KR100949788B1 - 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법 - Google Patents

항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항공레이저 측량(LiDAR) 시스템에서 측량된 원시자료 및 현장에서 측량된 기준점을 바탕으로 제작된 수치표고모델의 품질을 확인할 수 있는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법은 레이저 스캐너, GPS 및 INS로 구성된 항공레이저 측량(Lidar) 시스템에서 측량된 원시자료 및 현장에서 측량된 기준점 자료로부터 수치표면자료(DSD) 제작, 수치지면자료(DTD) 제작, 불규칙삼각망(TIN) 제작 및 수치표고모델(DEM)을 제작하는 항공레이저 측량 처리과정의 품질을 확인하기 위하여 (a) 상기 원시자료의 코스 중복도를 확인하는 단계; (b) 상기 원시자료의 결측율을 확인하는 단계; (c) 상기 원시자료의 점밀도를 확인하는 단계; (d) 상기 원시자료의 코스간 검사점을 확인하는 단계; (e) 상기 기준점을 점검 및 조정하는 단계; 및 (f) 상기 기준점에서 정확도 검증을 위해 사용되는 검사점을 점검 및 조정하는 단계를 포함한다.
수치표고모델, 항공레이저 측량, 품질검사

Description

항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법{Method for Examining the Quality of Airborne LiDAR Data}
본 발명은 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항공레이저 측량(LiDAR) 시스템에서 측량된 원시자료 및 현장에서 측량된 기준점을 바탕으로 제작된 수치표고모델의 품질을 확인할 수 있는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법에 관한 것이다.
최근들어 3차원 공간정보에 대한 수요가 꾸준히 증가함에 따라 항공레이저 측량 등과 같은 최신기술 및 장비의 보급이 급속히 이루어지고 있다.
항공레이저 측량(LiDAR : Light Detection and Ranging)은 레이저 스캐너(Laser Scanner)를 항공기에 장착하여 레이저 펄스를 지표면에 주사하고 반사된 레이저 펄스의 도달 시간을 관측함으로써 반사 지점의 공간 위치 좌표를 계산해 지표면에 대한 정보를 추출하는 측량기법이다.
항공레이저 측량 장비는 항공기와 레이저 빔을 이용하고, 위치정보를 위한 GPS, 항공기의 자세를 제어하는 IMU(관성항법장치)와 측량을 위한 레이저발생장치로 구성되었으며, 약 500m~2,000m고도에서 250Km/h로 비행하며 한번에 500m~1,000m의 폭을 측량할 수 있는 최첨단장비이다.
이는 주로 관측선박이나 사람이 접근하기 힘든 절벽 해안선, 노·간출암이 많이 산재되어 있는 천소지역, 측량이 매우 곤란한 도서지방에 대해 시간 및 자연조건의 제약을 극복하고 가장 경제적으로 단기간에 측량을 수행할 수 있으며 선진국에서는 이미 해안선측량 및 연안모니터링 등에 사용되고 있다.
그러나, 항공레이저 측량 자료는 그 특성에 의해 정확도 평가를 위한 검수 작업의 효율성이 매우 낮은 문제점이 있다. 따라서, 항공레이저 측량 성과에 대한 자동화 기반의 정량적 검수를 통해 성과품의 정확도를 향상시킬 필요성이 요구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 항공레이저 측량 (1) 원시자료에 대한 코스중복도, 결측율확인, 점밀도 확인, 코스간 검사점 점검, (2) 기준점 점검/조정, (3) 검사점 점검/조정에 대하여 각각의 평가기준에 부합하는지 여부를 자동으로 검수할 경우, 효율적으로 성과품에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 항공레이저 측량 원시자료의 코스 중복도, 결측율, 점밀도 및 코스간 검사점에 대한 품질검사 및 현장에서 측량된 기준점과 검사점에 대한 점검 및 조정을 각각 자동으로 수행함으로써, 항공레이저 측량 자료의 정확도를 향상시킬 수 있는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 레이저 스캐너, GPS 및 INS로 구성된 항공레이저 측량(Lidar) 시스템에서 측량된 원시자료 및 현장에서 측량된 기준점 자료로부터 수치표면자료(DSD) 제작, 수치지면자료(DTD) 제작, 불규칙삼각망(TIN) 제작 및 수치표고모델(DEM)을 제작하는 항공레이저 측량 처리과정의 품질을 확인하기 위하여 (a) 상기 원시자료의 코스 중복도를 확인하는 단계; (b) 상기 원시자료의 결측율을 확인하는 단계; (c) 상기 원시자료의 점밀도를 확인하는 단계; (d) 상기 원시자료의 코스간 검사점을 확인하는 단계; (e) 상기 기준점을 점검 및 조정하는 단계; 및 (f) 상기 기준점에서 정확도 검증을 위해 사용되는 검사점을 점검 및 조정하는 단계를 포함하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 따르면, 항공레이저 측량 원시자료의 코스 중복도, 결측율, 점밀도 및 코스간 검사점에 대한 품질검사 및 현장에서 측량된 기준점과 검사 점에 대한 점검 및 조정을 각각 자동으로 수행함으로써, 정확도가 우수한 성과품을 제공할 수 있다.
