[논문]DTED를 이용한 고해상도 DEM의 후처리 방안에 관한 연구

이수암; 수야준; 김태정

문제 정의

이러한 문제들은 제작된 DEM의 공간 해상도가 커질수록 더 많이 발생하게 되며, 이를 해결하고 부드럽고 신뢰할만한 DEM의 제작을 위해서는 적절한 후처리 과정이 필요하게 된다. 본 실험에서는 기존에 존재하는 30m의 공간해상도를 가지는 DTED를 이용한 간단한 후처리 과정을 제안하며, 그 결과를 보고하고자 한다.
본 연구는 스테레오 영상의 정합을 이용하여 3m 급의 정확한 고해상도의 DEM의 제작을 위한 연구의 선행과정으로 수행되었다. lm 의 해상도를 가지는 IKONOS 영상을 이용하여 DEM을 제작할 경우 정확한 3m급의 DEM 의 제작은 상당히 어려운 과제이다.
본 연구는 이런 점을 보완하여 부드럽고 신뢰성 있는 DEM의 제작을 목적으로 하고 있으며, 이를 위하여 기존에 존재하는 신뢰성 있는 DTED Level 2 데이터를 이용하여 DEM의 품질 향상을 시도하였다. 실험에 사용한 DTED Level2의 스펙은 표 1과 같다.

제안 방법

각 단계별 DEM을 제작한 후 30m 해상도의 DTED level 2 자료에 동일한 해상도로 제작된 제일 낮은 수준의 피라미드 DEM 값을 근사시켰으며, 이때 계산 방법으로 DTED의 정확도를 고려한 임계값을 사용하였다. 동일 위치의 두 자료에서의 높이 값의 차이가 임 계 값의 범 위 밖일 경우 DEM의 값은 전단계 DTED의 값으로 대체시켰으며, 그 외의 값들은.
동일 위치의 두 자료에서의 높이 값의 차이가 임 계 값의 범 위 밖일 경우 DEM의 값은 전단계 DTED의 값으로 대체시켰으며, 그 외의 값들은. 두 개의 높이 값의 평균값으로 변환시켜가며 보정을 실행하였다. 이때의 임계값은 ±20m로 이는 DTED level 2의 절대 수직 정확도를 고려한 값이다.
실험에 사용한 DTED Level2의 스펙은 표 1과 같다. 아래의 표와 같이 DTED 는 평균해수면(MSL)을 사용하기 때문에 정합을 위한 모델링 시에 사용되는 지상 기준점의 높이값도 평균해수면을 적용하였다.
이때의 임계값은 ±20m로 이는 DTED level 2의 절대 수직 정확도를 고려한 값이다. 최하레벨 DEM의 제작 및 수정이 완료되면 이 DEM을 이용하여 동일한 방법으로 다음 단계 DEM을 보정하고 이 과정을 반복하여 최종적인 DEM 을 제작한다.
피라미드 영상은 실험을 통해 최적으로 결정된 5단계로 설정하였으며, 최하위 피라미드에서 DEM을 제작할 시, 그 공간 해상도를 DTED level 2와 같이 30m 의 해상도를 가지는 자료와 동일하게 설정하였다. 피라미드 단계별로 30m에서부터 공간해상도를 5m씩 향상시켜가며 총 5 단계의 DEM을 제작하여 최종적으로 원영그림 3. 피라미드 단계별로 제작된 DEM 영상 상에서 제작되는 DEM의 해상도가 10m의 정확도를 가지게 되도록 설정하여 제작하였다.
피라미드 단계별로 30m에서부터 공간해상도를 5m씩 향상시켜가며 총 5 단계의 DEM을 제작하여 최종적으로 원영그림 3. 피라미드 단계별로 제작된 DEM 영상 상에서 제작되는 DEM의 해상도가 10m의 정확도를 가지게 되도록 설정하여 제작하였다.
피라미드 영상은 실험을 통해 최적으로 결정된 5단계로 설정하였으며, 최하위 피라미드에서 DEM을 제작할 시, 그 공간 해상도를 DTED level 2와 같이 30m 의 해상도를 가지는 자료와 동일하게 설정하였다. 피라미드 단계별로 30m에서부터 공간해상도를 5m씩 향상시켜가며 총 5 단계의 DEM을 제작하여 최종적으로 원영그림 3.

