[논문]드론 삼각측량에서 전문 소프트웨어의 공간정보 정확도 비교 분석

박동주; 최연성

doi:10.17661/jkiiect.2022.15.4.249

드론 삼각측량에서 전문 소프트웨어의 공간정보 정확도 비교 분석
Comparison and analysis of spatial information measurement values of specialized software in drone triangulation 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.15 no.4, 2022년, pp.249 - 256

박동주 (Drone Spatial Sensing Tech Inc.) , 최연성 (Department of Information & Communication Engineering, Kunsan National University)

초록
AI-Helper

드론 사진 측량의 경우 통상 상용 전문 SW인 Metashape, Pix4D Mapper, ContextCapture 및 간이 SW인 Global Mapper GIS의 "픽셀 to 포인트 도구" 모듈 등을 널리 사용하고 있다. 각 SW마다 고유의 항공 삼각측량법 해석에 대한 로직을 보유하고 있지만, 사용자가 SW를 선택하기 위해서는 지형공간정보의 좌표 값에 대한 비교 분석이 필요하다. 이를 위하여 드론 사진 측량을 위한 항공사진을 촬영하고, VRS-GPS 측량을 통하여 GCP 기준점 측량을 하여, 취득된 기초 데이터를 각 SW를 이용하여 데이터 처리를 한 후 정사 이미지과 DSM을 구축하고, GCP 기준점 측량 성과와 각 SW에서 취득된 정사 이미지 상의 GCP 대공표지의 중심점의 좌표(X,Y)및 DSM에 의한 GCP점의 높이 값(EL)을 비교했다. "공공측량 작업규정"에 따르면 각 SW의 결과치는 모두 오차범위 이내에 포함되어 어느 SW를 사용하더라도 규정에는 문제가 없는 것으로 판명되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the case of Drone Photogrammetry, the "pixel to point tool" module of Metashape, Pix4D Mapper, ContextCapture, and Global MapperGIS, which is a simple software, are widely used. Each SW has its own logic for the analysis of aerial triangulation, but from the user's point of view, it is necessary to select a SW by comparative analysis of the coordinate values of geospatial information for the result. Taking aerial photos for drone photogrammetry, surveying GCP reference points through VRS-GPS Survey, processing the acquired basic data using each SW to construct ortho image and DSM, and GCPSurvey performance and acquisition from each SW The coordinates (X,Y) of the center point of the GCP target on the Ortho-Image and the height value (EL) of the GCP point by DSM were compared. According to the "Public Surveying Work Regulations", the results of each SW are all within the margin of error. It turned out that there is no problem with the regulations no matter which SW is included within the scope.

주제어

표/그림 (19)

그림 그림 1. 6점의 GCP 설정 Fig. 1. 6 points GCP settings
그림 그림 2. GCP 상의 VRS RTK GPS survey Fig. 2. the VRS RTK GPS survey on GCP
그림 그림 3. 테스트 베드의 항공촬영 사진 Fig. 3. Test Bed Ortho-Aerial Photography
표 표 1. GCP 상의 VRS RTK GPS Survey 절대 좌표값 Table 1. VRS RTK GPS Survey Absolute Coordinate Values on GCP
그림 그림 5. Pix4D 정사 이미지와 DSM 추출 Fig. 5. Pix4D Ortho-Image and DSM Extraction
그림 그림 6. ContextCapture의 정사 이미지와 DSM 추출 Fig. 6. ContextCapture Ortho-Image and DSM Extraction
그림 그림 4. Metashape 정사 이미지와 DSM 추출 Fig. 4. Metashape OrthoImage and DSM Extraction
그림 그림 7. Global Mapper의 정사 이미지와 DSM 추출 Fig. 7. Global Mapper Ortho-Image and DSM Extraction
그림 그림 8. 비교 데이터 추출을 위한 검정선 Fig. 8. Verification Line for Profile Extraction
표 표 2. Check Point(검정선)의 3D 좌표 Table 2. Check Point Surveying 3D Coordinate
표 표 3. Metashape의 체크점 좌표 Table 3. CP coordinates in Metashape
표 표 4. Pix4D의 체크점 좌표 Table 4. CP coordinates in Pix4D
그림 그림 9. 검정 SW의 평면 좌표 값(X, Y) 오차량 분포도 Fig. 9. Distribution diagram of plane coordinate values (X, Y) error amount of verification SW
표 표 5. ContextCapture의 체크점 좌표 Table 5. CP coordinates in ContextCapture
표 표 6. Global Mapper의 체크점 좌표 Table 6. CP coordinates in Global Mapper
표 표 7. 각 정사 이미지 상 대공 표지의 중심점 좌표 Table 7. Center point coordinates of each SW Ortho-Image Targets (U: X 좌표 D: Y 좌표)
표 표 8. 검정 기준점과 각 SW 도출 정사 이미지 대공표지 중심점의 평면 좌표 값(X, Y) 오차량 Table 8. Amount of error in plane coordinate values (X, Y) of the center point of the Ortho-Image targets (U: ΔX, D: ΔY, 단위: m)
그림 그림 10. 검증 SW의 고도 값(EL) 오차량 분포도 Fig. 10. Distribution of altitude(EL) error amount of verification SW
표 표 9. 검정 기준점과 각 SW 도출 DSM 상의 검정 위치 고도 값(EL) 오차량 Table 9. Elevation value (EL) error amount on the test reference point and each SW derivation DSM (ΔEL, 단위: m)

AI 본문요약
AI-Helper

가설 설정

1) 평면 위치(X,Y)의 정확도는 Metashape > Pix4d > ContextCapture 순서이다.

