본 연구에서는 강원도에 존재하는 노천 채굴 방식의 석회석 광산 내부에 존재하는 생태복원지역에 대한 변화 분석 및 모니터링을 수행하고자 고해상도의 다시기 정사영상을 이용하여 식생 분포 지역의 식생 분포 변화 분석을 수행하고자 하였으며, DEM을 이용한 지형의 변화 분석을 수행하였고, 드론 사진측량의 활용성을 검토하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 2014년 항공레이저측량 및 2015년 고정익 드론사진측량으로 제작된 정사영상과 포인트 클라우드를 수집하였다. 또한 2016년 회전익 드론사진측량을 이용하여 정사영상 및 포인트 클라우드를 제작하고, 이를 이용하여 생태복원지역의 변화 분석을 수행하였다. 그 결과 유인 항공측량시스템보다 단시간, 저비용으로 지형공간정보를 생성하고 이를 이용하여 노천광산 생태복원지역의 변화 모니터링 수행이 가능하였다. RGB 정사영상을 활용하여 식생 분포 지역을 추출하는 nEGI 및 VARI를 통해 식생 분포 지역을 추출한 결과 식생 분포 지역이 대상지역의 면적 대비 약 10~30%가 증가하여 생태복원이 원활하게 진행되고 있는 것으로 나타났다. DEM을 이용해 제작된 단면과 복원 계획선을 비교 분석한 결과 드론의 활용으로 제작된 단면과 복원 계획선이 ${\pm}10cm$의 오차로 유사한 형태를 나타냈으며, 토공량 분석이 가능하였다.
본 연구에서는 강원도에 존재하는 노천 채굴 방식의 석회석 광산 내부에 존재하는 생태복원지역에 대한 변화 분석 및 모니터링을 수행하고자 고해상도의 다시기 정사영상을 이용하여 식생 분포 지역의 식생 분포 변화 분석을 수행하고자 하였으며, DEM을 이용한 지형의 변화 분석을 수행하였고, 드론 사진측량의 활용성을 검토하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 2014년 항공레이저측량 및 2015년 고정익 드론사진측량으로 제작된 정사영상과 포인트 클라우드를 수집하였다. 또한 2016년 회전익 드론사진측량을 이용하여 정사영상 및 포인트 클라우드를 제작하고, 이를 이용하여 생태복원지역의 변화 분석을 수행하였다. 그 결과 유인 항공측량시스템보다 단시간, 저비용으로 지형공간정보를 생성하고 이를 이용하여 노천광산 생태복원지역의 변화 모니터링 수행이 가능하였다. RGB 정사영상을 활용하여 식생 분포 지역을 추출하는 nEGI 및 VARI를 통해 식생 분포 지역을 추출한 결과 식생 분포 지역이 대상지역의 면적 대비 약 10~30%가 증가하여 생태복원이 원활하게 진행되고 있는 것으로 나타났다. DEM을 이용해 제작된 단면과 복원 계획선을 비교 분석한 결과 드론의 활용으로 제작된 단면과 복원 계획선이 ${\pm}10cm$의 오차로 유사한 형태를 나타냈으며, 토공량 분석이 가능하였다.
In this study, analyze and monitor the change of the ecological restoration area inside the open-pit mine in Gangwon-do. and to analyze and monitor the change of ecological restoration area. analyzed the distribution of vegetation using high-resolution orthophoto of various periods and analyzed terr...
In this study, analyze and monitor the change of the ecological restoration area inside the open-pit mine in Gangwon-do. and to analyze and monitor the change of ecological restoration area. analyzed the distribution of vegetation using high-resolution orthophoto of various periods and analyzed terrain change using DSM/DEM in study area. Therefore, orthophoto and 포인트 클라우드 were collected from 2014 aerial laser surveying and 2015 fixed-wing drone photogrammetry. In addition, orhtophoto and 포인트 클라우드 were produced by using rotary-wing drone photogrammety in 2016, and change of ecological restoration area was analyzed using this. As a result, it's possible to perform change monitoring of the open-pit mine ecological restoration area. using nEGI and VARI, about 10-30% of the area ratio of the result of extracting vegetation distribution area is distributed, and the comparison DSM and DEM cross section and restoration plan line, the cross section made by using the drone were similar, and the earth-volume analysis was possible.
