대한원격탐사학회 2001년도 춘계 학술대회 논문집 통권 4호 Proceedings of the 2001 KSRS Spring Meeting
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pp.15-18
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2001
아리랑 1호 위성은 EOC 센서를 이용하여 지도제작에 활용될 수 있는 고해상도의 입체영상을 제공하는 기능을 포함하고 있다. 그러나, 기존의 사진측량 도화장비나 대부분의 수치사진측량 시스템에서 아리랑 1호 위성영상을 이용한 도화기능이 제공되고 있지 않으므로, 아리랑 1호 위성영상을 이용한 지도제작은 정사영상에 의한 영상지도 제작으로 국한되어 이루어져 왔다. 본 연구에서는 상용 수치사진측량 시스템 상에서 아리랑 1호의 입체위성영상을 DLT 모델에 적용하여 입체표정을 수행한 후에 도화작업을 시범적으로 실시하였다. 또한 그 결과를 분석함으로써 아리랑 1호 입체영상에 의한 도화원도 제작의 범위와 타당성을 분석하였다.
지도제작에서 지도의 정확도와 신빙성 (reliability)을 지배하는 주요한 요인은 지형도의 원도(mapase)의 측도과정인 도화작업(stereo-restitution)이라고 할 수 있다. 항공사진의 도화작업의 대부분은 아직까지 아나로그(analogue) 방법에 의하여 수행되고 다. 그러므로 도화작업은 실체도화기(stereo plotter)에 의하여 수행 되므로 도화기를 조종하는 도화사(operator)의 숙연도, 기능의 수준 및 개인습성에 의한 관측오차에 따라서 도화성과의 질에 상당한 영향을 끼치고 있음이 명백하다. 본 연구에서는 도화사의 경역별 개인오차를 도화기종별로 검출하여 분석하였고 또한 도화대상이 지형, 지물의 난역도와 세부상세도에 따르는 결과도 분석하였으며 우리나라에서 답습하고 있는 선도화 후 현지확인의 작업과정이 원도측도의 정확도에 미치는 영향도 고찰하여 보았다.
공자의 대동(大同)과 도연명(陶淵明)의 도화원(桃花源) 이후 중국의 유토피아 상상은 오늘날까지 지속되어 왔다. 이러한 유토피아 상상은 다양한 문학텍스트로 형상화되어 왔으며 이 작품들은 유토피아 상상을 구현하고자 하는 인간의 욕망과 좌절을 묘사하고 있다. 일반적으로 '도화원(桃花源)'은 동아시아적 유토피아의 표상으로 인식되고 있다. 도화원(桃花源)은 노자의 소국과민을 바탕으로 하는 무정부주의 성격이 강한 유토피아이다. 도화원(桃花源)은 통치계급이 존재하지 않는 세상이다. 그러나 공자가 이상향으로 생각했던 대동(大同)세상은 덕치(德治)를 전제로 상상 가능한 세상이다. 청말(淸末)에 이르러 강유위(康有爲)는 "대동(大同)서"를 저술하고 이 가운데 제도를 통해 현실화된 유토피아를 제시하고 있다. 그리고 문학텍스트로 정전화 되었던 유토피아는 신해혁명 이후 오늘날 중화인민공화국에 이르기까지 문학 속의 '상상'을 일상의 '현실'로 구현하고자하는 실험이 계속되었다. 거페이의 "인면도화(人面桃花)"는 바로 그 실험의 지점에 대한 성찰적 보고서의 성격을 띠고 있는 것이다. 거페이의 "인면도화(人面桃花)"는 이러한 유토피아적 상상의 구현과정과 좌절을 묘사한 뛰어난 작품이라고 평가받고 있다. 또한 선봉파 작가로서 거페이는 "인면도화(人面桃花)"를 통해서 유토피아적 상상의 욕망과 좌절을 시지프스의 신화와 같음을 이야기하고 있으며 그 자체로서 유토피아는 끊임없는 생명력을 지니고 있음을 이야기하고 있는 것이다. 본 논문에서는 고대 중국 이후 지속되어온 유토피아적 상상을 현실에서 구현하고자 했던 흔적들을 문학텍스트 가운데서 탐색하고자 한다. 공자의 대동(大同)과 도연명(陶淵明)의 도화원(桃花源) 이후 21세기에 이르러 거페이는 작품가운데서 다양한 인물형상을 통해 전통적 유토피아를 실현시키고자 하는 욕망과 좌절의 과정을 묘사하였다. 작가는 그 좌절과 욕망의 과정이 바로 인간의 유토피아 상상의 생명력임을 이야기하고 있는 것이다.
