KR100538343B1 - 무선인터넷을 통하여 하천 유역 시설물 정보를 수치지도데이터베이스에 업데이트하는 하천정보 ｇｉｓ의 구축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선인터넷을 통하여 하천 유역 시설물 정보를 수치지도 데이터베이스에 업데이트하는 하천정보 GIS의 구축방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 하천 수치지도에 반영되지 않은 최근의 하천 유역 시설물 정보 및 변동사항을 CCD 카메라, GPS 및 INS를 장착한 두 대의 차량을 이용하여 수치사진측량 기술로 촬영하고, 차량내 컴퓨터를 이용하여 다시 정확한 좌표를 갖는 기준점의 교정좌표에 의하여 보정하여 무선단말기를 통하여 GIS 서버로 전송하여 수치지도 데이터베이스를 업데이트하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 하천 유역 시설물 정보를 GIS 시스템에 신속하게 업데이트할 수 있을 뿐만 아니라, 무선인터넷을 통하여 실시간으로 업데이트 함으로서, 측정된 자료를 측정현장에서 보정하므로 실내에서 보정하는 기존의 방법에 비해 신속성과 간편성이 있으며 이를 통해 실시간으로 보정된 수치지도를 사용자들에게 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

무선인터넷을 통하여 하천 유역 시설물 정보를 수치지도 데이터베이스에 업데이트하는 하천정보 ＧＩＳ의 구축방법{Method for Constituting GIS of River Information by Updating River Area Facilities Information to Digital Map via Mobile Internet}

발명의 분야

본 발명은 무선인터넷을 통하여 하천 유역 시설물의 변동상황을 수치지도 데이터베이스에 업데이트하는 하천정보 GIS의 구축방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 하천 수치지도에 반영되지 않은 최근의 하천 유역 시설물 변동사항을 CCD 카메라, GPS 및 INS를 장착한 두 대의 차량을 이용하여 수치사진측량 기술로 촬영하고, 차량내 컴퓨터를 이용하여 다시 정확한 좌표를 갖는 기준점의 교정좌표에 의하여 보정하여 무선단말기를 통하여 GIS 서버로 전송하여 수치지도 데이터베이스를 업데이트하는 방법에 관한 것이다.

발명의 배경

수치 지도는 지도 제작 기관(예컨대, 국립 지리원)이 지도상에 표현된 지형, 지물 등 도형 자료와 지명, 수치 등 속성자료를 컴퓨터에서 처리 될 수 있는 자료 형태로 변환하여 입력된 지도로서, 컴퓨터 기술의 발달로 지도 또는 측량 도면을 일정한 수치 데이터 형식으로 입력하고 그 위에 지상, 지하의 각종 도형정보(지도, 도면 등)와 대장, 조서 등의 속성(문자)정보를 연계하는 데이터베이스를 구축함으로서 지상은 물론 지하 시설물까지도 컴퓨터 그래픽을 이용한 실물에 가까운 입체적 방식으로 확인하고 관리할 수 있는 체계를 갖추게 되었다.

하천 유역의 시설물에는 상수도 처리시설, 하수도 처리시설, 댐, 폐수처리장 등 여러 가지 있을 수 있다. 그러한 시설물들은 영구히 존재하지 않고 환경변화, 주변 오염도의 변화 또는 정책적인 목적으로 철거되거나 신설되는 등 변화가 있게 마련이다.

이와 같은 하천 유역 시설물 현황의 변동사항을 반영하여 수치지도를 제작하려면 그 제작과정과 보정과정이 복잡하므로 장시간과 노력이 요구되어 수시로 업데이트 하기가 쉽지 않다.

이는 하천 유역 시설물에 변동사항이 있음을 주변의 토지이용 등의 계획에 반영하는 것을 어렵게 하는 요인이 된다.

이로 인해 상기와 같은 하천 유역 시설물의 변동사항을 반영하여 수치지도를 수시로 업데이트 할 필요성이 절실하다. 이러한 수치지도의 데이터베이스 보정방법으로 종래에는 항공사진, GPS등을 통하여 실내에서 컴퓨터 작업을 통하여 이루어져 왔다.

공개공보 특2003-5749는 도로주변의 시설물에 대한 3차원 위치를 정확하게 측정하고 데이터베이스화하는 것이나, 이는 실내 컴퓨터 작업을 행하여야 하며 또한 연속적인 하천정보에 적용하기에는 곤란한 점이 있다.