본 발명은 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법을 개시한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
본 발명에 있어서, 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법을 구성하는 각각의 단계는 컴퓨터에 의해서 수행된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
수치표고모델((DEM))은 지리 정보 시스템(GIS) 구축을 위해 사용되는 3차원 좌표로 나타낸 자료를 의미하며, 그 중 지형을 표현한 수치 지형 모델(DTM:Digital Terrain Model), DTD(Digital Terrain Data), DTED(Digital Terrain Elevation Data) 등이 있다. 수치표고모델은 각종 토목 공사 분야에서 댐, 도로, 철도 건설을 위한 기초 자료로 활용되고, 또한 임의의 위치에서 가시 지역 분석을 통한 전파의 중계를 위한 송신탑의 건설이나 레이더 시설물의 적정 위치 선정을 위한 적지 분석에도 사용된다.
본 발명은 일 관점에서, 레이저 스캐너, GPS 및 INS로 구성된 항공레이저 측량(Lidar) 시스템에서 측량된 원시자료 및 현장에서 측량된 기준점 자료로부터 수치표면자료(DSD) 제작, 수치지면자료(DTD) 제작, 불규칙삼각망(TIN) 제작 및 수치표고모델(DEM)을 제작하는 항공레이저 측량 처리과정의 품질을 확인하기 위하여 (a) 상기 원시자료의 코스 중복도를 확인하는 단계; (b) 상기 원시자료의 결측율을 확인하는 단계; (c) 상기 원시자료의 점밀도를 확인하는 단계; (d) 상기 원시자료의 코스간 검사점을 확인하는 단계; (e) 상기 기준점을 점검 및 조정하는 단계; 및 (f) 상기 기준점에서 정확도 검증을 위해 사용되는 검사점을 점검 및 조정하는 단계를 포함하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, "항공레이저 측량"는 항공레이저 측량시스템을 항공기에 탑재하여 레이저를 주사하고, 그 지점에 대한 3차원 위치좌표를 취득하는 측량방법을 의미한다.
본 발명에 있어서, "수치표면자료(Digital Surface Data)"는 원시자료를 기준점을 이용하여 기준좌표계에 의한 3차원 좌표로 조정한 자료로써 지면 및 지표 피복물에 대한 점자료를 의미한다.
본 발명에 있어서, “수치지면자료(Digital Terrain Data)"는 수치표면자료에서 인공지물 및 식생 등과 같이 표면의 높이가 지면의 높이와 다른 지표 피복물 에 해당하는 점자료를 제거(이하 '필터링'이라고 함)한 점자료를 의미한다.
본 발명에 있어서, "불규칙삼각망자료"는 수치지면자료를 이용하여 불규칙삼각망을 구성하여 제작한 3차원 자료를 의미한다.
