항공사진을 이용한 수치표고모형 생성과 활용방안

최현,홍순헌 한국콘텐츠학회 2007 한국콘텐츠학회논문지 Vol.7 No.3

The flood caused landslide disaster each year because of climate change. And the change of topography from an earthquake makes topographical analysis impossible. This paper performed an investigation about a utilization methods and generation DEM(Digital Elevation Model) after digital aerial photographs quickly when the topographical change happens. Stereo imagery that was collected through digital aerial photographs made a generation of DEM possible. A standard deviation of generated DEM is 0.864m which is somewhat high but shows the real topography. As a result, it should be possible to generate DEM by using aerial photographs in case of the change of topography. 기상이변으로 매년 발생하는 홍수는 산사태를 유발한다. 그리고 지진으로 인해 발생하는 지형의 변화는 기존의 수치지도로 지형분석이 불가능하게 된다. 본 논문은 지형의 변화가 발생하였을 경우 신속하게 항공사진을 수치화 한 후 수치표고모형을 생성하고 그 활용방안에 관한 연구를 수행하였다. 항공사진을 수치화 하여 수집된 입체영상으로 수치표고모형의 생성이 가능하였으며 생성된 수치표고모형의 표준편차는 0.864m로 다소 높게 나타났으나 실제 지형을 반영하고 있는 것으로 나타났다. 연구결과 지형변화가 발생했을 경우 항공사진으로 수치표고모형의 생성이 가능할 것으로 보인다.

수치지형도와 LiDAR 데이터를 이용한 지형경사도 비교분석

강준묵(Kang Joon Mook),윤희천(Yoon Hee Cheon),민관식(Min Kwan Sik),이원영(Rhee Won Yong) 대한공간정보학회 2007 대한공간정보학회지 Vol.15 No.4

최근 인간의 활동에 의해 나타나는 인문 활동의 중요한 요소로써 지리현상을 체계적으로 이해하고 활용하고자하는 노력이 증가하고 있다. 이를 위해 지형을 공간과 연계하여 표현할 필요성이 있으며, 특히 수치표고모형을 활용한 지형분석의 기술은 지형에 대한 정밀한 수치표고모형을 생성하여 고품질의 3차원 지형정보가 필요한 분야에서 신속하고 정확하게 지표면에 대한 표고 및 경사도에 대한 정보의 제공이 가능하게 되었다. 본 연구에서는 이다측량 데이터를 활용해 대상지역에 대한 좀 더 정밀한 수치표고모형을 만들어 기존의 축척 1:1000인 수치지형도와의 비교를 통한 정량적 분석을 실시하였다. 라이다 데이터에 의해 생성된 수치표고모형 자료를 이용하여 형경사도를 분석한 결과 대상지역 및 주변의 경사도를 비교적 상세하게 표현할 수 있었으며, 표고 해석 결과도 라이다 이터를 활용한 분석이 수치지형도를 이용한 분석보다 대상지역 및 주변의 표고를 비교적 상세하게 표현할 수 있었다. Recently, the efforts of systematic understanding and utilization of geographic phenomenon for human life as a important factor among activity of mankind are increasing. It is necessary to express topography connected with space. Especially, the technology of geographic analysis using DEM can supply the information rapidly and accurately about elevation and terrain slope of the subject area under the necessity of high 3D quality geographic information. In this study, creating more precise DEM derived from LiDAR data, quantitative analysis on the subject area about elevation and terrain slope is done under comparison with Digital Topographic map Scale 1:1000. LiDAR data is more detailed than Digital Topographic map to express the elevation of the subject area (39.89~77.48m), and terrain slope by analysis using DEM derived from LiDAR data come out minutely about 90%. It can be concluded that the LiDAR data is very applicable and accurate for 3D topographic terrain slope analysis.

