KR101406010B1 - Classification method for levee composition using lidar data and orthophotograph - Google Patents

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KR101406010B1 KR1020130098068A KR20130098068A KR101406010B1 KR 101406010 B1 KR101406010 B1 KR 101406010B1 KR 1020130098068 A KR1020130098068 A KR 1020130098068A KR 20130098068 A KR20130098068 A KR 20130098068A KR 101406010 B1 KR101406010 B1 KR 101406010B1
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Abstract

The present invention relates to a method for classifying levee components using LiDAR data and orthoimages. More particularly, provided is a method for precisely classifying a top plate, a rear berm, and an erosion area which are the flat area of a levee by determining whether each berm candidate plate is a berm or the erosion area by extracting the top plate, the berm candidate plate, and an erosion area plate using the light detection and ranging (LiDAR) material and applying the extracted result to the orthogimages.

Description

라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법{CLASSIFICATION METHOD FOR LEVEE COMPOSITION USING LIDAR DATA AND ORTHOPHOTOGRAPH}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of classifying elements of an embankment using a Lada data and an orthoimage image,

본 발명은 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 라이다(LiDAR: light detection and ranging) 자료를 이용하여 둑마루 판, 뒤턱 후보판, 침식지역 판을 추출하고, 이를 다중분광 정사영상(Multispectral Orthoimages)에 적용하여 각각의 뒤턱 후보판이 뒤턱인지 침식지역인지 판별하여 제방의 편평한 지역인 둑마루, 뒤턱 및 침식지역을 보다 정밀하게 분류하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of classifying a levee component using a Lada data and an orthoimage, and more particularly, to a method of classifying a levee floor plate, a rear jaw candidate plate, And to apply multispectral orthoimages to the multispectral orthoimages to discriminate whether each of the dorsal plate candidates is a ducal or an erosion area, thereby more precisely classifying the dunnage, dorsal and erosion areas as the flat areas of the embankment.

물은 인류를 비롯한 모든 생명체의 탄생ㅇ성장ㅇ번식ㅇ소멸의 전 과정에 걸쳐 결코 없어서는 안 되는 필수불가결의 자원이다. 향후 세계의 많은 나라들이 물 부족 국가가 될 것으로 예상 되는 가운데 현재 세계 각국은 수자원관리 정책의 실패로 세계인구의 20%(약11억명)가 깨끗한 물을 마시지 못하고 있다.Water is an indispensable resource that is indispensable to the birth of all life, including mankind. As many countries in the world are expected to become water-scarce countries in the future, 20% of the world's population (about 1.1 billion people) can not drink clean water due to the failure of water management policies.

특히 강우가 경년별, 계절별, 지역적으로 편중되며, 경사가 급한 산악지형의 특성으로 계절적 하천 유량 변동이 매우 커 수자원관리에 매우 불리한 자연적 조건을 가지고 있다. 평시에는 하천수량 부족으로 물공급에 문제점을 내포하고 있으며, 연중 고른 강수량을 갖는 외국과는 다르게 홍수와 가뭄이 빈발하여 하천관리의 필요성은 지속적으로 증가할 것이다.Especially, rainfall is biased year by year, seasonally and regionally, and seasonal river flow fluctuation is very characteristic due to the characteristics of mountainous terrain where slopes are urgent, and natural conditions are very unfavorable to water resource management. In the middle of the year, there is a problem of water supply due to shortage of river water. Unlike foreign countries, which have steady rainfall during the year, floods and droughts are frequent, and the necessity of river management will increase continuously.

따라서 이러한 하천의 역할을 제대로 수행하기 위하여 하천의 정확한 현황 파악 및 관리 기술의 중요성은 증대되고 있으며 하천현황의 기본 자료를 제공할 정밀 하천측량기술은 중요한 사항으로 대두 되고 있다. 향후 하천 측량의 기술은 정확성과 신속성 그리고 데이터베이스화를 더욱 요구받게 될 것이며 그 기술은 진보해야 될 것으로 예상된다.Therefore, in order to properly perform the role of the river, the accurate status of the river and the management technology are increasing in importance, and the precise river surveying technology that provides the basic data of the river status is becoming important. Future river surveillance techniques will be more demanding for accuracy, speed and database, and the technology is expected to progress.

제방은 하천유역에 설치되는 대표적인 하천시설로서, 유수의 원활한 소통을 유지시키고 제내지를 보호하기 위하여 하천을 따라 설치된 공작물이다. 제방의 구조는 크게 제외지와 앞비탈, 뒷비탈, 둑마루 등을 포함하는 제방부지 및 제내지로 구성되고, 필요에 따라 형태를 조정해 사용할 수 있으며, 제방법선은 제방의 앞비탈 머리를 가로방향으로 연결한 선을 의미한다. 이렇듯, 제방의 구조는 여러 가지로 구분 되며, 제방의 구조를 정확하게 파악하여야 홍수 등의 재해에 대하여 사전에 대비할 수 있다. 그러나, 제방의 구조를 정확하게 측정하여 표현하기 위해서는 많은 인력과 시간 및 경비를 소요하게 되는 문제점이 있으며, 이로 인해, 실시간으로 제방의 구조에 관련된 정보를 획득하기 어려운 문제점이 있다.
The embankment is a representative river system installed in the river basin, and is a workpiece installed along the river to maintain smooth communication and protect the flowing water. The structure of the embankment consists largely of the embankment site including the excavation, the front slope, the back slope, the dike floor, etc., and it can be used to adjust the shape if necessary. Means a line connected in the horizontal direction. Thus, the structure of the embankment is divided into several types, and it is necessary to accurately grasp the structure of the embankment so that it can be prepared in advance for disasters such as flood. However, in order to accurately measure and express the structure of the bank, there is a problem that it requires a lot of manpower, time and expenses, and it is difficult to acquire information related to the structure of the bank in real time.

한국공개특허 [10-2001-0000443]에서는 항공측량 영상과 라이다 데이터 융합에 의한 건물추출 시스템과 방법 및 그 프로그램 소스를 저장한 기록매체가 개시되어 있다.
Korean Unexamined Patent Publication [10-2001-0000443] discloses a building extraction system and method by aerial surveying image and radar data fusion, and a recording medium storing the program source.

