[논문]KOMPSAT-5 레이더 위성 스테레오 영상을 이용한 1:25,000 수치지형도제작 가능성 연구

이용석; 정형섭

doi:10.7780/kjrs.2018.34.6.3.3

KOMPSAT-5 레이더 위성 스테레오 영상을 이용한 1:25,000 수치지형도제작 가능성 연구
Feasibility Study on Producing 1:25,000 Digital Map Using KOMPSAT-5 SAR Stereo Images 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.34 no.6 pt.3, 2018년, pp.1329 - 1350

이용석 (서울시립대학교 공간정보공학과) , 정형섭 (서울시립대학교 공간정보공학과)

초록
AI-Helper

위성 영상레이더(SAR; Synthetic Aperture Radar)는 날씨와 지역시간에 관계없이 영상을 취득할 수 있으므로 지구를 관측하기 위하여 매우 다양하게 활용되고 있다. 하지만 위성 영상레이더의 전처리 절차가 복잡하여 수치지도의 제작에는 잘 활용되지 못하였다. 본 연구에서는 위성 영상레이더 스테레오 영상을 이용한 수치지형도 제작 가능성에 대한 연구를 수행했다. 이를 위하여 위성의 상 하향궤도에서 촬영된 스테레오 영상을 두 쌍 획득했다. 또한 제작 가능성을 제시하기 위하여 1) 레이더 기하로부터 RPC(Rational Polynomial Coefficient) 기하로 변환하였고, 2) 수치도화를 수행하였다. 3) 최종적으로 기존에 구축된 수치 지형도로부터 기준점과 검사점을 획득하여 수치지형도 제작 결과를 검증하였다. 두 개의 수치 지도 제작 결과에 대하여 정밀도 검증을 수행하였을 때 각각 XY 방향과 Z 방향으로 1 m 미만의 오차를 나타냈다. 본 결과를 바탕으로 우리는 KOMPSAT-5 위성 영상레이더 스테레오 영상을 활용하여 기준에 부합하는 1:25,000 수치 지형도를 제작할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 연구 결과는 기상 조건이 불안정한 지역과 북한, 극지방 등 접근이 어려운 지역의 수치지형도 제작과 주기적 수치지형도 업데이트에도 활용 가능할 것으로 예상된다.

Abstract ▼ AI-Helper

There have been many applications to observe Earth using synthetic aperture radar (SAR) since it could acquire Earth observation data without reference to weathers or local times. However researches about digital map generation using SAR have hardly been performed due to complex raw data processing. In this study, we suggested feasibility of producing digital map using SAR stereo images. We collected two sets, which include an ascending and a descending orbit acquisitions respectively, of KOMPSAT-5 stereo dataset. In order to suggest the feasibility of digital map generation from SAR stereo images, we performed 1) rational polynomial coefficient transformation from radar geometry, 2) digital resititution using KOMPSAT-5 stereo images, and 3) validation using digital-map-derived reference points and check points. As the results of two models, root mean squared errors of XY and Z direction were less than 1m for each model. We discussed that KOMPSAT-5 stereo image could generated 1:25,000 digital map which meets a standard of the digital map. The proposed results would contribute to generate and update digital maps for inaccessible areas and wherever weather conditions are unstable such as North Korea or Polar region.

주제어

표/그림 (26)

그림 Fig. 1. Overall Data flow.
그림 Fig. 2. KOMPSAT-5 SAR images of the study area (Jamsil, Seoul); (a) Model 1 left image, (b) Model 1 right image, (c) Model 2 left image, (d) Model 2 right image.
표 Table 1. Characteristics of KOMPSAT-5 SAR image in Jamsil area, Seoul
그림 Fig. 4. Examples of GCPs and checkpoint.
그림 Fig. 3. Ground control points (GCPs) and checkpoints distribution on the study area.
그림 Fig. 5. The 1: 25,000 Digital Map of study area.
표 Table 2. GCP and checkpoint location coordinates
그림 Fig. 6. Converted TIFF and RPC information.
그림 Fig. 7. KOMPSAT-5 stereo images to generate digital maps – (a) Model 1, (b) Model 2.
그림 Fig. 8. Sensor Modeling process for RPC Correction using SOCETSET.
그림 Fig. 9. Digital Restitution of Olympic Park.
그림 Fig. 10. Digital Restitution Experimental data; (a) A narrow road, (b) Wide road, (c) Building, (d) Factory building, (e) Dense housing, (f) Tancheon, (g) Seokchon Lake, (h) Han River, (i) Bridge, (j) Water gate and Concrete constructions, (k) Fence, (l) Contour and Elevation.
그림 Fig. 11. Error Distribution of RPC Sensor Model (Model 1).
표 Table 3. Estimated accuracy of RPC sensor model (Model 1)
그림 Fig. 12. Error Distribution of RPC Sensor Model (Model 2).
표 Table 4. Estimated accuracy of RPC sensor model (Model 2)
그림 Fig. 13. Calibrated error distribution of RPC Calibration Sensor Model (Model 1).
표 Table 5. Calibrated accuracy of RPC Calibration Sensor Model (Model 1)
그림 Fig. 14. Calibrated error distribution of RPC Calibration Sensor Model (Model 2).
표 Table 6. Calibrated accuracy of RPC Calibration Sensor Model (Model 2)
표 Table 7. Digital Restitution Expression Analysis
그림 Fig. 15. Digital Restitution Expression Analysis; (a) Traffic, (b) Building, (c) Facility, (d) Water topography, (e) Topographical, (f) Boundary, (g) Vegetation.
그림 Fig. 16. 1:25,000 Digital Map of (a) National Geographic Information Institute (NGII) (b) proposed; (c) Overlapped of NGII and proposed.
그림 Fig. 17. Digital Restitution result location to check accuracy.
그림 Fig. 18. Error distribution of Finally 1:25,000 Digital map.
표 Table 8. Digital Restitution Product Accuracy

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	위성 영상레이더의 활용성 확대의 분야는 어떤 것이 있는가?	위성 영상레이더를 이용하는 공공기관의 부처에서는 최근 영상레이더 활용에 대한 필요성을 인식하고 다양한 분야의 활용성 확대를 검토하고 있다. 활용성 확대는 해양, 육상, 대기 및 극지대 탐사, 접근불능지역 등 다양한 분야의 위성 영상레이더 활용 확대로 많은 정보취득과 지형변화 측정에 큰 도움을 줄 것으로 예상하고 있다.
	위성 영상레이더를 수치지도 제작에 활용할 수 없었던 이유는?	위성 영상레이더(SAR; Synthetic Aperture Radar)는 날씨와 지역시간에 관계없이 영상을 취득할 수 있으므로 지구를 관측하기 위하여 매우 다양하게 활용되고 있다. 하지만 위성 영상레이더의 전처리 절차가 복잡하여 수치지도의 제작에는 잘 활용되지 못하였다. 본 연구에서는 위성 영상레이더 스테레오 영상을 이용한 수치지형도 제작 가능성에 대한 연구를 수행했다.
	아리랑5호가 주야간, 날씨 제약없이 영상 획득이 가능한 이유는?	위성 영상레이더는 능동형센서로 마이크로파 파장 대역을 활용한다. 마이크로 파장대역을 사용함으로써 일반적 광학위성이 가지고 있는 영상 취득 시간의 제약, 기상 조건 등에 관한 제약으로부터 한계를 극복할 수 있었다(Lee, 2006; Baek, 2017).

참고문헌 (19)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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