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선형 대상지에 대한 저가의 무인항공기 사진측량 정확도 평가
Accuracy Analysis of Low-cost UAV Photogrammetry for Corridor Mapping 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.36 no.6, 2018년, pp.565 - 572  

오재홍 (Dept. of Civil Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  장영재 (Dept. of Civil Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  이창노 (Dept. of Civil Engineering, Seoul National University of Science and Technology)

초록
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최근 들어 운용비용이 저렴하고 신속한 데이터 획득 및 처리가 가능한 무인항공기(드론)를 이용한 측량 및 지도 제작이 활발히 진행되고 있으며, 그 활용도는 지형 변화분석, 시설물 모니터링, 농업, 임업 등 여러 분야로 확장되고 있다. 드론의 높은 활용도의 바탕에는 높은 공간 정확도의 획득이 가능하다는데 있으며, 관련하여 드론 기반 공간 정확도의 평가 결과가 여러 연구를 통해 보고되었다. 대부분의 연구는 잘 분포된 지상기준점을 활용하여 획득 가능한 정확도를 분석한 경우이며, 부분적으로 기준점의 개수의 변화에 따른 정확성을 평가한 경우가 있다. 본 연구에서는 도로, 관로, 철도 등 선형 대상지에 드론을 이용한 측량을 수행할 경우 획득 가능한 공간 정확성을 확인하기 위해, 기준점 배치를 여러 조합으로 나누어 정확성을 평가 해보았다. 선형 대상지를 따라 기준점의 편위 및 밀도에 따른 정확성을 평가하였고, 추가적으로 카메라 캘리브레이션의 영향, 횡중복 스트립 개수에 따른 정확성 또한 평가하였다. 실험 결과 기준점의 밀도에 비해 기준점 배치의 편위가 정확성에 더 큰 악영향을 주었으며, 미리 카메라 캘리브레이션을 수행하고 사용하는 것이 현장 셀프 캘리브레이션에 비해 기준점의 배치나 개수가 충분치 못한 경우에 오차를 줄일 수 있었다. 또한, 선형 방향으로의 스트립 수를 늘리는 것은 정확도 향상에 큰 도움이 되지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) or drones have gained popularity for the engineering surveying and mapping because they enable the rapid data acquisition and processing as well as their operation cost is low. The applicable fields become much wider including the topographic monitoring, agr...

주제어

표/그림 (13)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 저가의 드론을 활용한 선형 대상지 측량에 대한 정확도를 다양한 조건에서 평가해본 연구사례는 찾아보기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 도로, 관로, 철도 등 선형대상지에 드론을 이용한 측량을 수행할 경우 다양한 조건 하에서 획득 가능한 공간 정확성을 평가하기 위한 실험을 진행하였다. 즉, 선형 대상지의 매핑과 관련하여 달성 가능한 위치 정확도의 정도, 기준점의 밀도 및 선형을 따라 기준점이 멀어짐에 따른 위치 정확도의 저하, 카메라 캘리브레이션 기법의 영향, 중복 스트립 개수에 따른 영향 등을 알아보기 위해 선형 대상지를 따라 배치된 기준점을 여러 경우의 조합으로 나누어 정확성을 평가해 보았다.
  • 당연히도 스트립 수를 늘림에 따라 영상 획득에 따른 외업시간, 사진 수 증가에 따른 내업시간 모두 증가하게 되므로 처리의 경제성은 낮아질 수밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 두 스트립만을 사용하는 경우와 4개의 스트립 모두 활용하는 경우의 정확성을 비교 평가해본다.
  • 본 연구에서는 도로, 관로, 철도 등 선형 대상지에 대해 드론 측량을 수행할 경우 기준점의 배치 및 밀도, 캘리브레이션 방법, 중복 스트립의 수 등의 변화에 따라 획득 가능한 공간 정확도를 평가하기 위한 실험을 진행하였다. 이를 위해 선형 대상지를 따라 배치된 기준점을 여러 조합으로 나누고, 캘리브레이션 방법 또한 현장 셀프 캘리브레이션과 사전 작업 캘리브레이션의 두 가지 방법으로 실험을 진행하였다.
  • 따라서, 이러한 상관도 문제를 피하기 위해 번들조정 시 미리 캘리브레이션을 수행하는 사전 작업 캘리브레이션(prior project calibration)를 이용하여 내부표정요소는 고정하고, 외부표정요소만을 미지수로 설정하여 활용할 수도 있는데. 본 연구에서는 이러한 캘리브레이션의 적용 여부에 따른 차이를 확인해보기 위해 두 경우에 대해 정확도를 비교하여 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무인항공기의 근황은 어떠한가? 최근 들어 운용비용이 저렴하고 신속한 데이터 획득 및 처리가 가능한 무인항공기(드론)를 이용한 측량 및 지도 제작이 활발히 진행되고 있으며, 그 활용도는 지형 변화분석, 시설물 모니터링, 농업, 임업 등 여러 분야로 확장되고 있다. 드론의 높은 활용도의 바탕에는 높은 공간 정확도의 획득이 가능하다는데 있으며, 관련하여 드론 기반 공간 정확도의 평가 결과가 여러 연구를 통해 보고되었다.
드론의 높은 활용도의 바탕은 무엇인가? 최근 들어 운용비용이 저렴하고 신속한 데이터 획득 및 처리가 가능한 무인항공기(드론)를 이용한 측량 및 지도 제작이 활발히 진행되고 있으며, 그 활용도는 지형 변화분석, 시설물 모니터링, 농업, 임업 등 여러 분야로 확장되고 있다. 드론의 높은 활용도의 바탕에는 높은 공간 정확도의 획득이 가능하다는데 있으며, 관련하여 드론 기반 공간 정확도의 평가 결과가 여러 연구를 통해 보고되었다. 대부분의 연구는 잘 분포된 지상기준점을 활용하여 획득 가능한 정확도를 분석한 경우이며, 부분적으로 기준점의 개수의 변화에 따른 정확성을 평가한 경우가 있다.
드론의 기준점 밀도와 배치의 편위중 어떤것이 정확성에 더 크게 악영향을 주는가? 선형 대상지를 따라 기준점의 편위 및 밀도에 따른 정확성을 평가하였고, 추가적으로 카메라 캘리브레이션의 영향, 횡중복 스트립 개수에 따른 정확성 또한 평가하였다. 실험 결과 기준점의 밀도에 비해 기준점 배치의 편위가 정확성에 더 큰 악영향을 주었으며, 미리 카메라 캘리브레이션을 수행하고 사용하는 것이 현장 셀프 캘리브레이션에 비해 기준점의 배치나 개수가 충분치 못한 경우에 오차를 줄일 수 있었다. 또한, 선형 방향으로의 스트립 수를 늘리는 것은 정확도 향상에 큰 도움이 되지 않았다.
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참고문헌 (11)

