유비쿼터스와지형공간정보사이버강의 5 장 지형공간정보생성방안 (1) (Acquisition of Ubiquitous GI)
지형공간정보생성방안
GIS 데이터생성방법 도형자료 ( 위치, 도형, 영상정보 ) 취득방법 (1) 기존자료활용방법 국가기본도 ( 지도 ), 삼각점조서 ( 좌표 ), 기존영상 ( 항공사진 ) 을통해자료취득 장점 : 자료취득의경제적. 신속성확보단점 : 자료의갱신도저하스캐닝 (Scanning), 디지타이징 (Digitizing), 벡터라이징 (Vectorizing) (2) 새로운자료취득방법 장점 : 자료의갱신도및정확도확보단점 : 자료취득비용및시간이많이듬지상측량에의한방법 : TS에의한 COGO시스템, GPS 항공사진측량에의한방법 : 종래방법, GPS/INS 항공사진측량, 정사영상원격탐사에의한방법 : 고해상도위성영상기타방법 : 각종 LiDAR에의한방법, GPS-VAN, 무인비행선등 속성자료취득방법 : 서류, 보고서, 기간전산망등활용
기존자료활용방법 기존자료 지도, 도면, 사진등 Vector 자료 Digitizing 지도상의위치관계를 Computer 상의 (x,y) 좌표로변환시키는과정 위상관계설정 Raster 자료 Scanning Vectorizing 편집 위상관계설정 자료구조 (1) 벡터 (Vector) 자료구조 l 디지타지져로작업, 좌표에의해도형요소저장 l 추후위상관계정립으로 GIS 데이터로전환 (2) 레스터 (Raster) 자료구조 l 스캐너로작업, 영상소에의해도형요소저장 l 벡터라이징을통해벡터자료로전환
기존자료활용방법 스캐닝 (Scanning) : 레스터자료생성 스캐너를이용한자동입력다양한형태의정보입력가능 ( 사진, 그림, 지도등 ) 입력결과는영상소단위의격자 (grid cell) 형태 디지타이징 (Digitizing) : 벡터자료생성 속도 : 스캐닝에비해늦음 (5~10배이상 ) 경제성 : 디지타이징이양호 (3~4배정도 ) 정확도 : 디지타이징이좋음입력결과는자료전환없이이용가능 Hybrid 방법 : 스캐닝 + 벡터라이징 스캐닝광경 디지타이징광경
종이지도의 GIS 데이터화과정 스캐닝 (400dpi 이상 ) 벡터라이징 S/W 이용 지도, 도면 레스터영상 SCORPION RCAD GEOVEC 벡터자료 지도나도면스캐닝 : 해상도 400dpi 이상벡터라이징작업방식 등고판 : 자동및반자동방식 ( 벡터라이징전문 S/W 활용 ) 인공판 : 수동방식 ( 벡터전문 S/W 활용 ) GISS/W Import 위상관계가정립된 GIS DATA
수치지도를활용한 3 차원 DB 구축 등고선데이터와점데이터에의한 TIN 생성 항공사진영상데이터와 TIN 을중첩한사진 3 차원정사사진영상과 3 차원건물의중첩 밑에서바라본 3 차원 GIS 데이터
지상측량에의한새로운자료생성 수평위치결정 측량원점 도근점측량 기준점측량 수직위치결정 최근종합측량기인토털스테이션의전자야장 (COGO) 기능활용 : 3차원측량현장작업후전자야장을 CAD와연결하여직접수치벡터데이터생성 Ø 장점 ; 소규모지역의지형공간 DB 취득용이 Ø 단점 ; 완전한전산화의어려움차츰변화 삼각측량 다각측량 삼변측량 수준측량 COGO TS 에의한 3 차원측량 벡터편집전문 S/W 위상관계설정 지형도제작측량 평판측량 시거측량 원도제작 Digitizing 위상관계설정
TS 에의한새로운자료취득과정 토털스테이션에의한자료생성 토털스테이션에의한현장관측 토털스테이션에의한 3 차원측량 벡터화 S/W 점번호 측점의 3 차원좌표 COGO 의관측점화일 점 CODE TS 에의해생성된벡터자료
GPS 를이용한새로운자료생성 GPS(Global Positioning System) 정의및원리 인공위성 (NAVSTAR) 을이용한범세계적위치결정시스템으로정확한위치를알고있는위성에서발사한전파를수신하여관측점까지소요시간을관측함으로써관측점의 3차원좌표및세계시를구하는시스템 NAVSTAR 위성 Static 방식 (DGPS) Real-Time Kinematic 방식
