무인항공사진측량(UAV Photogrammetry)의 대표적인 성과물인 DSM(Digital Surface Model)과 정사영상은 고품질 공간정보 데이터로써 최근 공간정보산업 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 하지만 무인항공사진측량은 무인항공기체의 촬영고도, 촬영 카메라의 캘리브레이션, 촬영 당시의 기상조건, 기체에 사용된 GPS/IMU의 성능, 지상기준점의 개수 등 여러 가지 요인으로 인해 성과물의 품질이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 지상기준점 개수 변화에 따른 무인항공사진측량 성과물의 위치정확도를 분석하고자 하였다. 실험에 사용한 기체는 고정익 기체이며, 촬영고도는 130m와 260m로 설정하였다. 사용한 지상기준점은 총 9개이며 각각 9, 8, 5, 4개를 사용하였다. 검사점은 연구 대상지에 골고루 분포된 총 10개의 검사점을 사용하였으며, RMSE 분석방법을 사용하여, 정사영상에서는 XY RMSE를 DSM에서는 Z RMSE를 비교 분석하였다. 또한, 정사영상의 해상도가 평면위치 정확도 검증시 작업자의 판단에 영향을 미친다고 판단하여 Siemens star 타겟을 이용하여 시각적해상도를 분석하였다. 분석결과, 지상기준점의 개수가 달라지는 경우 평면위치 정확도의 변화량보다 수직위치 정확도의 변화량이 더 큰 결과를 나타내었으며 촬영고도가 높을수록 지상기준점의 개수의 변화가 위치 정확도에 미치는 영향이 큰 결과를 나타내었다.
본 연구에서는 낙동강하구 을숙도 지역에 대하여 1983년부터 2007년까지 장기간의 고해상도 항공영상을 이용한 지형변화 분석을 최초로 실시하였다. 먼저, 과거 항공사진의 사진기준점 측량을 위해서는 과거부터 존재하고 있는 특정점에 대하여 GPS를 이용하여 지상기준점(GCP : Ground Control Point) 측량을 실시, 이후 이를 이용한 과거 항공영상의 사진기준점 작업 수행 시 1m 정도의 정확도를 얻을 수 있었다. 이후 사진기준점측량 결과를 바탕으로 정사영상을 제작하여 과거부터 최근까지의 지형변화에 대한 정량적 분석을 수행하였다. 이로부터 연구 대상지에 대한 각 연대별 변화요인에 따른 전체면적, 건설현장, 식생, 건물과 도로의 면적 변화량을 알 수 있었다. 전체 면적의 경우 1983년부터 1992년까지 감소하다가 이후 변화가 거의 일어나지 않았다. 개발이 진행됨에 따라 식생은 지속적으로 감소하였고, 건물과 도로의 경우 그 면적이 전반적으로 증가함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 인위적, 자연적 영향으로 인하여 변화가 예상되는 을숙도와 낙동강 하구의 지형변화 모니터링을 위한 기초자료로 활용될 것이다.
현재의 교통사고 조사에서 첨부되는 사고 현장의 조사 내용은 현장에서 작성된 현장 상황 스케치와 소요점간을 줄자로 측정하는 것이 대부분이다. 이러한 처리 방법은 대형화 되어가고 복잡해지는 교통사고의 처리에 한계가 제기되고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제의 해결을 모색하기 위해 사진 측량의 방법을 도입하여 교통사고 현장의 필요점간의 정확한 3차원 측정 및 정밀도화를 수행하였다. 사진 측량의 효과로는 신속한 현장조사, 교통체증의 조기해소, 사고 현장의 연쇄 사고의 방지 등이 있다. 본 연구에서 이용한 준측량용 카메라와 3차원 사진측량 시스템은 기준점 측량이 필요없이 간단한 조작과 경제적으로 이용 가능하기 때문에 경찰에서의 교통사고 조사 및 증거자료 확보 등의 다양한 분야에 걸쳐 매우 유용할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 근거리 사진측량에 수치사진측량기법을 적용하여 3차원 위치를 결정하였다. 이를 위해 근거리 사진측량으로부터 취득한 사진을 스캐너에 의해 수치영상으로 변환시키고, 영역적 영상정합기법으로 정합점을 탐색하여 사진의 외부표정요소를 결정한 후 기준점들의 3차원 위치값을 계산하였다. 이 값을 최초의 기준점 측량값과 비교하여 정확도를 분석함으로서 수치사진측량기법에서 적용할 수 있는 영상정합기법에 대해 연구하였다. 영상정합은 영역적 영상정합방법에 의한 정합점 추출방법을 채택하였으며, 영상소 단위까지의 영상정합기법과 부영상소 단위까지의 영상정합 실험을 실시하여 그 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 결과 영상소단위의 정합에서는 3.32mm의 3차원 위치오차를 얻을 수 있었으며, 단일 축 방향으로 0.76mm의 오차로 위치를 결정할 수 있었다. 부영상소 단위의 정합에서는 각각 3.98mm와 0.73mm의 오차로 위치를 결정할 수 있었다.