공개공보 특2004-24624는 영상정보를 이용하여 지리정보를 구축하는 것을 특징으로 하고 있으나, 서버와 연동될 수 있는 시스템이 아니며, 또한 무선인터넷을 이용하여 실시간으로 갱신이 어렵고, 또한 영상정보로부터 계산된 좌표를 보정하는 것이 제시되고 있지 못하여 수치정보에 대한 신뢰도가 떨어질 수 있다.

실용신안 등록번호 20-375700는 인터넷을 이용하여 오차정보와 지리정보를 제공하는 고정밀 디지피에스 시스템 장치에 관한 것이나, 이는 실시간으로 오차정보를 제공하는 것이고 오차정보를 획득은 기준국으로부터 중파신호를 통해 얻어진다. 따라서 하천유역의 변동사항을 얻기가 힘들고 또한 실시간으로 수치데이터베이스를 보정을 하는 데 한계가 있다.

기타 수치지도를 보정하는 방법에는 등록번호 10-450340, 10-448054, 10-456195등이 있으나, GPS를 통해 얻은 좌표를 보정하는 것으로서 실시간으로 현장에서 업데이트 하지 못하며 하천정보를 다루기도 어렵다.

이와 같은 종래기술은 하천 유역 시설물 변동상황이라는 특수정보를 얻기가 어렵고, 서버상의 수치지도 데이터베이스를 촬영 현장에서 실시간으로 업데이트 하지 못하여 이를 사용하는 사용자가 정확한 데이터를 신속하게 제공하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 두 대의 차량을 이용한 수치사진 측량을 통해 하천 유역 시설물 정보를 측정 차량내에서 좌표화 하여 보정하고, 보정된 수치지도의 좌표 데이터를 무선인터넷을 통하여 GIS 서버상의 수치지도 데이터베이스를 신속하면서도 정확성 있는 정보로 업데이트하는 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 CCD 카메라, GPS(Global Positioning System), INS(Inertial Navigation Systems), 컴퓨터, 무선인터넷이 가능한 단말기를 내장한 차량을 이용하여 하천 유역 시설물의 변동상황을 측정하고, 무선인터넷으로 하천정보 GIS 서버와 연결되어 하천 유역 시설물에 관한 데이터베이스를 업데이트하는 방법에 있어서, a) CCD 카메라, INS, GPS, 무선인터넷이 가능한 단말기를 내장한 두 대의 차량이 하천의 측정대상 지역을 이동하며, CCD 카메라, INS, GPS로부터 하천 유역 시설물에 관한 영상신호와 위치정보를 측정하는 단계; b) 무선인터넷을 통하여 하천정보 GIS 서버에 접속하여 해당 측정지역의 수치지도 데이터를 전송받는 단계; c) 상기 차량의 컴퓨터에서 수치사진측량으로 획득한 좌표를 보정하기 위해 기준점의 교정좌표를 도입하고, 기준점의 위치를 수치사진측량하여 기준점의 좌표를 획득하는 단계; d) 상기 c) 단계에서 얻은 좌표를 이용하여 수치사진측량 좌표의 오차를 제거하는 오차좌표(오차좌표(Dx, Dy, Dz)는 Dx= Gx - Bx, Dy= Gy - By 및 Dz= Gz - Bz이고, 여기서, i = 1, ...., n이고, (Bx, By, Bz)는 기준점의 교정좌표이며, (Gx, Gy, Gz)는 기준점에서 획득한 좌표이다)를 획득하는 단계;e) 상기 d) 단계에서 획득한 오차좌표로 두 대의 차량으로부터 획득한 수치사진측량 좌표의 오차를 제거하여 보정좌표(여기서, 보정좌표(Xt_i, Yt_i, Zt_i)는 Xt_i= X_i - Dx, Yt_i= Y_i - Dy 및 Zt_i= Z_i - Dz이고, (X_i, Y_i, Z_i)는 두 대의 차량으로부터 획득한 수치사진측량 좌표로서 두 장 이상의 중복 촬영된 수치사진 상에서 동일한 점이 피사된 입체쌍을 찾아내 수치적으로 계산하여 얻은 좌표이다)를 얻는 단계; 및 f) 상기 e) 단계에서 얻은 보정좌표와 GIS 서버로부터 전송받은 하천 유역 시설물에 관한 수치지도 데이터베이스의 좌표와 비교하여, 기존의 수치지도에는 있으나 새로이 획득한 수치사진측량 좌표에는 존재하지 않는 철거된 시설물 좌표는 상기 수치지도 데이터베이스에서 삭제하고, 기존 수치지도의 데이터에 기록되지 않은 신설된 시설물 데이터는 상기 보정된 데이터를 *.DXF 파일로 변환하여 무선인터넷을 통하여 GIS 서버에 전송하고, 상기 변환된 *.DXF 파일을 GIS의 수치지도 데이터베이스에 적용하는 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 무선인터넷을 통한 하천정보 GIS의 수치지도 데이터베이스를 업데이트하는 방법을 제공한다.

