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문제 정의
- 본 연구는 내성천 유역을 대상으로 전 세계 수치표고모 델의 정확도 분석을 수행하였다. 신뢰도 높은 분석을 위하여 전 세계 수치표고모델과 유사시기에 촬영된 후)공간 해상도">공간해상도 가 상이하다(ASTER 30 m, SRTM 90 m). 본 연구는 항공사진 다중영상정합을 통해 제작한 정밀 수치표고모델을 기 준으로 국가기본도 표고점의 정확도를 검증하고, 이를 통해 전 세계 수치표고모델의 정확도 분석을 수행하고자 한다.
제안 방법
- 후)높이차분포비율은">높이차 분포비율은 Table 2와 같다. 국가기본도 등고선의 정확도 검증을 위하여 등고선으로 공간해상도 5 m 수치표고모델을 제작하였다(세부도화 묘사오차의 허용범위에 따라 표준편차는 1 m, 최대오차는 2 m). 본 연구는 내성천 유역을 대상으로 전 세계 수치표고모 델의 정확도 분석을 수행하였다. 신뢰도 높은 분석을 위하여 전 세계 수치표고모델과 유사시기에 촬영된 항공사진의 영상정합으로 제작한 정밀 수치표고모델(공간해상도 2 m 및 30 m)과 국가기본도 표고점의 정확도 분석 결과를 바탕으로 SRTM과 ASTER 전 세계 수치표고모델의 정확도 분석을 수행하였다.
- 후)공간 해">공간해 상도가 원인일 수도 있다. 원인 파악을 위하여 표고점 중 가장 낮은 점과 가장 높은 점을 기준으로 각각 150점씩 추출 후, 영상정합으로 제작한 수치표고모델(공간해상도 30 m), SRTM과 ASTER 수치표고모델을 대상으로 높이별 특성을 비교하였다.
대상 데이터
- 내성천 유역을 포함하고 있는 국가기본도(102장) 내 표 고점은 총 21,628개이다(NGII(2013)의 세부도화 묘사오차의 허용범위에 따라 표준편차는 50 cm, 최대오차는 1 m) (Fig. 3). 표고점과 내성천 유역의 정밀 수치표고모델은 전 세계 수치표고 모델과의 시기 유사성을 고려하여 2011년 5월 촬영된 항공사진(DMC) 631매(공간해상도 22.5 cm)의 영상정합을 통해 점 군집(point cloud) 기반의 수치지면자료(Digital Terrain Data) 추출 후, 공간해상도 2 m와 30 m로 보간하여 제작하였다(Fig. 2).
- 대상지역은 경상북도에 위치한 내성천 유역이다(Fig. 1, Table 1). 유역의 크기는 약 500 km2 로 국가기본도 약 102장에 포함된다.
- 후)높이 별">높이별 정확도 평가가 용이하다. 평가에 사용된 ASTER 수치표고모델은 Ver.2로 공간해상도 30 m이며, 5~10장의 촬영영상으로부터 제작되었기 때문에 취득 영상 수에 따른 RMSE는 10~15 m 정도일 것으로 예측할 수 있다.
성능/효과
- 후)수치표고 모델의">수치표고모델의 정확도 평가를 수행하였다. 3곳의 협곡에서 ASTER 수치표고모델의 RMSE(12.1 m)는 SRTM 수치표고모델의 RMSE(24.5 m) 보다 작고, 난닝지역에서는 SRTM 수치표고모델의 RMSE (7.6 m)가 ASTER 수치표고모델의 RMSE(20.0 m)보다 작으며, 광둥성과 티베트고원에서는 SRTM 수치표고모델의 정확도가 더 높다고 언급하였다. 경사도 비교에서도 두 후)현상으로">현 상으로 설명할 수 있다. ASTER 수치표고모델은 실제보다 4.51 m(표준편차 8.72 m) 낮게 나타났으며, SRTM 수 치표고모델은 이보다 큰 8.40 m(표준편차 7.85) 정도 낮게 나타난 것을 확인할 수 있다. 그러나 전체적인 그래프 추세는 영상정합으로 제작한 후)(-)로의">(-) 로의 편향된 차이가 발생하였다. RMSE는 9.40 m로 제원 상 정확도를 만족하는 것으로 나타났다. Table 3은 후)전세계">전 세계 수치표고모델은 표고의 높고 낮음에 따라 높이차가 편향되는 것을 확인하였다. SRTM 수치표고모델은 표고가 낮은 곳에서 실제보다 더 높게(평균 3.8 m), 높은 곳에서 실제보다 더 낮게(평균 8.4 m) 높이가 결정되어 있는 것으로 나타났다. 반면 ASTER 수치표고모델은 표고가 낮은 곳과 높은 곳 모두 실제 표고보다 더 후)공간 해상도">공간해상도 30 m로 보간한 수치표고모델 비교 결과 (Fig. 5), 표고점의 평균 높이는 약 0.36 m 높아졌으며, 표준편차 역시 저하된 3.17 m로 나타났다. 이는 경사가 심한 산악지형의 특성으로 공간해상도가 낮아짐에 따라 발생한 현상으로 판단된다.
