KR100836196B1 - Method for precise topograhic information extraction of lidar using transmittance property - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 따른 개략적인 블록 흐름도.1 is a schematic block flow diagram according to a method for extracting Lidar terrain information using vegetation permeation characteristics of the present invention.
도 2는 본 발명의 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 따른 1차 분리 단계를 도시한 그래프.Figure 2 is a graph showing the first separation step according to the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics of the present invention.
도 3은 본 발명의 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 따른 1차 분리 단계의 그래프.Figure 3 is a graph of the first separation step according to the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics of the present invention.
도 4는 본 발명의 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.4 is a flow chart schematically showing a method for extracting Lidar terrain information using vegetation permeation characteristics of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법의 초기 분리 단계에 따른 그래프.5 is a graph according to the initial separation step of the Lidar terrain information extraction method using vegetation permeation characteristics according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법으로 연구 영역 1에 적용한 도.6 is a view applied to the study area 1 in the Lidar terrain information extraction method using vegetation permeation characteristics according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정 보 추출 방법으로 연구 영역 2에 적용한 도.7 is a view applied to the
<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명> <Brief description of reference numerals for the main parts of the drawings>
1: 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법1: Lidar Terrain Information Extraction Method Using Vegetation Transmission Characteristics
10: Lidar 원본 데이터 30: 초기 분리 단계10: Lidar Source Data 30: Initial Separation Steps
31: 순수 초기 응답 33: 단일 응답31: pure initial response 33: single response
35: 순수 말기 응답 50: 1차 분리 단계35: pure terminal response 50: primary separation stage
51: 지면점 후보 53: 비지면점51: ground point candidate 53: non-ground point
70: 2차 분리 단계 71: 지면점70: secondary separation step 71: ground point
73: 비지면점73: free ground point
본 발명은 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산림 영역에서 Lidar 신호가 반사되어 초기 응답과 말기 응답으로 분리시켜 저장한 아스키 형태의 Lidar 데이터를 이용하여 식생 지역에서 나타나는 초기 및 말기 응답 신호의 높이차를 이용하여 지형 정보를 추출하기 어려운 산림 지역에서의 지형에 대한 정보를 추출하는 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of extracting Lidar terrain information using vegetation permeation characteristics, and more particularly, in the vegetation region by using the ASCII type Lidar data which is stored in the forest area by reflecting the Lidar signal and separating it into an initial response and a late response. Lidar topographic information extraction method using vegetation permeation characteristics that extracts topographic information in forest areas where it is difficult to extract topographical information by using height difference of appearing early and late response signal.
일반적으로, 수치 표고 모델(數値標高-,Digital Elevation Model)은 지리 정보 시스템(GIS)의 구축을 위하여 사용되는 3차원 좌표로서, 지형을 표현한 수치 지형 모델(DTM:Digital Terrain Model)과, DTD(Digital Terrain Data), DTED(Digital Terrain Elevation Data) 등을 포함하여 이루어진다.In general, a digital elevation model (3D) is a three-dimensional coordinate used for the construction of a geographic information system (GIS), a digital terrain model (DTM) representing a terrain, and a DTD. (Digital Terrain Data), DTED (Digital Terrain Elevation Data), and the like.
더불어, Lidar은 레이저 광선을 발사하고, 이의 반사와 흡수를 이용하여 3차원의 지형 공간에 대한 정확하면서 밀도가 높은 정보를 제공할 뿐만 아니라, 산림과 같은 식생이 존재하는 지역에서 레이저 신호가 수관층을 투과하여 지면에 반사되는 특성을 보인다.In addition, Lidar fires laser beams and uses their reflections and absorptions to provide accurate and dense information about three-dimensional geospatial spaces, as well as laser signals in areas where vegetation such as forests exist. It is transmitted and reflected on the ground.