본 발명에 있어서, "수치표고모델(Digital Elevation Model)"은 수치지면자료(또는 불규칙삼각망자료)를 이용하여 격자형태로 제작한 지표모형를 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 "원시자료(Raw Data)"는 항공레이저 측량에 의하여 취득된 최초의 점자료를 의미한다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 있어서, 상기 원시자료의 코스 중복도를 확인하는 (a) 단계는 상기 원시자료의 마지막 수신신호(Last Return) 정보와 취득된 원시자료의 속성중 스캔방향표식(Scan Direction Flag) 정보를 가지고 있는 포인트를 이용하여 코스별 에지(edge) 정보를 추출한 후, 같은 스캔방향표식간 에지정보를 연결하여 코스별 항공레이저 측량 작업구역을 다각형으로 표시하고, 비행코스별로 색깔을 달리함으로써 코스 중복영역을 검색하고, 중복영역의 시작부분과 끝부분을 포함한 3~5등분의 평균 중복도를 확인한 후, 상기 중복도가 30% 미만인 곳이 전체 비행코스의 1/4 이상인 경우 재촬영하도록 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 코스별 에지(edge) 정보는 각 코스에 관측된 데이터의 최외각 관측점을 검색하는 것으로 관측점의 속성정보에서 스캔방향표식정보를 이용하여 추출한다. 스캔방향표식는, 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔된 것을 "0", 오른쪽에서 왼쪽으로 스캔된 것을 "1"로 표시된 것을 의미한다.
상기 중복도는 하기식으로 구할 수 있다.
중복도(%) = 중복거리(m)/스캔 폭(scan width)
평균 중복도(%) = Σ중복도(m)/중복도 관측 개수(n)
도 2는 스캔방향표식에 의해 추출된 에지정보를 이용한 다각형을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결측영상 제작방법을 나타낸 순서도이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 원시자료의 결측율을 확인하는 (b) 단계는 수치표고모델(DEM)의 작업 대상지역 격자영상에 원시자료가 존재하는지 여부를 확인하기 위한 단계로, 항공레이저 측량이 어려운 하천 및 저수지를 포함하는 제외지역이 구분된 격자영상과 원시자료에 격자크기(Grid Array Size)와 좌상단 격자 기준좌표를 설정하여, 오버랩핑(overlapping)과 좌표연산을 통해 격자위치에 대한 결측여부를 확인한 후, 상기 제외지역 이외의 유효지역을 대상으로 결측율을 계산하고, 결측율이 10% 이상인 경우 재촬영 하도록 판단하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서 격자위치, 결측 격자수 및 결측율은 하기의 식에 따라 계산될 수 있다.
격자위치 = 실측좌표 - 기준좌표
결측 격자수(pixels) = 전체 격자수 - 측정 격자수
결측율(%) = 결측 격자수/전체 격자수(pixels)
도 4는 원시자료의 격자영상에서 실측된 관측점의 격자위치 설정을 나타낸 도면이다. 상기 격자영상은 종(X)· 횡(Y) 방향으로 동일한 크기의 간격으로 나누어진 격자 형태의 자료로써, 보간을 통해 각 격자점에 높이값을 가지고 있다.
상기 기준좌표는 격자영상의 좌상단 좌표이고, 실측좌표는 실측된 관측점의 위치를 의미하며, 상기 격자크기는 구축되는 DEM의 격자간격과 같게 설정하는 것이 바람직하다.
상기 좌표연산은 실측좌표와 기준좌표를 정수형으로 변환하고 그 차이를 이용하여 격자영상에서의 위치를 찾아내는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 원시자료의 점밀도를 확인하는 (c) 단계는 하천 및 저수지를 제외한 유효지역을 대상으로 원시자료의 비행코스별 점밀도, 작업지역별 및 1/25,000지형도 도엽단위별 점밀도를 확인하는 것을 포함한다.
상기 비행코스별 점밀도는 (1) 코스별 격자영상을 제작하는 단계; (2) 제외지역의 격자영상을 제작하는 단계; (3) 상기 코스별 격자영상에서 제외지역의 격자영상을 제외시킨 유효지역의 격자영상을 제작하는 단계; (4) 단위 격자당 점밀도를 계산하는 단계; (5) 상기 유효지역의 격자영상에 상기 단위 격자당 점밀도를 곱하여 영상처리에 의한 점밀도를 계산하는 단계를 포함하는 계산방법으로 확인할 수 있다.
