The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) obtained elevation data on a near-global scale to generate the most complete high-resolution digital topographic database of Earth. SRTM consisted of a specially modified radar system that flew onboard the Space shuttle SRTM consisted of a specially modifi...
The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) obtained elevation data on a near-global scale to generate the most complete high-resolution digital topographic database of Earth. SRTM consisted of a specially modified radar system that flew onboard the Space shuttle SRTM consisted of a specially modified radar system that flew onboard the Space Shuttle Endeavour during an 11-day mission on February 2000. Since 2004, in a GLCF (Global Land Cover Facility, http;//glcf.umiacs.umd.edu/) web-site, products of SRTM including 1Km and 90m resolutions for outside US and a 30m resolution for the US have been provided. This study is to assess the accuracy of SRTM-DEM in comparing with NGIS-DEM generated from NGIS digital topographic map(1:25,000) in Guem river watershed. For the Geum river watershed, SREM-DEM elevation ranged from 0 to 1,605m and NGIS-DEM ranged from 6 to 1,610m, and the average elevation of SRTM-DEM was 226.7m and 218.9m for NGIS-DEM, respectively. NGIS-DEM was subtracted from SRTM in three zones -Zone I (0~100m), Zone II (100~400m), Zone III (over 400m)- to estimate difference between SRTM and NGIS-DEM. As the results, the differences of these DEM were 5.2m (11.6%) in Zone I, 8.8m (3.8%) in Zone II, 12.5m (2.1%) in Zone III. Although there were differences between SRTM-DEM and NGIS-DEM, SREM-DEM would be possible to be utilized as DEM data for the region where DEM is not prepared.
The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) obtained elevation data on a near-global scale to generate the most complete high-resolution digital topographic database of Earth. SRTM consisted of a specially modified radar system that flew onboard the Space shuttle SRTM consisted of a specially modified radar system that flew onboard the Space Shuttle Endeavour during an 11-day mission on February 2000. Since 2004, in a GLCF (Global Land Cover Facility, http;//glcf.umiacs.umd.edu/) web-site, products of SRTM including 1Km and 90m resolutions for outside US and a 30m resolution for the US have been provided. This study is to assess the accuracy of SRTM-DEM in comparing with NGIS-DEM generated from NGIS digital topographic map(1:25,000) in Guem river watershed. For the Geum river watershed, SREM-DEM elevation ranged from 0 to 1,605m and NGIS-DEM ranged from 6 to 1,610m, and the average elevation of SRTM-DEM was 226.7m and 218.9m for NGIS-DEM, respectively. NGIS-DEM was subtracted from SRTM in three zones -Zone I (0~100m), Zone II (100~400m), Zone III (over 400m)- to estimate difference between SRTM and NGIS-DEM. As the results, the differences of these DEM were 5.2m (11.6%) in Zone I, 8.8m (3.8%) in Zone II, 12.5m (2.1%) in Zone III. Although there were differences between SRTM-DEM and NGIS-DEM, SREM-DEM would be possible to be utilized as DEM data for the region where DEM is not prepared.
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문제 정의
SRTMe 2000년 전 지구적인 범위의 고해상도 지형 정보를 구축하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 우주왕복선 엔데버호 (Endeavour) 있는 서로 60m 떨어진 두 안테나에서 C-band 와 X-band를 이용하여 남위 60°에서 북위 60° 까지 전세계 DEM을 구축할 자료를 11일 동안 수집하였다.
따라서 본 연구의 목적은 금강 유역을 대상으로 NGIS 1:25,000 수치지형도를 이용하여 작성된 DEM (30m X 30m)을 기준으로 SRTM (90m x 90m)의 DEM에 대한 정확도를 평가하는 것이다.
본 연구에서는 전 지구 범위를 대상으로 하여 실시된 SRTM으로부터 얻어진 DEM에 대한 정확성 평가를 하는 것이다. 이를 위하여 금강 유역을 대상으로 국립지리원에서 제공하고 있는 NGIS 1:25,000 수치지형도를 이용, DEM을 제작하고, 이를 SRTM의 DEM과 비교하였다.
