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지면.비지면점 분류를 위한 라이다 필터링 알고리즘의 종합적인 비교
Comprehensive Comparisons among LIDAR Fitering Algorithms for the Classification of Ground and Non-ground Points 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.30 no.1, 2012년, pp.39 - 48  

김의명 (남서울대학교 GIS공학과) ,  조두영 (남서울대학교 GIS공학과)

초록
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수치표고모델(DEM : Digital Elevation Model)을 생성하거나 지상의 객체를 추출하기 위해서 라이다 자료에서 지면점과 비지면점을 분리하는 필터링(filtering) 과정은 중요하다. 본 연구에서는 라이다 자료에서 지면점을 추출하는 데 사용되는 기존의 필터링 방법을 대상으로 정성적 분석정량적 분석을 통해 가장 효과적인 필터링 알고리즘을 선정하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 Adaptive TIN, Perspective Center Based Filtering Algorithm, Elevation Threshold with Expand Window, Progressive Morphology의 4가지 필터링 방법을 산악지역, 도시지역, 건물과 산이 공존하는 3가지 지역에 적용하여 각각의 방법에 대한 특징을 분석하였다. 실험에 사용된 4가지 필터링 방법의 정성적인 비교는 음영기복도를 생성한 후 시각적인 방법을 적용하였고 정량적인 비교는 GPS로 관측한 검사점을 이용한 절대적인 비교와 국토지리정보원의 수치표고모델을 이용하여 상대적인 비교를 수행하였다. 라이다 필터링 실험을 통하여 Adaptive TIN 알고리즘은 산악지역과 도시지역에서 지면점을 가장 효율적으로 추출하였고 건물과 산이 공존하는 지역에서는 Progressive Morphology 알고리즘이 가장 양호한 결과를 나타내었다. 또한 정성적, 정량적 비교 결과 전반적으로 지역적 특성에 관계없이 적용가능한 필터링 알고리즘은 ATIN 알고리즘으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Filtering process that separates ground and non-ground points from LIDAR data is important in order to create the digital elevation model (DEM) or extract objects on the ground. The purpose of this research is to select the most effective filtering algorithm through qualitative and quantitative anal...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 라이다 자료에서 기존의 필터링 알고리즘을 서로 다른 특성의 지역에 적용하여 가장 효율적인 필터링 알고리즘을 선정하기 위한 연구를 수행하였으며 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 이를 통해 대상지역의 특성에 맞는 필터링 알고리즘과 대상지역에 무관한 가장 효율적인 필터링 알고리즘을 선정하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Adaptive TIN(ATIN) 알고리즘은 어떻게 수행되는가? 라이다 자료의 처리를 위해 개발된 필터링 알고리즘들을 살펴보면, 라이다 자료를 정사각형 격자로 나눈 후 격자 내에 최소 높이 값을 갖는 라이다 점을 이용하여 불규칙삼각망(TIN: Triangulated Irregular Network)을 구성한 후 삼각망을 구성하고 있는 라이다 점간의 각과 거리를 비교하는 Adaptive TIN(ATIN) 알고리즘(Axelsson, 2000)과 라이다 자료를 정사각형 격자로 구분하여 격자 내의 최소 높이값과 그외 라이다 점들의 높이값을 비교하는 Elevation Threshold with Expand Window(ETEW) 알고리즘(Whitman et al., 2003; Zhang et al.
지역적 특성에 관계없이 적용가능한 필터링 알고리즘이 ATIN인 이유는 무엇인가? 필터링 실험결과에 대한 정성적, 정량적 비교 결과 전반적으로 지역적 특성에 관계없이 적용가능한 필터링 알고리즘은 ATIN 알고리즘으로 나타났다. 구체적으로 설명하면 산림만 존재하는 산악지역과 건물만 존재하는 도시 지역에서는 ATIN알고리즘이 양호한 결과를 나타내었고 건물과 산이 공존하는 지역에서는 PM알고리즘이 가장 양호한 지면점 추출결과를 보였으나 ATIN의 결과도 유사하였기 때문이다.
라이다는 어떻게 활용되고 있는가? 항공기에 레이저스캐너와 항공기의 자세, 위치를 알 수 있는 GPS(Global Positioning System), IMU(Inertial Measurement Unit) 등을 탑재하고 상공에서 지상을 향해 레이저 펄스를 발사하는 라이다(LIDAR : LIght Detection And Ranging)는 지형과 지물에 대한 모든 3차원 정보의 획득이 가능한 기술이다. 라이다는 주로 3차원 좌표정보를 효율적으로 획득할 수 있는 장비로서 도시의 3차원 모델 구축과 산림지역의 수목 모델링 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 라이다 자료는 지면과 비지면의 모든 정보를 포함하고 있으며, 필터링 과정을 거쳐 라이다 자료에서 지면 정보를 제거하면 비지면 정보만 남게 되어 건물, 구조물, 수목 등 지상주요객체 추출의 효율적인 처리가 가능해진다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (12)

  1. 유환희, 김의명, 정동기 (2005), LIDAR자료의 지면과 비지면요소의 분류 정확도 평가, 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제25권 제6D호, pp. 929-935. 

  2. 황세란, 이임평 (2011), 산림지형 모델링을 위한 항공 라이다 데이터의 지면점 필터링 비교분석과 정확도 개선, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제29권 제6호 pp. 641-650. 

  3. Abdullah, A. F., Rahman, A. A., Vojinovic, Z. (2009), Lidar Filtering Algorithms for Urban Flood Application: Review on Current Algorithms and Filters Test, Laserscanning09, Volume XXXVIII, pp. 30-36. 

  4. Anna M. Y. Jarvis (2008), Intgration of Phottogrammetric and LiDAR Data for Accurate Reconstruction and Visualization of Urban Environments, Department of Geomatics Engineering, University of Calgary, UCGE Reports Number 20282. 

  5. Axelsson, P. (2000), DEM Generation From Laser Scanner Data Using Adaptive TIN Model, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 33, pp. 110-117. 

  6. Chang, Y., Habib, A., Lee, D., Yom, J. (2008), Automatic Classification of Lidar Data into Ground and Nonground Points, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVII, Part B4, pp. 457-462. 

  7. Kim, C. (2008), Object-based Integration of Photogrammetric and LiDAR for Accurate Reconstruction and Visualization of Building Models, Department of Geomatics Engineering, University of Calgary, UCGE Reports Number 20281. 

  8. Sulaiman, N. S., Majid, Z., Setan, H. (2010), DTM Generation from LiDAR Data by Using Different Filters in Open-Source Software, Geoinformation Science Journal, Vol. 10, No. 2, pp. 89-109. 

  9. Whitman, D., Zhang, K., Leatherman, S. P., and Robertson, W. (2003), Airborne Laser Topographic Mapping : Application To Hurricane Storm Surge Hazards, Earth Sciences in the Cities, American Geophysical Union, pp. 363-376. 

  10. Zhang, K., Chen, S., Whitman, D., Shyu, M., Yan, J. and Zhang, C. (2003), A progressive morphological filter for removing non-ground measurements from airborne LIDAR data, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, VOL. 41, NO. 4, pp. 872-882. 

  11. Zhang, K., Cui, Z. (2007), Airborne LiDAR Data Processing and Analysis Tools ALDPAT 1.0, Software Manual, National Center for Airborne Laser Mapping, Florida International University, pp. 75-76. 

  12. Zhang, K., Whitman, D. (2005), Comparison of Three Algorithms for Filtering Airborne Lidar Data, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 71, No. 3, pp. 313-324. 

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