SPOT 위성영상을 이용한 3차원 위치결정에는 해석적사진측량과 수치적사진 측량방법에서의 번들조정이 적용되며, 이를 위해서는 정밀한 상좌표관측과 정확한 지상기준점좌표가 요구된다. 본 연구에서는 지상측량성과의 비교하여 축척에 따른 지형도의 디지타이징된 평면좌표 정확도와 보간된 높이좌표 정확도를 분석하였고, 또한 지상기준점좌표의 획득방법 및 SPOT 영상자료의 형태를 조합하여 번들조정으로 결정된 3차원좌표의 정확도을 비교 분석하였다.
측정용 사진기는 정교한 소형 구조물의 해석시 최소 촬영거리에 따른 초근접 촬영에 어려움이 있으므로 초점거리 조절이 자유로와 초근접 촬영이 가능한 비측정용 사진기를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 많은 시간과 노력을 요하는 기준점측량의 난제가 해결된다면 보다 신속한 초근접 사진해석이 가능할 것이다. 본 연구는 정오차 보정이 이루어진 비측정용 사진기로 소형 피사체를 초근접 촬영하고 번들조정기법에 의해 해석한 후, 오차의 특성을 다양하게 분석하므로써 비측정용 사진기의 효용성을 제시하고, 자체 기준점측량 기법을 도입, 기준점측량의 문제를 효율적으로 해결하기 위한 것이다. 연구결과 비측정용 사진기에 의한 초근접 사진해석의 우월성과 자체 기준점측량기법의 적용가능성이 입증되었으므로 소형구조물을 비롯한 첨단부품의 정밀해석에 그 응용이 가능할 것으로 기대된다.
촬영된 사진이나 음화 또는 양화필름을 스캐닝할 때에는 스캐닝에 따르는 기하왜곡이 발생하게 된다. 스캐닝 기하왜곡을 보정하기 위하여는 스캐닝 대상물상에 평면위치를 정확하게(수$\mu{m}$의 정확도) 알고 있는 선명한 기준점들이 있어야 한다. 특수한 측정용 카메라에 있어서는 필름면 앞에 내장되어 있는 레조플레이트의 십자선이 사진상에 나타나긴 하지만 비측정용 카메라인 경우에는 스캐닝 왜곡을 보정할 수 있는 기준점을 얻을 수 없기 때문에 이론적인 스캐닝 왜곡의 보정이 어렵다. 따라서 스캐닝 기하왜곡을 소거하기 위하여는 스캐닝하고자 하는 사진이나 필름 위에 올려놓을 수 있는 건판이 필요하다. 본 연구에서는 스캐닝 왜곡 보정용 건판을 제작하고, 제작된 정밀보정건판의 사용을 통하여 CCD 카메라 스캐너로 사진을 스캐닝할 때에 발생하는 기하왜곡을 보정할 수 있었으며, 제시된 보정기법의 유효성을 검증할 수 있었다. 그리고 보정건판상의 기준점 형태에 따른 왜곡 보정 정밀도를 검사한 후, 보다 유효한 기준점 형태를 제시할 수 있었다.
본 연구에서는 근접사진측량에 의하여 대상물의 전면에 대한 동시 정밀 3차원 위치해석의 가능성을 제시하는데 목적을 두었으며, 이를 위하여 network의 imaging geometry, 기준점 배치 등 기하학적 배치를 고려하여 대상물의 전면을 피복하는 스트립과 블럭을 형성, 번들조정기법으로 해석을 시도하였다. 그 결과, 양호한 정학도로 전면해석의 가능성을 입증할 수 있었고, network의 기하학적 배치에 따른 정확도의 특성을 도출하였다. 또한 국부적으로 배치된 소수의 기준점으로도 소기의 정학도를 얻을 수 있었으므로 전면해석을 위한 기준점 측량의 난제를 크게 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
모아레는 음영 모아레와 투영모아레로 나뉘어지는데, 본 연구에서는 일반적인 지상 사진 측량에 의한 결과와 비교하므로써 투영모아레 system의 기준면 방향의 결정 방법을 제시하는 데 목적을 두었다. 본 연구를 위해 기준점 측량을 행하였고, 이로부터 얻은 결과와 모아레 사진에 의한 좌표값을 비교 분석하였다. 투영 모아레 기법에서는 투영점과 촬영점을 이동하지 않고도 대상물상에 생기는 주격자와 보조격자의 격자 간격을 달리하므로써, 각각 다른 기준면 방향의 모아레 등고선을 용이하게 얻을 수 있었으며, 대상물과 평행한 기준면 방향의 모아레 등고선도는 대상물 상에서의 두 격자 간격이 같을 때 얻어짐을 알았다.
본 연구는 교량의 3차원 정밀 변형측정을 위해 GPS와 3차원 측정시스템에 의한 정밀기준점 성과를 도출하고, 근접사진측량에 의해 교량의 정밀 3차원 해석을 효율적으로 처리할 수 있는 기법을 연구한 것이다. 연구결과 사진해석의 정확도에 절대적 영향을 미치는 동일좌표계의 참조점 및 기준점의 위치결정을 GPS와 3차원 측정시스템의 조합체제를 도입함으로써 종래의 기준점 측량의 문제를 극복할 수 있었으며, 좁고 긴 구조물의 3차원 변형 해석시 종래의 번거로운 계측과정을 단순화 시킬수 있었으며, 계측기 에 의한 국부적 인 변형해석의 단점을 보완할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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