지리정보공학

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준목 구
8 years ago
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1 지리정보공학

2 래스터 압축 기법 Run-length encoding Block encoding Quadtree Chain encoding Wavelet 2

3 Run-length encoding 각 행마다 왼쪽에서 오른쪽으로 진행하면서 처음 시작하는 셀과 동일한 수치 값을 가지는 셀들까지, 묶어서 압축시키는 방법 셀 값의 변화가 심한 경우 자료의 압축이 용이하지 않아 비효율적 동일한 값을 갖는 셀의 개수 + 그 셀들의 실제 값 3

4 Block encoding Run-length 에 기반을 둔 2차원 버전 2차원 정방형 블록으로 분할 블록의 중심, 왼쪽하단의 시작점 좌표 활용 4

5 Quadtree 전제 : 2n x 2n 행렬로 연속적, 계층적 공간을 분할 1. 전체 지역을 4개의 동일한 면적으로 분할 2. 분할된 사분면내에 2개 이상의 속성이 존재하는 경우 다시 4등분으로 분할 3. 사분면이 단지 하나의 속성값만을 가질 때 까지 반복 복잡한 지역은 보다 세밀하게 공간분할 가능 단순한 지역은 개략적으로 공간분할 (압축) 5

6 Quadtree 6

7 Chain encoding 대상지역에 해당하는 격자들의 연속적인 연결상태를 파악 데이터의 시작점으로부터 연결상태를 동,서,남,북 방향으로 이 동하는 단위거리를 통해서 표현 방위는 4방향, 8방향, 16방향으로 코딩가능 7

8 1 Chain encoding 동쪽=0, 서쪽=2, 남쪽=3, 북쪽=1 0 빨간 지역에 대한 체인코드 0, 1, 0², 3, 0², 1, 0, 3, 0, 1, 0³, 3², 2, 3³, 0², 1, 0 5, 3², 2², 3, 2³, 3, 2³, 1, 2², 1, 2², 1, 2², 1, 2², 1, 2², 1³ 8

9 wavelet JPEG 2000 표준에 통일 스케일을 달리하며 데이터셋의 패턴을 반 복적으로 탐색하여 정보를 제거하는데, 이 때 항상 원본을 충실히 재현하고자 시도함 상이한 스케일에서 적절한 상세함을 유지 하며 신속하게 디스플레이 MrSID (Multi-resolution Seamless Image Database) 9

10 Vector VS. Raster 데이터 용량 자료 원천 애플리케이션 해상도 10

11 벡터 래스터 11

12 벡터 점, 선 점(0차원 객체) 형태가 꼭 필요하지 않은 경우 특정 지점을 나타낼 때 사용 선(1차원 객체) 선을 나타냄, 여러 개의 vertex로 구성 도로, 수로 등 네트워크 형태의 표현 폴리라인(polyline) : 라인들의 집합 (a) Line segment(edge) (b) Polyline (c) Non-simple polyline (d) Simple closed polyline (e) monotone polyline (f) non-monotone polyline 12

13 벡터 면 면(2차원 객체) Polyline에 의해서 경계 지어진 영역 선과 같이 여러 개의 vertex 를 가짐 시작점과 끝점이 같음 큰 영역을 표현하기 위해 사용 토지 필지, 행정구역, 건물 등 (a) simple polygon (b) non-simple polygon (c) convex polygon (d) monotone polygon (e) polygon with hole (f) region 13

14 벡터 - 단순 피쳐 Feature - 벡터 데이터모델을 사용하여 코드화되는 지리 적 엔티티. Feature table (지오메트리 유형이 동일한 피처) 에 저장 (feature class라고도 함) 스파게티 구조라고도 불림 구조화 되지 않은 단순 x, y 좌표에 의한 그래픽 형태로 저장 객체들간의 기하학적 특징을 나타낼 수 있지만, 공간관 계 정보 없음 14

15 벡터 - 위상구조 피처 위상-공간 객체와 객체간의 관계 기본적으로 위상규칙을 사용하여 단순 피처를 구조화한 것 지오메트리 관계에 대한 수학이자 과학. 위상관계 객체들의 지리적 공간이 왜곡될 때에도 일정하게 유 지되는 지리객체들의 비계량적(질적)특성 15

