[논문]ASTER 영상을 이용한 DEM 생성

이성순; 이사로

문제 정의

8m 이하의 ASTER DEM을 구축하였다. 따라서 국외 지역에 대한 정밀 DEM 구축과 국내 광역지역에 대한 DEM 구축을 위한 ASTER 영상 활용의 효용성을 제시하였다.
이에, 본 연구에서는 공간 해상도 15m의 DEM 생성이 가능한 ASTER 영상을 이용하여 충청북도 보은 중국지역과 내몽골 일부 지역에 대한 정밀 DEM을 생성하고자 하였다. ASTER 영상은 가시광선대, 적외선 대 및 열 밴드의 정보를 제공하고 있을 뿐만 아니라 DEM 제작을 위하여 위성 진행 경로에 정방향 및 역방향의 입체 영상을 제공하고 있다.

제안 방법

ASTER 영상을 이용하여 DEM을 획득하기 위하여 ASTER영상이 가지는 RPC 계수와 두 영상자료에서 의 xy 매칭점인 접합점을 획득하였다. 내몽골지역은 수동으로 접합점를 수집하여 정합한 결과의 시차는 1.
이에 본 연구에서는 ASTER LIB 영상을 이용하여 좌측의 3N 밴드 영상과 우측의 3B 영상의 상호관계(correlator!) 분석에 의한 Y시차(Parallax)에 의해 DEM을 제작하였다. ENVI 4.2 s/w를 이용하여 RPC 계수와 자동 및 수동으로 획득된 대적인 접합점(tie포인트)를 이용하여 영상정합을 하여 DEM을 생성하였다. 또한 생성된 충청북도 보은의 DEM 정보는 축척 1대25천 수치지형도에서 획득한 DEM 정보와 비교 분석하였고, 내몽골지역의 DEM은 공간 해상도 90m의 SRTM 자료와 비교분석하였다.
국외 및 국내 지역에 대한 정밀 DEM 정보를 획득하기 위하여, 내몽골지역의 ASTER 영상을 가지고 공간 해상도 15m의 정밀 DEM을 제작하였다. 중국 지역은 DEM 생성을 위한 기본적인 지상기준점의 획득이 어려운 지역이므로, ASTER 영상이 제공하는 센서 정보와 두 영상에 존재하는 동일점을 이용하여 DEM을 생성하였고 이를 공간해 상도 90m의 SRTM과의 단면도를 비교 분석함으로써 생성된 DEM의 활용 가능성을 제시하였다.
내몽골 지역은 ASTER에서 생성한 DEM과 SRTM 기반의 DEM의 단면을 비교 분석하였다. ASTER로부터 획득하거나 SRTM 기반의 DEM 자료의 가장 큰 차이점은 공간 해상도이다.
2 s/w를 이용하여 RPC 계수와 자동 및 수동으로 획득된 대적인 접합점(tie포인트)를 이용하여 영상정합을 하여 DEM을 생성하였다. 또한 생성된 충청북도 보은의 DEM 정보는 축척 1대25천 수치지형도에서 획득한 DEM 정보와 비교 분석하였고, 내몽골지역의 DEM은 공간 해상도 90m의 SRTM 자료와 비교분석하였다. DEM 생성을 위한 연구 흐름도는 그림 1과 같다
중국 지역은 DEM 생성을 위한 기본적인 지상기준점의 획득이 어려운 지역이므로, ASTER 영상이 제공하는 센서 정보와 두 영상에 존재하는 동일점을 이용하여 DEM을 생성하였고 이를 공간해 상도 90m의 SRTM과의 단면도를 비교 분석함으로써 생성된 DEM의 활용 가능성을 제시하였다. 또한 충북 보은지 역 은 근사한 공간 해상도의 DEM 정보를 비교함으로써 평균표고오차 6.8m 이하의 ASTER DEM을 구축하였다. 따라서 국외 지역에 대한 정밀 DEM 구축과 국내 광역지역에 대한 DEM 구축을 위한 ASTER 영상 활용의 효용성을 제시하였다.
