입체위성영상을 사용한 3차원 모델링 정확도 평가

안병구 명지대학교 대학원 2002 국내석사

최근 세계 각국에서는 고해상도의 위성영상 취득이 가능한 위성들을 발사하면서 위성영상을 이용한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 입체위성영상을 사용하여 생성된 수치표고모델과 정사영상의 위치정확도에 영향을 미치는 여러 가지 요인이 있다. 특히 지상기준점의 수량이 영상모델링과 수치표고모델, 정사영상의 위치정확도에 주는 영향에 대한 연구가 선행되어야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 수치영상처리 방법으로 공간해상도가 l0m인 SPOT 흑백영상을 사용하여, 지상기준점 수량을 10∼30개까지 5개 단위로 증가하여 각각의 모델링 과 수치표고모델, 정사영상을 생성하였다. 정확도평가는 20개의 검사점을 사용하여 정사영상상에서 이루어졌다. 그 결과 지상기준점 수가 10∼30개 사이에서 모델링의 표준오차는 1화소 미만으로 나타났다. 정사영상을 사용한 수평·수직오차는 기준점수가 증가할수록 줄어드는 경향을 보였으며, 지상기준점 10∼15개가 가장 경제적인 것으로 나타났다. 또한 지상기준점 개수와 정사영상 위치정확도의 상관관계를 분석하고 향후 개선방안과 연구 과제를 제시하였다. Recently, various research that use satellite images shooting satellites that satellite images of high resolution acquisition is possible in the world many countries is gone. There is various kinds cause that influence to created DEM and Orthoimage using Stereo Satellite Images. Specially, research about effect that GCP quantity gives to accuracy of DEM, Orthoimage and Modeling may have to be gone ahead. Therefore, this research increases GCP quantity by 5 to 30 and created each Modeling, DEM and Orthoimage using SPOT Panchromatic images that resolution is 10m by Digital Image Processing method. Accuracy assessment did by Orthoimage using 20 check point. As a result, GCP number between 10-30 Modeling RMSE is lpixel low appear. Horizontal * vertical error that use orthoimage looked tendency that decrease GCP number increases, and confirmed by the most economical in GCP number 10- 15. Also, analyze correlation of GCP number and orthoimage position accuracy and presented improvement plan and research task hereafter.

立體衛聖映像으로부터 DEM 生成을 위한 嚴密센서모델링 및 REM 技法의 적용

서두천 경상대학교 대학원 2002 국내박사

In this thesis it was applied to base data of sensor modeling with analyzing kinds and quality of orbital characteristic and offered data from IRS-1C PAN(spatial resolution ; 5.8 m), KOMPSAT-1 EOC(6.6 m) and SPOT PAN(10 m) that those spatial resolutions are under 10m. Being based on this we presented an algorithm to be able to frame economically and efficiently digital elevation model about large area with introducing RFM(rational function model) method applied to rigorous sensor modeling standing on basis of satellite orbit dynamics and collinearity equation, and sensor modeling of high-resolution satellite data like IKONOS. We were able to improve convergence time and accuracy of the exterior orientation with applying motion characteristic selection stage of the satellite and correlation elimination stage among the exterior orientations sorted from sensor model fit for each satellite data. In SPOT and KOMPSAT-1 satellite data, the accuracy was highest as average RMSE of check points is ±8.446 m and ±5.615 m in case of modeling with constituting χ(kappa) to 1st order function form and ω(omega), φ(phi) to constant form in perspective center position and satellite attitude parameters, in IRS-IC satellite, it proved that the accuracy of exterior orientation was best, as average RMSE is ±5.730 m in case of modeling with constituting φ, χ constituent to 2nd order function form and ω to constant form in perspective center position. With introducing bucketing method to improve coefficient determinate confidence and stability of RFM we made a selection of control points, the result to apply constituting model in forms of total 9 kinds from 1st to 3rd to each satellite data at RFM model decision for making DEM was that it was proved that check points and control points are best in case of constituting RFM model formed that SPOT image is ρ2≠ρ4 or ρ6≠ρ8 in 2nd order function, KOMP5AT-1 image and IRS-1C image is ρ2≠ρ4 or ρ6≠ρ8 in 3rd order function. DEM was generated with kriging interpolation extracted three dimensional ground coordinate to rational quadratic function form, we compared it to reference digital elevation model made from 1:5, 000 digital map, and so, could generate digital elevation model in the accuracy as average RMSE of elevation was ±9.76 m(SPOT), ±11.34 m(KOMPSAT-1), ±11.61 m(IRS-1C) in rigorous sensor and ±13.69 m(SPOT), ±13.03 m(KOMPSAT-1), ±14.65 m(IRS-1C) in RFM.