In this study, analyze and monitor the change of the ecological restoration area inside the open-pit mine in Gangwon-do. and to analyze and monitor the change of ecological restoration area. analyzed the distribution of vegetation using high-resolution orthophoto of various periods and analyzed terrain change using DSM/DEM in study area. Therefore, orthophoto and 포인트 클라우드 were collected from 2014 aerial laser surveying and 2015 fixed-wing drone photogrammetry. In addition, orhtophoto and 포인트 클라우드 were produced by using rotary-wing drone photogrammety in 2016, and change of ecological restoration area was analyzed using this. As a result, it's possible to perform change monitoring of the open-pit mine ecological restoration area. using nEGI and VARI, about 10-30% of the area ratio of the result of extracting vegetation distribution area is distributed, and the comparison DSM and DEM cross section and restoration plan line, the cross section made by using the drone were similar, and the earth-volume analysis was possible.
따라서 본 연구에서는 회전익 드론을 활용하여 노천광산의 생태복원지역에 대한 항공사진을 촬영하고, 촬영된 항공사진을 이용해 포인트 클라우드, DSM, 정사 영상을 생성하고 다시기 정사영상 및 DEM(digital elevation model)과 비교 분석을 통하여 변화를 모니터링 하고자 하였다.
제안 방법
따라서 대상지역인 노천광산의 생태복원지역에 대하여 드론을 이용한 데이터 취득 및 처리를 통해 정사영상 및 DEM을 생성하고, DEM을 이용해 단면도 제작을 통해 지형의 복원 계획에 따른 지형 변화를 분석과 정사영상을 이용해 식생의 분포 변화 분석을 수행하였다. Fig.
대상 데이터
데이터 수집은 정사영상 및 포인트 클라우드로 2014년 당시의 데이터는 항공레이저측량을 통해 제작된 데이터로 정사영상과 항공 LiDAR 포인트 클라우드이다. 2015년 데이터는 고정익 드론 사진측량을 통해 제작된 데이터로 정사영상과 영상 매칭을 통해 추출된 포인트 클라우드이다.
대상지역은 강원도에 존재하는 노천 채굴 방식의 석회석 광산이며, 현재 운영 중인 노천 광산으로 채굴과 복원이 동시에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 대상지역 내부의 생태복원이 진행되고 있는 지역에 대하여 모니터링을 수행하고자 하였다.
데이터 수집은 정사영상 및 포인트 클라우드로 2014년 당시의 데이터는 항공레이저측량을 통해 제작된 데이터로 정사영상과 항공 LiDAR 포인트 클라우드이다. 2015년 데이터는 고정익 드론 사진측량을 통해 제작된 데이터로 정사영상과 영상 매칭을 통해 추출된 포인트 클라우드이다.
이론/모형
2014에 제작된 LiDAR 포인트 클라우드 및 2015년에 제작된 포인트 클라우드는 포인트 분류 기법을 이용해 지표면에 해당하는 포인트만을 추출하여 DEM을 제작하였다. Fig.
2차원 분석은 정사영상을 이용한 변화 분석으로 식생이 분포하고 있는 지역의 변화를 분석하였다. 3차원 분석은 DEM을 이용한 변화분석으로 단면 및 토공량 분석을 수행하였다. 변화 모니터링을 위한 분석 과정은 Fig.
그러나 회전익 드론을 이용하여 제작된 정사영상에는 R, G, B 밴드만으로 구성되어 있어 Nir 밴드를 이용하는 NDVI 산정이 불가능하다. 그러므로 RGB 정사영상을 이용하여 식생 분포 지역의 추출이 가능한 Eq. (1)과 같은 nEGI(excessive green index) 및 Eq. (2)와 같은 VARI(visible atmospherically resistant index)를 이용하여 식생 분포 지역을 추출하였다.