제안 방법
1:25,000 수치지형도를 이용하여 만든 DEM (이하: NGIS-DEM, 30X 30m) 자료와 SRTM 에서 얻은 DEM (이하: SRTM-DEM, 90 x 90m) 자료의 격자 크기가 서로 다르기 때문에 먼저 격자 크기를 일치시키기 위하여 SRTM- DEM을 30m의 격자 크기로 재배열 (resampling)을 실시하였다. 두 DEM 차이를 살펴보기 위하여 먼저 금강 유역 전체의 최대, 최소, 평균 및 표준편차를 살펴보고, 고도별 분포율 비교하였다.
SRTM-DEM과 NGIS-DEM의 고도에 따른 차이 정도를 살펴보기 위하여, 평균 고도를 바탕으로 100m 이하인 저지대 지역 (Zone I), 100~400m인 중지 대 지역 (Zone U), 400m 이상인 고지대 지역 (Zone 皿) 중 각각 3개 지역 전체 9개 지역을 임의로 선택하였다. 선택한 지역은 Fig.
수치 지도의 등고선, 수준점, 하천 중심선이 이용되었으며, 벡터 형식의 등고선, 수준점, 하천중심선은 TM (Transverse Meractor) 좌표계로 변환한 후 합성 (merge) 하여 기초자료를 구축하였다. 기초자료 구축 과정에서 이상지형의 유무 확인과 인접 확인 등의 검수 과정을 통하여 고도의 연속성을 유지하였으며 오류는 수작업을 통해 개별적으로 수정 보완하였다. 이와 같이 구축된 등고선 및 수준점 벡터 자료를 바탕으로 불규칙 삼각망을 구성한 후 30m 격자의 DEM 자료를 생성하였다.
SRTM에서 사용된 DEM 구축 방법은 InSAR (Interferometric SAR) DEM 빙-법으로, 두 장 이상의 복소수 형태를 가진 SAR 자료에서 위상차 정보를 이용하여 고해상도 DEM 을 얻어내는 방법이다. 두 장의 SAR를 얻는 방법으로, SRTM에서는 두 개의 안테나를 동시에 비행체에 탑재하여 한 안테나는 송수신을, 다른 하나는 수신만을 담당하는 형태로 운영 (singlepass interferometry)하였다. 이는 대부분의 항공기 시스템과 우주왕복선을 이용한 SRTM 임무에서 사용되는 방법이다 (이훈열, 2006).
두 DEM 차이를 살펴보기 위하여 먼저 금강 유역 전체의 최대, 최소, 평균 및 표준편차를 살펴보고, 고도별 분포율 비교하였다. 또한 고도에 따른 차이 정도를 살펴보기 위하여, 평균 고도를 바탕으로 100m 이 흐]■ 인 저 지 대 지역 (Zone I ), 100~400m인 중지대 지역 (Zone H), 400m 이상인 고지대 지역 (Zone 1H) 에서 각각 3개 지역 (전체 9개 지역을 임의로 선택하여 최소, 최대, 평균차이, 평균차이율 등을 살펴보았다.
마지막으로 SRTM-DEM과 NGIS-DEM의 고도에 따른 차이 정도를 살펴보기 위하여, 평균 고도를 바탕으로 100m 이하인 저지대 지역 (Zone I), 100~400m인 중지대 지역(Zone I), 400m 이상인 고지대 지역(Zone 皿) 에서각각 3개 지역(전체 9개 지역)을 임의로 선택하여 그 차이를 살펴보았다. 그 결과 Zone I 의 경우, 평균 차이가 4.
이는 대부분의 항공기 시스템과 우주왕복선을 이용한 SRTM 임무에서 사용되는 방법이다 (이훈열, 2006). 본 연구에서는 한반도 지역을 대상으로 제공하고 있는 DEM 중 90m 해상도의 자료를 이용하여 한반도 전체에 대한 모자이크를 실시하고, TM 좌표계로 변환한 후 수자원 단위 지도를 이용하여 금강 유역의 DEM을 추출하였다.
선택된 9개 지역을 대상으로 SRTM-DEM과 NGIS-DEM의 차(差)를 살펴보았다. 그 결과를 Zone별 최대, 최소, 평균차이, 평균차이율을 Table 5에 나타내었다.
