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문제 정의
- 또한 매번 반복적으로 지상 기준점을 취득할 때 발생할 수 있는 오차에 대해 일관된 지상기준점을 이용할 수 있다는 이점도 있다. 따라서 본 연구에서는 영상칩 형태의 지상기준점 취득을 위해 GPS측량을 활용하여 지상기준점을 측량하고 취득한 지상기준점을 이용하여 항공사진의 번들블록 조정을 실시하여 영상칩 지상기준점의 활용에 관해 검증하고자 하였다.
제안 방법
- 중복되는 사진에 대하여 필요한 공액점의 수는 구하고자 하는 변수가 중복되는 사진 각각의 외부 표정요소로 총 12개이므로 공선조건식을 적용하면 한 점에 대해 X, y 두개의 식이 만들어지므로 총 6개의 점이 필요하다. 그러나 이 점들이 포함할 수 있는 오차를 고려하여 6개 이상의 점을 사용하였으며 항공사진이 두 장 혹은 세장의 중복되는 경우를 고려하여 지상기준점 4점과 공액점 48점을 취득하여 그림 5와 같이 번들조정을 실시하였다.
- GPS를 이용한 지상기준점 측량은 선정지점에 일정 시간 동안 GPS 수신기를 고정하여 놓고 관측하는 STATIC 측량 방법을 적용한다. 또한 전국에 14개 지점에 설치되어 있는 GPS 상시 관측소와 그로부터 측량된 1등, 2등 국가 삼각점을 활용하여 지상기준점에 대한 삼각망을 구축하고 기선 해석을 통하여 정확한 위치 좌표를 계산하게 된다. 본 연구에서는 광주광역시 및 전라남도 일대에 대하여 광주상시 관측소 데이터 및 국가삼각점을 이용하여 그림 1과 같이 삼각망을 구축한 후 그림 2와 같은 지상기준점 삼각망을 구축하여 총 45점에 대한 지상기준점 측량을 실시하였으며 지상기준점에 대한 GPS 측량을 실시하여 기선 해석을 실시한 결과 각각의 지상기준점에 대해 약 8cm 정도의 오차를 확인하였다.
- 본 논문에서는 항공사진의 번들조정을 위하여 지상기준점을 취득하는 방법으로 영상칩 지상기준점의 영상정합기법을 활용한 방법을 사용하였으며, 이를 위한 지상기준점의 지상 좌 표를 취득하기 위하여 GPS 측량 기법을 활용하였다. 연구 대상지에 대한 지상기준점의 선정 및 측량 결과 각각의 지상기준점에 대해 8cm 정도의 오차를 보였다.
- 또한 전국에 14개 지점에 설치되어 있는 GPS 상시 관측소와 그로부터 측량된 1등, 2등 국가 삼각점을 활용하여 지상기준점에 대한 삼각망을 구축하고 기선 해석을 통하여 정확한 위치 좌표를 계산하게 된다. 본 연구에서는 광주광역시 및 전라남도 일대에 대하여 광주상시 관측소 데이터 및 국가삼각점을 이용하여 그림 1과 같이 삼각망을 구축한 후 그림 2와 같은 지상기준점 삼각망을 구축하여 총 45점에 대한 지상기준점 측량을 실시하였으며 지상기준점에 대한 GPS 측량을 실시하여 기선 해석을 실시한 결과 각각의 지상기준점에 대해 약 8cm 정도의 오차를 확인하였다.
- 번들조정은 지상의 임의점에 대한 사진 좌표가 주어질 경우 번들조정에서 얻어지는 각 사진의 외부표정요소를 이용하면 각 모형에 대하여 상호 표정, 절 대 표정 과정을 거치지 않고 직접 지상 좌표를 계산할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 번들조정을 위한 지상기준점을 위하여 광주지역에 대하여 측량한 지상기준점을 기존의 항공사진을 이용하여 그림3과 같은 영상칩 형태의 지상기준점으로 제작하였다.
- 번들조정은 항공사진을 이용하여 블록을 구성한 후 각각의 사진의 내부표정요소를 입력하고 블록 내에 존재하는 지상기준점들의 사진 좌표를 확인하고 중복되는 구역에서 공액점 (tie point)를 찾아내는 순서로 진행된다. 영상칩 형태의 지상기준점의 정확성을 검증하기 위하여 지상 기준점의 좌표를 이용하여 수치 지형도를 이용하여 수작업으로 지상기준점의 사 진좌표를 찾아내는 방법과 영상칩 형태로 제작된 지상기준점을 영상정합기법을 활용하여 사진좌표를 찾아내는 방법의 두 가지 방법을 실시하여 비교분석하였다. 본 연구에서는 광주지역을 촬영한 항공사진 12장을 이용하여 그림 4와 같은 블록을 구성하였으며 항공사진의 내부표정요소는 표 1과 같다.
- 지상기준점을 선정하는 방법은 입체 모형의 영상에서 식별이용이한 지점을 선정하여 영상에서의 좌표를 해석도 화기나 컴퓨터 영상상에서 취득하고 그에 대응하는 지상 좌표를 현지 측량, 항공사진 측량이나 혹은 기존의 자료로부터 얻는다. 위치결정 방법에 있어서 GPS의 발달에 따라 보다 정확한 지상기준점의 측량을 위해 GPS를 활용하여 지상기준점을 취득하였다. GPS측량을 실시할 때 단일 수신기를 이용하는 경우 전리층에 의한 오차나 멀티패스 등의 오차가 발생하므로 이들 오차를 소거할 수 있는 방법으로서 2대의 위성 수신기를 활용하는 상대위치 결정기법을 사용하였다.
