[논문]산림지역 조사 및 관리를 위한 무인항공 스캐너의 활용

이근왕; 박준규

doi:10.14400/jdc.2019.17.11.189

산림지역 조사 및 관리를 위한 무인항공 스캐너의 활용
Utilization of Unmanned Aerial Scanner for Investigation and Management of Forest Area 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.17 no.11, 2019년, pp.189 - 194

초록
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산림조사는 산림보전 및 산림자원개발을 위한 기초자료로 주기적인 데이터 취득과 관리가 이루어지고 있다. 하지만 현재 우리나라의 산림조사는 단순한 산림의 현황을 파악하는 조사가 대부분이며, 공간정보로서 다양한 활용이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 무인항공 스캐너를 이용하여 산림지역의 자료취득 및 처리를 수행하고, 성과물의 분석을 통해 효율적 산림조사 방안을 제시하고자 하였다. 무인항공 스캐너는 식생 하부의 지면을 추출할 수 있기 때문에 산림지역 관리를 위한 DEM을 효과적으로 생성할 수 있으며, 기존의 사진측량방법에서 불가능한 정확한 지형 데이터의 생성으로 산림조사 및 관리를 위한 공간정보로써 활용이 가능하다. 또한 산림지역에서 전력선과 식생간의 간격 측정이나 송전선로 관리에 이용될 수 있다. 식생의 조사를 위한 정확한 연직방향의 거리 측정이 가능하기 때문에 기존 방법에 비해 수고측정의 정확도 및 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. 향후 무인항공 스캐너의 활용은 산림지역에서의 데이터 취득 효율성을 향상시킬 것이며, 기존의 인력에 의한 조사에 비해 정확도 개선 및 경제성 확보에 기여할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Forest investigation is the basic data for forest preservation and forest resource development, and periodical data acquisition and management have been performed. However, most of the current forest investigations in Korea are surveys to grasp the current status of forests, and various applications have not been made as geospatial information. In this study, the unmanned aerial scanner was used to acquire and process data in the forest area and to present an efficient forest survey method through analysis of the results. Unmanned aerial scanners can extract ground below vegetation, effectively creating DEM for forest management. It can be used as geospatial information for forest investigation and management by generating accurate topographical data that is impossible in conventional photogrammetry. It can also be used to measure distances between power lines and vegetation or manage transmission lines in forest areas. The accurate vertical distance measurement for vegetation surveys can greatly improve the accuracy of labor measurement and work efficiency compared to conventional methods. In the future, the use of unmanned aerial scanners will improve the data acquisition efficiency in forest areas, and will contribute to improved accuracy and economic feasibility compared to conventional methods.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. 3D laser Scanning Data
그림 Fig. 2. Study Flow
그림 Fig. 3. Study Area
그림 Fig. 4. UAV and 3D Laser Scanner
그림 Fig. 5. Mission Planning
그림 Fig. 6. Data Acquisition
그림 Fig. 7. Data Processing Flow
그림 Fig. 8. Result of Trajectory Processing
그림 Fig. 9. Point Cloud Generation
그림 Fig. 10. Registrated Point Cloud
그림 Fig. 11. Ground Extraction Result
그림 Fig. 12. Distance Measurement between Powerline and Vegetation
그림 Fig. 13. Tree Height Measurement

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 무인항공 스캐너를 이용한 자료취득 및 처리를 수행하였고, 결과물의 분석을 통해 효율적인 산림조사 방안을 제시하고자 하였다. 무인항공 스캐너는 식생 하부의 지면을 추출할 수 있기 때문에 산림지역 관리를 위한 DEM을 효과적으로 생성할 수 있으며, 기존의 사진 측량방법에서 불가능한 정확한 지형 데이터의 생성이 가능하기 때문에 산림조사 및 관리를 위한 공간정보 생성에 활용이 가능하다.
무인항공기 기술의 발달로 측량 및 지도제작, 3차원 모델 생성 등 다양한 분야에 무인항공기를 이용한 연구가 이루어지고 있으며, 주로 토목 구조물, 문화재에 대한 형상을 구현하는 연구가 수행되었으나[17-19], 무인항공 스캐너를 적용한 분석적 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 무인항공 스캐너를 활용하여 삼림지역에 대한 데이터를 취득하고 분석함으로써 무인항공 스캐너를 이용한 산림지역 조사 방안을 제시하고자 한다. Fig.

제안 방법

연구를 통해 생성된 산림지역의 포인트클라우드를 활용하여 산림지역 조사 및 관리를 위한 데이터를 생성하 였다. 경로별로 생성된 데이터를 취합하고, 객체분류를 통해 지면과 식생을 구분하였다. Fig.
데이터 처리는 비행 경로처리 후 경로별 포인트클라우드 생성의 순서로 수행되었다. PosPAC 소프트웨어를 통해 지상기준점을 기준으로 정확한 비행 궤적이 추출되었 으며, 비행 궤적을 따라 3D 레이저 스캐너의 포인트클라 우드 데이터가 생성되었다.
데이터 취득은 3D 레이저 스캐너의 도달거리를 고려 하여 80m고도에서 수행하였으며, 비행계획 소프트웨어를 이용하여 자동비행을 수행하였다. 촬영 면적은 약 10,000m 2 이며, 촬영시간에는 총 6분이 소요되었다.
취득된 데이터의 후처리를 위해 지상의 기준점에 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기를 설치하고, 1초 간격으로 위성 데이터를 수신하였다. 지상 기준점의 좌표성과는 Table 1과 같다.