그러나, 상기 Lidar을 이용한 정밀 지형 자료 구축을 위하여, 레이저 신호 중 지표면에서 반사된 신호만을 분리하는 기법인 필터링은 도시 지역을 기반으로 개발되어, 격자형으로 변환시키거나 또는 말기 반사 신호만을 이용하는 방법이 주를 이루고 있어, 보간 방법으로 Lidar가 제공하는 정밀한 자료의 질을 떨어뜨리며, 산림 지역에서 수고를 추출하는 방법의 경우에는 말기 반사 신호만을 이용하여 지면점을 분리하여 분리율이 감소하고, 수직적 간섭 요인의 임목 및 하층 식생으로 인하여 순수 지표면을 정확하게 나타낼 수 없는 등의 문제점이 있었다.However, in order to construct the precise terrain data using the Lidar, filtering, which is a technique of separating only the signal reflected from the surface of the laser signal, has been developed based on the urban area, so that a method of converting to a lattice or using only the terminal reflected signal is used. As a result, interpolation method reduces the quality of precise data provided by Lidar, and in the case of extracting effort from the forest area, the separation rate is reduced by separating the ground points using only the terminal reflection signal, and the vertical interference factor Due to the tree planting and lower vegetation, there was a problem that the pure surface could not be represented accurately.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, Lidar 점 데이 터를 이용하여 Lidar의 식생 투과 특성을 바탕으로 지형 정보를 추출하기 어려운 산림 지역에서 고정밀의 지형정보를 추출하고자 한다. Lidar의 식생 투과 특성은 임목 및 하층 식생 등 수직적 간섭 요인이 존재하는 산림 지형에서 순수 지표면을 도시하는 정밀 수치고도자료의 구축을 효과적으로 수행하기에 적합하며, Lidar 점 데이터를 이용하여 지면점을 분리시킴으로써 정밀도를 증가시킬 수 있는 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and it is intended to extract high-precision topographic information from forest areas where it is difficult to extract topographic information based on the vegetation permeation characteristics of Lidar using Lidar point data. Lidar's vegetation permeation characteristics are suitable for effectively constructing precision high-altitude data showing pure land surface in forest terrain where vertical interference factors such as trees and lower vegetation exist. An object of the present invention is to provide a method of extracting Lidar terrain information using vegetation permeation characteristics that can increase the precision.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 산림 영역에서 Lidar 신호가 반사되어 획득한 2진 데이터를 초기 응답과 말기 응답으로 분리시켜 저장한 아스키 형태의 Lidar 데이터에서 중복 기록되는 단일 응답을 분리하는 초기 분리 단계; 상기 초기 응답과 말기 응답 중에서 지면점 후보와 수관부의 응답인 비지면점을 분리시켜, 비지면점을 필터링하는 1차 분리 단계; 상기 지면점 후보 중에서 지면에 최대한 근접한 면을 기준으로 일정 거리 초과되는 지면 근접물인 지면점 후보를 필터링하는 2차 분리 단계; 를 포함한다.In order to achieve the object as described above, the present invention is to separate a single response that is duplicated in the ASCII format Lidar data stored by separating the binary data obtained by reflecting the Lidar signal in the forest area into an initial response and a late response Initial separation step; A first separation step of filtering the non-floor point by separating the non-ground point, which is the response of the ground point candidate and the crown portion, from the initial response and the late response; A second separation step of filtering a ground point candidate, which is a ground proximity object exceeding a predetermined distance based on a surface closest to the ground among the ground point candidates; It includes.
여기서, 상기 1차 분리 단계는 수관부에서 반사기록된 초기 응답 중 최고치의 표고와 수관부 이하 영역에서 반사기록된 말기 응답 중 최저치의 표고 중에서, 근접한 점을 설정하는 단계; 상기 초기 응답 최고치와 근접한 점의 높이 차가 말기 응답 최저치와 근접한 점의 높이 차 미만이면 지면점 후보로 설정하는 단계; 상기 초기 응답 최고치와 근접한 점의 높이 차가 말기 응답 최저치와 근접한 점의 높이 차 이상이면 비지면점으로 필터링하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the first step of separating may include setting a point close to each other between an elevation of the highest value of the initial response recorded in the water pipe and an elevation of the lowest value of the terminal response reflected in the sub-water area; Setting as a ground point candidate if the height difference between the point close to the initial response maximum is less than the height difference between the point close to the terminal response minimum; If the height difference between the point close to the initial response maximum is greater than the height difference between the point close to the terminal response lowest value, filtering the non-ground point; Characterized in that consists of.