수치표고모형(DEM) 구축을 위한 지형별 보간 방법 및 격자크기에 관한 연구

우제윤,구지희,홍창희,김태훈,Woo, Je-Yoon,Koo, Jee-Hee,Hong, Chang-Hee,Kim, Tae-Hoon 한국공간정보학회 2001 개방형지리정보시스템학회 논문지 = Journal of the Korea Open Geogr Vol.3 No.2

우리나라는 국가기본지리정보(NGIS) 사업에 의해 전국적인 수치지형도가 구축되어 있어 어느 지역에서나 수치표고자료를 제작하여 활용이 가능하게 되었다. 정확한 수치표고모형을 제작하기 위해서는 적용되는 보간 방법과, 적합한 격자크기의 선정이 중요하다. 수치표고모형 제작과 관련된 국내의 기존 연구는 여러 번 있었으나, 우리나라의 다양한 지형적 특색을 고려하지는 못하였다. 본 연구에서는 우리나라의 수치표고모형 구축을 위하여 지형별로 적합한 보간 방법과 알맞은 격자크기를 제시하였다. 이를 통해 풍기지역을 산악지, 구릉지, 도심지, 농경지의 특성 지역으로 나누고, 축척 1/5000의 수치지형도를 이용하여 다양한 보간 방법과 격자크기로 수치표고모형을 제작하였으며 항공측량을 통해 추출한 고도 데이타를 이용하여 정확도를 검증하였다. 연구 결과 지형적 특성에 적합한 보간 방법을 비교 분석한 결과, Kriging방법이 모든 지형에서 TIN방법에 비하여 우수하게 나타났으며, 지형특성별로 격자크기를 실험한 결과 DEM을 구축할 경우에 산악지나 구릉지는 10m 격자간격으로, 그리고 도심지나 농경지는 30m 격자간격으로 DEM을 구축하는 것이 가장 적합하다는 결론을 도출하였다. We are able to construct and utilize DEM(Digital Elevation Model) throughout the NGIS(National Geographic Information System) project. It is important that interpolation methods and appreciate size of grid for the construction of accurate DEM(Digital Elevation Model). There were several references related to the DEM(Digital Elevation Model) construction method, however they couldn't consider various topographical characteristics in the korea. In this study, we recommended that suitable interpolation method for each topographic element. After dividing Poonggi area into mountain, hill, urban, agricultural land, we constructed DEM(Digital Elevation Model) with various interpolation methods and grid size using 1:5,000 digital map. Then evaluated accuracy using elevation data which extracted from air-photo. The interpolation methods were analyzed and compared for various topographical conditions. As a result, Kriging method was superior to TIN method for all the topographical conditions. Another experiment was performed to examine optimal grid space for DEM with each topographical condition. 10m grid space was most suitable for mountain area and hilly districts, while 30m grid space was most suitable for urban area and farm land.

웨이블릿 방법을 이용한 수치표고모형 압축 포맷 변환

박용선(Park Yong Sun),송동섭(Song Dong Seob),윤홍식(Yun Hong Sic) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 D Vol.27 No.6D

In this paper, improved wavelet algorithm is proposed for an effective digital elevation model compressive format using JPEG2000 compressive format. This improved algorithms presents for reducing root mean square error of digital elevation model reconstruction using separations between satellite image data and digital elevation model. It is shown that the proposed wavelet algorithm achieves low RMSE and it also demonstrates higher PSNR under per same bit rate whereas standard JPEG2000 format. The experimental results imply the possibility that the improved method can be applied to digital elevation model data which require better data accuracy. 본 논문에서는 JPEG2000 압축 포맷을 사용하여 수치표고모형 자료의 효율적인 압축을 위한 개선된 웨이블릿 알고리즘을 제시하였다. 개선 알고리즘은 위성 영상 자료와 수치표고모형 자료를 분리하여 수치표고모형 자료의 재구성에 있어서 발생되는 RMSE를 줄일 수 있었다. 개선 웨이블릿 알고리즘은 낮은 RMSE를 보였으며, 표준 JPEG2000 포맷에 비하여 동일한 비트율에서도 높은 PSNR을 나타냈다. 실험 결과를 통해 개선 웨이블릿 알고리즘이 데이터의 정확도가 높아야 하는 수치표고모형 자료의 압축에 유용할 것으로 판단되다.