한국공개특허 [10-2001-0000443]Korean Published Patent [10-2001-0000443]

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 둑마루와의 고도차를 이용하여 구분하기 어려운 뒤턱 및 침식지역을 라이다 자료와 정사영상을 이용하여 둑마루, 뒤턱 및 침식지역을 보다 정밀하게 분류하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a dewar and erosion area, which is difficult to distinguish using elevation difference with a dike floor, , A method of classifying the elements of a bank using Lada data and orthoimage which classify the dorsal and erosion areas more precisely.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법은, 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 구현되는 제방 매핑 프로그램에 의하여, 라이다(LiDAR: light detection and ranging) 점군 자료를 입력받고, 고도정보 및 경사도 정보를 이용하여 미리 결정된 경사도 범위에 해당하는 편평한 판 (plates)들을 나타내는 이진영상을 생성하는 이진영상 생성 단계(S10); 상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 인접한 판들에 비해서 평균 고도값이 높은 둑마루 판(Top Plate)을 추출하는 둑마루 판 추출 단계(S20); 상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 상기 둑마루판으로부터 평균 고도값의 차이가 일정 범위 내에 포함되는 제방의 뒤턱 후보 판을 추출하는 뒤턱 후보 판 추출 단계(S30); 상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 상기 둑마루판 및 뒤턱 후보 판에 속하지 않는 제방의 침식지역 판을 추출하는 침식지역 판 추출 단계(S40); 및 다중분광 정사영상에서 상기 뒤턱 후보 판이 제방의 뒤턱인지 아니면 제방의 침식지역인지를 고도 정보 및 클러스터링 정보를 이용하여 분류하는 뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for classifying elements of a bank using ladder data and orthoimage, the method comprising the steps of: According to the mapping program, a light detection and ranging (LiDAR) point group data is received, and a binary image is generated to generate a binary image representing flat plates corresponding to a predetermined inclination range using altitude information and tilt information Generating step S10; A dike floor plate extracting step (S20) of extracting a top plate having a higher average altitude value than adjacent planes using the altitude information on the binary plane; A step of extracting a rear jaw candidate plate (S30) for extracting a rear jaw candidate plate of the embankment including a difference in average altitude value from the dike floor plate using the altitude information on the binary image; An erosion zone plate extraction step (S40) of extracting an erosion zone plate of a bank which does not belong to the dike floor plate and the rear jaw candidate plate using the altitude information on the binary image; And a step S50 of sorting the subpopulation area and the erosion area by using the altitude information and the clustering information to classify whether the hypothesis candidate plate is a duchy of a bank or an erosion area of a bank in a multispectral orthoimage image.

또한, 상기 이진영상 생성 단계(S10)는 상기 라이다 점군 자료를 보간 기법을 이용하여 격자 구조인 라이다 디지털 표면 모델(DSM: Digital Surface Model)을 생성하는 디지털 표면 모델 생성 단계(S11); 상기 디지털 표면 모델에 잡음 제거 기법을 사용하여 잡음들을 제거하는 잡음 제거 단계(S12); 상기 디지털 표면 모델을 구성하는 각 픽셀들의 고도값을 이용하여 라이다 경사 그리드를 생성하는 라이다 경사 그리드 생성 단계(S13); 및 미리 결정된 경사도 범위에 해당하는 경사도를 가진 픽셀들을 상기 라이다 경사 그리드로부터 추출하는 이진영상을 추출하는 이진영상 추출 단계(S14); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of generating the binary image (S10) may include a step (S11) of generating a digital surface model (DSM) which is a grid structure using the interpolation technique; A noise removing step (S12) of removing noise by using a noise removing technique on the digital surface model; A slope grid generation step (S13) of generating a grid of slope gradients using altitude values of pixels constituting the digital surface model; And a binary image extracting step (S14) of extracting a binary image extracting pixels having an inclination corresponding to a predetermined inclination range from the ladder inclination grid; And a control unit.

또, 상기 디지털 표면 모델 생성 단계(S11)의 보간 기법으로 선형 보간 기법(Linear Interpolation Methods)을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, a linear interpolation method is used as the interpolation method of the digital surface model generation step (S11).

또한, 상기 잡음 제거 단계(S12)의 잡음 제거 기법으로 메디안 필터링(Median Filtering)을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, median filtering is used as the noise removal technique of the noise removal step S12.

또, 상기 이진영상 생성 단계(S14)의 미리 결정된 경사도 범위는 0 ~ 9도 인 것을 특징으로 한다.In addition, the predetermined gradient range of the binary image generation step (S14) is 0 to 9 degrees.

또한, 상기 뒤턱 후보 판 추출 단계(S30)의 일정 범위는 2.5~3.5m인 것을 특징으로 한다.Also, the predetermined range of the rear jaw candidate plate extracting step (S30) is 2.5 to 3.5 m.

또한, 상기 뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50)는 상기 이진영상에 다중 분광 정사 영상의 밴드인 Red, Green, Blue 및 NIR (Near Infra-Red) 밴드의 값들을 각각 입력하는 밴드 입력 단계(S51); 제방의 뒤턱 후보 판에 위치한 점들을 클러스터링 알고리즘을 이용하여 객체를 분류하는 객체 분류 단계(S52); 및 고도값의 차이 및 클러스터링 정보 및 미리 결정된 기준을 이용하여 뒤턱 후보 판과 제방의 침식지역으로 구분하는 뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step S50 includes a band input step S51 for inputting the values of Red, Green, Blue and NIR (Near Infra-Red) bands of the multispectral orthoimage image to the binary image, ; An object classifying step (S52) of classifying objects using clustering algorithms for points located on the rear jaw candidate plate of the embankment; And a step S53 for dividing the ridge region into an erosion region of the embankment by using the clustering information and the predetermined criterion.

또, 상기 객체 분류 단계(S52)의 객체는 포장 도로, 비포장 도로, 식생 및 흙 중 선택되는 복수개의 객체인 것을 특징으로 한다.In addition, the object of the object classification step S52 is a plurality of objects selected from pavement road, unpaved road, vegetation and soil.

또한, 상기 객체 분류 단계(S52)의 클러스터링 알고리즘으로 ISODATA(Iterative Self_Organizing Data Analysis) 클러스터링 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, ISODATA (Interactive Self-Organizing Data Analysis) clustering algorithm is used as the clustering algorithm in the object classification step S52.

