최근 지식기반정보화 사회로 진입하면서 정보의 수집, 처리, 서비스가 디지털 기반에서 이루어지고 있다. 측량분야 역시 전통적인 아날로그 기반에서 디지털 기반으로 전환하고 있으며, 항공사진측량분야에서도 아날로그항공사진측량에서 디지털항공사진측량으로 변화하고 있다. 이에 본 연구에서는 전통적인 아날로그항공사진측량과 UltraCamX를 이용한 디지털항공사진측량의 사진기준점측량 및 블록조정 후 잔차 특성에 대한 비교분석을 실시하였다. 분석 결과, 사진기준점측량에서는 GPS/INS를 탑재한 디지털항공사진측량의 번들조정법이 아날로그항공사진측량의 전통적인 독립모델법보다 우수하였으며 최소의 기준점만을 사용하여도 우수한 결과값을 가짐을 알 수 있었다. 또한 블록조정 후 잔차 특성 분석에서도 디지털항공사진측량이 우수하였다.
현재 GPS/INS 운영 방법은 일정한 범위 내에 GPS 지상기준국을 설치하도록 되어있다. 그러나 촬영지역이 넓을 경우나 작업의 우선순위 등에 따라 지상기준국의 운영이 곤란한 상황이 발생할 수 있으며, 작업자의 실수, 수신기의 오류 등으로 지상기준국을 항상 안정적으로 운영하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 국토지리정보원의 GPS 상시관측소를 활용하여 항공레이저측량 원시자료를 구축하고, 지상 기준국을 사용한 결과와의 비교를 통해 기준국이 항공레이저측량 결과에 미치는 영향을 분석하고자하였다.
최근 범국가적인 GIS구축사업을 위한 효율적인 지형공간정보취득기법에 대한 요구가 날로 증가하고 있다. 이는 HW, SW 및 데이터로 구성되는 GIS구축에서 지형자료가 차지하는 비중과 이의 취득에 필요한 노력이 매우 중요함을 반증하고 있다. 이에 부응하여 국내에서도 재래식측량기법의 자동화/현대화에서부터 GPS측량기술의 도입, Airborne-항공사진측량기법의 개발 및 고해상도위성영상의 활용방안에 이르기까지 새로운 측량기술에 대한 다양한 연구와 기술축적을 서두르고 있는 실정이다. 그러나 위의 어떠한 측량기법도 단독으로는 정확도, 신속성, 경제성, 현재성 등 GIS 자료취득의 모든 요구조건을 만족하는 Total Solution이 되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 매핑과 GIS-자료취득에 활용되고 있는 여러 가지 항공측량기술의 현황과 장단점을 살펴보았다. 또한 위성에 의한 위치결정시스템인 GPS와 관성항행장치인 INS를 결합하여 항공측량 분야에 필요한 센서의 위치와 회전각을 결정하므로서 시너지(Synergy)효과를 높이는 기법을 소개한다.
하천의 하상고 측량은 하상변동 분석, 서식처 구조 등을 이해하는데 매우 중요한 정보를 제공한다. 하지만, 현재까지 대부분의 하상고 측량은 일정한 간격의 하천 단면 측량에 의해서 행해져 왔다. 최근 GPS와 다중 빔 측심기를 이용하여 하상의 3차원적 형상을 조밀하게 측량하고 있으나 비용이 많이 들기 때문에 긴 하천 구간을 전부 측량하지는 못하고 특정한 부분에 대해서만 집중하고 있다. 항공 LiDAR의 경우 넓은 지역에 대해 신속하고 고해상도로 지형을 측량할 수 있으나 수중 투과 장비가 고가이며, 일반 적색 레이져 기반 LiDAR는 수중을 측정하지 못하여 하상 측량에 한계가 있다. 이에 대한 대안으로 활용할 수 있는 방법은 광학 기반의 원격 탐사에 의한 수심 측량 방법이다. 이 방법은 얕은 수심의 하천에 대한 활용되었는데, 광학 센서 이미지나 항공사진 등을 이용한다. 본 연구에서는 저고도에서 촬영한 고해상도 디지털 항공사진을 이용하여 모래하천의 수심을 추정하였다. 이 방법은 항공사진의 적색 및 녹색 색상값과 현장에서 정밀한 측위 하에 측량한 수심값 사이의 관계를 이용한다. 이를 통해 보정식을 수립하고 검사 자료를 이용하여 검증한 후 항공사진의 해당 지역에 대해 수심 부분을 마스킹 처리하여 하상고를 구축하였다. 검사 자료에 대한 RMSE는 약 12 cm로 나타났다. 이를 활용하여 대상 구간의 3차원적 지형 형상을 구축하였다.
1972년 국내에서는 아날로그카메라를 이용하여 항공사진측량을 시작한 이래로 최근에는 항공사진측량의 효율성을 향상시키기 위해서 고해상도 디지털항공사진 카메라의 도입이 적극적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 항공사진측량을 위해 개발된 고해상도 디지털항공사진카메라 중에서 DMC(Digital Mapping Camera) 카메라에 대한 3차원 위치결정의 정확도를 기존의 아날로그카메라와 비교하여 평가하였다. 이를 위해서 인천인근지역에 테스트필드를 선정하고 기준점을 설치한 후 항공사진측량을 수행하였다. 아날로그카메라 및 DMC 카메라 항공사진의 3차원 위치결정의 정확도를 비교한 결과, 정확도에는 큰 차이가 없었으며, GPS/IMU 자료에 기준점을 추가하여 항공삼각측량을 수행한 후 위치결정을 수행했을 경우 정확도가 향상됨을 알 수 있었다.
