하천 및 그 주변을 포함한 지형에 대한 정밀 측량 자료의 구축은 장기적인 수자원 계획 및 정책을 수립하는데 중요한 요건이 된다. 최근 들어 무인 항공기의 사진측량시스템을 이용하여 수치 표고모형을 구축하는 연구가 진행 중에 있으며, 이를 기존 하도측량 자료와의 통합 과정을 통해 하천 및 주변지형 측정에 대한 자료 구축이 이루어지고 있다. 본 연구의 목적은 무인 항공기와 무인 하천유량측정용 원격조정보트를 이용하여 측정된 주변 지형 및 하천 지형 자료를 통합하고 이를 공인된 측정 자료와의 비교를 통해 본 연구 결과의 정확성과 이에 따른 측정방법의 효율성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 낙동강 강정고령보 하류부 지역을 대상으로 하여 무인 항공기와 무인 하천유량측정용 원격조정보트를 이용하여 지형자료를 측정하였다. 이 측정 자료를 하나의 자료로 통합하여 수치표고모형을 구축하였고 이를 국토지리정보원의 1:5,000 수치지도를 이용하여 5m 간격으로 구축한 수치표고모형과 비교하여 그 정확도를 비교해보았다. 그 결과 측정완료시부터 표준화된 데이터 생성 완료시까지의 시간을 기준으로 기존 측량방법 보다 효율성이 높은 것으로 나타났고, 1:5,000 수치지도를 이용하여 구축한 수치표고모형 자료와 정확도를 비교해볼 때 실무에 적용 가능한 수준 내로 오차가 발생하는 것으로 나타났다.
최근 전자광학 및 항공우주 기술의 발달로 인해 위성영상의 획득이 용이해 지면서 위성영상 자료를 이용한 지형정보 구축과 분석에 많은 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 SPOT5 위성영상의 입체영상 및 단영상을 이용하여 수치도화 및 디지타이징 작업을 수행하고 기존 수치지도 성과와의 비교·분석을 통해 정확도를 평가 하였다. 입체영상을 이용하여 획득한 수치도화 성과는 국토지리정보원에서 발행한 축척 1:25,000 수치지도 성과를 기준으로 비교·분석을 수행하였으며 입체영상 20개의 검사점에 대한 정확도 변화를 분석한 결과, RMSE 성과의 경우 X(Easting)에서 5.369m, Y(Northing)에서 4.718m로 산출되었으며, 단영상을 이용한 디지타이징 성과의 RMSE는 X에서 7.616m, Y에서 6.532m로 산출되었다. 이는 공공측량의 작업규정 세부기준(건설교통부 고시 제 2003-326호)의 평면위치 허용정확도인 17.5m를 최대편차 및 RMSE 성과 모두가 만족하는 결과이며, 디지타이징 작업이 수치도화에 비해 정확도가 낮은 것을 확인하였으나 경제성을 고려한 갱신 작업에서는 디지타이징을 활용하는 것이 효율적이라고 사료된다.
고해상도 위성영상을 이용하여 수치표고모델(DEM) 및 정사영상을 제작해서 수치지도의 갱신 및 지형공간정보체계의 자료기반으로써 활용할 수 있다. 본 연구에서는 Sobel 연산자를 이용하여 경계추출을 행한 후 스크린 디지타이징 방법으로 경계선을 추출하였다 이렇게 추출된 벡터자료와 기존수치지도와의 중첩을 통해서 건물, 도로, 임야의 평균위치오차를 분석해 보았다. 평균위치오차가 공공측량의 작업규정에 대한 1 : 5,000 수치지도 제작의 허용오차범위에는 들지 못하였지만, 특정 부분의 지형·지물의 경우에는 수정, 보완이 가능한 것으로 나타났다. 그리고, 산악지역 보다는 도심지에서의 경계추출이 뚜렷하기 때문에 위치정밀도가 향상됨을 알 수 있었다.