아울러, 뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53)의 미리 결정된 기준은 상기 뒤턱 후보 판에 도로 클러스터가 포함되어 있을 경우 해당 판은 제방의 뒤턱으로 구분하고, 상기 뒤턱 후보 판이 식생과 흙 클러스터 만으로 이루어 질 경우 해당 판은 제방의 침식지역으로 구분하는 것을 특징으로 한다.
In addition, a predetermined criterion of the rear-jaw and erosion zone classifying step S53 is that when the rear jaw candidate plate includes road clusters, the plate is divided into the rear jaw of the embankment, and when the rear jaw candidate plate comprises only vegetation and clay clusters The plate is characterized by the erosion zone of the embankment.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법에 의하면, 라이다 점군 자료를 근거로 고도값의 차이를 이용하여 분류하기 어려운 제방의 뒤턱과 침식지역의 분류를 다중분광 정사영상을 이용하여 정확하게 분류할 수 있는 효과가 있다.According to the method of classifying the elements of the embankment using the Lada data and the orthoimage in accordance with the embodiment of the present invention, it is possible to classify the ducks and the erosion area of the embankment, which are difficult to classify using the difference in elevation value, Can be accurately classified using a multi-spectral orthoimage.

또한, 라이다 경사 그리드를 생성하고, 이를 근거로 선형 보간 기법(Linear Interpolation Methods) 및 메디안 필터링(Median Filtering)을 이용하여 보다 정확도가 높은 둑마루 판을 추출할 수 있는 효과가 있다.Also, it is possible to extract a dike floor plate with higher accuracy by using a linear interpolation method and median filtering based on the generated grid.

또, 국토 해양부가 정한 하천 제방의 둑마루가 가지는 평균 경사도를 적용하여 신뢰성을 높이는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving the reliability by applying the average slope of the dike floor of river embankment established by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs.

또한, 제방의 뒤턱 후보판의 객체 정보를 이용하여 제방의 뒤턱 및 침식지역을 정확하게 구분할 수 있는 효과가 있다. Also, there is an effect that the rear jaw and erosion area of the bank can be accurately discriminated by using the object information of the rear jaw candidate plate of the bank.

또, ISODATA(Iterative Self_Organizing Data Analysis) 클러스터링 알고리즘을 이용하여 보다 정확도가 높은 객체 정보를 추출 할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to extract more accurate object information by using an ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis) clustering algorithm.

아울러, 제방에 위치하는 편평한 지역으로 구성된 둑마루, 뒤턱 및 자연적으로 발생하는 침식지역을 분류할 수 있음으로써, 제방의 안정성 평가 및 효율적인 관리를 할 수 있는 효과가 있다.
In addition, it is possible to classify dike floor, back jaw and naturally occurring erosion area composed of flat areas located on the bank, so that stability evaluation and efficient management of the bank can be effected.

도 1은 일반적으로 구분되는 하천의 지형도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방법선 매핑 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 라이다 그리드를 보여주는 도면.
도 6은 라이다 경사 그리드를 보여주는 도면.
도 7은 이진영상을 보여주는 도면.
도 8은 이진영상 및 이진영상에서 둑마루 판을 추출한 결과를 보여주는 도면.
도 9는 콘크리트형 제방의 라이다 점군 자료에 다중분광 정사영상의 밴드를 입력한 결과를 보여주는 도면.
도 10은 도 9의 결과를 근거로 하여 ISODATA 클러스터링 알고리즘을 적용하여 분류한 결과를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 결과를 근거로 하여 제방의 뒤턱 및 침식지역으로 구분한 결과를 보여주는 도면.
도 12는 그린 제방의 라이다 점군 자료에 다중분광 정사영상의 밴드를 입력한 결과를 보여주는 도면.
도 13은 도 12의 결과를 근거로 하여 ISODATA 클러스터링 알고리즘을 적용하여 분류한 결과를 보여주는 도면.
도 14은 도 13의 결과를 근거로 하여 제방의 뒤턱 및 침식지역으로 구분한 결과를 보여주는 도면.
Figure 1 is a topographic view of a generally distinct stream.
FIG. 2 through FIG. 4 are flowcharts illustrating a method line mapping method using a Lada data and an orthoimage image according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a ladder grid.
Figure 6 is a view showing a grid of ladder inclination.
7 is a view showing a binary image.
8 is a view showing a result of extracting a dike floor plate on a binary image and a binary image.
9 is a view showing a result of inputting a band of a multi-spectral orthoimage image to a Lada point cloud data of a concrete type bank.
FIG. 10 is a diagram showing a classification result obtained by applying an ISODATA clustering algorithm based on the result of FIG. 9; FIG.
Fig. 11 is a view showing the result of dividing into the dorsal ridges and erosion zones of the embankment based on the result of Fig. 10; Fig.
12 is a view showing a result of inputting a band of a multi-spectral orthoimage image to a Lada point cloud data of a green embankment.
FIG. 13 is a diagram showing a result obtained by applying the ISODATA clustering algorithm based on the results of FIG. 12; FIG.
FIG. 14 is a view showing the result of dividing into the rear jaw and erosion area of the embankment based on the result of FIG. 13; FIG.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 일반적으로 구분되는 하천의 지형도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방법선 매핑 방법을 나타낸 순서도이며, 도 5는 라이다 그리드를 보여주는 도면이고, 도 6은 라이다 경사 그리드를 보여주는 도면이며, 도 7은 이진영상을 보여주는 도면이고, 도 8은 이진영상 및 이진영상에서 둑마루 판을 추출한 결과를 보여주는 도면이며, 도 9는 콘크리트형 제방의 라이다 점군 자료에 다중분광 정사영상의 밴드를 입력한 결과를 보여주는 도면이고, 도 10은 도 9의 결과를 근거로 하여 ISODATA 클러스터링 알고리즘을 적용하여 분류한 결과를 보여주는 도면이며, 도 11은 도 10의 결과를 근거로 하여 제방의 뒤턱 및 침식지역으로 구분한 결과를 보여주는 도면이고, 도 12는 그린 제방의 라이다 점군 자료에 다중분광 정사영상의 밴드를 입력한 결과를 보여주는 도면이며, 도 13은 도 12의 결과를 근거로 하여 ISODATA 클러스터링 알고리즘을 적용하여 분류한 결과를 보여주는 도면이고, 도 14은 도 13의 결과를 근거로 하여 제방의 뒤턱 및 침식지역으로 구분한 결과를 보여주는 도면이다.
FIG. 1 is a topographical view of a generally divided stream, FIGS. 2 to 4 are flowcharts illustrating a method line mapping method using a Lada data and an orthoimage image according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view showing a binary image, FIG. 8 is a view showing a result of extracting a dike floor plate on a binary image and a binary image, FIG. 9 is a view showing a concrete image of a concrete FIG. 10 is a view showing a result of classifying by applying the ISODATA clustering algorithm based on the result of FIG. 9, and FIG. 11 Fig. 12 is a view showing the result of dividing into the ridge of the embankment and the erosion area based on the result of Fig. 10, and Fig. FIG. 13 is a diagram showing a classification result obtained by applying an ISODATA clustering algorithm based on the result of FIG. 12, and FIG. 14 is a graph showing a result of classification based on the result of FIG. The back of the embankment and the erosion area.