수치 지도의 등고선, 수준점, 하천 중심선이 이용되었으며, 벡터 형식의 등고선, 수준점, 하천중심선은 TM (Transverse Meractor) 좌표계로 변환한 후 합성 (merge) 하여 기초자료를 구축하였다. 기초자료 구축 과정에서 이상지형의 유무 확인과 인접 확인 등의 검수 과정을 통하여 고도의 연속성을 유지하였으며 오류는 수작업을 통해 개별적으로 수정 보완하였다.
이와 같이 구축된 등고선 및 수준점 벡터 자료를 바탕으로 불규칙 삼각망을 구성한 후 30m 격자의 DEM 자료를 생성하였다. 이 과정에서 각 도엽은 인접도엽과의 불연속을 방지하기 위하여 금강 유역의 주변 도엽의 등고선을 포함하여 DEM을 생산한 후, 수자원 단위 지도를 이용하여 금강 유역만의 DEM을 작성하였다.
평가를 하는 것이다. 이를 위하여 금강 유역을 대상으로 국립지리원에서 제공하고 있는 NGIS 1:25,000 수치지형도를 이용, DEM을 제작하고, 이를 SRTM의 DEM과 비교하였다.
기초자료 구축 과정에서 이상지형의 유무 확인과 인접 확인 등의 검수 과정을 통하여 고도의 연속성을 유지하였으며 오류는 수작업을 통해 개별적으로 수정 보완하였다. 이와 같이 구축된 등고선 및 수준점 벡터 자료를 바탕으로 불규칙 삼각망을 구성한 후 30m 격자의 DEM 자료를 생성하였다. 이 과정에서 각 도엽은 인접도엽과의 불연속을 방지하기 위하여 금강 유역의 주변 도엽의 등고선을 포함하여 DEM을 생산한 후, 수자원 단위 지도를 이용하여 금강 유역만의 DEM을 작성하였다.
있다. 즉 지표면의 고도를 추출하고, 이를 일정한 구조로 조직화하여 지 리 정보시스템에서 수치 적으로 지 형을 표현하고자 수치 지 형 모형을 구축하는 것이다. 공간상의 연속적인 기복 변화를 수치적으로 표현한 모형을 수치고도모델 (Digital Elevation Model; DEM)이라 하며, 수치지형모델 (Digital Terrain Model; DTM) 이라는 용어도 함께 사용된다.
대상 데이터
(이훈열, 2006). SRTM에서 얻어진 DEM 자료는 전 세계를 대상으로 하고 있고 동 시간대의 자료로써. DEM 자료를 얻기 힘든 지역을 대상으로 하는 연구에 유용할 것으로 판단된다.
국립지리원에서 제공하는 1:25,000 수치지형도의 등고선, 표고점 및 하천중심선을 이용하여 DEM을 제작하였는데, 그 결과는 Fig. 2와 같다. 제작된 DEM을 살펴보면 최대고도는 1610m, 최소고도는 6m로 나타났으며, 최대 기복 차는 1604m였다.
본 연구에서 DEM 구축에 이용된 자료는 금강 유역 전체를 포함하는 국립지리원에서 제작한 1:25, 000 축척의 NGIS 수치지형도이다. 수치 지도의 등고선, 수준점, 하천 중심선이 이용되었으며, 벡터 형식의 등고선, 수준점, 하천중심선은 TM (Transverse Meractor) 좌표계로 변환한 후 합성 (merge) 하여 기초자료를 구축하였다.
본 연구에서 DEM 구축을 대상으로 한 지역은 금강 유역이다 (Fig. 1). 금강은 전라북도 장수군 장수읍에서 발원하여 충청남북도를 거쳐 강경에서부터 충청남도.
한편 지난 2000년 InSAR DEM 기법을 이용하여 남위 60°~ 북위 60°를 대상으로 한 SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) 이 11일 동안 이루어졌다. 이 자료는 2004년부 터전 세계 90m 해상도, 미국 30m 해상도의 DEM 자료를 인터넷으로 공개하고 있다. (이훈열, 2006).