삭제

본 발명에서는 두 대의 CCD 카메라를 이용하여 측정대상물의 3차원 위치를 영상으로 획득하여 공간지리 데이터를 획득한다. 수치사진측량 기술은 두 장 이상의 중복 촬영된 수치사진상에서 동일한 점이 피사된 입체쌍을 찾아내는 기술로서, 컴퓨터를 이용하여 수치적으로 계산하는 것이다.

이러한 수치사진측량기술은 주로 차량을 이용하는데, 차량을 이용한 수치사진 측량 시스템에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

차량을 이용한 수치사진 측량 시스템의 일반적인 시스템 구성을 살펴보면 GPS(Global Positioning System, 위성항법장치)와 INS(Inertial Navigation Systems, 관성항법장치)을 통합한 시스템과 두 대이상의 CCD 카메라를 사용한다.

GPS는 1970년초 미국 국방부가 지구상에 있는 물체의 위치를 측정하기 위해 만든 군사 목적의 시스템이다. 그러나, 오늘날에는 민간에서도 널리 사용되고 있다. GPS를 이용하면 위치와 시간을 얻을 수 있다. 24개의 GPS 위성 (실제로는 보충 위성 3개 포함 27개)이 서로 다른 궤도로 지구 대기권을 계속 회전하고 있다. 이는 지구상 어느 시간 어느 곳에서도 4개 이상의 위성신호를 얻을 수 있도록 하기 위함이다. 위치를 측정하기 위해서는 동시에 최소 4개의 위성으로부터 신호를 받아야 한다. 물론 더 많은 위성으로부터 신호를 받으면 보다 정확한 위치 값을 얻을 수 있다. GPS 수신기는 동시에 처리하는 위성신호의 개수에 따라 4 채널, 8채널 등이 있다.

주로 비행기, 선박, 차량의 항법장치에 전자 지도와 함께 GPS가 사용되고 있으며, 사람들이나 차량 등 이동체의 위치를 파악하는 데에도 사용된다. 또한 개인휴대용 GPS 수신기가 개발되어 미지 탐사나, 군 작전시 자기 위치파악에 이용되고 있다. 최근에는 휴대용 무선전화기 내에 GPS 수신기를 내장하는 것도 개발, 출시되었다.

INS(Inertial Navigation Systems, 관성항법장치)란 이동체의 각가속도/가속도를 측정, 시간에 대한 연속적인 적분을 수행하여 현재위치와 속도, 진행방향을 계산하는 장치로서 자이로를 이용, 관성공간에 대해 일정한 자세를 유지하는 기준 테이블을 만들고, 그 위에 정밀한 가속도계를 장치하여 이 장치를 로켓, 항공기, 이동물체 등에 탑재한다. GPS와 달리 필요한 정보를 외부의 도움 없이 본체 내에 설치된 센서들을 통해 얻는다.

INS는 외부 도움없이 자신의 위치를 결정할 수 있는 특성으로 지형·기상 등에 영향을 받지 않으며 GPS로 구현이 곤란한 자세정보까지 얻을 수 있어 위치 및 자세정보를 필요로 하는 무기체계에 필수적 장비다. 또 전파방해 없이 위치·자세를 감지할 수 있어 GPS보다 유용하다는 장점이 있으나 최초위치를 입력해야 하고 이동거리 증가에 따라 위치오차가 증가됨으로써 이를 주기적으로 보정해 주어야 하는 단점도 가지고 있다. 본 발명에서는 단점을 최소화하기 위해 GPS와 연동시켜 위치를 보정하는 형태로 INS를 적용하였다.