상기 작업지역별 및 1/25,000지형도 도엽단위별 점밀도는 (1) 작업지역 격자영상을 제작하는 단계; (2) 제외지역의 격자영상을 제작하는 단계; (3) 상기 작업 지역 격자영상에서 제외지역의 격자영상을 제외시킨 유효지역의 격자영상을 제작하는 단계; (4) 단위 격자당 점밀도를 계산하는 단계; (5) 상기 유효지역의 격자영상에 상기 단위 격자당 점밀도를 곱하여 영상처리에 의한 점밀도를 계산하는 단계를 포함하는 계산방법으로 확인할 수 있다.
상기 계산된 작업지역별 또는 1/25,000지형도 도엽단위별 점밀도가 하기 기준과 10% 이상 차이가 나거나, 상기 계산된 비행코스별 점밀도가 하기 표 1의 기준과 30% 이상 차이가 날 경우, 재측량 하도록 판단된다.
[표 1]
격자간격 1m 2m 5m
점밀도(㎡당) 2.5점 1.0점 0.5점
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코스간 검사점을 확인하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 상기 원시자료의 코스간 검사점을 확인하는 (d) 단계는 비행코스간 원시자료의 높이차이를 점검하기 위한 단계로, 상기 코스 중복영역의 4~5km 간격으로 최소 5점 이상의 검사점을 추출하고, 검사점을 중심으로 격자간격을 반지름으로 하는 원시자료를 코스별로 취득하여 각 코스별로 표고의 평균을 계산하고, 상기 코스별 표고차의 평균제곱근오차(RMSE)가 25㎝를 초과하는 경우 재조정하도록 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 "코스간 검사점"이라 함은 비행코스별 항공레이저 측량 원시자료의 정확도를 점검하기 위하여 비행코스의 중복부분에서 선정한 점을 말한다.
상기 재조정이란 분석 코스간 이격거리에 대하여 오차를 보정하는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 기준점을 점검 및 조정하는 (e) 단계는 상기 원시자료와 기준점과의 높이차이를 점검 및 조정하기 위한 단계로, 기준점을 중심으로 격자간격을 반지름으로 하는 원시자료를 취득하여, 표고의 평균을 계산하고, 기준점 표고와의 잔차(Residual)를 계산하고, 상기 기준점 표고의 평균제곱근오차(RMSE)가 25㎝이내인 경우 기준점을 이용하여 원시자료와의 높이차이 만큼 조정하고, 25㎝ 이상인 경우 원시자료 점검 및 재측량하도록 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준점은 항공레이저 측량 원시자료의 정확도를 점검하고, 기준좌표계에 의한 3차원 좌표로 조정하기 위하여 현장에서 실시하여 측량된 값을 의미한다.
표고잔차 = 기준점 표고 - 평균 표고
본 발명에 따른 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법은 보조 영상을 이용하여 코스중복도 확인, 결측율 확인, 점밀도 확인 및 코스별 검사점 확인하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 항공레이저 측량과정, 품질검사 과정 및 영상자료를 이용한 품질검사 과정의 순서도를 나타낸 도면이다.
본 발명에 있어서 상기 보조 영상은 코스별 영상(1) 및 코스별 영상(2)을 포함하며, 상기 코스별 영상(1)은 원시자료에서 추출된 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성하고, 이를 격자화하여 생성할 수 있다. 상기 삼각형 구성 방법은 각 관측점의 속성 정보인 스캔방향표식에서 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔된 것을 "0", 오른쪽에서 왼쪽으로 스캔된 것을 "1"로 하는 에지정보를 별도로 저장하고, 저장된 각각의 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성할 수 있다.