이론/모형

고해상도의 DEM 제작실험에 사용한 영 상은 1m의 해상도를 가지는 대 전지역 의 IKONOS 영상이며 센서모델은 직접선형변환(Direct Linear Transform)모델을 사용하였다(임용 조와 김태정, 2002). 센서 모델의 수립 후, 에피폴라 기반의 정 합방법을 사용하였으며 (Lee, et al.
센서 모델의 수립 후, 에피폴라 기반의 정 합방법을 사용하였으며 (Lee, et al., 2003), 정확한 정합 결과를 나타내기 위하여 영상 피라미드를 이용한 정합 방식을 사용하였다. 이 방식은 좌우영상의 피라미드 영상의 제작 후, 하위 레벨 피라미드 영상의 정합점을 상위 레벨 영상의 정합 후보 점으로 하여 최상위 레벨인 원영상의 정합까지 완료하면 정합이 완료되는 방식이다.
이 방식은 좌우영상의 피라미드 영상의 제작 후, 하위 레벨 피라미드 영상의 정합점을 상위 레벨 영상의 정합 후보 점으로 하여 최상위 레벨인 원영상의 정합까지 완료하면 정합이 완료되는 방식이다. 영상 정합이 완료가 되면, 정합 성공점에 크리깅 기법 (Kriging)을 적용하여 DEM을 생성하였다.

성능/효과

확인할 수 있었다. 또한 제안된 방식을 사용하여 제작된 보정된 10m 해상도의 DEM을 하위레벨의 DEM으로 설정하고 이를 미리 제작해 놓은 3m DEM의 동일 지역의 높이 값과 비교하여 처리한 경우(그림 6) 역시 부드러운 DEM의 제작이 가능함을 확인할 수 있었다. 이는 정확한 10m 해상도의 DEM의 제작이 가능할 경우 더욱 정확한 3m 해상도의 DEM의 제작이 가능할 것이라는 가능성을 보여주는 결과라고 할 수 있다.
수정 전의 최하레벨 피라미드 영상을 보면 상당히 많은 공백 및 노이즈들이 존재함을 확인할 수 있으며, 알고리즘 적용 결과 이 오류들이 대부분 수정되었음을 확인할 수 있었다. 이를 확인한 후, 단계별로 DEM의 보정을 수행하였고 최종적으로 제작된 10m 공간해상도의 DEMe 다음의 그림과 같다.
이 결과를 육안으로 분석 해 본 결과, 도심지역에 많이 발생했던 공백들이 수정되었음을 확인할 수 있었으며, 그에 더하여 전체적으로 수정 전에 비해 제작된 결과가 부드러워졌음을 확인할 수 있었다. 또한 제안된 방식을 사용하여 제작된 보정된 10m 해상도의 DEM을 하위레벨의 DEM으로 설정하고 이를 미리 제작해 놓은 3m DEM의 동일 지역의 높이 값과 비교하여 처리한 경우(그림 6) 역시 부드러운 DEM의 제작이 가능함을 확인할 수 있었다.
이 방식의 경우 최종적으로 보정된 영상은 전 단계에 제작된 DEM에 영향을 받게 되므로 가장 낮은 레벨의 피라미드 DEM을 정확하게 제작하면 할수록 더욱 신뢰성 있는 결과의 제작이 가능하다고 할 수 있다. 30m DTED를 이용하여 보정된 가장 낮은 수준의 피라미드 영상에서의 DEM제작 결과는 그림 4를 통해 확인할 수 있다.
후처리 방안으로 본 연구에서는 기존에 존재하는 검증된 30m 해상도의 DTED를 이용하여 정확한 최저레벨 피라미드 DEM을 제작하였고 이를 단계를 거듭할수록 누적시켜가며 수정해 갈 경우, 10m의 해상도를 가지는 DEM 을 보정하는 것이 가능함을 확인하였다.

후속연구

이 방식을 적용하는 것으로 부드러운 DEM 의 제작이 가능함을 확인할 수는 있으나, 이 방식만을 사용하여 후처리를 완료하기에는 무리가 있으며, 이후 더욱 발전된 알고리즘과 다른 후처리 방식 등을 이용하여 더욱 부드러운 DEM의 제작을 시도하여야 하며, 그 이전에 영상의 전처리와, 정합시에 지역에 따른 동적인 파라메터의 적용으로 정합 성공률을 높일 수 있다면 더욱 정교하고 신뢰성 있는 DEM 의 제작이 가능할 것이다.

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