GNSS 의종류및특성 GNSS(Global Navigation Satellite System) 현황 GPS 미국 ( 국방성 ) 에서 1973 년부터운영, NAVSTAR GPS, 고도 20,180Km, 위성수 24 기 ( 현재 27 기운용 ) GLONASS 러시아 ( 국방성 ), 1982 년위성발사, 위성수 24 기중현재 17 기운용, 고도 19,100Km GALILEO 유럽연합, 1999 년사업착수, 2008 년 36 기위성운용목표, 고도중고도
항공사진측량에의한새로운자료생성 항공사진측량에의한수치지도제작공정 Ⅰ Ⅱ 항공사진촬영 기준점측량및항삼 (AT) 촬영계획 항공삼각측량 (AT) 사진기준점측량 대공표지설치 항공사진필름 지상기준점측량 항공사진촬영 측량계획 Ⅲ 세부도화 ( 수치도화 ) 수치도화 도화원도 ( 전산화일 ) 도화원도출력 출력도화원도 ( 도면 ) Ⅳ 현지조사및보완측량 수정도화원도 ( 도면 ) 현지보완측량 지리조사 Ⅴ 편집 정위치편집 구조화편집 도면제작편집 수치지도 수치지도 ( 출력도면 ) 도면출력
항공사진촬영공정 항측용비행기를통해대상지역을촬영고도에서수직방향으로사진촬영후사진제작까지의처리과정 촬영방향으로종중복 60%, 인접코스별횡중복 30% 중복촬영 항측용비행기 항측용카메라 필름인화장비
항공사진측량용카메라비교 항공사진카메라 디지털항공사진카메라 분리된중심투영사진취득 중복도를고려, FMC 기능 동일대상물이사진상에 3 번촬영 Push Broom 방식의스캐닝 ( 영상 ) Forward/Nadir/Backward 모든물체가 3 번촬영됨 항공사진카메라 WILD RC30 디지털항측카메라 Leica ADS40
기준점측량및항공삼각측량공정 기준점측량 세부도화에필요한기준점 ( 수평위치및표고 ) 의 3차원좌표를결정하는과정, 현지에서지상기준점 (GCP) 측량 항공삼각측량 (Aerial Triangulation) 결정된지상기준점성과를기준으로도화기또는좌표측정기로사진기준점을관측하여, 촬영당시카메라의위치및지상좌표를결정하는과정 GPS 수신기 점이사기 기준점측량 토털스테이션 해석도화기
수치도화공정 항공삼각측량 (AT) 측량성과를기준으로지도표현에필요한사항을도화장비를이용, 지도의최초원도를작성하는공정해석및수치도화기를이용하여수치자료취득을위한수치도화실시 ( 지형지물을 3차원의점, 선, 면으로표현 ) ß 도화원도 ß 해석도화기 수치도화기 à 도화데이터를이용한 3 차원모델링
현지조사및현지보완측량공정 현지조사는해석도화원도와 2배확대사진을이용하여지리지명, 행정경계등도화내용의미비점을보완하여지형데이타베이스내용을충실히하기위한작업공정현지보완측량은항공사진에명확히나타나지않는각종지형지물등을현지에서조사, 측량, 측정하여해석도화된내용을보완하기위한현지측량작업공정 2 배확대사진 도화원도 à 현지조사및현지보완측량실시전경
편집공정 현지조사사항입력은현지조사및항측보완측량조사사항을수치형태로입력하는작업정위치편집은입력된현지조사및항측보완측량데이터를이용하여해석도화된데이터를정위치로수정편집하는작업도면제작편집은지형도도식기준에맞도록지형, 지하시설물, 기호, 명칭등을표준화하여편집하는작업 현지조사사항입력 도면제작편집 도화원도 정위치편집 à 수치지도
GPS/INS 항공사진측량방법 GPS/INS 항공사진측량시스템 : 항공사진카메라 + GPS + INS( 관성시스템 ) 와결합 관성시스템 : 회전각결정, GPS 시통이불가능한지역의위치결정시우수성입증 최근외국항측동향 : 대부분이 GPS/INS 항공사진측량으로이루어지고있음 * INS : Ineritial Nevigation System 건물 DEM 3D 모델링 GPS/INS 장비 GPS 수신기 8 0 0 m 현상 3D 도화데이터을이용한 3D GIS 구현 밀착사진양화필름 인화 주기삽입 필름검사