최근 디지털 항공사진을 이용한 수치도화가 보편화 되었으며 이로 인해 지표에 대한 3차원 데이터를 정확하게 획득하고 있다. 도화원도는 도화사가 지표를 육안으로 확인하여 제작한 신뢰 있는 3차원 데이터이며 등고선과 표고점 이외에도 지형지물에 대해 3차원 좌표를 가지고 있는 점, 선으로 표현되었을 뿐 아니라 레이어로 분류되어 활용성이 매우 크다. 본 연구에서는 도화원도를 이용해 정밀하고 정확한 수치표고모델을 제작하고자 한다. 이를 위해 수치지형도에서 등고선과 표고점 레이어를 추출하였고 도화원도에서 Break Line을 추출하여 각각 수치표고모델을 제작하였으며 이 두 결과를 비교하였다. 비교를 위해 주거지, 산지, 농경지, 제방 등 경사가 완만하거나 복잡한 지형을 연구지역으로 선정하여 최적의 수치표모델이 제작될 때까지 반복적으로 레이어를 삭제하면서 Break Line을 추출하였다. 그 결과 도화원도에서 등고선과 표고점 레이어를 비롯해 8개의 도로 레이어 및 2개의 경계 레이어를 Break Line으로 추출하였으며 이를 이용해 더욱 정밀한 수치표고모델을 획득할 수 있었다. 또한 교차하거나 접하는 Break Line을 편집하여 복잡하고 변위가 급격한 지형에서 수치표고모델의 왜곡현상을 최소화할 수 있었다.
3차원 공간정보구축 사업은 현재 다양하게 진행되고 있으며, 많은 분야에 걸쳐 활용되고 있지만, 3차원 국가기본도로서의 역할을 할 수 있는 3차원 수치지도에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 2차원 수치지도 제작의 원시자료인 도화원도의 문제점을 분석하고, 3차원 수치지도 제작을 위한 도화원도의 수정 및 활용방안을 제시하였으며, 도화원도, 수치지도, DEM, 항공영상 등의 2차원 벡터 및 래스터 자료로부터 3차원 수치지도를 제작 및 편집할 수 있는 3차원 수치지도 편집 시스템을 개발하는데 그 목적이 있다. 본 시스템은 ISO/TC211과 OGC의 표준안인 기하 및 속성객체의 자료구조를 수용하여 설계하였으며, 입체시 기반의 3차원 입체(stereo 3D) 편집기능, 투영 기반의 3차원 뷰(2.5D) 편집 기능 및 3차원 공간연산자에 대해 설계 구현 하였다. 또한 본 연구에서 개발된 3차원 수치지도 편집시스템을 활용하여 기존에 제작된 도화원도를 이용한 3차원 수치지도의 제작과 기존 도화원도를 수정 편집하여 3차원 수치지도를 제작하였으며, 각각의 적용 결과에 대하여 비교 분석하였다.
GPS/INS에 의한 항공사진측량을 이용하려면 사진촬영과 동시에 획득한 외부표정요소의 결과를 도화$\cdot$편집 작업에 실제로 적용해 보아야 한다. 도화성과의 검증작업은 GPS/INS의 결과를 이용하여 수치지도의 제작시 가장 중요한 공정에 해당한다 이를 위하여 기존 AT성과에 의하여 제작된 해석도화원도를 기준으로 본 연구에서 제시한 AT성과별, 도화기별, 표정방식별로 수행한 도화결과를 비교하였다 AT성과와 표정방법에 상관없이 해석도화와 수치도화의 평면과 표고의 오차를 비교하여 보면, 해석도화가 수치도화보다 우수한 결과를 보여주며, 또한 평면오차가 표고오차보다 더 크게 나타남을 알 수 있었다. GPS/INS AT의 Direct 표정의 경우 InDirect 표정방법에 비해 3배 이상의 오차가 발생하였으나 모든 경우의 결과가 허용오차를 충족하고 있으므로 축척 1:5000에서는 GPS/INS AT를 이용한 표정과 도화작업은 매우 효율적으로 수행될 수 있음을 알 수 있었다.