그리고, 상기 1차 분리 단계에서 지면점을 초과하는 높이의 데이터는 필터링되는 것을 특징으로 한다.And, the data of the height exceeding the ground point in the first separation step is characterized in that the filtering.
또한, 상기 2차 분리 단계는 상기 지면점 후보 중에서 지면에 최대로 근접한 데이터로 이루어진 면을 기준면으로 설정하는 단계; 상기 기준면으로부터 일정 거리를 초과하는 지면점을 비지면점으로 분류하는 단계; 상기 필터링에 따라 지면에 근접한 지면 근접물을 필터링하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary separation may include setting, as a reference plane, a plane composed of data closest to the ground among the ground point candidates; Classifying a ground point exceeding a predetermined distance from the reference plane as a non-ground point; Filtering a ground proximity proximate to the ground according to the filtering; Characterized in that it comprises a.
더불어, 상기 일정 거리에 따라 지면점의 수가 조절되는 것을 특징으로 한다.In addition, the number of ground points is adjusted according to the predetermined distance.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 따른 개략적인 블록 흐름도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법은 항공 상에서 신호를 송신하여 반사되는 신호를 수신하는데, 이에 따라 저장되는 데이터는 Lidar 원본 데이터(10)이며, 이는 상기 데이터 획득을 할 때 2진 데이터를 초기 응답(First Response)과 말기 응답(Last Response)으로 분리하여 아스키(ASCII: American Standard Code for Information Interchange) 데이터로 저장된다.1 is a schematic block flow diagram illustrating a Lidar terrain information extraction method using vegetation permeation characteristics of the present invention. As shown in the figure, Lidar terrain information extraction method using the vegetation transmission characteristics according to the present invention receives a signal reflected by transmitting a signal on the air, according to the stored data is Lidar
상기한 바와 같이, 상기 Lidar 원본 데이터(10)는 상기 2진 데이터는 아스키 코드 형태의 초기 응답 및 말기 응답을 포함하여 이루어진다.As described above, the Lidar
여기서, 여기서, 초기 응답 또는 말기 응답과 같은 수신 신호들은 식생 지역과 같이 투과되는 지역에서 각각의 수신 신호들의 위치가 변하면서 기록되지만, 투과되지 않는 건물 또는 도로 등과 같은 인공 구조물이 산재한 지역에서는 초기 응답 또는 말기 응답이 투과되지 않는 인공 구조물로 인하여 동일하게 수신된다.Here, the received signals such as the initial response or the late response are recorded by changing the position of each received signal in a transmissive area such as a vegetation area, but in an area interspersed with artificial structures such as buildings or roads that are not transmissive. Or the same because of an artificial structure in which the terminal response is not transmitted.
이와 같은 초기 응답 및 말기 응답이 동시에 중복되어 기록되는 단일 응답(Singular Response, 33)의 지역적 분포 특성은 상기 인공 구조물이 존재하는 영역 뿐만 아니라, 살림 지역과 같은 식생 지역에서도 상기한 중복 수신인 단일 응답(33)이 발생되지만, 인공 구조물이 다수 존재하는 영역에 비하여 적은 편이다.The regional distribution characteristic of the single response (Singular Response, 33) in which the initial response and the late response are recorded at the same time is recorded in the vegetation area such as the safari area as well as the area where the artificial structure exists. 33) occurs, but is less than in areas where there are many artificial structures.