차량을 이용한 수치사진측량 기법을 이용하면 두 대의 카메라에 모두 나타나는 모든 물체의 정확한 위치를 결정할 수 있다. 수치사진 측량 시스템의 위치정보는 GPS 수신기에 의해서 결정되지만, 비교적 낮은 데이터 수신율(1Hz)과 최소 위성이 4개 보여야 한다는 단점 때문에 GPS만 사용하는 것은 바람직하지 않다. 이와 같은 GPS 의 단점을 보완하기 위해서, 짧은 시간 동안 높은 정확도의 위치와 자세 정보를 고주파로 얻을 수 있는 관성항법 시스템(INS)를 연동하여 사용한다. GPS와 관성항법 시스템을 통합함으로써 정확한 GPS 위치정보가 관성항법 시스템의 데이터를 갱신하고, GPS 신호가 없는 사이에 관성항법 센서가 데이터를 제공한다. 관성항법 시스템의 경우 비교적 고가이므로 차속 휠 센서를 많이 이용하기도 한다. 휠 센서는 주로 차량의 두 바퀴에 부착하여 결과거리 뿐만 아니라 차량 방향각 변화의 계산이 가능하다. 각종 센서와 GPS간 관측의 기점에 대한 시각동기화는 매초마다 발생하는 GPS 수신기의 신호를 이용하여 휠 센서와 고도차계의 관측값과 시간을 할당한다. 휠 센서는 고도차계와 더불어 신호차단구간의 극복을 위한 위치결정의 부가장치로 많이 활용되고 있다.

사진 측량학적 측면에서 보면, 차량을 이용한 수치사진 측량 시스템은 GPS/INS의 위치, 자세 정보를 이용하는 입체 영상 시스템이다. 사람이 두 개의 눈으로 사물의 거리를 알아내는 것처럼, 두 영상에 나타나는 모든 물체의 위치정보를 알 수 있다. 모든 영상은 GPS/INS 장치에 의해 결정되는 영상이 획득된 순간의 위치와 자세 정보를 갖고 있다.

획득된 영상의 처리를 위해서 우선 촬영대상지역에 대한 실제 관측 작업 전 각종 센서들의 상태와 상호간의 편이벡터와 회전각을 실험실에서 관측한다. 정지상태의 3차원 측량 타켓을 이용하여 카메라의 내부표정 요소(초점거리, 주점 및 렌즈의 왜곡 매개변수) 및 외부표정 요소(카메라 촬영 때의 위치와 자세)를 결정할 수 있으며, 이러한 카메라 보정은 카메라의 내부표정 요소를 구하기 위해서도 필요한 과정이지만 항공 삼각측량과 같이 외부표정 요소를 산출할 수 있으므로 CCD/GPS/INS를 통합하기 위해서도 필요한 과정이다. 카메라 보정결과로 얻어지는 외부표정 요소와 동일 시간대의 GPS/INS 통합결과의 편이 벡터와 회전 매트릭스를 계산하여 현장 측량에서 촬영된 모든 영상에 대한 외부표정 요소를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 상기의 수치사진측량 시스템에서 측정된 데이터로부터 오차좌표를 통하여 보정하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 d) 단계의 오차좌표(Dx, Dy, Dz)는 Dx= Gx - Bx, Dy= Gy - By 및 Dz= Gz - Bz이고, 상기 e) 단계의 보정좌표(Xt_i, Yt_i, Zt_i)는 Xt_i= X_i - Dx, Yt_i= Y_i - Dy 및 Zt_i= Z_i - Dz인(여기서, i = 1, ...., n이고, (Bx, By, Bz)는 기준점의 교정좌표이며, (Gx, Gy, Gz)는 기준점에서 획득한 좌표이고, (X_i, Y_i, Z_i)는 수치사진측량을 통하여 얻는 좌표값이다) 것을 특징으로 할 수 있다.

하천 유역 시설물의 변동 상황을 수치지도에 업데이트하는 하천정보 GIS의 구축방법에 관한 본 발명을 달성하기 위한 구성을 살펴보면, CCD 카메라, GPS, INS, 컴퓨터, 무선인터넷이 가능한 단말기를 내장한 두 대의 차량과, 차량내의 무선인터넷 단말기를 통하여 하천정보 GIS 서버와 연결되어 하천 유역 시설물에 관한 데이터베이스를 업데이트 할 수 있도록 수치지도를 포함한다.