상기 보조 영상을 이용하면 작업대상지역의 정보 취득과 격자간 Pixel 단위 연산(Image Processing)을 손쉽게 수행할 수 있다. 따라서, 보조 영상을 이용하여 코스중복도 확인, 결측율 확인, 점밀도 확인 및 코스별 검사점 확인을 추가로 수행할 경우, 기존에 수행된 방법과 수치적으로 비교하여 검토가 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 코스중복도를 확인하는 것은 (a) 원시자료에서 추출된 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성하고, 이를 격자화하여, 해당 코스의 스캔영역에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(1)을 획득하는 단계; (b) 수치지형도에서 하천과 저수지 정보를 격자화하여 하천 및 저수지를 포함하는 비반사지역(제외지역)에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(2)을 획득하는 단계; 및 (c) 상기 코스별 영상(1) 및 상기 코스별 영상(2)이 모두 스캔된 지역인 경우 하기 식으로 코스중복도(%)를 계산하고, 중복도가 70% 미만인 경우 재촬영 하도록 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
코스중복도(%) = 중복화소수(pixels)/스캔 그리드 영역(Scan Grid Area)
상기 중복화소수는 2개 코스 화소값이 모두 1인 경우 격자의 갯수를 의미하며, 이는 도 8과 같은 방법에서 코스중복 Flag가 "Yes"인 경우의 카운트를 통하여 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 코스별 영상(2)을 생성하기 위해 Pixel을 연산하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조영상을 이용한 코스 중복도를 확인하는 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 결측율을 확인하는 것은 (a) 항공레이저 측량시스템으로 스캔된 코스 영역의 코스별 영상(1)과 하천 및 저수지를 제외한 지역의 코스별 영상(2)을 융합하여 제외지역이 구분된 격자영상을 제작하는 단계; (b) 원시자료에 격자크기(Grid Array Size)와 좌상단 격자 기준 좌표를 설정하여 상기 제외지역이 구분된 격자영상과 오버랩핑(overlapping)시키고, 좌표연산을 통해 격자위치에 대한 결측여부를 확인한 후, 결측율을 계산하고, 결측율이 10% 이상인 경우 재촬영 하도록 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 점밀도를 확인하는 것은 해당 코스의 코스별 영상(1)에서 관측성과의 전체면적을 계산하고, 코스별 영상(2)에서 비반사지역(제외지역)의 면적을 이용하여 유효면적을 계산한 후, 상기 계산된 유효면적으로 총 관측점 수를 나눔으로써 점밀도를 계산하는 것임을 특징으로 한다.
유효면적(㎡) = 전체면적(㎡) - 제외면적(비반사지역)
점밀도 = 총 관측점 수(pts)/유효면적(㎡)
본 발명에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 코스별 검사점을 확인하는 것은 (a) 원시자료에서 추출된 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성하고, 이를 격자화하여, 해당 코스의 스캔영역에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(1)을 획득하는 단계; (b) 수치지형도에서 하천과 저수지 정보를 격자화하여 하천 및 저수지를 포함하는 비반사지역(제외지역)에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(2)을 획득하는 단계; (c) 상기 코스별 영상(1) 및 상기 코스별 영상(2)이 모두 스캔된 지역의 격자영상을 제작하는 단계; 및 (d) 각 코스별로 격자 높이의 평균값, 최대값 및 최소값의 통계치를 이용하여 2격자(1번, 2번) 단위로 코스간 검사점을 4km 간격으로 추출하고, 상기 추출된 각 검사점간의 거리 및 수량을 확인한 후, 상기 추출된 각 검사점에 대한 코스간 높이잔차와 평균제곱근오차(RMSE)를 계산하고, 상기 검사점의 RMSE이 25cm 이내에 들어올 때까지 상기 검사점 높이의 표준편차와 평균값을 이용하여 각 코스의 높이 조정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Z1(1코스 검사점 높이값) = (1번 격자값+2번 격자값)/2
Z2(2코스 검사점 높이값) = (1번 격자값+2번 격자값)/2
dZ(코스간 높이잔차) = Z1-Z2
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한 적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원시자료의 코스 중복도를 확인하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 스캔방향표식에 의해 추출된 에지정보를 이용한 다각형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결측영상 제작방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 원시자료의 격자영상에서 실측된 관측점의 격자위치 설정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코스간 검사점을 확인하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 항공레이저 측량과정, 품질검사 과정 및 영상자료를 이용한 품질검사 과정의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 코스별 영상을 생성하기 위해 Pixel을 연산하는 과정 을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조영상을 이용한 코스 중복도를 확인하는 방법을 나타낸 순서도이다.