따라서, Lidar는 산림 지역에서 단일 응답을 제외한 초기 응답 및 말기 응답이 나타내는 표고 값의 차이로서 그 지역에 존재하는 수목의 높이값에 대한 정보를 제공한다. 이를 위하여 상기 초기 응답 및 말기 응답을 초기 분리 단계(30)에서 순수 초기 응답(31)과 순수 말기 응답(35)과 중복되어 기록되는 단일 응답(33)으로 분리한다.Therefore, Lidar provides information about the height value of the trees in the area as the difference between the elevation values represented by the initial response and the late response except for the single response in the forest area. To this end, the initial response and the final response are separated into a
또한, 상기 초기 분리 단계(30)에서 상기 Lidar 원본 데이터(10)의 초기 응답 및 말기 응답을 상기 순수 초기 응답(31)과 단일 응답(33)과 순수 말기 응답(35)으로 분류하게 되면, 각각의 데이터를 필터링 처리하는데 있어서, 중복 처리되는 상기 단일 응답(33)에 대한 데이터를 제거함으로써, 고밀도의 Lidar 자료를 처리하는 데 효율성을 가져올 수 있으므로, 본 발명에 따른식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법을 적용하기 전 단계로써, 상기 단일 응답(33)을 먼저 분리한다.In addition, when the initial response and terminal response of the Lidar
그리고, 상기 단일 응답(33)을 분리시킨 초기 분리 단계(30)의 순수 초기 응답(31)과 순수 말기 응답(35)으로부터 지면점과 가장 근접한 지면점 후보(51)와 수관부와 같은 비지면점(53)을 1차 분리 단계로서 분리해낸다.Then, from the pure
여기서, 수관부의 응답을 제거하는 것과 같은 1차 분리 단계(50)는 일정한 단위 면적 당 기록되는 Lidar 데이터를 수목의 수관부와, 지면 부근에서 반사되어 기록되는 지면 부근부를 각각의 그룹으로 분리시키는 과정을 의미한다.Here, the
도 2는 본 발명의 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 따른 1차 분리 단계를 도시한 그래프이고, 도 3은 본 발명의 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법에 따른 1차 분리 단계의 그래프이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법 중 1차 분리 단계에서는 일정한 단위 면적당 기록되는 Lidar 자료를 수목의 수관부와, 지면 부근에서 반사되어 기록되는 지면점 후보를 분리하기 위하여 수행된다.2 is a graph illustrating a first separation step according to the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics of the present invention, Figure 3 is a first separation step according to the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics of the present invention Is a graph. As shown in the drawings, in the first separation step of the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics according to the present invention, the Lidar data recorded per fixed unit area is reflected by the water pipe part of the tree and the ground recorded near the ground This is done to separate point candidates.
여기서, 지면점 후보를 분리하기 위하여, 수관부로부터 반사된 신호라고 확신할 수 있는 자료들을 걷어내는 역할을 수행하는데, 실행되는 면적은 10m x 10m 이며, 상기 면적은 본 발명에 따른식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법(1)에서 이용한 Lidar 데이터의 100 내지 150개의 수신 신호가 기록되는 공간으로써, 이는 초기 응답 및 말기 응답이 적절히 분포되어 자료 처리 및 시간 측면에서 이용하기에 바람직하다.Here, in order to separate the ground point candidate, it plays a role of extracting data that can be confirmed as a signal reflected from the water pipe part, and the area to be executed is 10m x 10m, and the area indicates the vegetation transmission characteristics according to the present invention. A space in which 100 to 150 received signals of Lidar data used in the used Lidar terrain information extraction method (1) is recorded, which is preferably used in terms of data processing and time since the initial response and the late response are properly distributed.
도 2에서 도시된 바와 같이, 초기 응답(FR: First Response)과 말기 응답(LR: Last Response)은 산림 지역에 대한 수직적 분포에 대한 특징을 보여주는데, 상기 초기 응답(FR)은 수관에서 반사되어 기록되며, 상기 말기 응답(LR)은 일부분의 수관 및 중간 부분에서 반사되어 기록되지만, 대부분은 지면에서 반사되어 기록된다.As shown in FIG. 2, the first response (FR) and the last response (LR) show characteristics of the vertical distribution over the forest area, and the initial response (FR) is reflected from the water pipe and recorded. The terminal response LR is reflected and recorded in a portion of the water pipe and the middle portion, but most are reflected and recorded in the ground.
이러한 수직적 분포를 바탕으로 1차 분리가 실행되는데, 일정한 면적에서 기록되는 Lidar 자료는 수관부에서의 반사되어 기록된 초기 응답(FR)의 최고치의 표고(Z)와, 수관층 이하에서 반사되어 기록된 말기 응답(LR)의 최저치를 자료 중 근접한 부분으로 i번째 자료를 결정한다.Based on this vertical distribution, the primary separation is performed. Lidar data recorded in a certain area is recorded at the elevation (Z) of the highest recorded initial response (FR) reflected by the water pipe and reflected below the water pipe layer. The lowest end of the final response (LR) is determined as the closest part of the data to determine the i-th data.