상기 차량을 이용한 수치사진측량에서 얻은 하천 유역의 영상데이터 및 수치데이터는 차량내에 구비된 컴퓨터에서 무선인터넷을 통하여 GIS 서버로부터 다운로드 받은 최근의 하천 유역 시설물의 수치지도 데이터와 비교분석하고 오차가 발생하는지 확인한 후, 오차가 있다면 그 오차를 반영하여 하천 수치지도를 업데이트 하게 된다.

상기 구성으로부터 하천 수치지도의 업데이트 과정을 설명한다.

(i) 두 대의 차량에서 하천 유역 시설물의 수치사진측량을 하여 얻어진 하천 유역 시설물에 관한 영상데이터 및 수치데이터를 수집한다.

(ii) 수집된 영상데이터 및 수치데이터가 동일한 위치 정보를 가질 수 있도록 수치 데이터의 좌표정보를 기준으로 하여 영상데이터를 기하보정한다. 기하보정이란, 영상 데이터의 수평방향의 공간적 왜곡들을 보정하는 것을 말한다.

(iii) 촬영 데이터의 촬영한 지역 기복변위 오차를 정사보정한다. 정사보정이란 수평방향의 왜곡과 지형에 의한 왜곡을 보정하는 것을 말한다. 보통 수치표고모델(DEM) 및 지상기준점(GCP)을 이용하여 보정한다.

(iv) 기하보정 및 정사보정을 거친 수치사진측량 데이터를 좌표화한다.

(v) 이렇게 얻은 수치사진측량 좌표를 GIS 서버로부터 다운로드 받은 하천 유역 시설물에 관한 수치지도 데이터와 비교분석하고 오차가 발생하는지 확인하고, 좌표상에 오차가 있는 것이 확인되면, 수치사진측량 좌표를 반영하여 하천 유역 시설물의 수치지도를 업데이트 한다.

상기와 같은 과정을 거쳐 얻은 수치사진측량 좌표는 일반적으로 오차가 많이 포함되어 있게 마련이다. 그러한 수치사진측량 좌표를 바로 하천 유역 시설물 수치지도에 적용할 데이터로 사용한다면 수치지도 데이터의 신뢰성이 떨어지게 될 것이므로 수치지도에 좀더 정확한 데이터를 업데이트 하기 위해서는 수치사진측량으로 얻은 데이터를 보정할 필요가 있다.

이하 수치사진측량으로부터 얻은 좌표를 보정하는 단계는 다음과 같다.

(i) 수치사진측량으로 획득한 좌표를 보정하기 위해 기준점의 교정좌표를 도입하는 단계;

(ii) 상기 기준점의 위치에서 수치사진측량을 통해 기준점의 좌표를 획득하는 단계;

(iii) 상기 (i) 단계와 (ii) 단계에서 얻은 좌표를 이용하여 수치사진측량 좌표의 오차를 제거하는 오차좌표를 획득하는 단계;

(iv) 상기 (iii) 단계에서 획득한 오차좌표로 수치사진측량 좌표의 오차를 제거하여 보정좌표를 얻는 단계; 및

(v) 상기 (iv) 단계에서 얻은 보정좌표를 하천 유역 시설물의 수치지도에 적용함으로써 업데이트된 수치지도를 확정하는 단계.

본 발명에서는 수치사진측량으로 얻은 좌표를 보정하기 위해 정확한 좌표를 포함하는 기준점을 도입하고, 그 기준점의 좌표를 이용하여 수치사진측량 좌표를 보정하는 방법을 도입한다. 보정하는 방법을 설명하기 위해 도입되는 좌표들은 하기와 같다.

(Bx, By, Bz)는 기준점의 좌표로서 정확히 교정된 좌표이다. (Gx, Gy, Gz)는 수치사진측량 사진의 기준점으로부터 획득한 좌표이다. 기준점의 (Bx, By, Bz)는 교정된 정확한 좌표이므로 기준점의 좌표는 수치사진측량 좌표를 보정하는데 사용한다.