Claims (13)

  1. 레이저 스캐너, GPS 및 INS로 구성된 항공레이저 측량(Lidar) 시스템에서 측량된 원시자료 및 현장에서 측량된 기준점 자료로부터 수치표면자료(DSD) 제작, 수치지면자료(DTD) 제작, 불규칙삼각망(TIN) 제작 및 수치표고모델(DEM)을 제작하는 항공레이저 측량 처리과정의 품질을 확인하기 위한 다음의 단계를 포함하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법:
    (a) 상기 원시자료의 코스 중복도를 확인하는 단계;
    (b) 상기 원시자료의 결측율을 확인하는 단계;
    (c) 상기 원시자료의 점밀도를 확인하는 단계;
    (d) 상기 원시자료의 코스간 검사점을 확인하는 단계;
    (e) 상기 기준점을 점검 및 조정하는 단계; 및
    (f) 상기 기준점에서 정확도 검증을 위해 사용되는 검사점을 점검 및 조정하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원시자료는 항공레이저 측량에 의하여 취득된 최초의 점자료인 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 원시자료의 마지막 수신신호(Last Return) 정보와 스캔방향표지(Scan Direction Flag) 정보를 가지고 있는 포인트를 이용하여 코스별 에지(edge) 정보를 추출한 후, 코스별 항공레이저 측량 작업구역을 다각형으로 표시하고, 비행코스별로 색깔을 달리함으로써 코스 중복영역을 검색하고, 중복영역의 시작부분과 끝부분을 포함한 3~5등분의 평균 중복도를 확인한 후, 상기 중복도가 전체 비행코스의 1/4 이상, 30% 미만인 경우 재촬영하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는 수치표고모델(DEM)의 작업 대상지역 격자영상에 원시자료가 존재하는지 여부를 확인하기 위한 단계로, 항공레이저 측량이 어려운 하천 및 저수지를 포함하는 제외지역이 구분된 격자영상과 원시자료에 격자크기(Grid Array Size)와 좌상단 격자 기준 좌표를 설정하여, 오버랩핑(overlapping)과 좌표연산을 통해 격자위치에 대한 결측여부를 확인한 후, 상기 제외지역 이외의 유효지역을 대상으로 결측율을 계산하고, 결측율이 10% 이상인 경우 재촬영 하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는 하천 및 저수지를 제외한 유효지역을 대상으로 원시자료의 비행코스별 점밀도, 작업지역별 및 1/25,000지형도 도엽단위별 점밀도를 확인하되,
    상기 비행코스별 점밀도는 (1) 코스별 격자영상을 제작하는 단계; (2) 제외지역의 격자영상을 제작하는 단계; (3) 상기 코스별 격자영상에서 제외지역의 격자영상을 제외시킨 유효지역의 격자영상을 제작하는 단계; (4) 단위 격자당 점밀도를 계산하는 단계; (5) 상기 유효지역의 격자영상에 상기 단위 격자당 점밀도를 곱하여 영상처리에 의한 점밀도를 계산하는 단계를 포함하는 계산방법에 의하여 확인되는 것을 특징으로 하고,
    상기 작업지역별 및 1/25,000지형도 도엽단위별 점밀도는 (1) 작업지역 격자영상을 제작하는 단계; (2) 제외지역의 격자영상을 제작하는 단계; (3) 상기 작업지역 격자영상에서 제외지역의 격자영상을 제외시킨 유효지역의 격자영상을 제작하는 단계; (4) 단위 격자당 점밀도를 계산하는 단계; (5) 상기 유효지역의 격자영상에 상기 단위 격자당 점밀도를 곱하여 영상처리에 의한 점밀도를 계산하는 단계를 포함하는 계산방법에 의하여 확인되는 것을 특징으로 하며,
    상기 계산된 작업지역별 또는 1/25,000지형도 도엽단위별 점밀도가 하기 표 1의 기준과 10% 이상 차이가 나거나, 상기 계산된 비행코스별 점밀도가 하기 표 1의 기준과 30% 이상 차이가 날 경우, 재측량 하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
    [표 1]
    격자간격 1m 2m 5m 점밀도(㎡당) 2.5점 1.0점 0.5점
  6. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는 비행코스간 원시자료의 높이차이를 점검하기 위한 단계로, 상기 코스 중복영역의 4~5km 간격으로 최소 5점 이상의 검사점을 추출하고, 검사점을 중심으로 격자간격을 반지름으로 하는 원시자료를 코스별로 취득하여 각 코스별로 표고의 평균을 계산하고, 상기 코스별 표고차의 평균제곱근오차(RMSE)가 25㎝를 초과하는 경우 재조정 하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는 상기 원시자료와 기준점과의 높이차이를 점검 및 조정하기 위한 단계로, 기준점을 중심으로 격자간격을 반지름으로 하는 원시자료를 취득하여 표고의 평균을 계산하고, 기준점 표고와의 잔차를 계산하고, 상기 기준점 표고의 평균제곱근오차(RMSE)가 25㎝이내인 경우 기준점을 이용하여 조정하고, 25㎝ 이상인 경우 점검 및 재측량 하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  8. 