16 16

17 위상관계의 기본요소 연결성 From 노드, To 노드 인접성 좌우 폴리곤 포함성 점 A가 폴리곤 1 안에 있다 To Node 위상관계에 의한 공간분석 - 네트워크 분석 Left Polygon Arc Right Polygon Point A From Node 17

18 토폴로지(topological, 위상) 예시 토폴로지를 통해 아는 것 공간적 피처의 위치 주위에 무엇이 있는지 주변을 인지하여 지리적 특성을 이해 A에서 B로 도착하는 방법 18

19 19

20 20

21 정확한 지리 데이터 모델은 없다! 딜레마 1. 폭 넓은 응용 가능성을 갖지만 잠재적으로 복잡하고 비효율적인 범용 데이터 모델을 정의할 것인가? 2. 협소하지만 대단히 최적화된 모델에 초점을 둘 것인가? 21

22 Tobler의 지리학 제 1 법칙 모든 것은 다른 모든 것과 연관되어 있다. 가까이 있는 장소들이 멀리 떨어져있는 장소 들보다 더 관련성을 보인다는 법칙. 이를 토대로 공간적 인터폴레이션 기법을 이 용해 직접 관측하지 않은 장소들의 상태를 추 측한다 22

23 데이터 수집 데이터의 취득 직접 측정 (1차적 취득) 간접 취득 (2차적 취득) 데이터의 전송 다른 데이터 출처로부터 디지털 데이터를 가져오는 작업 23

24 래스터 데이터의 취득 원격탐사 (Remote sensing) 직접적인 물리적인 접촉 없이 대상의 물리적, 화 학적, 생물학적 특성에 대한 정보를 얻는데 사용 되는 기법 정보는 대상으로부터 반사, 방사, 산란되는 전자 기 복사에너지의 양을 측정하여 얻음 Passive sensor 반사된 태양복사에너지 이용 또는 방사된 지표복사 에너지를 이용 Active sensor 전자기 복사에너지를 직접 방출 24

25 벡터 데이터 취득 지상 측량 다른 알려진 지점에서의 각도와 거리정보를 이용하여 특정 지점의 3차 원 위치가 측정될 수 있다는 원리에 기반 벤치마크 포인트에서부터 시작 이 점의 좌표체계를 안다면, 다른 점들도 동일한 좌표체계에 의해 취득 이 점의 좌표체계를 모른다면, 상대 좌표체계를 이용 측량 결과 시작점과 끝점이 동일하지 않다면, 오차를 각 관측점에 배분한다 각도 측정 : 트랜싯(transit), 데오돌라이트(theodolite) 거리 측정 : 줄자 Total Station ; 각도 + 거리 GPS 측량 LiDAR (Light Detection And Ranging) 25

26 2차 지리데이터 취득 스캐닝 지도나 문서 위에 연속적인 라인 형태로 빛을 비추고 반사 된 빛을 기록 하드카피 아날로그 미디어 디지털 미디어 흑백/그레이/컬러 200 dpi ~ 2,400 dpi 주요 이유 종이의 마모와 찢어짐을 감소, 문서 액세스 향상, 통합 DB 에 저장, 지리적 인덱스화 지오레퍼런스되어 지리적 인지 정보 제공 공간분석의 사전작업으로 수행 26

27 @ 27

28 디지타이징 기존 지도로부터 벡터데이터를 취득하는 방법 중 가장 간단하고 쉬우면서 비용이 저렴한 방법 디지타이저의 기술적 요구사항 1. 안정성(Stability) 2. 반복성(Repeatability) 3. 왜곡(Skew) 4. 정확도(Accuracy) 28

29 29

30 측정 오차 라인교차 시 부정확한 오버슈트(overshoot) 언더슈트(undershoot) 30

31 측정오차 올바르지 않은 폴리곤 하나 이상의 라인이 없거나 태그 데이터가 없 기 때문에 위상구조적으로 일관성이 없는 부 적합한 폴리곤 31

32 측정오차 슬리버 폴리곤 인접한 폴리곤간의 공통 경계의 중복 디지타 이징으로 인해 부가적인 폴리곤의 생성 32

33 측정오차 러버시팅(rubber-sheeting) 인접한 도면을 병합할 때 발생 33

34 일반화 34

35 일반화 - 위딩 허용오차

36 일반화 - 위딩 36

37 LOD : level of detail 3차원 공간정보 구축 규정 국토지리정보원 고시 제 호, 개정 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 37

38 사진측량 Photogrammetry 그림, 항공사진, 이미지로부터 측정하는 과학 과 기술 항공사진의 경우, 비행경로에 따라 60%의 중첩부분 비행경로 사이로 30%의 중첩부분 중복되는 부분의 양은 3차원 모델이 생성될 수 있 는 지역을 정의 Pictometry 38