수치표고모형 기반의 입체필지 제작에 관한 연구

이장우,김감래,고정석 한국국토정보공사 2010 지적과 국토정보 Vol.40 No.1

Today, the utilization of the upper and lower space of the ground surface is increasing due to the industrial development and the increase in of population density in the world. However, as the land based on a planar concept is registered under the present cadastral system, it is the reality that the limit of rights on complex utilization of land is not registered, the parcel with a three-dimensional concept is necessary instead of the existing plane parcel. The purpose of this research is to build a digital elevation model by using the Aerial LiDAR and Digital Ortho Image in order to produce a parcel with a three-dimensional concept according to complex utilization of the underground and ground space of land. And we produced three-dimensional parcels by granting elevation to the plane parcel boundary and boundary points based on this, We also compared and analyzed compared/analyzed the accuracy of between the plane survey result and solid parcel according to a test object by restoring the boundary of a land registration map in the field. As a result of this research, the three-dimensional parcel can be made efficiently and systematically by introducing the three-dimensional concept in a plane parcel, and could suggest a realization of a registration-oriented three-dimensional parcel and a three-dimensional parcel based on the topography. 오늘날 세계는 산업발달과 인구밀도의 증가로 지표면 상하 공간의 활용이 증가하고 있다. 하지만 현행 지적제도는 평면적 개념의 토지를 등록하고 있어 토지의 복합적 활용에 대한 권리한계를 등록하지 못하고 있는 실정이며, 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 기존의 평면필지에 더하여 입체적 개념의 필지가 필요하다. 본 연구에서는 토지의 지하 및 지상공간의 복합적인 활용에 따른 입체적 개념의 필지를 제작하기 위해 항공라이다와 수치정사영상을 이용하여 수치표고모형을 제작하였다. 이를 기반으로 평면필지경계와 경계점에 표고를 부여하여 입체필지를 제작하였고, 지적도의 경계를 현장에 복원하여 수준측량 결과와 실험객체별 입체필지의 정확도를 비교 분석하였다. 연구결과로서 평면필지에 입체적 개념을 도입하여 효율적이고 체계적으로 입체필지를 제작하였으며, 등록 중심의 입체필지와 지형기반의 입체필지 구현을 제시할 수 있었다.

수치지형도를 활용한 홍수지도 제작용 지형자료의 효과적인 구축방법 연구

이근상,고덕구,김우구 한국지리정보학회 2004 한국지리정보학회지 Vol.7 No.1

한국수자원공사에서는 홍수지도 제작을 위한 정밀 지형자료 구축을 위해 LiDAR 측량을 실시하고 있으며, 향후 전국에 대한 홍수지도 제작시 막대한 비용이 소요될 것으로 예상된다. 따라서 홍수지도 제작이 꼭 필요한 지역을 선정하기 위한 사전모의용 자료구축을 위해 NGIS 수치지형도를 활용하는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 각 축척별 수치지형도의 표고오차 분석이 필요하다. 본 연구에서는 수치지형도의 DEM 오차를 평가하기 위해 LiDAR 측량을 수행하여 구축한 DEM과 비교하였다. 특히 수치지형도로부터 구축한 TIN으로부터 DEM을 생성하기 위해 수행하는 보간법의 종류에 따라 발생하는 오차특성을 분석하였다. 분석결과 1:1,000 수치지형도가 1:5,000 수치지형도에 비해 오차가 작게 나타났으며, linear 보간을 수행한 DEM이 quintic 보간을 수행한 DEM에 비해 작은 오차특성을 보였다. 특히 도시지역의 경우 완만한 경사로 구성되어 있기 때문에 해상도에 따른 DEM 오차의 변화는 매우 작은 것으로 평가되었다. Korea Water Resources Corporation carried out LiDAR survey to construct detailed terrain data for flood mapping and it is expected that much money is required in flood mapping of all over the country. Therefore, it is desirable to use NIS digital map to construct preliminary modelling data for selection of flood mapping area. And the analysis of DEM error with respect to scale of digital map is necessary for the sake of applying digital map as the input data of flood mapping. We compared DEM from digital map with DEM from LiDAR survey. Especially we analyzed DEM error characteristics that is occurred with respect to the interpolation method that is used to construct DEM from TIN of digital map. As a result of analysis, digital map(1:1,000) showed smaller error than digital map(1:5,000) and DEM applying linear interpolation showed smaller error than DEM applying quintic interpolation. Especially, variation of DEM error by cell resolution was evaluated as very slight because urban district was composed of gentle slope.