상술한 바와 같이 상기 좌표에는 오차가 실리게 되므로, 기준점에서 획득한 좌표(Gx, Gy, Gz)는 기준점의 교정좌표(Bx, By, Bz)와는 차이가 있을 수 있는데, 오차는 각 성분별로 나타나며, 그 오차좌표를 (Dx, Dy, Dz)로 표기하면, 기준점의 교정좌표와의 관계는 하기와 같다:

Dx = Gx - Bx;

Dy = Gy - By; 및

Dz = Gz - Bz.

수치사진측량 데이터로부터 얻은 좌표는 (X_i, Y_i, Z_i)이다 (여기서, i = 1, ...., n 임). 여기서, i 는 각 수치사진측량 데이터로부터 좌표를 구하기 위하여 선정한 지점의 위치를 나타내는 인덱스로서, n은 그 좌표가 n개로 구성되어 있음을 의미한다.

상기 정의된 좌표들로부터 수치사진측량으로부터 얻은 좌표 (X_i, Y_i, Z_i)는 상기 오차좌표에 의해 보정되며, 그 보정된 좌표 (Xt_i, Yt_i, Zt_i)와 오차좌표와의 관계는 하기와 같다:

Xt_i = X_i - Dx;

Yt_i = Y_i - Dy; 및

Zt_i = Z_i - Dz.

따라서 실제 수치사진측량 데이터로부터 선정한 지점들의 좌표값은 (X_i, Y_i, Z_i)이지만, 오차가 실린 좌표값이므로 상기 좌표값을 보정한 좌표값(Xt_i, Yt_i, Zt_i)을 수치지도에 적용하여 업데이트된 결과를 보정한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 수행과정을 상세히 설명한다.

도 1은 차량을 이용하여 하천의 유역 시설물의 수치사진측량을 하고 이를 무선인터넷을 통하여 수치지도에 업데이트하기 위한 하천정보 GIS 구축 시스템이다. 두 대의 차량에 CCD 카메라, GPS, INS, 컴퓨터, 무선인터넷 단말기가 장착되어 있고, 위성을 통해 위치정보를 수신할 수 있으며, 무선인터넷을 통하여 GIS 서버와 연결되어 촬영지역에 대한 데이터베이스의 파일을 송수신할 수 있는 시스템이다. 도 1에서 검은색으로 표현된 시설물은 신설되어 새로 반영되어야 할 하천 유역 시설물이고, 회색으로 표현된 시설물은 철거되어 지도에서 삭제되어야 할 하천 유역 시설물이다.

도 2는 하천 유역의 수치사진측량을 하고 이를 하천정보 GIS 시스템의 데이터베이스를 업데이트하는 단계를 나타낸 흐름도이다. 변경된 하천 유역시설물(도 1에서 검은색 시설물 및 회색 시설물)에 대하여 차량을 이용하여 수치사진측량을 한다. 이때 CCD 카메라는 일정시간단위로 촬영대상에 대한 영상을 수집한다.

GPS(위성항법장치)는 CCD 카메라의 영상데이터에 동기화되어 영상촬영시의 카메라의 위치정보를 수집한다. INS(관성항법장치)는 카메라에 의한 영상데이터의 카메라 자세정보와 위치정보를 수집한다. 차량내의 컴퓨터에서는 상기 수집된 영상 데이터 및 수치 데이터를 통하여 수치지도에 적용하여 좌표화한다. 그리고 그 데이터를 기하 보정 및 정사보정 하여 수평방향의 공간적 왜곡들 및 지형에 의한 왜곡을 보정하도록 한다. 기하보정 및 정사보정을 통하여 얻은 데이터를 다시 좌표화하여 수치사진측량 좌표를 얻는다. 이렇게 얻은 수치사진측량 좌표를 수치지도 데이터와 오차가 있는지 확인하고, 오차가 있으면 이를 수치지도에 반영하여 업데이트하고 이러한 과정을 각 좌표별로 반복한다.

상기 CCD 카메라로부터 얻은 영상을 각 픽셀단위로 좌표화하여 상기 보정단계를 거친 후, GIS 서버로부터 다운로드받은 파일의 해당 픽셀좌표와 비교한다. 여기서 상기 다운로드 받은 파일은 파일 확장자가 *.DXF인 것이 바람직하다. DXF(Drawing Exchange Format)는 도면 교환 형식이라는 뜻으로, 서로 다른 컴퓨터 지원 설계(CAD) 프로그램 간에 설계 도면 파일을 교환하는 데 업계 표준적으로 사용되는 파일 형식이다. 변동사항이 있으면 차량의 컴퓨터상에서 각 필드캐드소프트웨어를 이용하여 상기 수치사진측량을 통해 얻어진 결과를 *.DXF로 변환하여 반영하고 이를 다시 GIS 서버로 전송하여 해당 수치지도 데이터베이스의 파일을 수정한다.

