오늘날 측량장비 개발의 급속한 발전과 더불어 정밀도가 많이 향상되고 있고 컴퓨터를 이용한 지형공간정보체계기술의 발달로 더욱 정밀한 3차원 지형의 재현이 가능하게 되었다. 그런데 실제 현장에서 이루어지고 있는 면적 및 체적산출방법에 있어서는 재래적인 측량방법인 평판측량으로 지형을 만들어낸 후 구적기나 기타 다른 방법을 통해서 2차원 면적을 산출한다. 여기에 일정량의 경사보정계수를 곱하여 3차원 면적을 산출하는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 재래적인 측량방법 및 면적산출방법에 대한 비효율성 및 비정밀성을 제시하고 광파거리측량기와 GPS를 이용하여 불규칙삼각형방식과 격자형방식으로 측량을 실시하였다. 두 가지 측량데이터를 가지고 각각의 방법에 따라 3차원 지형모델을 구축한 후 2차원 및 3차원 면적을 산출하였으며 재래적인 측량방법을 이용한 면적산출량을 기준으로 불규칙삼각형방식과 격자형방식으로 산출한 면적산출량을 비교 분석함으로써 정밀하고 효율성이 높은 3차원 면적산출기법을 제시하였다.
지형공간정보 분야에서 대상물의 3차원 형상에 대한 자료는 기본 자료로 취급되고 있다. 특히, 공간에 관련하여 계획, 유지, 관리 등을 업무를 수행하기 위해서는 다양한 물리적 형상 정보가 필요하다. 종래의 사진측량은 고가의 측량용 카메라와 숙달된 전문가가 운용하는 해석도화기를 이용하여 수행되어 왔으나 최근에는 수치사진측량의 발달로 인하여 저가의 비측량용 디지털 카메라를 이용해 컴퓨터 환경에서 수행하는 것이 가능해졌다. 본 연구에서는 비측량용 디지털 카메라를 이용한 근거리 사진측량에 의해 신속하게 3차원 형상정보를 생성하기 위한 기술을 연구하고, 이를 지형공간정보 분야에 적용할 수 있도록 함으로써, 지형공간정보 분야에서 필요로 하는 3차원 형상에 대한 정보의 취득을 원활하게 하는 것을 목적하였다. 비측량용 카메라 중에서 보급형 컴팩트 디지털 카메라를 사용하고 대상물 내의 단 하나의 길이 성분만을 관측하여 대상물의 3차원 형상을 해석한 결과 1화소 이하의 정확도로 대상물의 크기를 해석할 수 있었다.
국내 동굴의 경우, 학술연구 및 관광사업을 목적으로 동굴에 대한 학술연구가 이루어지고 있으나, 동굴조사의 기초작업이라 할 수 있는 동굴내부의 정밀한 측량은 아직까지 이루어지지 못하였다. 동굴내부에 대해 정밀한 측량을 실시하고 지리정보시스템(GIS)을 구축하는 것은 동굴에 대한 체계적인 관리와 동굴의 변화과정을 추정하는데 효율적인 기초자료가 될 것이다. 이를 위해 최신의 디지털 측량기법들을 복합적으로 실시하는 3차원 동굴측량에 대해 소개하고자 한다.
최근 컴퓨터 분야의 발달과 사진측량의 발전으로 수치사진측량시스템은 GIS의 기본도 구축, 3차원 지형정보 및 DEM 획득, 수치정사투영영상 생성, 3차원 투시 등 광범위한 분야에 이용됨에 따라 이에 대한 수요가 급증하고 있지만, 이 모든 시스템들은 외국기술에 의존하고 있어서 국내기술개발이 절실하다. 본 연구에서는 수치사진측량기법을 Visual C++ 언어를 이용하여 항공측량용 사진기에 의해 촬영된 한 쌍의 입체사진으로부터 내부표정, Epipolar Line 생성, 탐색영역 설정, 영상정합 등을 이용하여 3차원 좌표를 추출 할 수 있는 PC용 윈도우즈 수치사진측량시스템을 개발하였다. 이 시스템에서는 국가지리정보체계 구축사업의 일환으로 국립지리원에서 제작되고 있는 수치지도를 생성 및 수정할 수 있는 모듈을 개발하였고, 3차원적 입체분석을 위해 여색입체시를 이용하여 모니터상에서 3차원적으로 볼 수 있는 모듈을 개발함으로써 도시의 효율적인 관리를 위한 유용한 기능과 전문적인 수치사진측량시스템을 지원할 수 있는 모듈을 개발하였다.
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.
지금까지 지도제작 등 공간정보의 구축을 위해 가장 빈번하게 사용되고 있는 기술 분야 중 하나인 항공사진측량은 작업방법이나 정확도 등의 검증이 완료된 상태이므로 신뢰성 높은 정확한 3차원 공간정보의 추출이 가능하다. 항공사진측량은 중첩된 지역을 촬영한 2장 이상의 항공사진과 최소한의 지상 기준점을 이용하여 3차원 입체모델을 구성함으로써 촬영당시의 지표면을 그대로 재현한다. 구성된 항공사진 입체모델을 통하여 해석 도화기나 수치사진측량시스템 등의 전문 장비를 이용하여 도화작업을 수행함으로써 정확한 3차원 정보를 추출할 수 있으며, 수치사진측량시스템을 이용하는 경우 제한적인 범위 내에서 자동화 작업의 수행이 가능하다. 특히 현재는 디지털 카메라를 이용한 방법이 개발됨으로써 그 효용성이 더욱 증가하고 있다 본 연구에서는 수치사진측량시스템을 이용하여 3차원 공간데이터를 구축하는 방법을 제시하고자 한다.
최근 건설 분야를 비롯한 여러 산업분야에서 대상물에 대한 사실적인 표현이 가능한 3차원 수치영상에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 수치사진측량기법을 기반으로 3차원 수치영상 생성시스템을 개발하고 이를 이용하여 대상물에 대한 3차원 수치영상을 시범적으로 생성하였다. 그리고 3차원 수치정보의 획득을 위해 최근에 많이 활용되는 수치사진측량시스템에 의한 처리결과와 비교 분석을 통해 3차원 수치영상의 활용 가능성을 도출하고자 하였다. 또한 3차원 수치영상의 적용가능성을 점검하기 위해 암반사면의 불연속면 조사에 적용하였다. 연구결과, 본 연구에서 개발한 3차원 수치영상생성 시스템을 이용하여 대상물에 대한 3차원 수치영상을 효율적으로 생성할 수 있었으며, 암반사면에 대한 지표정보를 효과적으로 획득할 수 있었다.
효율적인 3차원 모델링은 건설, 기계 그리고 디자인과 같은 폭넓은 설계분야에서 필수적으로 되고 있다. 특히, 역설계를 가능케 하는 툴로써 발전하고 있다. 3차원 모델링은 신속성, 정확성 그리고 명확성이 요구된다. 모델링을 위한 데이터 획득은 접촉식 좌표측정기, 레이져스캐너, 패턴스캐너 그리고 수치사진측량방법을 이용한다. 본 연구에서는 모델링 기법을 분석하고 패턴스캐너를 이용한 3차원 모델링기법을 소개하고자 한다. 또한, 본 연구는 OPTO-Top 패턴스캐너를 이용하여 3차원 모델링을 시도하고 신속성과 효율성을 수치사진측량기법과 비교분석하였다. 아울러 3차원으로 사용자가 웹환경에서 시뮬레이션 할 수 있는 환경구축을 시도하였다.
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.
현재, 3차원 도시를 구축하기 위하여 디지털 항측카메라, 레이저스캐너, 다중경사사진 촬영시스템 등이 활용 또는 연구중에 있다. 이와 같은 최신 기법을 이용하여 비교적 넓은 지역의 정밀한 3차원 공간정보를 신속하게 구축할 수 있으며 고품질의 3차원 가상도시를 구축할 수 있다. 또한, 구축된 3차원 공간정보는 최근 빠른 경제발전과 개발에 따른 변화의 요인을 신속하게 반영하여 최신의 공간정보를 제공하여야 한다. 본 연구에서는 변화가 발생한 소규모 지역의 3차원 공간정보의 경제적이며 효율적인 갱신을 위한 근접 항공사진측량을 이용한 3차원 공간정보 수시갱신 체계를 확립하는데 목적을 두고 수행되었다. 연구에서 제안된 무인항공 사진측량기법은 비교적 저가의 무인항공기와 일반 디지털카메라를 이용하여 수행되었으며, 카메라 검정을 통해 내부표정 요소를 취득하고 9개 지점에서 수직 및 경사사진 촬영을 실시하였다. 촬영된 영상중 20매의 영상을 이용하여 기준점 및 건물에 3차원 도화를 실시하고 지상측량자료 및 수치지도와 비교함으로써 제안된 기법의 정확도와 소규모 지역에서 발생하는 3차원 공간정보의 수시갱신에 활용될 수 있는지를 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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