[논문]ASTER 데이터에 의해 추출한 DEM 의 정확도 평가

나상일; 박종화; 신형섭

[국내논문] ASTER 데이터에 의해 추출한 DEM 의 정확도 평가
Evaluation of DEM Accuracy from ASTER Data 원문보기

나상일 (선도소프트 U-전략사업단) , 박종화 (충북대학교 지역건설공학과) , 신형섭 (충북대학교 지역건설공학과)

DEM은 도시계획, 도로건설 계획, 수해지역 예측 등의 많은 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 특히 홍수와 같은 하천재해를 분석, 관리하기 위한 유출모형 적용 때 중요한 입력 자료로 사용되고 있다. 그러나 현재 우리나라에서 사용되는 DEM 제작방법은 과정이 복잡하고 자료 전환이 불가피하며 적용범위에 있어서도 제약이 따른다. 따라서 기존에 사용되던 방법들의 한계를 극복할 수 있는 정확한 DEM 생성 방법으로 위성영상을 이용하는 연구 및 기술개발이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 현재 널리 사용되고 있는 DEM 생성 알고리즘을 ASTER 위성 영상에 적용하여 추출한 DEM의 정확도를 평가하고자 하였다. 정확도 평가는 USGS DEM을 사용하였으며, 그 결과 정사보정의 RMSE는 6개의 GCP에서 2 화소에 수렴하였고, 구름영역에서 고도값이 실제 지형보다 높게 나타났다. 또한, 금강 유역의 북동쪽으로 발달된 능선의 고도값은 ASTER DEM이 USGS DEM에 비해 과소평가 되었지만 영상 왼쪽에 위치한 분지는 평활한 지역으로 ASTER DEM과 USGS EM과의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 산림 지역 등 능선의 고도값은 ASTER DEM이 USGS DEM에 비해 과소평가 되었지만, 분지 등 평탄 지역의 DEM은 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 ASTER 영상에서 추출한 DEM과 USGS DEM 각 픽셀의 DN값을 비교하는 방법으로 정확도를 평가하였다. 같은 지역에 대해 ASTER DEM과 USGS DEM의 DN값을 비교한 결과 Fig.
본 연구에서는 널리 사용되고 있는 DEM 생성 알고리즘을 ASTER 위성 영상에 적용하여 추출한 DEM의 정확도를 평가하였다. 분석 결과 DEM 생성 과정에서 정사보정의 RMSE는 6개의 GCP에서 2화소에 수렴하였고, 구름영역에서 고도값이 실제 지형보다 높게 나타났다.
본 연구에서는 레스터 포맷으로 변환된 DEM은 각 픽셀의 DN 값이 픽셀 좌표의 고도 값을 의미하는 것에 착안하여 ASTER 영상에서 추출한 DEM과 USGS DEM의 각 픽셀 DN값을 비교하는 방법으로, 현재 널리 사용되고 있는 DEM 생성 알고리즘을 ASTER 위성 영상에 적용하여 추출한 DEM의 정확도를 평가하였다.

제안 방법

ASTER영상의 DEM 정확도 평가를 위하여 동일지역의 USGS 7.5 분 DEM 수준 1을 사용하였다. Fig.
본 연구에서는 ASTER 영상의 정사보정과 DEM 생성을 위하여 Leica Geosystems 사의 LPS(Leica Photogrammetry Suite)를 사용하였다. LPS는 항공사진과 인공위성 이미지에 포함되어 있는 센서와 카메라의 표정, 지형의 굴곡, 기타 오차 등의 기하학적 왜곡을 효과적으로 제거하여 정사투영 이미지를 생성하는 소프트웨어이다.
본 연구에서는 Fig. 2와 같이 LPS를 이용하여 GCP 및 Tie Point를 각각 10개와 180개를 취득하여 VNIR 시스템 밴드 3의 Nadir과 Backward를 이용한 DEM을 추출하였다.
ASTER 위성영상으로 얻어진 스테레오 영상을 정사투영 보정하기 위해서는 이미지들 간의 관계를 수학적으로 계산하는 Triangulation 과정이 필요하다. 본 연구에서는 Triangulation 과정에서 최소자승법을 사용하여 센서의 불안정성과 연관된 에러를 최소화하였고 여기서 얻어지는 DEM을 USGS DEM과 비교하여 정확도를 평가하였다.