3 차원정사투영영상생성방법 정사투영영상 : 중심투영으로인해서지표상기복에따라생긴연직 사진상의왜곡을보정하여정사투영영상생성 DEM 제작 A.T 성과 ( 외부표정요소 ) 항공사진스캐닝 수치정사투영영상 + + 카메라정보 ( 내부표정요소 ) 1200dpi(21 μm) 영상처리및저장 모자이크영상수정 모자이크영상재단 모자이크영상생성
원격탐사에의한새로운자료생성 원격탐사의정의 대상물의접하지않고항공기나인공위성에탑재된 MSC, MSS 센서을이용하여인간활동이미치는모든영역에대해얻어진영상이나대상물에서반사또는방사되는전자파를해석하는학문 최근고해상도위성영상의출현으로기존의정성분야에서지도제작이나, GIS DB 구축등정량적분야의활용이증가됨 데이터획득 ( 인공위성센서 ) 전처리과정 ( 계통적보정, 노이즈제거 ) 기하보정 ( 지도좌표부여 ) KOMSAT-2 호 방사량보정 ( 대기영향보정 ) 화상강조 ( 필터링 ) SPOT 활 용 ( GIS 와통합, 의사결정지원기본자료 ) 출 력 ( 분석결과 DB) 화상분석 ( 분류 )
고해상도위성영상을이용한자료취득 1980 년대프랑스 SPOT 위성이발사되면서지도제작에활용 IKONOS, Quickbird 등 1m 급상업위성에의한대축척지도제작가능 우리나라 : 2005 년 KOMPSAT-2 발사활용 위성및고해상도위성영상
고해상도영상을활용한새로운방법 고해상도영상취득방법 IKONOS 영상 ü GPS/INS 항공사진영상활용 ü 디지털카메라영상활용 ü IKONOS 위성영상 ( 해상도 1m) 활용 ü QuickBird 위성영상활용 5Cm 해상도 디지털카메라
항공 LiDAR 측량에의한자료취득 GPS/INS 를이용한항공사진촬영 GPS 위성 항공디지털카메라 보통각카메라 광각카메라 각종필터 4K*4K 디지털카메라 R G B 적외선 LiDAR 시스템 레이저스캐너 Pulse 70kHz Height 3,000m 기준점에 GPS 지상기지국설치
해양 LiDAR 측량에의한방법 초기레이져펄스 물표면반사 (200~500m) 바닥반사 ( 수심 70m 까지 ) 해양조사용 LiDAR 측량원리
지상사진측량및지상 LiDAR 측량에의한방법 디지털지상사진촬영 ( 문화재조사 ) 백제금동대향로 3 차원모델링지상 LiDAR 모델링지상 LiDAR 측량장비
고정밀수치지형모델활용방법 DEM : 수목과같은자연지물과건물등의인공지물을포함하지않는지표면자료 DTM : 적당한밀도로분포하는지점들의위치및표고의수치정보 DSM : 수목과건물등의인공지물을모두포함하는지표면정보 수치표면모형 수치표고모형 DSM (Digital Surface Model) DEM(Digital Elevation Model) 수목 건물 DTM (Digital Terrain Model)
GPS/VAN 시스템을활용한자료생성 활용분야 포장관리시스템 (PMS) 관련정보수집지능형교통시스템 (ITS) 정보수집수치지도수정 / 갱신철도관련시설물정보수집다양한종류의센서탑재가능 : CCD, LiDAR등기존 GIS 데이터와의연계 Total 지형정보취득시스템구축의기반조성 INS CCD 카메라 GPS 포장관리활용예 GPS/VAN + LiDAR 부착 3 차원도시정보취득
모바일매핑시스템을이용한방법 차량에 CCD카메라와위치측정장비 (GPS) 탑재일정속도로도로를운행하면서도로및도로시설물정보취득기존의현장측량보다비용 / 효율측면에서유리수치지도나 3차원자료의수정 / 갱신주기단축 모바일매핑시스템 (Mobile Mapping System)
무인비행선을이용한방법 현장에서의영상정보수집및제공이용이함 GPS, INS 등관측장비탑재로정확한지형공간정보취득 재해지역의현장정보취득이나대축척지도제작, 시설물관리에활용 GPS/INS 무인비행선시스템