도 1에 도시된 바와 같이, 제방은 하도의 홍수가 제내지로 범람하는 것을 방지하기 위하여 하천을 따라 설치되는 인공 구조물로서, 둑마루, 뒤턱, 뒷비탈, 앞비탈, 침식지역 등 다양한 요소로 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, the embankment is an artificial structure that is installed along the river to prevent the overflow of flood water from being overflowed. The embankment is composed of various elements such as a dike floor, a back ridge, a front slope, .

제방의 다양한 구성 요소들 중, 둑마루와 뒤턱은 편평한 판 (plates)들로 구성되어 있으며, 둑마루와 뒤턱의 평균 고도 차이는 대략 3m 정도이다. 제방의 효과적인 관리 및 안정성 유지를 위해서는 지속적인 보수 및 보강 작업이 필요하기 때문에 제방의 주요 구성 요소 중에서 편평한 지역인 둑마루 및 뒤턱 지역의 매핑은 제방의 효과적인 관리에 굉장히 중요하다. 도 1에서 제방의 둑마루는 제방의 맨 위에 존재하는 편평한 판으로서 주변의 도로 사정 등에 따라서 도로 등으로 이용되며, 제방의 뒤턱은 제방의 안정을 위하여 제방의 뒷비탈에 설치되는 편평한 판으로서 주로 수방 작업의 통로로 이용되며, 그리고 제방의 침식지역은 지속적인 침식 작용으로 인해 제방의 앞비탈 또는 뒷비탈에 자연적으로 형성되는 편평한 판으로 정의된다. 제방의 둑마루는 뒤턱 또는 침식지역에 비해서 고도 값이 높아서 뒤턱, 침식지역 등의 판과의 고도값의 차이를 계산함으로서 분류가 되는 반면에, 침식지역과 뒤턱은 고도가 비슷한 위치에 형성되는 경우가 많아서, 고도값의 차이를 계산하는 방식으로는 그 구분이 힘들다. Among the various components of the embankment, the dike floor and the rear jaw are made up of flat plates, and the average height difference between the dike floor and the back jaw is about 3m. Because of the need for continuous maintenance and reinforcement to maintain the effective management and stability of the embankment, the flat areas of the dike floor and the mapping of the duck area are very important for effective management of the embankment. In Fig. 1, the dike floor of the embankment is a flat plate existing on the top of the embankment, and is used as a road or the like due to the surrounding roads and the like. The backrest of the embankment is a flat plate provided on the rear slope of the embankment And the erosion area of the embankment is defined as a flat plate that is naturally formed on the front slope or back slope of the embankment due to continuous erosion. The dike floor of the embankment is classified by calculating the altitude difference with the plate such as the dorsal surface and the erosion area due to the high altitude value compared to the dorsal surface or the erosion area, whereas the erosion area and the ducus are formed at similar altitude , It is difficult to distinguish the difference in the method of calculating the altitude difference.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법은 다음과 같은 사실을 근거하여 제방의 뒤턱 지역(여기서는 판 (plates)으로 주로 씀)과 제방의 침식지역을 분류 하도록 한다. According to the embodiment of the present invention, the method of classifying the elements of the embankment using the Lada data and the orthoimage is based on the following facts: the dug area of the embankment (mainly used as plates here) Classification.

근거 1. 제방의 뒤턱은 주로 수방작업을 위한 통로로 이용되기 때문에 제방의 뒤턱 판은 반드시 콘크리트 / 아스팔트 도로 지역을 포함하고 있다.Basis 1. The dorsal plate of the embankment must contain a concrete / asphalt road area, since the dorsum of the embankment is mainly used as a passage for the hydraulic work.

근거 2. 제방의 앞비탈 또는 뒷비탈에 위치하고 있는 침식지역은 자연적으로 발생하기 때문에 침식지역 판의 대부분 요소는 자연 흙 또는 식생으로 구성되어 있다. Grounds 2. Since the erosion area located on the front slope or the back slope of the bank is naturally occurring, most elements of the erosion area plate are composed of natural soil or vegetation.

근거 3. 일반적으로, 빗물이 제방의 뒤턱에 고여 제방의 제체로 침투하는 경우 제방의 안정성을 저하 시킬 수 있다는 가능성 때문에, 2003년 이후의 하천 설계 기준에서, 제방은 더 이상 뒤턱을 두지 않는다. Basis 3. Generally, in river design criteria since 2003, the levee no longer has a back jaw, because of the possibility that rainwater penetrates into the bottom of the levee and penetrates into the levee of the levee, which may reduce the stability of the levee.

위 3가지 근거 때문에, 고도값의 차이값 계산만으로는 제방의 침식지역과 뒤턱 지역의 분류를 수행할 수 없으며, 스펙트럼 정보를 이용하여 침식지역과 뒤턱 지역 후보 판들의 주요 구성 요소를 파악하여 침식지역 및 뒤턱 지역을 분류 할 필요가 있다.
Because of the above three reasons, it is not possible to classify the erosion area and the duck area of the embankment only by calculation of the difference value of the elevation value. Using the spectral information, the main components of the erosion area and the duck area candidate plate are identified, It is necessary to classify the dorsal area.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법은 컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 구현되는 제방 매핑 프로그램에 의하여, 이진영상 생성 단계(S10), 둑마루 판 추출 단계(S20), 뒤턱 후보 판 추출 단계(S30), 침식지역 판 추출 단계(S40) 및, 뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50)를 포함한다.As shown in FIG. 2, according to an embodiment of the present invention, a method of classifying elements of a bank using ladder data and orthoimage is classified into a banking mapping program, which is implemented by a program executed by an arithmetic processing means including a computer, A dike floor plate extracting step S30, an erosion area plate extracting step S40, and a back jaw and erosion area sorting step S50 do.