좌표화와 DXF 파일 변환 등은 차량내의 컴퓨터에서 행하는 데, 이러한 수치지도는 GIS소프트웨어로 실현된다. 가장 일반적인 소프트웨어는 미국 Autodesk사에서 개발된 AutoMAP이나 ESRI사에서 개발된 PCARC/INFO등이 있다.

수치지도상에는 다음과 같은 종류의 정보가 포함되어 있어야 한다. 도면내에 그려진 요소들의 위치정보인 좌표값으로서 선, 호, 다각형등과 같은 위치 및 형상을 좌표계로 표시한 지리정보, 지리정보에 부가하여 요소들의 성격을 나타내는 속성정보, 지리정보와 속성을 화면에 나타내는 출력정보, 각 도형요소간의 위상관계를 나타내는 위상정보등을 수치지도상에 갖추고 있어야 한다. 지리정보는 CAD에서는 주로 POINT, LINE, POLYLINE등으로 표현되며, 속성정보는 LAYER로 구분되며 TEXT, ATTRIB, XDATA, 외부DB로 표현되고, 출력정보는 COLOR, LINE Width, LineTYPE, HATCH Pattern, TextSTYLE등으로 표현된다.

촬영된 영상을 좌표화하여 DXF 파일로 변환시키는 것은 결국 AutoCAD상에서 화면에 표시되는 요소를 데이터베이스화하는 것이다. 따라서, 도면파일의 구조를 갖추기 위해서는 각종 요소의 테이블을 정의하여야 한다.

수치지도의 데이터베이스를 정의 및 처리를 하기 위해서는 SQL(Structured Query Language), SQL Interface, ASE(AutoCAD SQL Extension)등의 필요하며 이러한 프로그래밍 기법을 이용하여 수치데이터를 액세스하고 조작할 수 있다.

상기에서와 같이 촬영된 하천 유역 시설물의 변동 사항에 관한 데이터를 보정을 통하여 좌표화 하여 업데이트 한 결과를 무선인터넷을 통해 전송함으로서, 신속하게 업데이트된 GIS시스템을 구축할 수 있다.

무선인터넷 전송은 차량내의 컴퓨터에 무선인터넷을 내장하여 실행할 수도 있고, 전용 단말기를 통하여 송수신할 수도 있다. 최근에 통신회사에서 서비스하는 무선인터넷 서비스를 이용하는 것도 있을 수 있다.

또한, GIS 데이터는 일반적인 데이터에 비해 방대한 양의 데이터를 처리 및 전송해야 하는 부담이 있고, 이에 따라 심각한 응답 시간 지연이 발생할 수 있다. 이를 위해 처리 및 전송할 데이터의 양을 최소화 시킬 필요가 있다. 따라서 단지 업데이트 되어 바뀐 데이터만을 전송하여 빠른 시간내에 전송이 가능하고 신속하게 하천 유역 시설물의 변동사항을 반영한 업데이트된 하천정보 GIS를 구축할 수도 있다.

본 발명에서 검은색과 회색으로 표시한 하천 유역 시설물은 단지 수치사진측량 좌표만을 업데이트한 것이므로 오차가 실릴 가능성이 매우 높다. 이러한 수치지도는 향후 그 오차를 제거하여 보정을 해야 하며, 그 과정은 앞서 기술한 바와 같다.

