이효성
(Dept. of Civil Engineering, Sunchon National Univ.)
,
서두천
(Satellite Data Cal)
,
안기원
(Dept. of Civil Engineering, Gyeongsang National Univ.)
,
정동장
(Dept. of Civil Engineering, Graduate School, Gyeongsang National Univ.)
KOMPSAT-3(또는 다목적 실용위성 3호)는 한국항공우주연구원의 고해상도 광학 관측임무를 가지고 2012년 5월 18일에 발사되었으며, 지상좌표 획득을 위해 RPC를 제공하고 있다. 그러나 제공 RPC는 내 외부표정요소 오차의 영향을 가지고 있으므로 이에 대한 조정이 필요하다. 본 연구는 KOMPSAT-3 위성영상 제공 RPC의 적합한 조정모델을 찾기 위하여 6가지 유형의 조정모델을 적용하였다. 그 결과, 조정계수 2개와 6개의 결과오차 차이가 0.1m 내외로 나타났다. 따라서 KOMPSAT-3 위성영상의 RPC 조정방법은 기준점 개수가 가장 적게 소요되는 2개 조정계수로 제안하였다. 이 방법으로 기준점 개수 증가에 따른 조정 RPC의 정확도 분석결과, 한 개 기준점만을 사용하더라도 최대오차 3m를 넘지 않았다. 결과적으로 본 연구에 사용된 KOMPSAT-3 입체영상의 제공 RPC는 2개 조정계수를 적용할 수 있을 것으로 판단한다.
KOMPSAT-3(또는 다목적 실용위성 3호)는 한국항공우주연구원의 고해상도 광학 관측임무를 가지고 2012년 5월 18일에 발사되었으며, 지상좌표 획득을 위해 RPC를 제공하고 있다. 그러나 제공 RPC는 내 외부표정요소 오차의 영향을 가지고 있으므로 이에 대한 조정이 필요하다. 본 연구는 KOMPSAT-3 위성영상 제공 RPC의 적합한 조정모델을 찾기 위하여 6가지 유형의 조정모델을 적용하였다. 그 결과, 조정계수 2개와 6개의 결과오차 차이가 0.1m 내외로 나타났다. 따라서 KOMPSAT-3 위성영상의 RPC 조정방법은 기준점 개수가 가장 적게 소요되는 2개 조정계수로 제안하였다. 이 방법으로 기준점 개수 증가에 따른 조정 RPC의 정확도 분석결과, 한 개 기준점만을 사용하더라도 최대오차 3m를 넘지 않았다. 결과적으로 본 연구에 사용된 KOMPSAT-3 입체영상의 제공 RPC는 2개 조정계수를 적용할 수 있을 것으로 판단한다.
The KOMPSAT-3 (Korea Multi-Purpose Satellite-3), was launched on May 18, 2012, is an optical high-resolution observation mission of the Korea Aerospace Research Institute and provides RPC(Rational Polynomial Coefficient) for ground coordinate determination. It is however need to adjust because RPC a...
The KOMPSAT-3 (Korea Multi-Purpose Satellite-3), was launched on May 18, 2012, is an optical high-resolution observation mission of the Korea Aerospace Research Institute and provides RPC(Rational Polynomial Coefficient) for ground coordinate determination. It is however need to adjust because RPC absorbs effects of interior-exterior orientation errors. In this study, to obtain the suitable adjustment parameters of the vendor-provided RPC of the KOMPSAT-3 images, six types of adjustment models were implemented. As results, the errors of two and six adjustment parameters differed approximately 0.1m. We thus propose the two parameters model, the number of control points are required the least, to adjust the KOMPSAT-3 R PC. According to the increasing the number of control points, RPC adjustment was performed. The proposed model with a control point particularly did not exceed a maximum error 3m. As demonstrated in this paper, the two parameters model can be applied in RPC adjustment of KOMPSAT-3 stereo image.
The KOMPSAT-3 (Korea Multi-Purpose Satellite-3), was launched on May 18, 2012, is an optical high-resolution observation mission of the Korea Aerospace Research Institute and provides RPC(Rational Polynomial Coefficient) for ground coordinate determination. It is however need to adjust because RPC absorbs effects of interior-exterior orientation errors. In this study, to obtain the suitable adjustment parameters of the vendor-provided RPC of the KOMPSAT-3 images, six types of adjustment models were implemented. As results, the errors of two and six adjustment parameters differed approximately 0.1m. We thus propose the two parameters model, the number of control points are required the least, to adjust the KOMPSAT-3 R PC. According to the increasing the number of control points, RPC adjustment was performed. The proposed model with a control point particularly did not exceed a maximum error 3m. As demonstrated in this paper, the two parameters model can be applied in RPC adjustment of KOMPSAT-3 stereo image.