라이다 자료는 지형의 3차원 정보를 제공한다는 장점이 있지만, 수평 정확도가 영상 자료에 비해서 상대적으로 낮고, 점군 자료들로 구성되어 있다는 단점을 가지고 있다. 정사영상 자료는 라이다 자료에 비해서 수평 정확도가 높고, 끊기지 않고 연결되는 픽셀들로 구성되어 있어서, 정사영상 자료로부터 추출되는 에지(edge) 정보는 라이다 점들로 구성된 선들에 비해서 특정 지형을 정확하고 정밀하게 묘사할 수 있다는 장점이 있다. Lada data has the advantage of providing 3D information of the terrain, but it has a disadvantage that the horizontal accuracy is relatively low compared to the image data and it is composed of point cloud data. Since the orthoimage data is composed of pixels that have higher horizontal accuracy and are connected unbroken than the Lada data, the edge information extracted from the orthoimage data is more accurate than the lines composed of Lada points It has the advantage that it can be described accurately.

이진영상 생성 단계(S10)는 라이다(LiDAR: light detection and ranging) 점군 자료를 입력받고, 고도정보 및 경사도 정보를 이용하여 미리 결정된 경사도 범위에 해당하는 편평한 판 (plates)들을 나타내는 이진영상을 생성한다.The binary image generation step S 10 receives a light detection and ranging (LiDAR) point cloud data and generates a binary image representing flat plates corresponding to a predetermined gradient range using altitude information and gradient information do.

이때, 상기 이진영상 생성 단계(S10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 디지털 표면 모델 생성 단계(S11), 잡음 제거 단계(S12), 라이다 경사 그리드 생성 단계(S13), 이진영상을 추출하는 이진영상 추출 단계(S14); 를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.3, the digital image generation step S10 includes a digital surface model generation step S11, a noise removal step S12, a slope grid generation step S13, and a binary image extraction step S13. A binary image extracting step (S14); And a control unit.

디지털 표면 모델 생성 단계(S11)는 상기 라이다 점군 자료를 보간 기법을 이용하여 격자 구조인 라이다 디지털 표면 모델(DSM: Digital Surface Model)을 생성한다. 이때, 상기 디지털 표면 모델 생성 단계(S11)의 보간 기법으로 선형 보간 기법(Linear Interpolation Methods)을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the digital surface model generation step S11, a RIDO digital surface model (DSM) is generated using the RDA point group data by interpolation. At this time, the linear interpolation method may be used as the interpolation method of the digital surface model generation step (S11).

다시 말해, 제방은 지면에서 앞비탈 및 뒷비탈 면으로 갈수록 고도가 급격히 변화하는 특성을 가지고 있어서, 라이다 점군 자료를 선형 보간법을 이용하여 그리드 자료(라이다 그리드)로 변환한다.In other words, the embankment has a characteristic that the altitude suddenly changes from the ground to the front slope and the rear slope surface, so that the Lada point cloud data are converted into the grid data (grid grid) using the linear interpolation method.

도 5의 라이다 그리드에서 각 픽셀이 가지는 값은 해당 지역의 고도값을 나타낸다. 제방은 앞비탈, 뒷비탈과 같이 경사가 가파른 요소와 둑마루 뒤턱과 같이 경사가 편평한 요소로 구성되어 있다. 5, the value of each pixel represents the altitude value of the corresponding region. The embankment is composed of steeply sloping elements such as the front slope and the back slope, and sloping elements such as the dike parquets.

잡음 제거 단계(S12)는 상기 디지털 표면 모델에 잡음 제거 기법을 사용하여 잡음들을 제거한다. 이때, 상기 잡음 제거 단계(S12)의 잡음 제거 기법으로 메디안 필터링(Median Filtering)을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.The noise removal step (S12) removes the noise using the noise cancellation technique on the digital surface model. In this case, median filtering may be used as the noise removal technique of the noise removal step S12.

라이다 경사 그리드 생성 단계(S13)는 상기 디지털 표면 모델을 구성하는 각 픽셀들의 고도값을 이용하여 라이다 경사 그리드를 생성한다.The slope grid generation step S13 generates a slope grid using the elevation values of the pixels constituting the digital surface model.

둑마루, 뒤턱 및 제방의 침식지역을 효과적으로 나타내기 위해서, 라이다 그리드를 도 6에 도시된 바와 같이, 라이다 경사 그리드로 변환한다. 라이다 경사 그리드에서 각 픽셀은 주위의 중심 픽셀의 고도값과 8개의 주변 픽셀들 중에서 가장 큰 고도값과의 차이를 고려하여 계산된 경사도를 의미한다.In order to effectively represent the erosion areas of the dike floor, back jaws and bank, the ladder grid is converted to a ladder tilt grid, as shown in Fig. In the slope grid, each pixel is a slope calculated considering the difference between the altitude of the surrounding central pixel and the highest altitude value among the eight surrounding pixels.

도 6의 라이다 경사 그리드에서 경사도가 높은 픽셀은 제방의 앞비탈 또는 뒷비탈, 건물의 외벽 등을 나타내며, 경사도가 낮은 픽셀은 제방의 둑마루 또는 뒤턱, 침식지역 등을 나타낸다.
A pixel having a high inclination in the slope grid of FIG. 6 indicates a front slope or a back slope of a bank, an outer wall of a building, and a pixel having a low slope indicates a dike floor, a back wall, and an erosion area of a bank.

이진영상을 추출하는 이진영상 추출 단계(S14)는 미리 결정된 경사도 범위에 해당하는 경사도를 가진 픽셀들을 상기 라이다 경사 그리드로부터 추출한다. 이렇게 추출된 이진영상은 편평한 판(plates)들을 나타낸다. 이때, 상기 이진영상 생성 단계(S14)의 미리 결정된 경사도 범위는 0 ~ 9도 인 것을 특징으로 할 수 있다. 이는, 국토 해양부가 정한 하천 제방의 둑마루 및 뒤턱이 가지는 평균 경사도를 적용하여 편평한 판(plates)들을 나타내는 이진영상을 생성하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제방 지역에서 둑마루 판, 뒤턱 등 여러 개의 편평한 판들이 추출된다는 것을 알 수 있다. A binary image extracting step (S14) for extracting a binary image extracts pixels having an inclination corresponding to a predetermined inclination range from the ladder inclination grid. The extracted binary images represent flat plates. In this case, the predetermined gradient range of the binary image generation step S14 may be 0 to 9 degrees. This is because, when a binary image representing flat plates is generated by applying the average slope of the dike floor and the back jaw of the river bank defined by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, as shown in Fig. 7, the dike floor plate, It can be seen that several flat plates are extracted.