위성영상은 제조사별로 지상해상력이 다르고, 위성의 특성마다 모델링하는 방법이 다르다. 또한 위성영상도 항공사진처럼 스테레오 영상 형태로 제공이 되지만, 스테레오로 입체시 했을 때에 발생하는 영상상의 시차나, 모델과 모델의 인접지역에서의 위치 오차에 대한 연구는 아직 미비한 상태이다. 최근에는 SPOT-5 위성영상을 이용한 공간정좌자료를 갱신하는 사례가 늘어나고 있다. SPOT-5 위성영상은 공간해상력이 2.5m로 1/5,000에서 1/20,000 수치지도 제작이 가능하다. 기존의 SPOT-5 위성영상의 정확도 해석은 대부분 단사진을 기반으로 자상기준점이나 모델링의 방법에 따른 정확도를 분석하는 연구가 이루어졌다. 따라서 본 연구에서는 SPOT-5 스테레오 위성영상에 대한 궤도기반모델기법을 적용하여 입체시를 통한 SPOT-5 위성영상의 정확도를 검증하였다. 궤도기반모델은 여러 가지 위성영상을 처리하는 센서모델 중 가장 정확도가 높은 모델링 기법으로 위성의 궤도력과 천문력을 이용하여 지상좌표를 정확하게 추출하는 방법이다. 이를 통하여 수치도하기 상에서 입체시를 수행하고 입체시를 통하여 지상기준점, 모델과 모델의 인접 정확도, 수치지도 제작 정확도를 분석하였다.
위성 영상레이더(SAR; Synthetic Aperture Radar)는 날씨와 지역시간에 관계없이 영상을 취득할 수 있으므로 지구를 관측하기 위하여 매우 다양하게 활용되고 있다. 하지만 위성 영상레이더의 전처리 절차가 복잡하여 수치지도의 제작에는 잘 활용되지 못하였다. 본 연구에서는 위성 영상레이더 스테레오 영상을 이용한 수치지형도 제작 가능성에 대한 연구를 수행했다. 이를 위하여 위성의 상 하향궤도에서 촬영된 스테레오 영상을 두 쌍 획득했다. 또한 제작 가능성을 제시하기 위하여 1) 레이더 기하로부터 RPC(Rational Polynomial Coefficient) 기하로 변환하였고, 2) 수치도화를 수행하였다. 3) 최종적으로 기존에 구축된 수치 지형도로부터 기준점과 검사점을 획득하여 수치지형도 제작 결과를 검증하였다. 두 개의 수치 지도 제작 결과에 대하여 정밀도 검증을 수행하였을 때 각각 XY 방향과 Z 방향으로 1 m 미만의 오차를 나타냈다. 본 결과를 바탕으로 우리는 KOMPSAT-5 위성 영상레이더 스테레오 영상을 활용하여 기준에 부합하는 1:25,000 수치 지형도를 제작할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 연구 결과는 기상 조건이 불안정한 지역과 북한, 극지방 등 접근이 어려운 지역의 수치지형도 제작과 주기적 수치지형도 업데이트에도 활용 가능할 것으로 예상된다.
차세대 수치지도 수시갱신 시스템은 효율적인 수시갱신 체계를 구축하고 데이터의 최신성을 유지하며 고품질의 서비스와 효율적 관리를 수행하기 위한 시스템으로 기존 도엽단위의 수치지도 뿐만 아니라 객체 기반 연속 수치지도의 수시갱신이 가능하도록 시스템이 설계되었으며, 이에 따라 개발이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 차세대 수치지도 수시갱신 시스템의 활용 방안 제시 및 경쟁력 확보에 기여하고자 차세대 수치지도 수시갱신 시스템에 대하여 객체기반의 연속 수치지도 및 도엽단위 수치지도의 갱신 실험을 수행하여 시스템 운영에 따른 문제점과 개선사항을 제시하였다. 또한 국토지리정보원을 대상으로 시스템 도입에 따른 비용 및 편익에 대한 분석을 수행하여 차세대 수치지도 수시갱신 시스템의 경제성에 대한 분석을 수행하였다.