수행되었다. 이를 위해 우주왕복선 엔데버호 (Endeavour) 있는 서로 60m 떨어진 두 안테나에서 C-band 와 X-band를 이용하여 남위 60°에서 북위 60° 까지 전세계 DEM을 구축할 자료를 11일 동안 수집하였다. 이 자료를 바탕으로 현재 2004년부터 전 세계 90m 해상도, 미국 30m 해상도의 DEM 자료를 GLCF 사이트 (Global Land Cover Facility, http: //glcf.
데이터처리
실시하였다. 두 DEM 차이를 살펴보기 위하여 먼저 금강 유역 전체의 최대, 최소, 평균 및 표준편차를 살펴보고, 고도별 분포율 비교하였다. 또한 고도에 따른 차이 정도를 살펴보기 위하여, 평균 고도를 바탕으로 100m 이 흐]■ 인 저 지 대 지역 (Zone I ), 100~400m인 중지대 지역 (Zone H), 400m 이상인 고지대 지역 (Zone 1H) 에서 각각 3개 지역 (전체 9개 지역을 임의로 선택하여 최소, 최대, 평균차이, 평균차이율 등을 살펴보았다.
이론/모형
즉 지표면의 고도를 추출하고, 이를 일정한 구조로 조직화하여 지 리 정보시스템에서 수치 적으로 지 형을 표현하고자 수치 지 형 모형을 구축하는 것이다. 공간상의 연속적인 기복 변화를 수치적으로 표현한 모형을 수치고도모델 (Digital Elevation Model; DEM)이라 하며, 수치지형모델 (Digital Terrain Model; DTM) 이라는 용어도 함께 사용된다. (Burrough, 1989; U.
성능/효과
SRTM의 고도 분포는 Table 3과 같다. NGIS-DEM 의 고도별 분포와 비교해 보면 0~50m에서 0.84%로 가장 큰 차이를 나타내었고, 그 외 지역에서는 평균적으로 -0.27~0.25%의 차이를 보였다.
SRTM-DEM, NGIS- DEM의 Zone별 각각 최대, 최소, 평균, 표준편차는 Table 4와 같다. 각 Zone 별 DEM 의 평균 고도를 살펴보면, SRTM-DEM의 경우, Zone I, D, 皿에 따라 각각 50.9, 193.9, 602.4m 이었고, NGIS-DEM의 경우에는 각각 50.9, 191.9, 599.5m로 나타났다. Zone별 평균값의 차이가 0~2.
9m로 나타났다. 본 연구에서 제작한 NGIS-DEM과 비교하였을 때, 최대, 최소, 평균 고도가 각각 -5, 6, 7.8m 차이가 났다. 이러한 차이가 발생하는 이유는 수치지형도를 이용하여 DEM을 만들 경우 등고선 과표 고점을 이용하여 제작하기 때문에 지형 자체의 고도를 표현하지만, SRTM의 경우 해상도 90m의 픽셀 단위로 토지피복의 고도를 표현하기 때문이다.
2와 같다. 제작된 DEM을 살펴보면 최대고도는 1610m, 최소고도는 6m로 나타났으며, 최대 기복 차는 1604m였다. 또한, 금강유역 전체의 평균 고도는 218.
후속연구
SRTM에서 얻어진 DEM 자료는 전 세계를 대상으로 하고 있고 동 시간대의 자료로써. DEM 자료를 얻기 힘든 지역을 대상으로 하는 연구에 유용할 것으로 판단된다.
하지만 전체적으로 10m 이내의 차이를 나타내고 있기 때문에 실제 지형을 표현하는데 있어서 거의 일치한다고 볼 수 있다. 따라서 국가수치지도나 DEM 이 구축되어 않는 곳에 대하여 SRTM을 제한적인 적용이 가능할 것으로 판단된다.
이를 통하여 볼 때 산간 지역과같이 굴곡이 심한 곳에서는 radar의 후방산란이심 해지기 때문에 SRTM-DEM이 지형의 굴곡을 자세히 표현하는데 한계가 있다고 할 수 있다. 비록 SRTM-DEM이 NGIS로 자료로 구축한 DEM과 비교하여 전체적으로 10m 이내의 차이를 보이고 있지만 광범위한 지역의 DEM 자료가 필요한 경우나 북한과 같이 DEM 자료를 구축하기 힘든 지역을 대상으로 할 경우 제한적으로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
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