위성영상의 정확도 향상에 관한 연구

신문섭 동의대학교 산업기술대학원 2004 국내석사

본 연구에서는 KOMPSAT-1에 탑재된 EOC의 입체위성영상을 이용하여 특성추출을 자동화하며 센서영향의 감소와 제거의 전처리를 통해 판독성을 제고하고, 정사영상을 제작하여 이에 대한 정확도를 평가함으로써 KOMPSAT-1 EOC 영상을 이용한 정사영상 제작의 타당성을 검정하고자 하였다. 이에 대한 연구룰 통하여 다음과 같은 사실을 얻을 수 있었다. 영상에 골고루 분포된 6, 7, 9개의 지상기준점을 활용할 경우에 수평 및 수직 위치에 대해 95%의 신뢰도로 9개의 지상기준점의 경우 6.0752m, 9.8274m의 정확도로 3차원위치결정이 가능하였으므로 KOMPSAT-1 설계정확도 10m이하로 수렴됨을 알 수 있었으며, 정사영상의 평면위치오차는 95%의 신뢰도로 17.568m가 되며, 표고오차는 36.82m로 향상되었다. 입체영상을 이용한 위치결정의 정확도에 비하여 표고의 정확도가 좋지 않은 것은 영상정합의 문제로 분석 되었다. Following study, KOMPSAT-1 platformed automate feature extraction and using of stereo satellite image, it certify interpret through reducing influence of sensor, rid of preprocessing, also, we intend to discuss ortho-images production of appropriateness. Because of this study. we conclude to the next in that fact. The case make use of 6, 7, 9 of ground control point evenly spread, 3-D positioning possible about horizontality, verticality of location as a 95% of reliance rate ,in case nine of ground control point, RMSE 6.0752m, 9.8274m. In case of ortho-image RMSE 17.568m, elevation error become 36.82m. Elevation accuracy is inferior as compare with positioning accuracy. Because it analyzed by image matching problem.