하기 식은 본 발명에 따른 1차 분리 단계를 나타낸다.The following formula represents the primary separation step according to the invention.
여기서, 1차 분리 단계는 수목이 존재하는 산림 지역에서 표고 자료를 이용하여 1차적으로 수관부에 해당하는 자료인 비지면점과, 지면점 부근의 분포하는 자료인 지면점 후보로 분리되므로, 완전한 지면점만으로 분리되지는 않는다.Here, the first stage of separation is based on the elevation data in the forest area where the trees exist, so that the first stage is separated into the non-ground point, which is the data corresponding to the crown, and the ground point candidate, which is the data distributed near the ground point. It is not separated by ground points alone.
상기 1차 분리 단계(50)에서 분리된 지면점 후보(51) 중에서 대부분의 지면점 후보가 구성하는 수학식 [3]에 의한 면을 기준면으로 설정하여, 상기 기준면으로부터 수학식 [4]에 의해 정의되는 일정 거리를 초과하는 지면점을 비(非)지면점(53)으로 분류하고, 상기 필터링에 따라 지면에 근접한 지면 근접물을 필터링한다. Among the
이는 하기 식으로 표현 가능하다.This can be expressed by the following formula.
즉, 지면에서 근접한 영역에 위치한 1차 분리 단계의 지면점 후보들이 성립하는 면인 도 3의 지면점 후보(51)들로 이루어진 면에서, 임의의 한 점(i)까지의 거리를 di 라고 하면, 이는 상기의 수학식 3 및 수학식 4로 나타낼 수 있다.That is, in the plane consisting of the
여기서, di의 거리에 따라 지면점(71)의 수가 조절되는데, 본 발명에서는 상기 거리가 0.3[m] 이상되는 지면점 후보(51)가 제거되었다.Here, the number of the
이는, ALTM 3070의 수직 오차가 비행 고도 1200m 일 때, 15cm 이므로, 비행 고도가 1500m 인 점과, 지면점의 손실의 정도를 고려하여 30cm로 설정하는 것이 바 람직하며, 이는 변경 가능하다.Since the vertical error of the ALTM 3070 is 15 cm when the flight altitude is 1200 m, it is preferable to set it to 30 cm in consideration of the point where the flight altitude is 1500 m and the loss of the ground point, which can be changed.
또한, 2차 분리 단계(71)는 1차 분리 단계(73)의 결과 지면점(71)으로 분리되는 데이터들에서, 지면과 근접한 영역에서 반사되는 기록들인 지면 근접물인 비지면점(73)을 검색하여 제거함으로써, 수치 고도 모델에서 연속적인 공간을 표현하기에 적절한 자료만을 선택할 수 있다.In addition, the
도 4는 본 발명의식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법은 자료 획득 당시의 2진 데이터를 초기 응답과 말기 응답으로 분리하여 저장한 Lidar에서 중복 기록되는 단일 응답을 분리하는 초기 분리 단계로 시작된다(S10).4 is a flowchart schematically illustrating a method of extracting Lidar terrain information using vegetation transmission characteristics of the present invention. As shown in the figure, the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics according to the present invention separates a single response that is duplicated and recorded in Lidar, which stores binary data at the time of data acquisition into an initial response and a late response. To begin with the initial separation step (S10).
그리고, 상기 초기 응답과 말기 응답 중에서 지면점 후보와 수관부의 응답인 비지면점을 분리시켜, 비지면점을 제거하는 1차 분리 단계(S20)를 수행하고, 상기 지면점 후보 중에서 지면에 최대한 근접한 면을 기준으로, 일정 거리 초과되는 지면 근접물인 지면점 후보는 제거하는 2차 분리 단계(S30)를 거친다.The non-ground point, which is the response of the ground point candidate and the crown portion, is separated from the initial response and the final response, and a first separation step S20 of removing the non-ground point is performed, and the ground point candidate is maximized on the ground. Based on the adjacent surfaces, the ground point candidate, which is a ground proximity exceeding a certain distance, is subjected to the secondary separation step S30 of removing.