대상 데이터

Test Bed는 전라남도 순천시 장대길 64 부근(조곡동 263-345번지)에 200m X 200m 규모의 테스트 베드를 설치하였다.
드론을 이용해 통상의 드론 사진측량을 위한 항공사진을 지상 150m 고도에서 촬영하고, 6점의 GCP(Ground Control Point)를 지상에 설치한 후 VRS-GPS 측량을 하여 GCP 기준점 측량을 한다.
테스트 베드 지역을 총 190장(DJI_0241.jpg ~ DJI_0430.jpg)을 정사 촬영하여 그림 3.와 같은 결과를 취득하였다.
항공사진 촬영용 드론은 DJI 펜텀 4 프로를 사용하였고, 촬영고도는 지상 150m이다.

데이터처리

1) X,Y 값에 대한 위치오차는 GCP 기준점 측량 성과 6점의 좌표와 각 정사 이미지상의 지상 대공표지의 중심 좌표를 비교하였다.
2) Z 값에 대한 위치오차는 GCP 기준점 측량 성과 6 점의 좌표와 각 SW 결과물의 DSM에서 추출한 Z 좌표(EL) 값을 비교하였다.
3) 1), 2) 항을 위해 각 SW 별로 도출한 정사 이미지와 DSM을 Global Mapper SW를 사용하여 GCP 기준접 측량점을 사용하여 검증을 위한 검정선을 설정(그림 8., 표 2., 검정 기준)하고, 각 DSM으로 부터 검정점(Check Point 이하 CP)의 X, Y, Z 좌표를 추출하였고, 각 정사 이미지에서 지상 대공표지의 중심 좌표(X, Y)를 추출 하였다.
실측 VRS GPS 기준점 측량 데이터인 [표 2.]을 기준으로 각 SW 처리 결과물의 정사 이미지 상 대공표지의 중심점 위치 좌표 값(X,Y)을 비교 분석하여 [표 8.]의 결과가 도출되었다.

성능/효과

3) 정사이미지(Ortho-Image)의 해상도(선명도)는 ContextCapture가 가장 선명하였다.
4) Metashape는 GCP 기준점 측량 성과의 추가나 수정이 가장 용이 하며 Pix4D와 Context Capture는 상당히 불편하였다. 또한 용도에 따라 작업 결과물의 수준을Lowest < Low < Middle < High < Highest의 5단계로 차등화하여 작업시간을 조절할 수 있다.
6) ContextCapture는 별도의 3D View SW가 제공되고, 이 Viewer에서 각종 데이터를 추출할 수가 있어 결과물의 사용성이 높다.

참고문헌 (11)

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Japan Surveying and Investigation Technology Association, "Aerial Laser Surveying", pp. 26-44, Korea Surveying Association, 2009, ISBN:978-89-953256-5-0(93530)
Lee Kang-won, Howoong Shon, Kim Deok-in "Drone (unmanned aerial vehicle) remote sensing and photogrammetry", pp. 349-405, Book publishing Gumi Library, 2016, ISBN:978-89-8225-151-1(93530)
Youngsuk Kim, Howoong Shon, "The Study of Efficient Estimation of GPS Photo -grammetry", pp. 121-128, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography Vol. 38, No. 6, 2020, https://doi.org/10.7848/ksgpc.2020.38.6.663

상세보기
Han, Soohee.Hong, Chang-Ki, "Accuracy Assessment of Aerial Triangulation of Network RTK UAV", pp. 663-670, Journal of Korea Geophysical Soc Vol. 9, No. 2, 2006
Lee Jae One, SUNG SANG MIN, "Assessment of Positioning Accuracy of UAV Photo -grammetry based on RTK-GPS", pp. 63-68, Journal of the Korea Academia -Industrial cooperation Society Vol. 19, No. 4, 2018 https://doi.org/10.5762/KAIS.2018.19.4.63,

원문보기 상세보기
metashape-pro_1_8_users manual_en.pdf [Internet]. Available : https://www.agisoft.com/downloads/user-manuals
Pix4Dmapper 4.1 USER Manual.pdf [Internet]. Available : https://support.pix4d.com/hc/en-us/articles/204272989-Offline-Getting-Started-and-Manual-pdf
contextcapture_quick_start_guide.pdf [Internet]. Available : http://www.bentley.com/-/media/files/documents/miscellaneous/contextcapture_quick_start_guide.pdf
global mapper getting started guide.pdf [Internet]. Available : https://www.blumarblegeo.com/docs/guides/ global-mapper-23-getting-started-guide-en.pdf
"Public Surveying Work Regulations" [Enforcement 2021. 7. 1. / National Geographic Information Service Notice No. 2021-2701] Part 3 Topographic Survey, Article 37 (Accuracy of Topographic Maps)

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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