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유비쿼터스 GIS 5장

유비쿼터스와 지형공간정보 사이버강의 5장

지형공간정보 생성 방안(1)(Acquisition of Ubiquitous GI)

지형공간정보 생성방안


GIS 데이터 생성 방법

도형자료(위치, 도형, 영상정보) 취득 방법

(1) 기존 자료 활용 방법국가기본도(지도), 삼각점조서(좌표), 기존 영상(항공사진)을통해 자료 취득

장점 : 자료취득의 경제적. 신속성 확보

단점 : 자료의 갱신도 저하

스캐닝(Scanning), 디지타이징(Digitizing), 벡터라이징(Vectorizing)

(2) 새로운 자료 취득 방법장점 : 자료의 갱신도 및 정확도 확보

단점 : 자료 취득 비용 및 시간이 많이 듬

지상측량에 의한 방법 : TS에 의한 COGO시스템, GPS항공사진측량에 의한 방법 : 종래방법, GPS/INS 항공사진측량, 정사영상

원격탐사에 의한 방법 : 고해상도 위성영상

기타 방법 : 각종 LiDAR에 의한 방법, GPS-VAN, 무인비행선 등

속성자료 취득 방법 : 서류, 보고서, 기간 전산망 등 활용


기존 자료 활용 방법

기존 자료지도, 도면,사진 등

기존 자료지도, 도면,사진 등

Vector 자료Vector 자료 DigitizingDigitizing

Raster 자료Raster 자료

위상관계 설정위상관계 설정

ScanningScanning VectorizingVectorizing 편집편집 위상관계 설정위상관계 설정

지도상의 위치 관계를 Computer상의(x,y)좌표로 변환시키는 과정

자료 구조(1) 벡터(Vector) 자료 구조

l 디지타지져로 작업, 좌표에 의해 도형요소 저장

l 추후 위상관계 정립으로 GIS 데이터로 전환

(2) 레스터(Raster) 자료 구조

l 스캐너로 작업, 영상소에 의해 도형요소 저장

l 벡터라이징을 통해 벡터자료로 전환


스캐닝(Scanning) : 레스터자료 생성

스캐너를 이용한 자동 입력

다양한 형태의 정보 입력 가능(사진, 그림, 지도 등)입력 결과는 영상소 단위의 격자(grid cell) 형태

디지타이징(Digitizing) : 벡터자료 생성

속도 : 스캐닝에 비해 늦음(5~10배 이상)경제성 : 디지타이징이 양호(3~4배 정도)정확도 : 디지타이징이 좋음

입력결과는 자료 전환 없이 이용 가능

Hybrid 방법 : 스캐닝 + 벡터라이징

기존 자료 활용 방법

스캐닝 광경

디지타이징 광경


종이지도의 GIS 데이터화 과정

벡터자료레스터 영상

벡터라이징S/W 이용

• SCORPION• RCAD• GEOVEC

스캐닝(400dpi이상)

지도, 도면

GISS/WImport

위상관계가정립된

GIS DATA

위상관계가정립된

GIS DATA

지도나 도면 스캐닝 : 해상도 400dpi이상

벡터라이징 작업 방식등고판 : 자동 및 반자동 방식

(벡터라이징 전문 S/W 활용) 인공판 : 수동방식

(벡터 전문 S/W 활용)

지도나 도면 스캐닝 : 해상도 400dpi이상

벡터라이징 작업 방식등고판 : 자동 및 반자동 방식

(벡터라이징 전문 S/W 활용) 인공판 : 수동방식

(벡터 전문 S/W 활용)