대상 데이터

ASTER는 Table 1과 같이 크게 VNIR, SWIR, TIR의 3개의 하부 시스템으로 구성되어 가시광선 영역에서 열적외선 영역에 이르는 14개 밴드에 대한 자료를 얻는다. 하부시스템 중 VNIR은 공간해상도가 15×15m 인 가시광과 근적외선 파장대의 3개 분광밴드에서 작동하며, 2개의 망원경으로 구성되어 입체 관찰(stereo)을 위해 밴드 3에서 대상지역의 2차 시야를 제공한다.
1과 같이 정사영상 및 DEM을 추출하게 된다. 본 연구에서 사용한 ASTER 위성은 2004년 9월 24일에 취득한 청주 일부와 대전을 포함한 충청남북도 지역의 영상을 이용하여 DEM을 추출하고 검토하였다.

성능/효과

따라서 DEM 추출 전 영상의 전처리 과정에서 구름이나 안개, 연무 등을 제거해 준다면 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 산림 지역 등 능선의 고도값은 ASTER DEM이 USGS DEM에 비해 과소평가 되었지만, 분지 등 평탄 지역의 DEM은 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 널리 사용되고 있는 DEM 생성 알고리즘을 ASTER 위성 영상에 적용하여 추출한 DEM의 정확도를 평가하였다. 분석 결과 DEM 생성 과정에서 정사보정의 RMSE는 6개의 GCP에서 2화소에 수렴하였고, 구름영역에서 고도값이 실제 지형보다 높게 나타났다. 따라서 DEM 추출 전 영상의 전처리 과정에서 구름이나 안개, 연무 등을 제거해 준다면 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
6(b)는 비교결과를 USGS DEM과 중첩한 영상이다. 분석결과 금강유역 북동쪽으로 발달한 능선의 고도 값은 ASTER DEM이 USGS DEM에 비해 과소평가되었으며, 분지 등 평활한 지역은 두 DEM 사이에 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.
7의 실선은 ASTER DEM이고 점선은 USGS DEM의 지역별 종단면도이다. 비교 결과 전체적으로 비슷한 유형을 나타내지만 중심축에서 멀어질수록 ASTER DEM이 USGS DEM에 비해 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 정사보정을 거치는 과정에서 지구 곡면의 영향에 따른 기하학적 왜곡으로 발생한 오차에 기인한 것으로 판단된다.

후속연구

분석 결과 DEM 생성 과정에서 정사보정의 RMSE는 6개의 GCP에서 2화소에 수렴하였고, 구름영역에서 고도값이 실제 지형보다 높게 나타났다. 따라서 DEM 추출 전 영상의 전처리 과정에서 구름이나 안개, 연무 등을 제거해 준다면 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 산림 지역 등 능선의 고도값은 ASTER DEM이 USGS DEM에 비해 과소평가 되었지만, 분지 등 평탄 지역의 DEM은 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.
5의 실선은 ASTER 영상의 구름영역을 나타낸 것으로 구름으로 인해 고도값이 실제 지형보다 높게 나타났다. 따라서 DEM 추출 전 영상의 전처리 과정에서 구름이나 안개, 연무 등을 제거해 준다면 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
이것은 정사보정을 거치는 과정에서 지구 곡면의 영향에 따른 기하학적 왜곡으로 발생한 오차에 기인한 것으로 판단된다. 따라서 정사보정의 RMSE를 최소로 하여 보다 정밀한 정사보정을 수행한다면 좀 더 정확한 DEM 추출이 가능할 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] ASTER 데이터에 의해 추출한 DEM 의 정확도 평가
Evaluation of DEM Accuracy from ASTER Data 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] ASTER 데이터에 의해 추출한 DEM 의 정확도 평가 Evaluation of DEM Accuracy from ASTER Data 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] ASTER 데이터에 의해 추출한 DEM 의 정확도 평가
Evaluation of DEM Accuracy from ASTER Data 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper