2016 오픈테크넷 라이브드론맵 : 실시간자동매핑시스템 2016.10.19 이임평, 최경아, 천장우서울시립대학교공간정보공학과센서및모델링연구실
구성 1 2 시스템소개 실험적검증 3 4 시스템활용 결론및향후계획 2
1 시스템소개 3
1.1 실시간자동매핑시스템 멀티센서를탑재한 UAV 를이용하여대상지역의최신의공간정보를빠르고자동으로생성하는시스템 전체시스템은항공부문과지상부문으로구성 4
1.2 항공부문 - 구성 무인항공기 센서부 지원부 탑제체 5
1.2 항공부문 - 제원 무인항공기카메라및렌즈 GPS/INS Microdrone md4-1000 Sony A7 II SONY Sonnar T* FE 35mm F2.8 ZA APX-15 (Applanix single board GNSS-Inertial solution) 모델명 Flight time ~90 minutes (Average 45 minutes) Resolutions 6000x4000 - SBAS - Support PPS time synchronization Maximum Payload 1,200g Pixel size 5.97um Operating Temp 40 ~ 75 ISO 100~25600 Dimensions 67 x 60 x 15mm 제원 Speed Rate of climb : 7.5 m/s Cruising speed : 12.0 m/s Maximum Shutter speed 1/8000sec Weight 60g 1,000 m Weight(Camera) 599g Accuracy SPS DGPS RTK 4 Post- Processed 5 Weight 2,650g Focal length 35mm Position(m) 1.5-3.0 0.5-2.0 0.02-0.05 0.02-0.05 Dimensions 103cm X 103cm X 49cm Size 61.5x36.5mm Velocity(m/s) 0.05 0.05 0.02 0.015 Roll&Pitch(deg) 0.04 0.03 0.03 0.025 Temperature -10 C ~ 50 C Weight(Lens) 120g True Heading 3 (deg) 0.30 0.28 0.18 0.080 6
1.3 지상부문 취득된데이터를실시간으로수신 센서데이터자동처리및실시간가시화 후처리를통한빠른시간안에최종결과물자동생성 7
1.3 지상부문 - 실시간처리과정 System Calibration Mounting Parameter UAV Pos/Att 영상처리소프트웨어 Camera Pos/Att Projection Image 가시화소프트웨어 Server Visualization Sensors Resampling Mapping Individually Geo-rectified Image 8
1.3 지상부문 후처리과정 9
2 실험적검증 1. 처리시간검증 2. 정확도검증 10
2.1 처리시간검증 시스템의실시간성확인을위한처리시간검증 UAV 에서서버로데이터를전송하는기능을수행하는프로그램으로대체 전송을담당하는 LTE 통신부분의개발진행중 취득된데이터를서버에일정간격으로업로드하여실시간으로처리하고가시화되는것을실험 11
2.1 처리시간검증 - 실험데이터 경기도이천시농경지역에서촬영한영상 40 장 MD4-1000 / sony-a7ii / apx-15 개별영상에대한무인기위치자세 (40 개 ) 영상번호 / 무인기위치자세 영상이름무인기위치무인기자세 해상도 : 6000*4000 영상크기 : 4.5MB 12
2.1 처리시간검증 - 실험과정 1. 데이터전송모듈을이용한영상전송 4. 소프트웨어를이용한가시화 2. 영상처리소프트웨어 3. 개별정사영상 13
2.1 처리시간검증 - 개별정사영상 UAV 에서촬영한원영상을영상처리소프트웨어를통해기하보정수행 생성된개별정사영상을 Google Earth 상에 mapping 하여기하보정결과확인 14
2.1 처리시간검증 - 개별정사영상 UAV 에서촬영한원영상을영상처리소프트웨어를통해기하보정수행 생성된개별정사영상을 Google Earth 상에 mapping 하여기하보정결과확인 15