39 디지털 사진측량 작업공정 데이터 입력 사진 디지털 이미지 스캐너 프로세싱 방향확정과 삼각측량 RMSE 제품 생산 DEM 정사 이미지 피처 추출 등고지도 벡터 3D Scene 39

40 40

41 41

42 외부자원으로부터의 데이터 획득 데이터 전환 통계 지리정보서비스 문화재 지리정보서비스 환경 공간정보 서비스 온나라 부동산정보통합포털 국토지리정보원 국토공간영상정보서비스 국토포털 사이트 Biz-GIS WAMIS afe?iframe_url=/articleread.nhn %3Farticleid=14152&social=1 42

43 RASTER 데이터 레이어로 구성 Bands(channels) 주제도 오버레이 (중첩) 불연속적 공간자료의 개체 = 셀(픽셀) 데이터베이스 내 어떤 호수 단순실체로 저장되지 않음 동일한 속성을 가진 인접한 격자 셀의 집합으로 저장 43

44 셀의 표현 이미지 깊이(image depth) Bit 라 불리는 컴퓨터 기억공간이 래스터 셀의 값을 저장 최소 깊이는 1비트 1비트 이미지: 흑백 지도 이진 스캐닝(binary scanning) : 0과 1로 저장 8비트 이미지 : 칼라 지도 Gray - color : 회색의 256단계 Pseudo - color : Look-Up-Table과 cross-referencing 24비트 이미지 : 칼라 지도, 칼라 항공사진 RBG : Red, Green, Blue CMYK : Cyan, Magenta, Yellow, black 44

45 래스터 파일 포맷 ASCII, Binary 형태 장치에 의존적이지 않으며 하드웨어나 소프트웨어 플랫폼에 관계없이 적용할 수 있다 그러나, 상대적으로 큰 용량 자료 교환 포맷 TIFF(tagged image file format) geotiff : 지리참조 정보를 포함 자료 압축 포맷 MrSID(Multi-resolution seamless image database) ECW(ER Mapper compressed wavelet) 원격탐사 이미지 포맷 BSQ, BIL, BIP 45

46 원격탐사 이미지 포맷 BSQ : Band Sequential 밴드 단위 영상 각 이미지 밴드가 분리된 파일 유지 BIP : Band Interleaved by Pixel 픽셀 단위 영상 하나의 픽셀에 다른 밴드가 함께 위치 BIL : Band Interleaved by Line 선 단위 영상 각 밴드의 픽셀이 이미지의 각 라인과 열에 대해 밴드 대 밴드로 기록 46

47 BIL file BSQ file BIP file 47

48 래스터의 이점과 한계 이점 다른 형태의 다양한 연속 표면을 표현하기 위한 래스터 자료 빠른 컴퓨터 처리 표면 자료의 빠른 디스플레이 Pyramid raster image 매우 큰 데이터베이스를 다루는 능력 타일링(tiling) 래스터 압축 벡터를 사용하여 수행하기 어렵거나 불가능한 적용 수문학적 모델링-물의 흐름 산불의 퍼짐, 점오염원의 이동, 주거지 확대 등 한계 네트워크 분석 선형적 경계조건이 중요한 경우 토지 지번 등록, 산림자원 목록 48

49 래스터 모자이킹 Mosaic : 두 개 또는 그 이상의 이미지를 이용하여 광대한 지역의 연속적 전경을 만 들기 위한 합성 사진 히스토그램 매칭 histogram matching 모든 입력 이미지에 대한 연속적 명암을 균형 있게 맞추는 것을 목적 형상화 feathering 모자이크된 이미지들의 사이의 경계선을 섞거 나 흐릿하게 하는 것 49

50 공간정보시스템공학과

LIDAR와 영상 Data Fusion에 의한 건물 자동추출

LIDAR와 영상 Data Fusion에 의한 건물 자동추출 i ii iii iv v vi vii 1 2 3 4 Image Processing Image Pyramid Edge Detection Epipolar Image Image Matching LIDAR + Photo Cross correlation Least Squares Epipolar Line Matching Low Level High Level Space