기준이 마련되어 있지 않기 때문에 '수종변화'의 지형지물체계의 재정립과 관목덤불에 대한 정의 정립이 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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