본 연구는 항공사진으로부터 지도를 제작하는 과정의 중간산출물인 도화원도를 이용하여 3차원 건물모델을 자동으로 생성하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 기구축된 도화원도에 포함된 제한적인3차원 정보를 추출하여 지면모델, 지붕면모델과 벽면모델을 생성하는 과정으로 구성된다. 지붕면모델은 지붕면 모서리점들의 평면근사오차를 기준으로 단일평면이나 복합평면으로 생성한다. 단일평면은 강인추정법에 의한 평면근사를 통해, 복합평면은 삼각망에 기반한 분할 및 병합으로 구성된다. 벽면모델은 지붕면모델을 구성하는 모서리를 지면모델에 투영하여 생성한다. 실제 데이터에 적용한 결과 넓은 지역에 다양한 형태의 건물모델이 성공적으로 생성되었다. 제안된 방법은 기구축된 데이터를 이용하기 때문에 시간 및 비용적인 측면에서 효율적인 방법으로 평가된다.
컴퓨터 그래픽스 기술과 H/W의 발달로 3D GIS에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 3D GIS에 대한 활발한 연구 중 3D 가상도시의 구축이 중요한 연구로 떠오르고 있다. 3D 가상도시는 국방, 교통, 통신, 지적, 지하시설물, 관광, 도시계획, 도시모델링 등에 다양하게 활용될 수 있다. 현재 우리나라에서 3D 가상도시의 구축은 미약하지만 앞으로 그 수요는 더욱 더 많아질 것이다. 3D 가상도시의 구축에는 GIS, 컴퓨터 그래픽스, Database, 자료구조, 3D 모델링 등의 다양한 기술이 필요하다. 3D 가상도시의 구축의 방법은 크게 1/1,000수치지도+실제측량, 1/1,000수치지도+입체 인공위성 영상+수치사진측량, 1/1,000수치지도+항공사진측량 도화원도, 1/1,000수치지도+항공레이저스캐닝의 방법을 적용해 볼 수 있다. 현재 우리나라 여건상 첫 번째 방법이 가장 일반적으로 사용이 되나 도화원도에 대한 규제를 완화하여 세 번째 방법을 적용하는 것이 가장 효과적일 것이다. 3D 가상도시는 인터넷 기술과 접목이 되어 3D Web GIS의 형태로 앞으로의 GIS 주류를 이룰 것이다. 그러나 국내에서 3D 가상도시의 구축에 관한 연구는 미약한 수준이다. 3D 자료취득, 자료처리, 모델링 부문에 대한 연구가 시급하다.
현재 무인항공사진측량을 이용한 지도제작의 지형·지물 묘사는 주로 벡터화로 이루어지고 있다. 그러나 벡터화는 평면과 표고 위치를 별도로 취득하기 때문에 시간이 많이 소요되고 수치표면모델에서 표고값을 추출 할 때 과대 오차가 발생될 수 있다. 이에 3차원 공간정보를 동시에 취득가능한 수치도화의 필요성이 증가하고 있으나, 고가의 도화장비가 필요하고 무인항공영상의 수치도화 기술이 불완전한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 저가의 시스템으로 수치도화가 가능한 Menci사의 StereoCAD를 이용하여 지형·지물의 묘사정확도를 분석 평가하였다. 무인항공영상의 취득은 Phantom4 pro에 FC 6310 카메라를 탑재하여 비행고도 90 m에서 GSD (Ground Sample Distance) 3 cm로 촬영하였다. 정확도 분석은 검사점과 점·선·면형 레이어별 모서리에 대한 지상측량결과와 도화결과의 3차원 좌표의 차이를 산출하여 비교하였다. 그 결과 검사점의 RMSE는 평면 0.048 m, 표고 0.078 m이고, 레이어별 RMSE는 평면이 0.104~0.127 m, 표고는 0.086~0.092 m로 나타나 무인항공영상의 입체도화로 1:1,000 수치지형도 제작의 가능성을 입증할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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