2에서 보는바와 같이 16개의 관측점 중, 7점은 기준점으로, 9점은 검사점으로 활용하였다. 그리고 관측점의 영상좌표는 좌·우측영상 동일 지점에 대해, ERDAS IMAGINE 소프트웨어를 사용하여 화소이하 단위로 독취 하였다.
이는 KOMPSAT-3 위성 검·보정에 따른 카메라 센서의 이동왜곡을 제외한 다른 왜곡의 영향이 적기 때문인 것으로 판단되며, 기존 고해상도 위성영상 RPC 조정 선행 연구결과에 부합한다(Grodecki and Dial, 2003; Fraser and Hanley, 2005; Choi and Kang, 2012). 이 결과를 토대로 조정 계수 2개만을 이용하여 기준점 개수 증가에 따른 위치결정 오차 경향성을 파악하였다. Fig.
이론/모형
(8)(Case 5), Eq. (9)(Case 6) 블록조정 방법을 적용 분석하였다. 또한 선정된 방법 중에 기준점 개수를 늘려감에 따른 정확도 분석도 겸하였다.
성능/효과
이는 제공 RPC 오차의 크기와 방향이 일정하고 샘플방향 오차가 극단적으로 큰 경우(Fig. 3), 이동(Shift) 조정계수 외에 라인방향 조정계수 적용은 샘플방향 조정계수 적용에 비해 안 좋은 영향을 줄 수 있음을 유추할 수 있다. 여기서, Fig.
전반적으로 Case1과 Case 6의 결과 차이는 거의 없는 것으로 보여 진다. 결과적으로 기준점 개수가 더 많이 소요되는 Case 6에 비해 Case1의 적용이 더 효율적인 RPC 조정방법 이라고 판단된다. 이는 KOMPSAT-3 위성 검·보정에 따른 카메라 센서의 이동왜곡을 제외한 다른 왜곡의 영향이 적기 때문인 것으로 판단되며, 기존 고해상도 위성영상 RPC 조정 선행 연구결과에 부합한다(Grodecki and Dial, 2003; Fraser and Hanley, 2005; Choi and Kang, 2012).
그 결과, 조정계수 2개, 4개, 6개 각각에 대한 평면위치 오차는 1.09m, 1.05m, 1.02m, 높이 오차는 0.50m, 0.70m, 0.57m의 결과를 보였다. 평면위치오차는 6개 조정계수의 결과가 가장 적었으며, 높이오차는 2개 조정계수의 결과가 가장 적었다.
8의 결과에서 보는바와 같이, 한 개의 기준점을 적용한 영상좌표와 지상좌표 오차 결과가 모두 1 화소 또는 1m 이내의 차이를 보이고 있다. 따라서 본 연구에 사용된 KOMPSAT-3 입체영상에는 한 개의 기준점을 이용한 2개 RPC 조정계수를 적용하더라도 요구되는 정확도를 만족 한다고 볼 수 있다.
8의 결과에서 보는바와 같이, 한 개의 기준점을 적용한 영상좌표와 지상좌표 오차 결과가 모두 1 화소 또는 1m 이내의 차이를 보이고 있다. 따라서 본 연구에 사용된 KOMPSAT-3 입체영상에는 한 개의 기준점을 이용한 2개 RPC 조정계수를 적용하더라도 요구되는 정확도를 만족 한다고 볼 수 있다.
1m 내외였다. 따라서 본 연구에서 사용한 KOMPSAT-3 위성영상의 RPC 조정방법은 기준점 개수가 가장 적게 소요되는 2개 조정계수가 가장 효율적일 것으로 판단되며, 이 방법을 블록조정 방법으로 제안한다.
선택한 조정방법으로 기준점 개수 증가에 따른 조정 RPC의 정확도 분석결과, 한 개 기준점을 적용한 결과가 가장 적은 오차의 적용 기준점 개수와 비교하여 1 화소 또는 1m 이내의 차이를 얻었다. 따라서 본 연구에 사용된 KOMPSAT-3 입체영상에는 한 개의 기준점을 이용한 2개 RPC 조정계수를 적용하더라도 요구되는 정확도를 만족한다고 볼 수 있다.