수치지도를 활용한 3차원 DB 구축

3차원 정사사진영상과 3차원 건물의 중첩 밑에서 바라본 3차원 GIS 데이터

등고선 데이터와 점 데이터에 의한 TIN 생성항공사진영상 데이터와 TIN을 중첩한 사진


지상측량에 의한 새로운 자료 생성

최근 종합측량기인 토털스테이션의 전자야장

(COGO)기능 활용 : 3차원 측량

현장 작업후 전자야장을 CAD와 연결하여 직접

수치 벡터데이터 생성

Ø 장점 ; 소규모 지역의 지형공간 DB 취득 용이

Ø 단점 ; 완전한 전산화의 어려움 차츰 변화

측량 원점측량 원점

도근점 측량도근점 측량

기준점 측량기준점 측량

수평위치결정

• 삼각측량

• 다각측량• 삼변측량

수평위치결정

• 삼각측량

• 다각측량• 삼변측량

수직위치결정

• 수준측량

수직위치결정

• 수준측량

지형도제작측량

• 평판측량

• 시거측량

지형도제작측량

• 평판측량

• 시거측량

원도 제작원도 제작 DigitizingDigitizing 위상관계 설정위상관계 설정

COGO

TS에 의한3차원측량TS에 의한3차원측량

벡터편집전문 S/W벡터편집전문 S/W

위상관계설정

위상관계설정


TS에 의한 새로운 자료 취득 과정

토털스테이션에 의한 자료 생성

TS에 의해 생성된 벡터자료

토털스테이션에 의한 현장 관측 토털스테이션에 의한 3차원측량

COGO의 관측점 화일점번호

점 CODE측점의 3차원좌표

벡터화 S/W벡터화 S/W


GPS를 이용한 새로운 자료 생성

GPS(Global Positioning System) 정의 및 원리

인공위성(NAVSTAR)을 이용한 범세계적 위치결정시스템으로 정확한

위치를 알고있는 위성에서 발사한 전파를 수신하여 관측점 까지 소요

시간을 관측함으로써 관측점의 3차원좌표 및 세계시를 구하는 시스템

Static 방식(DGPS)

Real-TimeKinematic 방식

NAVSTAR 위성


GNSS의 종류 및 특성

GNSS(Global Navigation Satellite System)현황

GPS미국(국방성)에서 1973년부터 운영, NAVSTAR GPS,고도 20,180Km, 위성수 24기(현재 27기 운용)

GLONASS러시아(국방성), 1982년 위성발사, 위성수 24기중 현재 17기 운용,고도 19,100Km

GALILEO유럽연합, 1999년 사업착수, 2008년 36기 위성 운용 목표,고도 중고도


항공사진측량에 의한 새로운 자료 생성

항공사진측량에 의한 수치지도제작 공정

Ⅱ 기준점측량 및 항삼(AT)

Ⅲ 세부도화(수치도화)

Ⅳ 현지조사 및 보완측량

Ⅴ 편 집

항공사진 촬영Ⅰ 촬영계획항공사진

촬영

측량계획지상기준점측량항공삼각측량(AT)

대공표지설치

항공사진필름

수치도화 도화원도(전산화일)

도화원도출 력

출력도화원도(도면)

지리조사수정도화원도(도면)

정위치편집

현지보완측량

구조화편집 도면제작편집

사진기준점측량

도면출력

수치지도

수치지도(출력도면)