다시 말하면, 초기 데이터로부터 1차 분리 단계에서는 수관부의 응답만을 제거하여 지면점 후보를 걸러내고, 상기 1차 분리 단계에서 예외의 경우 또는 완벽한 지형 측정을 위하여 상기 지면점 후보들로 이루어진 면 중에서, 가장 지면과 인접한 면을 기준으로 일정 거리 초과하는 지면점 후보들을 제거시킴으로써, 산림 지역으로 인하여 정확한 지형의 표현을 저해하는 요소들을 없애고, 수관부 및 인공 구 조물이 있는 구조물 등의 다양한 지형에 적용할 수 있다.In other words, in the first separation step, only the response of the crown portion is removed from the initial data to filter out the ground point candidates, and in the first separation step, in the case of an exception or the surface consisting of the ground point candidates for perfect terrain measurement, By removing ground point candidates that exceed a certain distance from the surface adjacent to the ground, it removes the elements that hinder accurate representation of the terrain due to the forest area, and can be applied to various terrains such as water pipes and structures with artificial structures. have.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법의 초기 분리 단계에 따른 그래프이고, 도 3을 참조하여 설명한다.도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법은 산림 지역에서 기록된 Lidar 데이터의 특성인 수목(水木)의 높은 밀집율을 형성하는 영역에서, 상기 수목의 높이의 특성을 이용하였다.5 is a graph according to an initial separation step of the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics according to an embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIG. 3. As shown in the figure, the vegetation according to the present invention Lidar terrain information extraction method using the permeation characteristics used the height characteristics of the tree in the region that forms a high density of trees, which is a characteristic of Lidar data recorded in the forest area.
여기서, Lidar 원본 데이터를 순수 초기 응답, 단일 응답, 순수 말기 응답 등으로 분리함으로써, 단일 응답의 특성을 검색하는데, 건물 또는 도로와 같은 인공 구조물은 주로 단일 응답으로 기록되며, 식생이 밀집된 곳일수록 수관층에서 반사 기록되는 단일 응답이 많으며, 수목이 존재하지 않아 지표면이 드러나거나 또는 초지와 같은 곳에서도 대부분의 Lidar 데이터는 단일 응답으로 기록된다.Here, by separating the Lidar original data into pure initial response, single response, pure late response, etc., the characteristics of a single response are retrieved. Artificial structures such as buildings or roads are mainly recorded as a single response, where the vegetation is concentrated. Many single responses are reflectively recorded in layers, and most Lidar data are recorded in a single response, even where there are no trees present or where the surface is exposed.
그러므로, 일정한 면적에서 단일 응답의 양은 수목의 밀집도를 나타내며, 단일 응답의 경우에는 수관부에 다수 분포되고, 수관 하부에도 일부 존재하는 것으로 볼 수 있으므로, 이 지역에서는 수목이 밀집되어 존재함을 알 수 있다.Therefore, the amount of single response in a certain area indicates the density of trees, and in the case of a single response, it can be seen that it is distributed in a large part of the crown and partially exists in the lower part of the crown. have.
그리고, 순수 초기 응답, 단일 응답, 순수 말기 응답으로 분류된 초기 분류 단계의 데이터는 1차 분리 단계에서 지면점 후보와 비지면점의 두 종류로 재분류된다.The data of the initial classification stage classified into pure initial response, single response, and pure final response are reclassified into two types of ground point candidate and non-ground point in the primary separation stage.
또한, 도 3은 도 5에서 보여지는 자료를 대상으로 1차 분리 단계를 실행한 후의 결과를 보여주는데, 1차 분리 단계가 실행된 후, 최종적인 지면점만을 선별하 는 2차 분리가 진행되고, 표 1은 연구 지역에 대한 Lidar 자료에 대한 정보 및 최종 분리 결과에 대한 결과를 도시한다.In addition, Figure 3 shows the result after performing the primary separation step for the data shown in Figure 5, after the primary separation step is performed, the secondary separation to select only the final ground point, Table 1 shows the information on Lidar data for the study area and the results for the final separation results.