대상 데이터

데이터 처리는 비행 경로처리 후 경로별 포인트클라우드 생성의 순서로 수행되었다. PosPAC 소프트웨어를 통해 지상기준점을 기준으로 정확한 비행 궤적이 추출되었 으며, 비행 궤적을 따라 3D 레이저 스캐너의 포인트클라 우드 데이터가 생성되었다. Fig.
연구대상지의 데이터는 연구대상지에 대해 무인항공 기용 3D 레이저 스캐너인 Ultra Surveyor를 통해 이루 어졌다. 무인항공기는 D사의 M600 pro 모델을 이용하 였으며, 촬영구역에 대한 경로설정을 통해 자동으로 데이터 취득을 수행하였다. Fig.
본 연구에서는 무인항공 스캐너를 이용한 산림지역 조사를 위해 충청북도 일원의 삼림지역을 연구대상지로 선정하였다. 연구대상지는 산림과 나대지가 함께 존재하여 지형 및 수목에 대한 데이터 취득이 용이하였다.
연구를 통해 생성된 산림지역의 포인트클라우드를 활용하여 산림지역 조사 및 관리를 위한 데이터를 생성하 였다. 경로별로 생성된 데이터를 취합하고, 객체분류를 통해 지면과 식생을 구분하였다.

후속연구

무인항공 스캐너는 식생 하부의 지면을 추출할 수 있기 때문에 산림지역 관리를 위한 DEM을 효과적으로 생성할 수 있으며, 기존의 사진 측량방법에서 불가능한 정확한 지형 데이터의 생성이 가능하기 때문에 산림조사 및 관리를 위한 공간정보 생성에 활용이 가능하다. 또한 산림지역에서 전력선과 식생 간의 간격 측정이나 송전선로 관리를 위한 기초자료 생성에 활용될 수 있다. 무인항공 스캐너를 통해 생성된 포인트클라우드는 식생과 지면의 구분이 가능하며, 정확한 연직방향의 거리 측정이 가능하기 때문에 기존 방법에 비해 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
무인항공 스캐너는 기존의 사진측량방법에서 불가능한 정확한 지형 데이터의 생성이 가능하기 때문에 산림 조사 및 관리를 위한 공간정보 생성에 활용이 가능할 것이다. 또한 산림지역에서 전력선과 식생간의 간격 측정이나 송전선로 관리를 위한 기초자료 생성에도 활용이 가능할 것이다. Fig.
11에서 보는 바와 같이 무인항공 스캐너는 식생 하부의 지면을 추출할 수 있기 때문에 산림지역 관리를 위한 DEM(Digital Elevation Model) 생성에 효과적이 다. 무인항공 스캐너는 기존의 사진측량방법에서 불가능한 정확한 지형 데이터의 생성이 가능하기 때문에 산림 조사 및 관리를 위한 공간정보 생성에 활용이 가능할 것이다. 또한 산림지역에서 전력선과 식생간의 간격 측정이나 송전선로 관리를 위한 기초자료 생성에도 활용이 가능할 것이다.
무인항공 스캐너를 통한 데이터 취득 및 활용은 산림 지역에서의 데이터 취득 효율성을 향상시킬 것이며, 기존의 인력에 의한 조사에 비해 정확도 개선 및 경제성 확보에 기여할 것이다. 향후 기존 산림조사 방법과 정확도 및효율성을 비교하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.
무인항공 스캐너를 통한 데이터 취득 및 활용은 산림 지역에서의 데이터 취득 효율성을 향상시킬 것이며, 기존의 인력에 의한 조사에 비해 정확도 개선 및 경제성 확보에 기여할 것이다. 향후 기존 산림조사 방법과 정확도 및효율성을 비교하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.
무인항공 스캐너를 통해 생성된 포인트클라우드는 식생과 지면의 구분이 가능하며, 정확한 연직방향의 거리 측정이 가능하기 때문에 기존 방법에 비해 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. 향후 무인항공 스캐너의 활용은 산림지역에서의 데이터 취득 효율성을 향상시킬 것이며, 기존의 인력에 의한 조사에 비해 정확도 개선 및 경제성 확보에 기여할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산림조사란	산림조사는 산림보전 및 산림자원개발을 위한 기초자료로 주기적인 데이터 취득과 관리가 이루어지고 있다[1-3]. 산림조사의 목적은 자원에 대한 정보를 효과적으로 파악하는 것이며, 효율적이라는 것은 시간과 예산을 절감하고, 원하는 수준의 데이터를 얻는 것이라 할 수 있다[4-7].
	산림조사의 목적은?	산림조사는 산림보전 및 산림자원개발을 위한 기초자료로 주기적인 데이터 취득과 관리가 이루어지고 있다[1-3]. 산림조사의 목적은 자원에 대한 정보를 효과적으로 파악하는 것이며, 효율적이라는 것은 시간과 예산을 절감하고, 원하는 수준의 데이터를 얻는 것이라 할 수 있다[4-7]. 우리나라의 경우 산림조사는 산림경영계획 수립을 위한 것으로 단순히 산림자원의 현황을 파악하는 수준의 조사가 이루어지고 있으며, 공간정보로서 다양한 활용이 이루어지지 않고 있다[8-12].
	현재 수고는 사람이 직접 나무에 접근하여 거리측정기를 이용하여 측정하는데 식생이 많은 지역은 정확한 측정이 어렵다. 이 문제를 해결하기 위한 방식에는 어떤 것이 있는가?	현재 수고는 사람이 직접 나무에 접근하여 거리측정기를 이용하여 측정하는데 식생이 많은 지역은 정확한 측정이 어렵다. 하지만 무인항공 스캐너를 통해 생성된 포인트클라우드는 식생과 지면의 구분이 가능하며, 정확한 연직방향의 거리 측정이 가능하기 때문에 기존 방법에 비해 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. Fig.

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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