항공사진 촬영 공정

항측용 비행기를 통해 대상지역을 촬영고도에서 수직방향으로 사진 촬영 후 사진제작 까지의 처리 과정

촬영방향으로 종중복 60%, 인접코스별횡중복 30% 중복촬영

항측용비행기

항측용카메라

필름인화장비


항공사진측량용 카메라 비교

분리된 중심투영 사진 취득

중복도를 고려, FMC기능

동일 대상물이 사진상에 3번 촬영

Push Broom 방식의 스캐닝(영상)Forward/Nadir/Backward모든 물체가 3번 촬영됨

항공사진카메라 디지털항공사진카메라

디지털항측카메라Leica ADS40

항공사진카메라WILD RC30


기준점측량 및 항공삼각측량 공정

기준점측량세부 도화에 필요한 기준점(수평위치 및 표고)의 3차원 좌표를

결정하는 과정, 현지에서 지상기준점(GCP) 측량

항공삼각측량(Aerial Triangulation)결정된 지상기준점 성과를 기준으로 도화기 또는 좌표측정기로

사진기준점을 관측하여, 촬영당시 카메라의 위치 및 지상좌표를

결정하는 과정

GPS수신기

기준점측량 토털스테이션

점이사기

해석도화기


항공삼각측량(AT) 측량 성과를 기준으로 지도표현에 필요한

사항을 도화장비를 이용, 지도의 최초 원도를 작성하는 공정

해석 및 수치도화기를 이용하여 수치자료 취득을 위한 수치

도화 실시(지형지물을 3차원의 점, 선, 면으로 표현)

ß해석도화기

수치도화기à도화데이터를 이용한 3차원 모델링

ß도화원도

수치 도화 공정


현지조사 및 현지 보완측량 공정

현지조사는 해석도화 원도와 2배 확대사진을 이용하여 지리지명,

행정경계 등 도화내용의 미비점을 보완하여 지형 데이타베이스

내용을 충실히 하기 위한 작업 공정

현지보완측량은 항공사진에 명확히 나타나지 않는 각종 지형 지물

등을 현지에서 조사, 측량, 측정하여 해석 도화된 내용을 보완하기

위한 현지 측량 작업 공정

현지조사 및 현지보완측량 실시전경

2배 확대사진

도화원도à


현지조사사항 입력은 현지조사 및 항측보완측량 조사사항을

수치형태로 입력하는 작업

정위치편집은 입력된 현지조사 및 항측 보완측량 데이터를 이용

하여 해석 도화된 데이터를 정위치로 수정 편집하는 작업

도면제작편집은 지형도 도식기준에 맞도록 지형, 지하시설물, 기호, 명칭 등을 표준화하여 편집하는 작업

도화원도

현지조사사항입력

정위치편집à

도면제작편집

수치지도

편집 공정


GPS/INS 항공사진측량시스템 : 항공사진카메라 + GPS + INS(관성시스템)와 결합

관성시스템 : 회전각 결정, GPS 시통이 불가능한 지역의 위치결정시 우수성 입증

최근 외국 항측 동향 : 대부분이 GPS/INS 항공사진측량으로 이루어 지고 있음

GPS/INS 항공사진측량 방법

현상

필름검사인화 주기삽입밀착사진양화필름

GPS/INS 장비

GPS 수신기

건물 DEM 3D 모델링

3D 도화데이터을 이용한 3D GIS구현

800m

* INS : Ineritial Nevigation System


3차원 정사투영영상 생성 방법

정사투영영상 : 중심투영으로 인해서 지표상 기복에 따라 생긴 연직

사진상의 왜곡을 보정하여 정사투영영상 생성

수치정사투영영상수치정사투영영상

모자이크영상 생성모자이크영상 생성모자이크영상 재단모자이크영상 재단모자이크영상 수정모자이크영상 수정

DEM 제작DEM 제작 A.T성과(외부표정요소)A.T성과(외부표정요소)

카메라정보(내부표정요소)카메라정보(내부표정요소)

항공사진 스캐닝항공사진 스캐닝

+ +

영상처리 및 저장영상처리 및 저장

• 1200dpi(21 μm)


원격탐사에 의한 새로운 자료 생성

데이터 획득(인공위성센서)데이터 획득

(인공위성센서)

전처리과정(계통적 보정, 노이즈 제거 )

전처리과정(계통적 보정, 노이즈 제거 )

방사량 보정(대기영향보정)방사량 보정(대기영향보정)

활 용( GIS와 통합, 의사결정

지원 기본 자료)

화상분석(분 류)화상분석(분 류)

출 력(분석 결과 DB)

출 력(분석 결과 DB)

기하 보정(지도 좌표 부여)

화상강조( 필 터 링 )화상강조( 필 터 링 )