全域기반 영상정합에 의한 수치정사영상 정확도 평가

조원우,김감래,고정석 한국국토정보공사 2010 지적과 국토정보 Vol.40 No.2

유비쿼터스 시대로 표현되는 현재의 상황은 2차원의 속성정보와 위치정보를 3차원뿐만 아니라 4차원의 시간을 적용하여 입체적인 공간정보로 표현하고자 노력하고 있다. 이러한 급격한 기술적·환경적 변화에도 불구하고 3차원 표현에서 가장 중요한 위치를 차지하고 있는 수치표고모형의 정확도에 대한 연구는 초기 영상정합이론에 근거한 이론 및 알고리즘 연구 분야의 부분적 수행 결과 이외에 지속적인 연구 성과가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 다중센서 기반의 위성영상과 디지털항공영상의 센서모델링 기법을 분석하고, 기존의 3차원 모델링 기법과 전역기반의 영상정합 기법에 대한 수학적 모형과 알고리즘에 대하여 적용·분석하였다. 기존의 3차원 센서모델링 기법을 기반으로 전역기반의 영상정합 기법을 적용하여 수치표고모형을 생성하고, 기존 방식으로 제작된 성과와 비교하여 그 결과를 분석함으로써 전역기반의 영상정합 기법에 대한 타당성을 검증하여 수치정사영상의 정확도를 분석하였다. Nowadays, which is called the ubiquitous era, efforts are made to display 2-dimensional attribute information and location information as a 3-dimensional spatial information by applying not only 3-dimensional information but also four-dimensional time. Despite such radical technological, environmental change, studies on the accuracy of digital elevation model which plays the most important role in the three-dimensional display lacks continuous achievements other than partial results in the fields of theories and algorithms based on early theories of image matching. This study analyzed sensor modeling techniques for multi-sensor based satellite images and digital aerial images, and applied and analyzed mathematical models and algorithms for existing 3-dimensional modeling techniques and global image matching techniques. This study created a digital elevation model by applying global image matching technique based on existing three-dimensional sensor modeling techniques, and tested the validity of global image matching technique by comparing with the result manufactured by existing method and analyzing the result of comparison.

SPOT-5 HRG 스테레오 영상으로부터 지형정보 추출

이진덕(Lee Jin Duk),이성순(Lee Seong Sun),정태식(Jeong Tae Sik) 대한공간정보학회 2006 대한공간정보학회지 Vol.14 No.4

본 논문에서는 SPOT 5호 HRG 스테레오 영상을 이용하여 수치표고모형을 생성하기 위한 사진측량학적 처리과정을 제시하고 수치표고모형 생성을 위한 HRG supermode 영상의 정확도 잠재성을 평가하고자 하였다. 센서모델링을 위하여 광속조정을 행한 후 에피폴라 영상재배열과 영상정합 과정 등을 통하여 수치표면모형을 생성하였다. HRG 영상으로부터 추출된 DEM 성과를 축척 1:5000의 수치지형도로부터 추출된 기준 DEM과 여러 시험구간 상에서 비교하였다. 전체구간 중 5m 미만의 DEM 오차를 나타내는 부분의 비율은 53.8%이었고, 5m를 초과하는 오차부분은 구름, 수역, 건물 등에 의한 영향을 받는 것으로 확인되어 이러한 지역을 제외하고 평가한 정확도는 약 2.5m의 RMSE를 나타내었다. 아울러 추출된 수치표면모형(DSM)을 사용하여 3차원 건물모델과 대상지역 전체의 3차원 가시화 모델을 작성하였다. This paper presents photogrammetric processing to generate digital elevation models using SPOT-5 HRG stereo images and deals with the accuracy potential of HRG (High Resolution Geometry) supermode imagery for DEM generation. After bundle adjustment was preformed for sensor modelling, digital surface models were generated through the procedures of Epipolar image resampling and image matching. The DEM extracted from HRG imagery was compared along several test sections with the the refernce DEM which was obtained from the digital topographic maps of a scale of 1 to 5000. The ratio of the zone with DEM errors less than 5m to the whole zone was 53.8%, and about 2.5m RMSE was showed when assuming that the zones larger than 5m were affected by clouds, water bodies and buildings and excluding those zones from accuracy evaluation. In addition, the three-dimensional bird's eye view model and 3D building model were producted based on the DSM which was extracted from SPOT-5 HRG data.