  1. Benassi, F., Dall'Asta, E., Diotri, F., Forlani, G., di Cella, U.M., Roncella, R., and Santise, M. (2017), Testing accuracy and repeatability of UAV blocks oriented with GNSS-supported aerial triangulation, Remote Sensing, Vol. 9, No. 2, pp. 172-194. 

  2. Colomina, I. and Molina, P. (2014), Unmanned aerial systems for photogrammetry and remote sensing: A review, ISPRS J. Photogramm. Remote Sens, Vol. 92, pp. 79-97. 

  3. GIM International (2018), UAV technology in action to survey high-speed rail corridor, GIM International, https://www.gim-international.com/content/article/uavtechnology-in-action-to-survey-high-speed-rail-corridor (last date accessed: 13 Nov 2018). 

  4. Martinez-Carricondo, P., Aguera-Vega, F., Carvajal-Ramirez, F., Mesas-Carrascosa, F., Garcia-Ferrer, A., and Perez-Porras, F. (2018), Assessment of UAV-photogrammetric mapping accuracy based on variation of ground control points, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Vol. 72, pp. 1-10. 

  5. Kim, D.I., Song, Y.S., Kim, G., and Kim, C.W. (2014), A study on the application of UAV for Korean land monitoring, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol. 32, No. 1, pp. 29-38. (in Korean with English abstract) 

  6. Oh, J.H., Eo, Y.D., and Lee, C.N. (2006), A photogrammetric network and object field design for efficient self-calibration of non-metric digital cameras, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol. 24, No. 3, pp. 281-288. (in Korean with English abstract) 

  7. Park, C.H., Choi, K., and Lee, I. (2016), Lane extraction through UAV mapping and its accuracy assessment, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, Vol. 34, No. 1, pp. 11-19. (in Korean with English abstract) 

  8. Santise, M., Fornari, M., Forlani, G., and Roncella, R. (2014), Evaluation of DEM generation accuracy from UAS imagery, Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci. XL-5, pp. 529-536. 

  9. SenseFly. (2017), Drones vs traditional instruments: corridor mapping in Turkey, SenseFly, https://www.sensefly.com/app/uploads/2017/11/drone_vs_traditional_instruments_corridor_mapping_turkey.pdf (last date accessed: 13 Nov 2018). 

  10. Smith, I. (2015), Mapping 1,000 km of highway with a drone, DroneDeploy, https://blog.dronedeploy.com/mapping-1-000-km-of-highway-with-a-drone-a1062d7fc531 (last date accessed: 13 Nov 2018). 

  11. Zhou, Y., Rupnik, E., Faure, P-H., and Pierrot-Deseilligny, M. (2018), GNSS-assisted accurate corridor mapping with small UAV, Conference Francaise de Photogrammetrie et Teledetectioin, 25-28 June 2018, Marne-la-Vallee, France. 

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