또한, 충북 보은지역은 공간 해상도의 차이가 거의 없는 축척 1대25천 수치지형도에서 제공하는 등고선 과표 고점을 이용하여 제작한 DEM 정보와 횡단 면에 대하여 비교분석하였다. 횡단면을 이루는 576개의 포인트의 값의 편차를 계산한 결과는 평균 표고 오차 약 6.
연구 대상지 에 대한 정밀 DEM을 생성하기 위하여, 인공위성의 Mission이 DEM 생성인 ASTER 영상을 이용하여 공간해상도 15m의 DEM을 생성하고자 하였다. ASTER 영상은 입체 사진쌍을 가지고 지형정보를 획득하던 전통적인 사진측량 기술의 적용을 위하여 각 패스마다, 입체쌍의 영상을 제공하고 있다.
ASTER 영상은 가시광선대, 적외선 대 및 열 밴드의 정보를 제공하고 있을 뿐만 아니라 DEM 제작을 위하여 위성 진행 경로에 정방향 및 역방향의 입체 영상을 제공하고 있다. 이러한 ASTER 영상의 센서 정보와 접합점을 이용하여 DEM을 생성하였고, 이를 SRTM 자료와 동기화하여 두 자료를 비교 분석 하였다.
또한 RPC 값을 가지고 있어 두 개의 입체 영상의 상관관계(correlation)를 계산하고 Tie 포인트를 결정하기 위한 기초자료로 사용된다. 이에 본 연구에서는 ASTER LIB 영상을 이용하여 좌측의 3N 밴드 영상과 우측의 3B 영상의 상호관계(correlator!) 분석에 의한 Y시차(Parallax)에 의해 DEM을 제작하였다. ENVI 4.
15m의 정밀 DEM을 제작하였다. 중국 지역은 DEM 생성을 위한 기본적인 지상기준점의 획득이 어려운 지역이므로, ASTER 영상이 제공하는 센서 정보와 두 영상에 존재하는 동일점을 이용하여 DEM을 생성하였고 이를 공간해 상도 90m의 SRTM과의 단면도를 비교 분석함으로써 생성된 DEM의 활용 가능성을 제시하였다. 또한 충북 보은지 역 은 근사한 공간 해상도의 DEM 정보를 비교함으로써 평균표고오차 6.
충북 보은지 역은 ASTER LIB 자료를 가지고 DEM을 제작하기 위하여 ENVI 4.2을 사용하였고, 총 100개의 Tie 포인트를 사용하여 최대 Y 시차가 0.9645가 되도록 하는 에피폴라 영상과 공간해상도(spatial resolution)15m DEM을 제작하였다.

대상 데이터

본 연구를 위해 사용한 ASTER 영상자료는 1B 레벨로 영상으로써 표1과 같이 3단계의 밴드 특색을 가진다. 또한 가시광선대에 가까운 근적외선 밴드 특성을 가지는 DEM 제작용 영상을 제공하고 있다.
본 연구에서 사용한 ASTER 자료는 L1B 보정단계의 영상으로, L1A 영상을 방사 및 기하보정한 영상이다. 또한 RPC 값을 가지고 있어 두 개의 입체 영상의 상관관계(correlation)를 계산하고 Tie 포인트를 결정하기 위한 기초자료로 사용된다.

성능/효과

이용하여 제작한 DEM 정보와 횡단 면에 대하여 비교분석하였다. 횡단면을 이루는 576개의 포인트의 값의 편차를 계산한 결과는 평균 표고 오차 약 6.88m로 나타났다. 이러한 결과는 등 곡선 간격 10m인 1:25, 000수치지형도 기반의 DEM을 대신하고, 현재의 지형특색을 더 잘 반영할 수 있을 것으로 생각 된다

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