다시 말해, 라이다 경사 그리드를 생성하고, 이를 근거로 선형 보간 기법(Linear Interpolation Methods) 및 메디안 필터링(Median Filtering)을 이용하여 보다 정확도가 높은 둑마루 판을 추출할 수 있다.In other words, it is possible to generate more accurate dike floor plates by using the linear interpolation method and median filtering based on the generation of the slope grid of Rada.

도 8에 도시된 바와 같이, 지면과 제방의 앞비탈 및 뒷비탈 면의 경계를 벡터 기반 방법을 이용하여 정해주고 이를 제방 경계(빨강색 선)라고 부른다. 여기서 벡터 기반 방법은 한국등록특허 [10-1078238] 등에서 확인할 수 있는바 자세한 설명은 생략하도록 한다.As shown in FIG. 8, the boundary between the ground and the front slope and the back slope of the bank is determined using a vector-based method and is called a bank boundary (red line). Here, the vector-based method can be confirmed by the Korean registered patent [10-1078238], and a detailed explanation will be omitted.

도 8에서 제방 경계 안에 포함하는 편평한 판들을 정의(도 8의 왼쪽 도면)한 뒤, 인접한 판들에 비해서 평균 고도값이 높은 판들을 선택(도 8의 오른쪽 도면)하고 이를 제방의 둑마루 판이라고 한다.After defining the flat plates included in the bank boundary in Fig. 8 (left drawing in Fig. 8), plates having a higher average altitude value than the adjacent plates are selected (right drawing in Fig. 8) .

도 8의 오른쪽 도면에서 보는 바와 같이, 고도값이 가장 높은 값을 가진 판을 둑마루 판으로 정의한 후, 고도값이 낮은 판들이 제방의 뒤턱인지 아니면 단순한 제방의 침식지역인지를 판단해야 한다.As shown in the right drawing of FIG. 8, after defining the plate having the highest altitude value as the dike floor, it is necessary to judge whether the low altitude plate is the ditch of the bank or the erosion area of the bank.

둑마루 판 추출 단계(S20)는 상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 인접한 판들에 비해서 평균 고도값이 높은 둑마루 판(Top Plate)을 추출한다.The dike floor plate extracting step (S20) extracts a top plate having a higher average altitude value than adjacent plates using the altitude information on the binary image.

뒤턱 후보 판 추출 단계(S30)는 상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 상기 둑마루판으로부터 평균 고도값의 차이가 일정 범위 내에 포함되는 제방의 뒤턱 후보 판을 추출한다. 이때, 상기 뒤턱 후보 판 추출 단계(S30)의 일정 범위는 2.5~3.5m인 것을 특징으로 할 수 있다.In the step of extracting the rear jaw plate (S30), the rear jaw candidate plate including the difference of the average altitude values from the dike floor plate within a certain range is extracted using the altitude information on the binary image. At this time, the predetermined range of the rear jaw candidate plate extracting step S30 may be 2.5 to 3.5 m.

침식지역 판 추출 단계(S40)는 상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 상기 둑마루판 및 뒤턱 후보 판에 속하지 않는 제방의 침식지역 판을 추출한다.The erosion area plate extraction step (S40) extracts the erosion area plate of the bank that does not belong to the dike floor plate and the rear jukebox plate using the altitude information on the binocular.

뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50)는 다중분광 정사영상에서 상기 뒤턱 후보 판이 제방의 뒤턱인지 아니면 제방의 침식지역인지를 고도 정보 및 클러스터링 정보를 이용하여 분류한다.In the step S50 of classifying the rear and top erosion regions, whether the rear projection plate of the multispectral orthoimage is the back of the embankment or the erosion area of the embankment is classified using the altitude information and the clustering information.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50)는 밴드 입력 단계(S51), 객체 분류 단계(S52) 및 뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the step S50 may include a band input step S51, an object classification step S52, and a rear jaw and erosion zone classification step S53. have.

다시 말해, 다른 재질로 구성된 제방에서 제방의 뒤턱과 침식지역을 분류한다. In other words, classify the ditches and erosion areas of the embankment on a bank of different materials.

도 9 내지 도 11에서 다뤄진 제방은 앞비탈 지역이 콘크리트 또는 돌 블록으로 형성된 제방(여기서는 콘크리트 형 제방으로 정의)이며, 도 12 내지 도 14에서 다뤄진 제방은 앞비탈 지역이 자연 토사로 구성된 제방(여기서는 그린 제방으로 정의)이다. The levee treated in Figs. 9 to 11 is a levee in which the front slope area is formed of concrete or a stone block (here, it is defined as a concrete levee), and the levee treated in Figs. 12 to 14 is a levee Green levee).

밴드 입력 단계(S51)는 상기 이진영상에 다중 분광 정사 영상의 밴드인 Red, Green, Blue 및 NIR (Near Infra-Red) 밴드의 값들을 각각 입력한다. 다시 말해, 라이다 점군 자료에 다중 분광 정사 영상의 밴드인 Red, Green, Blue 및 NIR (Near Infra-Red) 밴드의 값들을 각각 입력한다.(도 9 및 도 12 참조)The band input step S51 inputs the values of the red, green, blue and NIR (Near Infra-Red) bands of the multispectral orthoimage image to the binary image. In other words, the values of Red, Green, Blue and Near Infra-Red (bands) of the multispectral orthoimage image are input to the Lada point cloud data (see FIGS. 9 and 12)

도 9에서 제방의 둑마루로부터 일정한 고도값의 차이를 가지는 판 (파랑) 들이 제방의 뒤턱인지 아니면 제방의 침식지역인지를 판별할 필요가 있다. In Fig. 9, it is necessary to determine whether plates (blues) having a certain altitude difference from the dike floor of the embankment are the rear jaw of the embankment or the erosion area of the embankment.

예를 들어, 제방의 둑마루판으로부터 평균 고도값의 차이가 3m 내외 (2.5 ~ 3.5m)인 판들을 추출하고, 이를 제방의 뒤턱 후보 판(도 9의 파랑색 및 도 12의 녹색)으로 정의할 수 있다. 그리고, 평균 고도값의 차이가 3m 내외에 속하지 않는 판들은 제방의 침식지역(도 9의 노랑색 및 도 12의 노랑색)으로 우선 정의할 수 있다. For example, plates with a mean height difference of about 3 m (2.5 to 3.5 m) from the dike floorboards of the bank are extracted and defined as the dorsal candidate plate of the embankment (blue in Fig. 9 and green in Fig. 12) . Plates with a difference in average altitude value of about 3 m or less can be defined first by the erosion area of the embankment (yellow in Fig. 9 and yellow in Fig. 12).