대상 데이터
- 영상칩 형태의 지상기준점의 정확성을 검증하기 위하여 지상 기준점의 좌표를 이용하여 수치 지형도를 이용하여 수작업으로 지상기준점의 사 진좌표를 찾아내는 방법과 영상칩 형태로 제작된 지상기준점을 영상정합기법을 활용하여 사진좌표를 찾아내는 방법의 두 가지 방법을 실시하여 비교분석하였다. 본 연구에서는 광주지역을 촬영한 항공사진 12장을 이용하여 그림 4와 같은 블록을 구성하였으며 항공사진의 내부표정요소는 표 1과 같다.
이론/모형
- GPS를 이용한 지상기준점 측량은 선정지점에 일정 시간 동안 GPS 수신기를 고정하여 놓고 관측하는 STATIC 측량 방법을 적용한다. 또한 전국에 14개 지점에 설치되어 있는 GPS 상시 관측소와 그로부터 측량된 1등, 2등 국가 삼각점을 활용하여 지상기준점에 대한 삼각망을 구축하고 기선 해석을 통하여 정확한 위치 좌표를 계산하게 된다.
- 위치결정 방법에 있어서 GPS의 발달에 따라 보다 정확한 지상기준점의 측량을 위해 GPS를 활용하여 지상기준점을 취득하였다. GPS측량을 실시할 때 단일 수신기를 이용하는 경우 전리층에 의한 오차나 멀티패스 등의 오차가 발생하므로 이들 오차를 소거할 수 있는 방법으로서 2대의 위성 수신기를 활용하는 상대위치 결정기법을 사용하였다.
- 영상정합 방식은 영역 기반 정합법과 형상기반 정합법이 있으며 본 연구에서는 영역기반의 영상정합법 중 상관계 수법을 사용하였으며 영상의 번들조정을 위하여 ESRI社의 Erdas Imagine을 사용하였다. 중복되는 사진에 대하여 필요한 공액점의 수는 구하고자 하는 변수가 중복되는 사진 각각의 외부 표정요소로 총 12개이므로 공선조건식을 적용하면 한 점에 대해 X, y 두개의 식이 만들어지므로 총 6개의 점이 필요하다.
성능/효과
- 6 영상소로 나타났다. 두 가지의 광속 조정 결과 두 가지 방법 사이의 큰 차이는 나타나지 않았으며, 영상정합을 이용한 방법에서의 오차가 약간 많이 발생한 것은 측량을 실시하기 위해서 지상기준점의 위치를 도로의 교차점이나 논. 밭의 경계점과 같이 측량이 쉬운 곳을 선택하였으며 이로 인해 영상정합이 효과적으로 이루어지지 않은 원인으로 사료된다.
- 번들조정 결과 수치 지형도를 이용하여 지상기준점의 사진 좌표를 찾아내는 방법에서는 모든 점에 대한 RMSE가 0.51 영상소로 나타났으며 검사점에 대한 RMSE는 x, y 방향으로 모두 1 영상소 정도의 오차를 보였다. 영상칩 지상기준점을 이용하여 지상 기준점의 사진 좌표를 찾아내는 방법에서는 모든 점에 대한 RMSE가 0.
- 본 논문에서는 항공사진의 번들조정을 위하여 지상기준점을 취득하는 방법으로 영상칩 지상기준점의 영상정합기법을 활용한 방법을 사용하였으며, 이를 위한 지상기준점의 지상 좌 표를 취득하기 위하여 GPS 측량 기법을 활용하였다. 연구 대상지에 대한 지상기준점의 선정 및 측량 결과 각각의 지상기준점에 대해 8cm 정도의 오차를 보였다. 영상칩 지상기준점을 이용한 항공사진의 번들조정 결과 RMSE가 0.
- 51 영상소로 나타났으며 검사점에 대한 RMSE는 x, y 방향으로 모두 1 영상소 정도의 오차를 보였다. 영상칩 지상기준점을 이용하여 지상 기준점의 사진 좌표를 찾아내는 방법에서는 모든 점에 대한 RMSE가 0.58 영상소로 나타났으며 검사점에 대한 RMSE는 X, y 방향으로 각각 L5, 1.6 영상소로 나타났다. 두 가지의 광속 조정 결과 두 가지 방법 사이의 큰 차이는 나타나지 않았으며, 영상정합을 이용한 방법에서의 오차가 약간 많이 발생한 것은 측량을 실시하기 위해서 지상기준점의 위치를 도로의 교차점이나 논.
- 연구 대상지에 대한 지상기준점의 선정 및 측량 결과 각각의 지상기준점에 대해 8cm 정도의 오차를 보였다. 영상칩 지상기준점을 이용한 항공사진의 번들조정 결과 RMSE가 0.58 영상소 정도로 나타났고 이는 수작업으로 이루어진 번들조정의 결과인 0.50영상소의 RMSE와 비교해 큰 차이를 보이지 않았음으로 그 활용성을 검증할 수 있었다. 지상기준점의 효과적인 선정 과 정확한 영상정합기법의 개발이 함께 이루어진다면 향후 지상기준점 데이터베이스 구축을 통한 영상칩 형태의 지상기준점의 활용성은 더욱 커질 것으로 사료된다.
후속연구
- 50영상소의 RMSE와 비교해 큰 차이를 보이지 않았음으로 그 활용성을 검증할 수 있었다. 지상기준점의 효과적인 선정 과 정확한 영상정합기법의 개발이 함께 이루어진다면 향후 지상기준점 데이터베이스 구축을 통한 영상칩 형태의 지상기준점의 활용성은 더욱 커질 것으로 사료된다.
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