立體衛星映像으로부터 DEM 生成을 위한 嚴密센서모델링 및 RFM 技法의 適用

서두천 慶尙大學校 2002 국내박사

Strip 입체 위성영상을 이용한 비접근지역 3차원 위치결정 : KOMPSAT EOC 영상을 중심으로

정주권 경상대학교 2003 국내석사

비접근지역의 지형정보 획득 및 정확도 평가

고종식 서울市立大學校 2004 국내석사

국토공간정보 생성을 위한 고해상도 위성영상 활용

고영창 상지대학교 경영산업대학원 2009 국내석사

최근 다양한 분야에서 공간정보의 생성 및 활용이 이루어지고 있으며, 이러한 공간정보는 일반적으로 항공 LiDAR 및 디지털 항공카메라 등의 최신 기술을 이용하여 제작되는 것이 일반적인 추세이다. 그러나, 항공기를 이용하는 방법은 광역지역이나 도서지역에 대한 공간정보를 구축의 하는데 시간 및 비용이 많이 소요되며, 특히, 국경지대나 군사지역 등은 항공기의 접근 자체가 불가능하여 공간정보의 구축은 매우 어려운 실정이다. 이와 같은 문제를 해결하기위하여 과거부터 위성영상을 이용하여 공간정보를 구축하는 연구가 지속적으로 이루어져 왔으며, 근래에 이르러 공간해상도(GSD)1m급 이상의 상업용 위성영상이 출현하게 되어 항공사진과 유사한 가시성과 위치정확도의 확보는 물론 공간정보의 생성이 가능하게 되었다. 그러나 현재까지의 고해상도 위성영상 활용은 단영상을 기반으로 한 2차원 국토공간정보 생성 및 활용이 주로 이루어지고 있어 GSD 1m급 이상 고해상도 입체 위성영상을 기반으로 국토공간정보 생성 및 정확도 확보 방안이 요구된다. 본 연구에서는 1m급 고해상도 위성영상의 입체영상을 이용하여 공간정보 제작 가능성을 타진하고자 하는 연구로 IKONOS, Geoeye 영상의 입체 영상을 이용하여 RPC와 GCP를 이용하여 위성영상의 기하학적 보정을 수행하고, DEM 및 정사영상의 제작 및 정확도 분석을 수행하였다. 특히, 최근 발사된 GSD 0.5m급 Geoeye 위성의 영상을 기존 1m급 위성영상과 비교함으로써 동 영상을 이용한 공간정보의 정확도 분석과 향후 활용성에 대한 방안을 검토하였다. 먼저 각 위성이 제공하는 RPC와 수치지도상의 GCP를 이용하여 고해상도 위성영상의 센서모델링 수행한 결과 ±1.5m 이하의 표정 정확도를 확보할 수 있었다. 또한, 입체영상을 이용하여 DEM을 추출한 결과 평지부에서는 정확도가 높은 반면, 산지 및 도심지에서는 정확도가 낮게 추출되어 이에 대한 보완 연구가 필요하다. 이들을 이용하여 정사영상을 제작한 결과 GSD 1m급 고해상도 위성영상을 이용한 1/5,000 공간정보의 제작은 충분히 가능한 것으로 판단되었다. 또한, 접근자체가 불가능한 지역에 대하여는 RPC만을 이용하여 일정부분 정확도를 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 RPC 정보를 이용한 센서모델링 결과에 위성의 궤도정보 또는 SPACE TRIANGURATION 방법 등과 접목하여 기준점 정보 없이도 일정 수준이상의 정확도를 갖는 공간정보를 구축할 수 있다는 것을 보여준다. Recent years have witnessed the production and utilization of geo-spatial information across many different fields. It's the general trend to create geo-spatial information by using such advanced technologies as aerial LiDAR and aerial digital cameras. However, it takes much time and money to build up geo-spatial information for metropolitan areas or islands using a plane. Especially it's impossible to approach a border area or military zone with a plane, which makes it very demanding to build up geo-spatial information for those areas. In order to solve the problem, they have conducted constant researches on building up geo-spatial information by using satellite imagery. Lately there appeared commercial satellite images of 1m GSD(ground sample distance) or higher. They provide the visibility and location accuracy similar to aerial photos and allow for the generation of geo-spatial information. However, the current utilization of high resolution satellite imagery has been limited to the generation and utilization of two-dimensional geo-spatial information of the territory based on mono images. It's required to generate geo-spatial information and secure its accuracy based on high resolution stereo satellite images of GSD 1m or higher. This study set out to explore the possibility of generating geo-spatial information by using high resolution stereo satellite images of 1m or higher. By using three dimensional images such as IKONOS and GeoEye and further RPC and GCP, the investigator made geometric revisions to satellite images and analyzed the making and accuracy of DEM and ortho images. By comparing the satellite images of GSD 0.5m by GeoEye recently launched with the old satellite images of 1m, I analyzed the accuracy of geo-spatial information using the same images and explored the potential for future uses. I conduced sensor modeling to the high resolution satellite images with RPC of each satellite and GCP of numeric maps. As a result, the orientation accuracy recorded ±1.5m. DEM results from three dimensional images indicate that accuracy was high on level grounds and low in mountains and cities, which calls for supplementary researches. Using those data, I made ortho images and found out the geo-spatial information of 1/5,000 is a sure possibility when using high resolution satellite images of 1m. And I was able to secure certain accuracy only by using RPC for the inaccessible areas. Those results show that one can build up geo-spatial information of certain accuracy without information about datum points by incorporating sensor modeling results into the satellite orbit information or space triangulation.