수치사진측량 좌표를 통한 수치지도의 신속한 업데이트를 위해서, 수치지도의 내용을 기준점의 교정좌표를 이용하여 수치사진측량 좌표값을 보정함으로써 정확한 좌표를 얻고 이를 반영하여 수치지도를 업데이트 함으로써 수치지도를 확정하고 배포할 수 있는 것이다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 무선 인터넷을 통하여 하천 유역 시설물의 변동사항을 반영하여 GIS 서버의 데이터베이스에 업데이트 하는데 있어서, CCD 카메라, GPS 및 INS를 장착한 두 대의 차량으로부터 수치사진측량을 하고, 수치지도의 데이터와 수치사진측량을 통하여 획득한 데이터를 비교하여, 이를 수치지도에 반영하여 신속하게 수치지도를 업데이트할 수 있을 뿐 아니라, 기준점의 교정좌표를 도입하여 수치사진측량 좌표를 무선인터넷을 통하여 측정현장에서 보정하여 수치지도서버상의 데이터베이스를 갱신함으로써 수치지도를 현장에서 실시간으로 업데이트하고 사용자에게 제공할 수 있다.

도 1은 두 대의 차량을 이용하여 하천 유역의 시설물의 수치사진측량을 하고 이를 무선인터넷을 통하여 수치지도에 업데이트하기 위한 하천정보 GIS 구축 시스템이다.

도 2는 하천 유역 시설물의 수치사진측량을 하고 이를 하천정보 GIS 시스템의 데이터베이스를 업데이트하는 단계를 나타낸 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 신설된 하천 유역 시설물(검은색) 및 철거된 하천 유역 시설물(회색)

S: GPS 위성

Claims (2)

1. CCD 카메라, GPS(Global Positioning System), INS(Inertial Navigation Systems), 컴퓨터, 무선인터넷이 가능한 단말기를 내장한 차량을 이용하여 하천 유역 시설물의 변동상황을 측정하고, 무선인터넷으로 하천정보 GIS 서버와 연결되어 하천 유역 시설물에 관한 데이터베이스를 업데이트하는 방법에 있어서,

   a) CCD 카메라, INS, GPS, 무선인터넷이 가능한 단말기를 내장한 두 대의 차량이 하천의 측정대상 지역을 이동하며, CCD 카메라, INS, GPS로부터 하천 유역 시설물에 관한 영상신호와 위치정보를 측정하는 단계;

   b) 무선인터넷을 통하여 하천정보 GIS 서버에 접속하여 해당 측정지역의 수치지도 데이터를 전송받는 단계;

   c) 상기 차량의 컴퓨터에서 수치사진측량으로 획득한 좌표를 보정하기 위해 기준점의 교정좌표를 도입하고, 기준점의 위치를 수치사진측량하여 기준점의 좌표를 획득하는 단계;

   d) 상기 c) 단계에서 얻은 좌표를 이용하여 수치사진측량 좌표의 오차를 제거하는 오차좌표(오차좌표(Dx, Dy, Dz)는 Dx= Gx - Bx, Dy= Gy - By 및 Dz= Gz - Bz이고, 여기서, i = 1, ...., n이고, (Bx, By, Bz)는 기준점의 교정좌표이며, (Gx, Gy, Gz)는 기준점에서 획득한 좌표이다)를 획득하는 단계;

   e) 상기 d) 단계에서 획득한 오차좌표로 두 대의 차량으로부터 획득한 수치사진측량 좌표의 오차를 제거하여 보정좌표(여기서, 보정좌표(Xt_i, Yt_i, Zt_i)는 Xt_i= X_i - Dx, Yt_i= Y_i - Dy 및 Zt_i= Z_i - Dz이고, (X_i, Y_i, Z_i)는 두 대의 차량으로부터 획득한 수치사진측량 좌표로서 두 장 이상의 중복 촬영된 수치사진 상에서 동일한 점이 피사된 입체쌍을 찾아내 수치적으로 계산하여 얻은 좌표이다)를 얻는 단계; 및

   f) 상기 e) 단계에서 얻은 보정좌표와 GIS 서버로부터 전송받은 하천 유역 시설물에 관한 수치지도 데이터베이스의 좌표와 비교하여, 기존의 수치지도에는 있으나 새로이 획득한 수치사진측량 좌표에는 존재하지 않는 철거된 시설물 좌표는 상기 수치지도 데이터베이스에서 삭제하고, 기존 수치지도의 데이터에 기록되지 않은 신설된 시설물 데이터는 상기 보정된 데이터를 *.DXF 파일로 변환하여 무선인터넷을 통하여 GIS 서버에 전송하고, 상기 변환된 *.DXF 파일을 GIS의 수치지도 데이터베이스에 적용하는 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 무선인터넷을 통한 하천정보 GIS의 수치지도 데이터베이스를 업데이트하는 방법.
2. 삭제