제1항에 있어서, 보조 영상을 이용하여 코스중복도 확인, 결측율 확인, 점밀도 확인 및 코스별 검사점 확인하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보조 영상은 원시자료에서 추출된 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성하고, 이를 격자화하여 생성한 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 코스중복도를 확인하는 것은
    (a) 원시자료에서 추출된 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성하고, 이를 격자화하여, 해당 코스의 스캔영역에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(1)을 획득하는 단계;
    (b) 수치지형도에서 하천과 저수지 정보를 격자화하여 하천 및 저수지를 포함하는 비반사지역(제외지역)에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(2)을 획득하는 단계; 및
    (c) 상기 코스별 영상(1) 및 상기 코스별 영상(2)이 모두 스캔된 지역인 경우 하기 식으로 코스중복도(%)를 계산하고, 중복도가 70% 미만인 경우 재촬영 하도록 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법:
    코스중복도 = 중복화소수/스캔 그리드 영역(Scan Grid Area).
  11. 제8항에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 결측율을 확인하는 것은
    (a) 항공레이저 측량 시스템으로 스캔된 코스 영역의 코스별 영상(1)과 하천 및 저수지를 제외한 지역의 코스별 영상(2)을 융합하여 제외지역이 구분된 격자영상을 제작하는 단계; 및
    (b) 원시자료에 격자크기(Grid Array Size)와 좌상단 격자 기준 좌표를 설정하여 상기 제외지역이 구분된 격자영상과 오버랩핑(overlapping)시키고, 좌표연산을 통해 격자위치에 대한 결측여부를 확인한 후, 결측율을 계산하고, 결측율이 10% 이상인 경우 재촬영 하도록 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 점밀도를 확인하는 것은
    해당 코스의 코스별 영상(1)에서 관측성과의 전체면적을 계산하고, 코스별 영상(2)에서 비반사지역(제외지역)의 면적을 이용하여 유효면적을 계산한 후, 상기 계산된 유효면적으로 총 관측점 수를 나눔으로써 점밀도를 계산하는 것임을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법:
    유효면적(㎡) = 전체면적(㎡) - 제외면적(비반사지역)
    점밀도 = 총 관측점 수(pts)/유효면적(㎡).
  13. 제8항에 있어서, 상기 보조영상을 이용하여 코스별 검사점을 확인하는 것은 (a) 원시자료에서 추출된 에지정보를 이용하여 삼각형 형태로 구성하고, 이를 격자화하여, 해당 코스의 스캔영역에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(1)을 획득하는 단계;
    (b) 수치지형도에서 하천과 저수지 정보를 격자화하여 하천 및 저수지를 포함하는 비반사지역(제외지역)에 대한 정보를 담은 격자영상인 코스별 영상(2)을 획득하는 단계;
    (c) 상기 코스별 영상(1) 및 상기 코스별 영상(2)이 모두 스캔된 지역의 격자영상을 제작하는 단계; 및
    (d) 각 코스별로 격자 높이의 평균값, 최대값, 최소값의 통계치를 이용하여 2격자((1번, 2번) 단위로 코스간 검사점을 4km 간격으로 추출하고, 상기 추출된 각 검사점간의 거리 및 수량을 확인한 후, 상기 추출된 각 검사점에 대한 코스간 높이잔차와 평균제곱근오차(RMSE)를 계산하고, 상기 검사점의 RMSE이 25cm 이내에 들어올 때까지 상기 검사점 높이의 표준편차와 평균값을 이용하여 각 코스의 높이 조정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공레이저 측량 자료의 품질검사 방법:
    Z1(1코스 검사점 높이값) = (1코스의 1번 격자값+2번 격자값)/2
    Z2(2코스 검사점 높이값) = (2코스의 1번 격자값+2번 격자값)/2
    dZ(코스간 높이잔차) = Z1-Z2.
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