3, Table 2에서 보는바와 같이, 첫 번째 영상에 비해 두 번째 영상 오차벡터 방향과 크기가 상대적으로 일정하지 않기 때문인 것으로 판단되며, 이런 형태의 오차를 소거하기 위해선 더 많은 조정계수가 필요할 것이다. 실험결과를 통해, 첫 번째 영상과 같이 거의 일정한 오차패턴을 보이는 경우, 이동 조정계수 외에는 오히려 좋지 않은 영향을 줄 수 있다고 판단 되어 진다.
57m의 결과를 보였다. 평면위치오차는 6개 조정계수의 결과가 가장 적었으며, 높이오차는 2개 조정계수의 결과가 가장 적었다. 특히, 조정계수 2개와 6개의 경우 결과오차 차이가 0.
후속연구
향후 항공 라이다 또는 기존 DEM 등의 기준자료를 이용한 RPC 조정 정확도 분석을 수행해보고, 추가적으로 한 개 기준점의 배치에 따른 정확도 분석도 수행할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
RPC 평면위치 정확도가 50m인 이유는?
탑재된 센서와 카메라 내부표정요소로부터 획득되어지는 RPC 평면위치 정확도(CE90; Circular Error at 90% Probability)는 대략 50m로 보고되고 있다(KOMPSAT-3 Image Data Manual, 2013). 이는 제공 RPC(Rational Polynomial Coefficient)가 위성센서와 카메라의 기하학적 왜곡을 포함하고 있는 물리적 센서모델로부터 생성된 것이기 때문이다. 이러한 오차를 최소화 하고, 대축척 지형도나 정밀 DEM 제작을 위하여 지상 기준점을 이용한 제공 RPC의 조정이 필요하다.
KOMPSAT-3의 특징은?
우리나라 다목적 실용위성 KOMPSAT-2에 이어 2012년 5월 18일 발사된 KOMPSAT-3는 성능이 보다 향상된 1m 이하 급 상업용 고해상도 위성영상이다. KOMPSAT-3는 관측폭이 16km이며, Along-track에 의한 단일경로 입체영상 취득(Single Pass Stereo Imaging)이 가능하고, 지상해상도가 2.2m인 다중파장대 영상과 0.7m의 흑백영상을 제공하고 있다. 그리고 이 영상들은 방사왜곡과 센서왜곡이 보정된 Level 1R, 기하 보정된 Level 1G 두 종류로 제공하고 있다.
다항식 조정이란?
, 2003)과 RPC 블록조정(Fraser and Hanley, 2003; Grodecki and Dial, 2003)방법이다. 다항식 조정은 기준점의 지상좌표와 제공되는 RPC로부터 획득되어지는 지상좌표간 오차를 다항식으로 조정하는 방법이다. RPC 블록조정은 RPC의 영상좌표 오차 항(또는 지상좌표 오차 항)을 조정계수로 두고 전통적 사진측량에서 널리 사용된 번들블록 조정을 적용하는 방법이다.
참고문헌 (9)
Seo, D. and Kim, H. (2011), Characterizing Overlap Area of KOMPSAT-3, Aerospace Engineering and Technology, Vol. 10, No. 2, pp. 154-162. (in Korean with English abstract)
Oh, K. Y., Jung, H. S., Lee, W. J. and Lee, D. T. (2011), 3D Geopositioning Accuracy Assessment Using KOMPSAT-2 RPC, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol. 29, No. 1, pp. 1-9. (in Korean with English abstract)
Lee, H. and Ahn, K. (2004), RPC Adjustments for Improving Geopositioning with IKONOS GEO Imagery, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 24, No. 6D, pp. 971-977. (in Korean with English abstract)
Choi, S. and Kang, J. (2012), Accuracy Investigation of RPCbased Block Adjustment Using High Resolution Satellite Images GeoEye-1 and WorldView-2, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol. 30, No. 2, pp. 107-116. (in Korean with English abstract)
Di, K., Ma R. and Li, R. X. (2003) Rational Functions and potential for Rigorous Sensor Model Recovery, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 69, No. 1, pp. 33-41.
Fraser, C. S. and Hanley, H. B. (2003) Bias Compensation in Rational Functions for Ikonos Satellite Imagery, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 69, No.1, pp. 53-57.
Grodecki, J. and Dial, G. (2003) Block Adjustment of high-Resolution Satellite Images Described by Rational Polynomials, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 69, No 1, pp. 59-68.
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