본 연구는 현재 각 기초 지자체 단위로 시행하고 있는 도로명 및 건물번호 부여사업의 현장조사 및 기본도 검수를 위하여 고해상도의 위성영상을 활용하는 것을 그 내용으로 한다. 대부분의 지방자치단체는 기존의 축척 1/1,000과 1/5,000 수치지도로 제작된 기본도에만 의존하여 현장조사를 진행하여 왔으며, 이 과정에서 현장조사자의 사전지식 부족 및 기본도의 현시성 결여 등으로 인하여 사업초기 상당한 시행착오를 겪는다. 따라서 본 연구는 도로명 및 건물번호 부여 사업에서 기존의 국립지리원 수치지도에 근거한 기본도를 보완하기 위한 방안으로 고해상도 위성영상의 활용가능성을 제시한다. 그 동안의 위성영상은 낮은 해상도로 인하여 상대적으로 면적이 좁고 토지 이용이 조밀한 우리나라의 실정에 적합하지 못하였으나, 1m 내외의 공간해상도를 지니는 고해상도 위성영상이 상용화되면서 우리나라에서도 점차 그 활용 분야가 넓어지고 있다. 또한 기존의 vector 기반의 수치지도와의 상호 보완을 위한 연계 활용도 점차 증가하고 있다. 연구 결과, 도로명 및 건물번호 부여사업에서 고해상도 위성영상의 활용은 그 결과적인 측면뿐만 아니라 비용적인 측면에서도 타당성이 있는 것으로 나타났으며, 본 사업을 통하여 구축된 위성영상 자료는 도시계획 등 타 분야에서도 활용이 가능하여 지방자치단체의 기초 공간자료로서도 활용도가 높다.
현행 노선선정시 1:5,000 축척의 수치지도를 이용하여 계획, 검토하고 있으나, 수치 지도는 수정, 갱신주기가 원활치 못하여 급속한 개발에 따른 지형·지물의 변화 등이 반영되지 않아 실제와 상이한 부분들이 존재한다. 이에 대한 대안으로서, 본 연구에서는 기존 노선계획 방법에 의해 수치지도를 기본자료로 사용하여 노선선정을 한 후, 이를 IKONOS 위성영상과 중첩하여 지형·지물의 사실적 표현을 통한 문제점을 파악하고, 이에 따른 노선변경을 하였다. 이로써 기본설계의 질적 내실화와 지형에 맞는 합리적인 도로의 선형을 도출할 수 있었으며, 차후 실시설계 단계에서의 노선변경을 미리 예방함으로써 경제성을 도모할 수 있었다. 한편, IKONOS 영상의 기하학적 보정에 있어서 지상기준점 수가 충분할 경우에는 TPS(Thin Plate Spline)변환을 효과적으로 활용할 수 있음을 알 수 있었다.
도시 지역의 대부분을 차지하는 건물에 대한 3차원 정보는 도로, 교통 등의 시설물관리시스템 구축, 도로계획, 택지개발, 도시계획 등 여러 분야에 필요하다. 현재 항공사진, 고해상도 위성영상, LiDAR 자료, 수치사진측량 시스템 등의 보급과 분석 알고리즘의 발전으로 인하여 도시지역 건물 3차원 모델링에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 중에서 정밀한 DSM 취득이 가능한 LiDAR 자료가 도시지역 건물 3차원 모델링에 가장 유망한 자료이다. 그러나 LiDAR 자료만을 이용할 경우에는 선형화 과정 등의 수작업이 많이 들어가고, 주관적인 재구성과정이 들어가야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수치지도를 LiDAR 자료와 같이 이용하여 건물 3차원 모델링시 작업자의 수동적인 과정을 단축하였다. 항공사진과 해석도화기를 이용한 정확도 평가 결과 1:5,000 수치지도 정확도 규정을 만족하는 도시지역 건물 3차원 모델링이 가능하였고, 비교적 자동화된 공정을 이루었다.
The digital map version 2.0 is national base map which is used for frame work data, paper map making as well as geographic information system. National Geographic Institude has been research to make small scale digital map by using large scale digital map. NGI made from 25 1/5,000 digital maps to one 1/25,000 digital map ver 2.0 with map generalization system in 2003. However, they could not make 1/10,000 and l/50,000 digital map version 2.0 because of There is no portrayal on the scale 1/10,000 and 1/50,000 digital map in the existing regulations. therefore. We create the specification of the digital map on scale in order to make small scale digital map version 2.0 such as 1/10,000 and 1/50,000 scale.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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