2.1 처리시간검증 - 처리시간 Ground Sample Distance 를변경하여개별정사영상생성 GSD 에따라개별정사영상의크기및처리시간결정 Server 에처리된영상이업로드되고즉시가시화프로그램에서처리하여지도상에가시화 40 개의영상및외부표정요소를이용하여가시화하는데약 210 초의시간소요 16
2 실험적검증 1. 처리시간검증 2. 정확도검증 17
2.2 정확도검증 후처리를진행하는소프트웨어의결과물을평가 멀티센서를탑재한 UAV를이용하여현장테스트진행 데이터취득 영상, 무인기위치 / 자세데이터, 지상기준점획득 데이터처리 Matching / Bundle Adjustment DEM / 정사영상생성 정확도평가 18
2.2 정확도검증 - 데이터취득 비행고도및영상취득지역의넓이를고려하여운용시간및비행경로산출 수립된비행계획에맞춰영상및 GPS/INS 데이터획득 데이터취득영상 비행계획 19
2.2 정확도검증 - 데이터취득 : 지상기준점 GPS-RTK 를이용하여지상기준점획득 지상기준점획득 지상기준점분포 20
2.2 정확도검증 - 데이터요약및샘플 영상 무인기위치자세 21
2.2 정확도검증 - 처리결과 (1): 정사영상 22
2.2 정확도검증 - 처리결과 (2): 정확도 GCP 를포함하여처리한데이터결과의정확도 : 20cm GCP 를포함하지않은데이터결과의정확도 : 1~5m CP Dataset 1 (H: 88m) Dataset 2 (H: 200m) Dataset 3 (H: 300m) No GCP Using GCP No GCP Using GCP No GCP Using GCP XY(m) 0.289 0.249 1.914 0.257 4.888 0.065 Z(m) 1.837 0.340 2.999 0.141 3.125 0.087 23
3 시스템활용 : UN Field Operation 24
3.1 UN Field Operation 목적 분쟁지역의평화유지 재난지역의구난및복구 수행을위한 GIS 의필요성 DPKO(Department of Peacekeeping Operation) 는 GIS 에기반한활동전략을개발하고실행중 재난재해와같은긴급상황에서 GIS 분석을빠르고신속하게이뤄져야함 과거에는위성으로부터얻은센서데이터를이용하여분석을진행하였지만, 최신성과해상도측면에서부족 UNGSC 는 GIS 분석을진행하기위한요구조건을만족시킬수있는시스템필요성제안 25
3.2 요구사항분석 대상지역 UAV mapping 을위한 UNGSC 의요구조건 Deliver seamless orthorectified mosaicked Natural color (RGB) vertical areal image With very high resolution ( 0.1 m) For a minimum 2.5 km 2 coverage By a single flight mission Within 24 hr from the flight Be deployable to the field within 48 hr 시스템을통해생성된최신의 고해상도공간정보를이용한 GIS 분석가능 26
3.3 적용과정 1. Preparation 2. Data Acquisition 3. Data Transfer 6. Delivery 5. Geo-data Generation 4. Georeferencing 27
3.4 시스템의역할 대상지역에센서데이터를취득하여빠르고자동으로공간정보를생성가능 사용자는관심지역의원하는해상도의공간정보를생성가능 모든과정은자동으로처리되며사용자는전문지식없이도관심지역의공간정보취득가능 28
4 결론및향후계획 29
4.1 결론 개발중인시스템의처리시간및정확도측면에서평가를진행 처리시간 : GSD 30cm 경우, 개별영상이서버에올라온이후 5 초내에지도상에가시화가능 정확도 : 지상기준점을설정한경우, 약 20cm 내외의정확도를갖는공간정보생성가능 위시스템은고속자동으로공간정보를생성하므로공간정보의전문지식없이도시스템사용가능 UN field Operation 과같은신속하고정확한의사결정이필요한곳에최신의공간정보를제공하여상황에맞는적절한대응에도움 30
4.2 향후계획 11 월내, 위시스템의 V1.0 개발완료 현재까지개발된시스템은지속적으로상용및오픈소스소프트웨어를벤치마킹하여개선 / 보완및고도화 센서데이터획득하여공간정보로생성하고, 이를이용하여변화탐지와같은실시간분석가능하도록기능을추가할예정 UN Symposium 에서위시스템시연 31