Parallel projection 모델을 이용한 고해상도 위성 영상의 stereo-mate 생성

장효욱 서울대학교 대학원 2007 국내석사

입체 세그먼트 영상을 이용한 3차원 모형의 정확도 평가

정해진 명지대학교 2007 국내박사

최근 고해상도 위성영상을 활용한 기초지리정보 사업 수행에 있어 영상과 지상간의 좌표체계를 일원화 하는 기준점 측량은 수치정사영상 제작 시 반복적으로 수행되는 필수 공정으로 중복 예산 및 작업에 의해 추가 제작상의 어려움을 주는 큰 요인으로 작용하고 있어, 본 연구에서는 입체 세그먼트 영상 제작을 통해 신규영상에 대한 영상 기준점으로의 활용 가능성을 제시함으로서 기존 작업 방법에 대한 개선 가능성을 제시 하였다. 실험방법은 DPPDB의 파일구조 분석을 통해 입체 세그먼트 영상 제작 및 활용시스템을 구축하였으며, SPOT, IKONOS 위성영상을 활용하여 입체 세그먼트 영상을 제작하였고 소요 정확도 확보를 위해 기준점 수량에 따른 3차원 모델링 정확도 분석을 수행하여 제작을 위한 최적의 기준점 배치 및 수량을 제시하였으며, 신규영상과의 중첩도시를 통한 동일점 관측을 실시하여 3차원 지상좌표를 추출하고 신규 SPOT 위성영상에 대한 3차원 모델링을 수행하였다. 연구 결과 시스템을 통해 제작된 입체 세그먼트 영상과 지상좌표와의 정확도 분석 수행결과 지상기준점으로 활용상에 문제가 없으며, 동일점 관측을 통해 신규 위성영상을 활용한 3차원 모델링 수행 시 측량을 통해 취득한 지상좌표를 활용한 모델링 결과값과 근접한 결과를 획득하였으며, 시스템을 통한 동일점 관측 수행 시 위치 변화가 없으며, 입체 세그먼트 영상에 대한 영상 기준점 활용에 대한 적정성을 제시한 결과로서 기준점 측량 작업 공정 개선을 위한 방안을 제시할 수 있었다. The control survey which aims at identifying the coordinate system of satellite images with that of ground is a repeatedly performed essential process to produce digital ortho-photos and it acts as the main factor to increase the production cost of the photos by duplicated budgets and redundant works when executing the projects for acquiring basic geographical information from high density satellite images. By the numerical experimentation in this study, an application system was established for producing a stereo segments image by the analysis of DPPDB file structure, The stereo segments image was produced with SPOT and IKONOS images and the analysis of 3D modeling accuracy was performed to secure the required accuracy and to present the optimal number and deployment of the control points. A 3D modeling was also performed for new SPOT images and lastly 3D ground coordinates were extracted by the observation of the same points through the overlapping with the new images. As the results of the research, it is proved that the stereo segments image can be used as the ground controls through the accuracy analysis between the coordinates of the images and the ground. Improved results were obtained between the coordinates by the ground survey and those by the 3D modeling using new images and the observation of the same points. Positional changes were not found during observing the same points, and the research presented the methodology for improving the process of the control survey by showing the availability of the image controls on the stereo segments image instead of the ground controls.