하천 지형복원을 위한 공간 보간기법 연구

이근상,최연웅,최내인 한국지적학회 2012 한국지적학회지 Vol.28 No.2

수치표고모형 등과 같은 연속면 특성을 갖는 공간자료의 분포를 표현하기 위해서는 한정된 지점에서 관측된 점자료를 기반으로 다양한 형태의 보간법을 적용하는 것이 일반적이다. 그런데 상대적으로 공간적 제약이 적은 육상부와는 달리 하천은 흐름방향에 대하여 좁고 긴 형태의 하천 경계라는 공간적인 제약을 갖고 있으며, 특히 실질적으로는 유일한 하천지형자료라고 할 수 있는 하천횡단면 자료만을 이용하여 하천의 형상을 추정하는 경우 관측된 기지점의 공간적분포가 하천의 흐름방향에 비하여 횡단방향으로 상대적으로 조밀하게 취득되어 일반적인 조건으로 보간법을 적용하는 경우 신뢰할 수 없는 결과를 얻게 된다. 본 연구에서는 보다 현실에 가까운 하천 지형복원을 위한 보간 알고리즘을 개발하는데 목적을 두고 있으며 개발된 알고리즘의 실제 하천에 대한 적용결과를 기존 보간 알고리즘의 적용결과와 상호 비교함으로써 그 효용성을 제시하였다. Interpolation methods are generally used to get data for continuous surface, such a DEM(Digital Elevation Model). However, traditional interpolation method can not be applied to the river channel by same request condition with it’s general usage because river has typical restricted condition, such a narrow river boundary. Especially, the cross section survey data, which is only data for expressing river channel practically, can not be available to use to interpolate river channel because of too long distance of the offset between cross sections. This study is focused on developing an algorithm which is to reconstruct topographic surface of river channel using only cross section data, and comparing result between the result of developed algorithm and traditional interpolation methods.

수치표고모형(DEM)의 해상도가 물리 결정 일괄 매개변수 수문모형의 모의 결과에 미치는 영향 평가

김만규 ( Man Kyu Kim ),박종철 ( Jong Chul Park ) 한국지리정보학회 2008 한국지리정보학회지 Vol.11 No.3

지형경사와 사면방향은 BROOK90 Model과 같은 물리 결정 물수지 모델에서 증발산과 융설, 순 복사 등을 계산하기 위해서 사용하는 중요한 매개변수가 된다. 본 연구에서는 수치표고모형(DEM)을 제작하고, DEM의 해상도가 달라짐에 따라서 유역 평균 지형경사와 유역 평균 사면방향이 어떻게 달라지는지, 그리고 이 차이는 물리 결정 일괄 매개변수 물수지 모델인 BROOK90의 물수지 모의 결과에 어떤 영향을 미치는지를 평가하였다. 충청도 병천천 유역을 대상으로, DEM은 1:25,000 수치지형도를 이용하여 TIN과 Topo To Raster 방법으로 제작하였다. 각각의 방법으로 10m∼100m 해상도의 DEM을 10m 간격으로 10개씩 총 20개의 DEM을 제작하였다. DEM의 해상도가 높아지면 병천천 유역의 평균 지형경사가 커져서 이는 병천천 유역의 증산량을 증가시키고 하천유출량을 감소시켰다. 이것은 평지보다 경사지가 직달복사량을 많이 받는 물리적 특성이 모델에 반영되어 있기 때문이다. 한편, DEM의 해상도가 낮아지면 병천천 유역에서는 평균 사면방향이 남동방향에서 남향으로 이동하는 경향이 있었다. 이에 따라 증발산량이 증가하고 하천유출량은 감소하는 것으로 나타났다. Ground slope and aspect are important parameters for physical deterministic water balance models like BROOK90 or hydrological models which attempt to calculate evapotranspiration, snowmelt, and net radiation. This study constructs a Digital Elevation Model(DEM) and examines how DEM resolution can change the average ground slope and aspect of a river basin and attempts to evaluate the effects on simulation results of BROOK90, a physical deterministic water balance model. The study area is Byungcheon river basin in Korea. DEM has been constructed using a 1:25,000 digital map with the methods of TIN and Topo To Raster. The total of 20 DEMs with 10m∼100m resolution have been constructed, with a 10m interval. It was found that the higher the DEM resolution, the steeper the average ground slope value of the Byungcheon river basin. In turn, the direct solar radiation of a hilly area in the model increased the evapotranspiration and reduced the stream runoff in the Byungcheon river basin. On the other hand, a lower DEM resolution tends to move the average aspect from southeast to south in the Byungcheon river basin. Accordingly, it was found that stream runoff was reduced and evapotranspiration increased.