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수정된 RANSAC 알고리즘과 지상라이다 데이터를 이용한 수치지도 건물레이어 갱신
Update of Digital Map by using The Terrestrial LiDAR Data and Modified RANSAC 원문보기

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.22 no.4, 2014년, pp.3 - 11  

김상민 (연세대학교 토목환경공학과) ,  정재훈 (연세대학교 토목환경공학과) ,  이재빈 (목포대학교 토목공학과) ,  허준 (연세대학교 토목환경공학과) ,  홍성철 (한국건설기술연구원 ICT융합연구실) ,  조형식 (연세대학교 토목환경공학과)

초록
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최근 도시는 신규건축, 재건축 및 부분적인 리모델링 등 다양한 형태로 변화하고 있으며, 이에 따라 수치지도 또한 최신성 및 정확도를 유지할 수 있도록 지속적인 수정 및 갱신을 통해 사용자들에게 최적의 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 일반적으로 수치지도 수정 및 갱신 방법으로는 항공사진 혹은 준공도면을 이용하고 있으나, 항공사진은 촬영주기제한 및 경제성 측면에서 국소 지역에 대한 수시 갱신이 어렵고 준공도면의 경우 품질 확보의 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 빠르게 변하는 도심지의 건물 개발 현황을 수치지도상의 건물 정보에 신속하게 반영하기 위해 지상라이다로부터 추출한 건물 footprint 자료를 이용하는 방법론을 제안하였다. 우선 지상라이다로부터 취득된 전체 건물의 포인트 클라우드 자료로부터 대표 옆면을 추출하고, 2차원 영상으로 투영한다. 투영된 포인트 클라우드 자료로부터 footprint를 추출하고, 추출된 footprint와 수치지도 상의 건물 footprint 간의 정합을 위해 2D Affine 모델을 사용하였다. 2D Affine 파라미터의 추정에는 두 footprint 자료로부터 취득된 무게중심을 사용하였으며, 무작위로 추출된 무게중심 간의 매칭을 위해 수정된 RANSAC (RANdom SAmple Consensus) 알고리즘을 제시하였다. 다양한 조건하에서 수행된 실험결과 제안된 알고리즘을 적용할 경우, 지상라이다로부터 추출된 건물데이터를 활용하여 효율적인 수치지형도의 갱신이 가능함을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, rapid urbanization has necessitated continuous updates in digital map to provide the latest and accurate information for users. However, conventional aerial photogrammetry has some restrictions on periodic updates of small areas due to high cost, and as-built drawing also brings some probl...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만, 이러한 항공측량 및 기준점측량을 이용한 수치지도 갱신은 많은 인력과 비용이 소모되므로 수치지도 상의 국지적인 변화를 갱신하기에는 효율적이지가 않다. 따라서 본 연구에서는 도심지 곳곳에서 발생하는 소규모 개발지역이나 신축된 건물을 수치지도상에 신속하게 반영하기 위해 본 연구에서는 지상라이다로부터 추출된 건물footprint와 RANSAC 알고리즘을 활용하는 방법을 제안하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 최소한의 inlier집합을 결정하고 이를 바탕으로 inlier집합을 확장해 나가는 RANSAC알고리즘의 적용방안을 검토하였다. Fischler and Bolles(1981)에 의해 제안된 RANSAC 알고리즘은 전체 원본 데이터 중에서 모델 파라미터를 결정하는데 필요한 최소의 데이터를 무작위로 추출하면서 반복 계산을 통해 최적의 해를 찾는다.
  • 본 연구에서는 지상라이다로부터 추출된 n개의 건물 footprint들과 1:1000 수치지형도에 대응되는 m(m>=n)개의 건물 군집에서 각각 1:1 대응되는 footprint 쌍들을 정합하는 과정을 통해 수치지형도의 건물 footprint를 갱신하는 일반적인 시나리오를 설정하였다.
  • 본 연구에서는 지상라이다로부터 추출된 건물 footprint를 활용하여 수치지형도의 건물 footprint 정보를 갱신하기 위한 방법론을 제안하였다. 지상라이다로부터 추출된 footprint와 수치지형도 건물 footprint 간의 효과적인 정합을 위하여 수정된 RANSAC (RANdom SAmple Consensus) 알고리즘을 제안하였으며 다양한 시나리오를 바탕으로 이의 효용성을 검증하였다.
  • 지상라이다로부터 추출된 footprint와 수치지형도 건물 footprint 간의 효과적인 정합을 위하여 수정된 RANSAC (RANdom SAmple Consensus) 알고리즘을 제안하였으며 다양한 시나리오를 바탕으로 이의 효용성을 검증하였다. 본 연구의 결과는 공중센서 기반 측량 보다 상대적으로 그 정확도가 높은 지상센서 기반의 지상라이다 및 mobile mapping system 등을 통해 수치지도의 수정 및 갱신의 효율성을 증대하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지상라이다의 특징은? , 2008). 지상라이다(terrestrial LiDAR)는 정밀하고 빠르게 물체의 위치 및 3차원 형상을 취득할 수 있는 시스템으로써 정확한 3차원 위치데이터를 구축함은 물론 추출된 데이터를 기반으로 3차원 모델링이 가능하므로, 기존에 구축하고자 했던 3차원 위치데이터에 실세계에 근접한 보다 고급화된 정보를 국민들에게 제공할 수 있다(Jung et al., 2005).
준공도면을 수치지도 갱신에 이용할 경우 장점은? , 2006). 한편, 공사의 준공 시 측량을 통해 작성하게 되는 준공도면을 수치지도 갱신에 이용할 경우, 기존의 자료를 활용할 수 있으므로 측량에 소요되는 시간 및 경비를 효과적으로 줄일 수 있다(Kim et al., 2000).
수치지도의 수정/갱신을 위한 방법으로 디지털항공카메라 영상을 이용하는 방법을 이용할 때 장점은? 항공사진을 이용한 수치지도 갱신은 최근 아날로그 항공사진을 이용하는 방법에서 디지털항공카메라 영상을 이용하는 방법으로 변화하고 있다. 이 경우 필름 현상 및 스캐닝에 소요되는 시간과 비용을 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 컴퓨터를 이용한 수치데이터의 저장 및 보관, 품질관리가 용이하다는 장점이 있다(Hwang et al., 2007).
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참고문헌 (20)

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  5. Hong, S. C., Park, I. S., Heo, J., Choi, H. S., 2012, Indoor 3D modeling approach based on terrestrial LiDAR, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 32, No. 5D, pp. 527-532. 

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  16. Lee, S. G., Kwon, J. H., Jeon, J. H., 2007b, A study on the realtime update of the digital-map by the general survey map, Journal of the Korean Society for Geospatial Information System, Vol. 14, No. 3, pp. 19-26. 

  17. Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Drawing rules of digital map. 

  18. Roh, Y. J., Kim, N. W., Jeong, J. Y., Kang, D. W., Jeong, K. H., Kim K. D., 2008, Automatic searching algorithm of building boundary from terrestrial LIDAR data, Proceedings of the Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 139-140. 

  19. Seo, I. H., Sohn, H. G., Han, S. H., Park, H. G., 2009, 3D Building modeling using segmented terrestrial LiDAR point cloud and its outline, Proceedings of the Korean Society of Civil Engineers, pp. 1705-1708. 

  20. Shin, D. B., and Yu, S. C., 2008, A study on the application on maps of completion of the construction for updating digital maps, Proceedings of the Korean Society for Geospatial Information System, pp. 19-25. 

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