최첨단 측량기술인 항공레이저측량, 항공사진측량, 대축척 수치지도의 도입 및 비약적 발달은 대규모 지역에 대해 일반 사용자가 실생활에 활용 가능한 수준의 대축척 영상정보 및 벡터정보들을 제공하는 주요한 수단이 되고 있다. 그러나 서로 각기 다른 측량기술, 센서들로부터 구축된 자료들을 의미 있는 지리정보로 활용하고 상호보완적인 가치를 창출하기 위해서는 이러한 자료들을 같은 좌표계 상에 표현할 수 있도록 기하보정 하는 과정이 선행되어야 한다.본 연구에서는 항공레이저측량 자료,항공사진, 대축척 수치지도를 이용하여 의미가 있는 지리정보를 생성하기 위한 전처리 과정으로써 위의 측량자료들을 공통의 좌표계 상에 기하보정하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 선형기하요소를 기하보정의 기본요소로 이용하여 정확하고 효과적으로 기하보정을 수행하였다. 이를 위해 항공레이저측량 자료로부터 선형기하요소를 추출하기 위한 알고리즘을 개발하였으며 추출된 선형요소를 이용하여 항공사진의 단사진과 기하보정하기 위한 방법론을 개발하였고 또한 대축척 수치지도로부터 추출되는 선형요소와의 기하보정을 위한 방법론을 개발하였다. 마지막으로 연구를 위하여 수집된 실제 측량자료에 개발된 방법론들을 적용하고 도출된 결과에 대한 통계평가를 수행함으로써 연구결과의 효용성을 입증하였다.
항공영상의 활용도가 높아짐에 따라 전통적인 항공사진측량 절차뿐만 아니라 무인항공사진측량 절차를 적용한 다양한 소프트웨어가 제공되고 있다. 기존에는 소규모 영역을 촬영한 영상에 대해서 무인항공사진측량 절차를 적용한 소프트웨어를 사용하였으나 최근에는 항공사진측량용 카메라를 이용하여 촬영한 대규모 영역에 대해서도 무인항공사진측량 절차를 적용한 소프트웨어가 등장하고 있다. 이에 따라 본 연구는 대용량 항공영상을 이용하여 항공사진측량 절차와 무인항공사진측량 절차로 각각 정사영상을 생성하고 정성적, 정량적인 비교를 통해서 두 절차의 특징을 비교하였다. 연구대상지역의 실험을 통해서 정사영상 생성 시 수치표면모델을 이용하는 방법 보다 3차원 메시를 이용하는 것이 건물의 기복변위를 효과적으로 제거하는 것을 알 수 있었다.
무인항공기는 조종사 없이 자율적으로 비행하는 동력 비행체를 이야기한다. 최근 무인항공기는 동영상 촬영, 항공사진측량 등 다양한 분야에 적용이 되고 있으며 특히 공간정보 관련 분야에서 무인항공 사진측량 기술은 자료 취득의 신속성과 경제성 때문에 많은 주목을 받고 있다. 하지만 무인항공측량 기술에 대한 분석적인 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 무인항공측량을 위한 장비에 대한 조사를 수행하고 지형모델 및 정사영상을 효과적으로 생성하기 위한 무인항공측량 기술과 트랜드 분석을 수행하였다. 연구를 통해 회전익 및 고정익 무인항공기의 특징 및 활용분야를 파악하였다. 또한 무인항공측량의 공정에서 새로운 측량방법을 적용하여 개선할 수 있는 방법을 제시하였다. 향후 지형모델 및 정사영상 제작을 위한 무인항공측량에 대한 분석적인 연구가 이루어진다면 공간정보 관련 산업의 효율성이 크게 증대될 것으로 기대된다.
항공사진측량 분야에 대한 GPS 기술 응용의 한 예로, 수신기를 항공기에 탑재하여 카메라의 위치를 정확히 측정함으로써 기존의 항공사진측량에서 필요했던 많은 지상기준점을 항공기준점(aerial control points)으로 대체하려는 이론적 연구를 수행했다. 본 연구에서는 GPS 데이타를 항공사진측량에 이용하기 위해 여러 가지 경우에 대해서 Simulation을 통해 항공사진측량에서 대상점의 위치결정에 영향을 주는 조건들을 규명하고, 이에 따라 1:1,000 지형도 작성을 위해 필요한 조건들과 실제의 적용을 위한 값을 제시하였다. 본 연구의 결과는 104매의 사진 블럭에서 지상측량을 포함하고, $10\mu{m}$ 이상의 정밀도로 좌표측정을 하였을 경우에 6점의 지상기준점 만으로도 충분한 정도의 결과를 얻을 수 있음을 보임으로써 이 기술의 실제적용이 이론적으로 가능함을 입증하였다.
일반적으로 비용이 많이 들고 복잡한 처리과정을 거치는 디지털 항공사진측량은 독립형 워크스테이션 시스템을 기반으로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 Open Geospatial Consortium에서 제안한 국제 GIS 표준인 Web Processing Service을 통해 항공사진측량 처리 과정에 대한 새로운 접근 방안을 제시하고자 한다. 실험을 위해 항공사진측량 업무를 기본단위로 정의하는 WPS 프로파일링 과정을 거쳐 여러 개의 제네릭 프로세스로 정의하였고, 정의된 프로세스는 WPS 표준에 따라 각각 서버 S/W와 클라이언트 S/W 모듈을 구현하였다. 본 연구를 통해 WPS의 기본 단위 항공사진측량 프로세스를 다수의 사용자가 웹을 사용하여 공유, 재활용 측면의 접근을 기대할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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