객체 분류 단계(S52)는 제방의 뒤턱 후보 판에 위치한 점들을 클러스터링 알고리즘을 이용하여 객체를 분류한다. 이때, 상기 객체 분류 단계(S52)의 객체는 포장 도로, 비포장 도로, 식생 및 흙 중 선택되는 복수개의 객체인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 객체 분류 단계(S52)의 클러스터링 알고리즘으로 ISODATA(Iterative Self_Organizing Data Analysis) 클러스터링 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다. 각 라이다 점군 자료들을 샘플로 하여 클러스터링 알고리즘 중의 하나인 ISODATA 클러스터링알고리즘을 적용하여 제방의 뒤턱 후보 판(도 9의 파랑색 및 도 12의 녹색 점들)에 위치하고 있는 라이다 점군 자료의 점들을 분류 할 수 있다. The object classification step S52 classifies the objects using the clustering algorithm of the points located on the dorsal candidate plate of the embankment. At this time, the object of the object sorting step S52 may be a plurality of objects selected from pavement roads, unpaved roads, vegetation, and soil. In addition, ISODATA (Iterative Self Organizing Data Analysis) clustering algorithm may be used as the clustering algorithm in the object classification step S52. We apply the ISODATA clustering algorithm, which is one of the clustering algorithms, to each of the Lada point cloud data to classify the points of the Lada point cloud data located at the dorsal candidate plate (the blue color in Fig. 9 and the green dots in Fig. 12) .

뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53)는 고도값의 차이 및 클러스터링 정보 및 미리 결정된 기준을 이용하여 뒤턱 후보 판과 제방의 침식지역으로 구분한다. 이때, 뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53)의 미리 결정된 기준은 상기 뒤턱 후보 판에 도로 클러스터가 포함되어 있을 경우 해당 판은 제방의 뒤턱으로 구분하고, 상기 뒤턱 후보 판이 식생과 흙 클러스터 만으로 이루어 질 경우 해당 판은 제방의 침식지역으로 구분하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step S53 of dividing the ridge and erosion zone is divided into the erosion zones of the dike candidate plate and the embankment using the altitude difference, clustering information, and predetermined criteria. At this time, the predetermined criterion in the step S53 for sorting the rear jaw and the erosion area is that if the rear jaw candidate plate includes the road clusters, the plate is divided into the jaws of the embankment, and if the rear jaw candidate plate comprises only the vegetation and the soil clusters The plate may be characterized as being divided into erosion areas on the bank.

제방의 뒤턱 후보 판에 위치한 점들을 ISODATA 클러스터링 알고리즘을 적용하여 분류하였을 때, 도 10과 같이 콘크리트 도로(빨강)를 포함하는 클러스터가 포함되어 있을 경우, 해당 판은 제방의 뒤턱으로 정의한다. When a cluster including the concrete road (red) is included as shown in FIG. 10 when the ISODATA clustering algorithm is applied to the points located on the dorsal candidate plate of the embankment, the plate is defined as the ditch of the embankment.

2003년 이후 제정된 하천 설계 기준에 의해서 제방은 더 이상 뒤턱을 두지 않는다. 그러나, 제방의 뒤턱 후보 판이 콘크리트 또는 아스팔트 도로 클러스터를 포함하고 있는 경우, 최근에 건설되지 않고 기존의 남아 있는 제방의 뒤턱으로 정의한다. 따라서, 도 10에서 보는 바와 같이, 제방 뒤턱 후보 판의 일부는 콘크리트 도로 클러스터로 구성되어 있기 때문에, 해당 판은 제방의 뒤턱으로 정의 된다. 따라서, 도 11의 제방 지역은 일부 제방의 침식지역 (노랑)과 다수의 제방의 뒤턱 지역 (빨강)으로 분류된다. By the stream design standards established since 2003, the levees no longer fall back. However, if the dike's dorsal candidate plate contains concrete or asphalt road clusters, it is not constructed recently but is defined as the dorsal of the existing remaining dike. Therefore, as shown in FIG. 10, since a part of the bank sidewall candidate plate is constituted by concrete road clusters, the plate is defined as the sidewall of the bank. Thus, the embankment area of Figure 11 is divided into the erosion area (yellow) of some of the dykes and the dorsal area (red) of many of the embankments.

그린 제방은, 도 12에 도시된 바와 같이, 고도값의 차이를 이용하여 뒤턱 후보 판(초록)과 제방의 침식지역(노랑)으로 분류될 수 있다. The green levee can be classified into a ridge candidate plate (green) and an erosion area (yellow) of a bank using a difference in altitude value, as shown in Fig.

도 12의 제방의 뒤턱 후보 판에 위치하는 라이다 점군 자료들을 샘플로 하여 ISODATA 클러스터링 기법을 적용하여 제방의 뒤턱 후보 판에 위치한 점군들이 어떠한 객체로 구성되어 있는지 파악한다(도 13). 도 13에서, 제방의 뒤턱 후보 판은 토사(노랑) 및 식생(초록) 지역으로 구성되어 있기 때문에, 도 12에서 정의된 제방의 뒤턱 후보 판은 제방의 뒤턱이 아니라 단순한 제방의 침식지역으로 정의된다. 따라서, 도 14에서 보는 바와 같이, 도 12에 나타난 모든 편평한 판들은 제방의 침식지역으로 분류 된다는 것을 알 수 있다.
FIG. 13 shows an example of the objects of the point cloud groups positioned on the dorsal candidate plate of the embankment by applying the ISODATA clustering technique to the Raida point group data located on the dorsal candidate plate of the embankment of FIG. 12 (FIG. 13). In Fig. 13, since the dorsal candidate plate of the embankment is composed of the soil (yellow) and vegetation (green) regions, the dorsal candidate plate of the embankment defined in Fig. 12 is defined as a simple embankment erosion area . Therefore, as can be seen from Fig. 14, it can be seen that all the flat plates shown in Fig. 12 are classified as the erosion zone of the bank.