- 후)낮게">낮게 나타난 것을 확인할 수 있다. 그러나 전체적인 그래프 추세는 영상정합으로 제작한 수치표고모델과 SRTM 수치 표고모델이 유사한 것으로 나타났다.
- 후)수치표고 모델의">수치표고모델의 정확도 비교를 진행하였다. 비교 결과, SRTM 수치표고모델은 -23~36.9 m(RMSE 6.1 m), ASTER 수치표고모델은 -167.1~123.4 m(RMSE 15.7 m)의 높이차가 발생한다고 언급하였다. 이밖에 Santillan and Makinano (2016)는 필리핀 민다나오 지역, Chaieb et al.
- 후)수치표고 모델,">수치표고모델, ASTER 및 SRTM 수치 표고모델을 비교한 결과이다. 비교 결과, 영상정합으로 제작한 수치표고모델의 평균오차는 0.13 m(표준편차 2.16 m) 로 실제 표고점 높이와 매우 유사한 것으로 나타났다. 반면 SRTM 수치표고모델은 실제보다 평균 3.
- 연구 결과, SRTM Ver 3.0과 ASTER Ver 2 전 세계 수치표고모델은 표고의 높고 낮음에 따라 높이차가 편향되는 것을 확인하였다. SRTM 수치표고모델은 표고가 10은 표고점 중 가장 높은 150점을 기준으로 비교한 결과이다. 영상정합으로 제작한 수치표고모델의 평균 오차는 2.46 m(표준편차 2.5 m)로 낮은 점과의 비교 결과 보다 오차가 크게 발생한 것으로 나타났다. 이는 표고가 높아질수록 경사가 급해지는 산악지형의 영상정합으로 제작한 수치표고모델의 평균오차 분석 결과, 낮은 공간해상도(30 m)의 영향으로 표고가 높아질수록 정확도 저하는 발생하지만, 표준편차는 최대 2.5 m 이내인 것을 확인할 수 있다. 이는 SRTM과 ASTER 수치 표고모델의 후)수치">수치 누락 및 불연속 등 사용자의 수정을 요하는 오류가 다수 발견되었다. 이에 대상지역의 등고선은 정확도 및 신뢰도가 매우 낮기 때문에 정확도 검증이 불가능하다는 결과를 도출하였다.
- 후)정밀수치표고모델과">정밀 수치표고모델과 비교 결과, 실제 높이에 비하여 약 60~200 m 이상 높게 입력되어 있거나(Fig. 6), 수치 누락 및 불연속 등 사용자의 수정을 요하는 오류가 다수 발견되었다. 이에 대상지역의 등고선은 정확도 및 신뢰도가 매우 낮기 때문에 정확도 검증이 불가능하다는 결과를 도출하였다.
- 후)수치표고 모델과">수치표고모델과 비교를 수행하였다. 정확도 평가에서 평지는 8~10 m, 산지와 평지가 분포하는 지역은 24~32 m 그리고 산악지역에서는 31~33 m의 오차를 보인다고 언급하였으며, 평지에서는 SRTM 수치표고모델의 정확도가 더 높고, 평지와 산악지가 분포하는 지역 및 산악지역에서는 ASTER 수치표고모델의 정확도가 더 높다고 언급하였다.
- 평균 -0.48 m, 표준편차 1.76 m로 나타났으며, 표고점의 정확도와 정밀 수치표고 모델의 보간에 따른 정확도 저하 등의 사유를 고려하더라도 83.62%가 ±1 m 이내의 차이를 보이는 것으로 나타났다.
- ">결과이다. 평균 높이차는 3.58 m로, 높이차가 (-)인 화소는 32.85%, (+)인 화소는 67.15%로 ASTER 수치표고모델은 실제 표고보다 낮게 높이가 결정된 것으로 나타났다. 3). 표고점과 공간해상도 2m로 보간한 수치표고모델 비교 결과(Fig. 4), 31.95%가 0.01~0.2 m 이내의 차이가 나타났으며, 이 중 159개 점은 표고점과 수치표고모델 간 높이차가 0m로 나타났다. 64 m이다. 표고점과 비교 결과, 모두 제원 상 정확도를 만족하지만, 표고의 높고 낮음에 따라 편향된 높이차가 발생하는 것으로 나타 났다. SRTM 수치표고모델은 표고가 낮은 곳에서 더 높게, 높은 곳에서 더 낮게 나타났다.
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