상기한 바와 같이, 연구 영역 1 및 연구 영역 2 모두 단일 응답(Singular Response)이 다수 존재하며, 특히 도로가 존재하는 연구 영역 2는 도로에 반사 수신되는 단일 영역이 많다.As described above, the study area 1 and the
그리고, 연구 영역 1의 분리된 지면점 수는 13.613 개로서, 전체 자료 수의 26.92%에 해당하며, 연구 영역 2의 지면점 수는 32.992 개로 38.48% 에 해당한다.In addition, the number of separated ground points in study area 1 is 13.613, which corresponds to 26.92% of the total data, and the number of paper points in
또한, 연구 영역 2에서는 도로를 지면점으로 분리하였으며, 연구 영역 1에 비하여 산림의 분포 면적이 적음으로 인하여 지면점이 다수 나타나고, 수관층 자료수는 비지면점 수 중에서 수관에서 반사 기록되었을 것으로 판단되는 자료의 수를 말한다.In addition, in
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법으로 연구 영역 1에 적용한 도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법으로 연구 영역 2에 적용한 도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating Lidar terrain information extraction using vegetation permeation characteristics according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating Lidar terrain information extraction using vegetation permeation characteristics according to an embodiment of the present invention. It is a figure applied to the
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 식생 투과 특성을 이용한 Lidar 지형 정보 추출 방법은 상기 표 1에서의 연구 영역 1 및 연구 영역 2에 대하여 각각 분리된 지면점 자료와 이를 이용하여 제작한 수치 고도 모델을 도시한다.As shown in the drawings, the Lidar terrain information extraction method using the vegetation permeation characteristics according to the present invention is the ground point data separated for the study area 1 and study
여기서, 7(a) 및 8(a)는 Lidar 자료에서 분리한 지면점을 디지털 항공 영상과 중첩한 것이며, (b)는 (a)의 지면점을 이용하여 수치 고도 모델을 제작한 것을 도시하고, (c)는 수치 고도 모델과 지면점에 해당하는 자료를 함께 중첩한 것을 도시한다.Here, 7 (a) and 8 (a) is a superposition of the ground point separated from the Lidar data with the digital aerial image, (b) shows a digital altitude model was produced using the ground point of (a) , (c) shows the superposition of numerical elevation models and ground level data together.
지면점을 분리한 결과를 살펴보면, 지면점이 많지 않으므로, 수치 고도 모델을 제작하는 데 있어서, 보간이 용이하지 않은 영역(o영역)이 존재하는데, 잣나무가 고밀도로 존재하는 경우에는 Lidar 데이터의 수직적 분포에서 나타남과 같이, 수관 밑 부분으로 깊게 투과되어 반사되어 기록되는 Lidar 신호가 현저히 감소한다.As a result of separating the ground points, since there are not many ground points, there is an area (o-zone) that is not easy to interpolate in constructing a numerical altitude model. When there is a high density of pine trees, the vertical distribution of Lidar data is present. As can be seen, the Lidar signal transmitted and reflected deeply below the water pipe is significantly reduced.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허 청구 범위내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and those skilled in the art are appropriate within the scope described in the claims of the present invention. It will be possible to change.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 Lidar 점 데이터를 이용하여 초기 응답 신호 및 말기 응답 신호의 표고 차이를 바탕으로 비지면점을 단계적으로 분류하여 지형 정보를 추출하기 용이하지 못한 산림 지역의 수치 고도 모델을 제작하기 용이하며, 임목 및 하층 식생 등 수직적 간섭 요인이 존재하는 산림 지형에서 순수 지표면을 도시할 수 있고, 정밀도를 증가시킬 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, according to the present invention having the configuration as described above, it is not easy to extract terrain information by classifying non-ground points step by step based on the elevation difference between the initial response signal and the terminal response signal using Lidar point data. It is easy to build local numerical altitude models, and can show pure surface in forest terrain where vertical interference factors such as trees and lower vegetation exist, and can increase precision.
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