성능/효과
둘째, 드론 사진측량을 활용하여 생성된 DEM을 이용하여 제작된 단면과 복원 계획선을 비교 분석한 결과±10cm의 오차로 드론의 활용으로 제작된 단면과 복원 계획선이 유사한 형태를 나타내는 것으로 나타났다. 따라서 복원 공정이 100% 완료된 것으로 조사되었다.
첫째, RGB 정사영상을 활용하여 식생 분포 지역을 추출하는 nEGI 및 VARI를 이용해 식생 분포 지역을 추출한 결과 면적대비 약 10∼30%가 식생이 증가한 것으로 나타났다.
후속연구
따라서 드론 사진측량을 이용할 경우 유인 항공측량시스템보다 단시간, 저비용으로 지형공간정보의 생성이 가능하고, 노천광산의 변화 모니터링뿐만 아니라 복원계획 수립에 활용이 가능할 것으로 판단되며, 준공측량 등 다양한 분야에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
회전익 드론의 특징은 무엇인가?
회전익 드론은 조종성이 좋으며, 다양한 각도로 사진 촬영이 가능하고, 수직촬영의 경우 중복도 및 촬영고도의 설정을 통한 자동비행이 가능하다.
Remondino et al.(2001)은 매핑 및 3D 모델링 분야에서 무인항공기플랫폼의 기능을 무엇이라 하였는가?
Remondino et al.(2001)은 매핑 및 3D 모델링 분야에서 무인항공기플랫폼은 가장 가치 있는 분야라고 하였으며 단거리 및 근거리 영역에서 무인항공기시스템은 유인항공사진측량에 대한 저가의 대안이며 자동으로 등고선 데이터, 벡터 데이터, DSM(digital surface model) 및 DTM(digital terrain model)을 추출할 수 있다고 하였다.
회전익 드론 데이터 취득의 어떤 순서로 진행되었는가?
회전익 드론 사진측량은 Fig. 7과 같이 촬영계획 수립, 지상기준점 측량, 드론 사진 촬영 순으로 데이터를 취득하고, 촬영된 영상입력, 지상기준점 입력, 영상 매칭을 통한 포인트 클라우드 추출, 정사영상 생성, 3D 모델 생성 순으로 진행된다.
참고문헌 (7)
Gitelson, A., Kaufman, A. J., Stark, Y. R. and Rundquist, D., 2002, Novel algorithms for remote estimation of vegetation fraction, Remote Sensing of Environment, Vol. 80, No. 1, pp. 76-87.
Lee, D. G., Lee, H. J., You, J. H., Kim, S. Y. and Lim, J. S., 2015, Availability analysis of UAV for the monitoring of open-pit mines, Proc. of 2015 Conference on Geo-Spatial Information, Korean Society for GeoSpatial Information System, Seoul, Korea, pp. 194-196.
Lee, S. J. and Choi, Y. S., 2015, Topographic survey at small-scale open-pit mines using a popular rotary-wing unmanned areal vehicle(drone), Tunnel & Underground Space, Vol. 25, No. 5, pp. 462-469.
Lee, S. J. and Choi, Y. S., 2016, Comparison of topographic surveying results using a fixed-wing and a popular rotary-wing unmanned aerial vehicle (drone), Journal of Tunnel & Underground Space,Vol. 26, No. 1, pp. 24-31.
Lim, S. B., Seo, C. W. and Yun, H. C., 2015, Earthwork management for dredged soil dumping area by using drone, Proc. of KSCE 2015 Convention, Korean Society of Civil Engineers, Gunsan, Korea, pp. 99-100.
Remondino, F., Barazzetti, L., Nex, f., Scaioni, M. and Sarazzi, D., 2011, UAV photogrammetry for mapping and 3D modeling - current status and future perspectives, Proc. of International Conference on Unmanned Aerial Vehicle in Geomatics, ISPRS, Zurich, Switzerland, pp. 25-31.
Snavely, N., Seitz, S, and Szeliski, R., 2008, Modeling the world from internet photo collections, International Journal of Computer Vision, Vol. 80, Issue 2, pp. 189-210.
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