원격탐사의 정의• 대상물의 접하지 않고 항공기나 인공위성에 탑재된 MSC, MSS 센서을 이용하여 인간활동이 미치는 모든 영역에 대해 얻어진 영상이나대상물에서 반사 또는 방사되는 전자파를 해석하는 학문

• 최근 고해상도 위성영상의 출현으로 기존의 정성분야에서 지도제작이나, GIS DB 구축 등 정량적 분야의 활용이 증가됨

KOMSAT-2호

SPOT


고해상도 위성영상을 이용한 자료 취득

1980년대 프랑스 SPOT 위성이 발사되면서 지도제작에 활용

IKONOS, Quickbird 등 1m급 상업위성에 의한 대축척 지도제작 가능

우리나라 : 2005년 KOMPSAT-2 발사 활용

위성 및 고해상도 위성영상


고해상도 영상을 활용한 새로운 방법

ü GPS/INS 항공사진영상 활용

ü 디지털카메라 영상 활용

ü IKONOS 위성영상(해상도 1m) 활용

ü QuickBird 위성영상 활용

고해상도 영상 취득 방법 IKONOS 영상

5Cm 해상도디지털 카메라


항공 LiDAR측량에 의한 자료 취득

• 보통각 카메라

• 광각 카메라

• 각종 필터

GPS/INS를 이용한 항공사진촬영

GPS/INS를 이용한 항공사진촬영

기준점에 GPS 지상 기지국 설치

GPS 위성

레이저 스캐너LiDAR 시스템LiDAR 시스템

• Pulse 70kHz• Height 3,000m

항공디지털카메라항공디지털카메라

• 4K*4K 디지털 카메라

• R G B 적외선


초기 레이져 펄스물표면 반사(200~500m)

바닥 반사(수심70m까지)

해양조사용 LiDAR측량 원리

해양 LiDAR측량에 의한 방법


지상사진측량 및 지상 LiDAR측량에 의한 방법

디지털 지상사진 촬영(문화재 조사)

백제금동대향로 3차원모델링 지상 LiDAR 모델링 지상 LiDAR측량장비


DEM : 수목과 같은 자연지물과 건물 등의 인공지물을 포함하지 않는 지표면 자료

DTM : 적당한 밀도로 분포하는 지점들의 위치 및 표고의 수치 정보

DSM : 수목과 건물 등의 인공지물을 모두 포함하는 지표면 정보

DSM (Digital Surface Model)

수치표면모형 수치표고모형

수 목 건 물

DEM(Digital Elevation Model)

DTM (Digital Terrain Model)

고정밀 수치지형모델 활용 방법


GPS/VAN 시스템을 활용한 자료 생성

포장관리시스템(PMS) 관련 정보 수집

지능형교통시스템(ITS) 정보 수집

수치지도 수정/갱신

철도 관련 시설물 정보 수집

다양한 종류의 센서 탑재 가능 : CCD, LiDAR등

기존 GIS 데이터와의 연계

Total 지형정보 취득시스템 구축의 기반 조성

활용 분야

GPSINS

CCD 카메라

포장관리 활용 예 GPS/VAN + LiDAR 부착 3차원 도시정보 취득


모바일매핑시스템을 이용한 방법

차량에 CCD카메라와 위치측정 장비(GPS) 탑재

일정 속도로 도로를 운행하면서 도로 및 도로시설물 정보 취득

기존의 현장측량보다 비용/효율 측면에서 유리

수치지도나 3차원 자료의 수정/갱신 주기 단축

모바일매핑시스템(Mobile Mapping System)


무인비행선을 이용한 방법

현장에서의 영상정보 수집 및 제공이 용이함

GPS, INS 등 관측장비 탑재로 정확한 지형공간정보 취득

재해지역의 현장정보 취득이나 대축척지도제작, 시설물 관리에 활용

GPS/INS 무인비행선시스템

(acquisition of ubiquitous gi)hjiklee.sangji.ac.kr/강의관련/유비쿼터스/05장...

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