다시 말해, ISODATA(Iterative Self_Organizing Data Analysis) 클러스터링 알고리즘을 이용하여 보다 정확도가 높은 객체 정보를 추출 할 수 있고, 제방의 뒤턱 후보판의 객체 정보를 이용하여 제방의 뒤턱 및 침식지역을 정확하게 구분할 수 있다.
In other words, more accurate object information can be extracted using ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis) clustering algorithm, and it is possible to accurately distinguish the dorsal and erosion areas of the embankment using the object information of the dike candidate plate.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법에 의하면, 라이다 점군 자료를 근거로 고도값의 차이를 이용하여 분류하기 어려운 제방의 뒤턱과 침식지역의 분류를 다중분광 정사영상을 이용하여 정확하게 분류할 수 있다. 아울러, 제방에 위치하는 편평한 지역으로 구성된 둑마루, 뒤턱 및 자연적으로 발생하는 침식지역을 분류할 수 있음으로써, 제방의 안정성 평가 및 효율적인 관리를 할 수 있다.
According to the method of classifying the elements of the embankment using the Lada data and the orthoimage in accordance with the embodiment of the present invention, it is possible to classify the ducks and the erosion area of the embankment, which are difficult to classify using the difference in elevation value, Can be accurately classified using a multispectral orthoimage. In addition, it is possible to classify the dike floor, the back jaw and the naturally occurring erosion area composed of the flat area located on the bank, so as to evaluate the stability of the bank and to manage efficiently.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

S10: 이진영상 생성 단계
S11: 디지털 표면 모델 생성 단계
S12: 잡음 제거 단계
S13: 라이다 경사 그리드 생성단계
S14: 이진 영상 추출 단계
S20: 둑마루 판 추출 단계
S30: 뒷턱 후보 판 추출 단계
S40: 침식지역 판 추출 단계
S50: 뒤턱 및 침식지역 분류단계
S51: 밴드 입력 단계
S52: 객체 분류 단계
S53: 뒤턱 및 침식지역 구분 단계
S10: Binary image generation step
S11: Digital surface model generation step
S12: Noise removal step
S13: Creation of slope grid
S14: Binary image extraction step
S20: Dike floor plate extraction step
S30: Rat chin plate extraction step
S40: Erosion local plate extraction step
S50: Classification of the occipital area and the erosion area
S51: Band input step
S52: Object classification step
S53: Tear and erosion area classification step

Claims (10)

컴퓨터를 포함하는 연산처리수단에 의하여 실행되는 프로그램 형태로 구현되는 제방 매핑 프로그램에 의하여,
라이다(LiDAR: light detection and ranging) 점군 자료를 입력받고, 고도정보 및 경사도 정보를 이용하여 미리 결정된 경사도 범위에 해당하는 편평한 판 (plates)들을 나타내는 이진영상을 생성하는 이진영상 생성 단계(S10);
상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 인접한 판들에 비해서 평균 고도값이 높은 둑마루 판(Top Plate)을 추출하는 둑마루 판 추출 단계(S20);
상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 상기 둑마루판으로부터 평균 고도값의 차이가 일정 범위 내에 포함되는 제방의 뒤턱 후보 판을 추출하는 뒤턱 후보 판 추출 단계(S30);
상기 이진영상에서 고도 정보를 이용하여 상기 둑마루판 및 뒤턱 후보 판에 속하지 않는 제방의 침식지역 판을 추출하는 침식지역 판 추출 단계(S40);
다중분광 정사영상에서 상기 뒤턱 후보 판이 제방의 뒤턱인지 아니면 제방의 침식지역인지를 고도 정보 및 클러스터링 정보를 이용하여 분류하는 뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50);
를 포함하며,
상기 뒤턱 및 침식지역 분류 단계(S50)는
상기 이진영상에 다중 분광 정사 영상의 밴드인 Red, Green, Blue 및 NIR (Near Infra-Red) 밴드의 값들을 각각 입력하는 밴드 입력 단계(S51);
제방의 뒤턱 후보 판에 위치한 점들을 클러스터링 알고리즘을 이용하여 객체를 분류하는 객체 분류 단계(S52); 및
고도값의 차이 및 클러스터링 정보 및 미리 결정된 기준을 이용하여 뒤턱 후보 판과 제방의 침식지역으로 구분하는 뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법.
By the embankment mapping program embodied in the form of a program executed by an arithmetic processing means including a computer,
(S10) for receiving a light detection and ranging (LiDAR) point cloud data and generating a binary image representing flat plates corresponding to a predetermined inclination range using altitude information and tilt information, ;
A dike floor plate extracting step (S20) of extracting a top plate having a higher average altitude value than adjacent planes using the altitude information on the binary plane;
A step of extracting a rear jaw candidate plate (S30) for extracting a rear jaw candidate plate of the embankment including a difference in average altitude value from the dike floor plate using the altitude information on the binary image;
An erosion zone plate extraction step (S40) of extracting an erosion zone plate of a bank which does not belong to the dike floor plate and the rear jaw candidate plate using the altitude information on the binary image;
A step S50 of classifying the multi-spectral orthoimage using the altitude information and the clustering information to classify whether the dorsal surface candidate plate is the dorsal surface of the embankment or the erosion area of the embankment;
/ RTI >
The rear jaw and erosion area classification step S50
A band input step (S51) of inputting values of Red, Green, Blue and NIR (Near Infra-Red) bands of the multispectral orthoimage image to the binary image;
An object classifying step (S52) of classifying objects using clustering algorithms for points located on the rear jaw candidate plate of the embankment; And
(Step S53) of dividing the tear candidate plate and the erosion area of the embankment using the difference in altitude value, clustering information, and predetermined criteria;
The method comprising the steps of: a) classifying the elements of the embankment using the Lada data and the orthoimage.
제1항에 있어서,
상기 이진영상 생성 단계(S10)는
상기 라이다 점군 자료를 보간 기법을 이용하여 격자 구조인 라이다 디지털 표면 모델(DSM: Digital Surface Model)을 생성하는 디지털 표면 모델 생성 단계(S11);
상기 디지털 표면 모델에 잡음 제거 기법을 사용하여 잡음들을 제거하는 잡음 제거 단계(S12);
상기 디지털 표면 모델을 구성하는 각 픽셀들의 고도값을 이용하여 라이다 경사 그리드를 생성하는 라이다 경사 그리드 생성 단계(S13); 및
미리 결정된 경사도 범위에 해당하는 경사도를 가진 픽셀들을 상기 라이다 경사 그리드로부터 추출하는 이진영상을 추출하는 이진영상 추출 단계(S14);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법.
The method according to claim 1,
The binary image generation step (S10)
A digital surface model generation step (S11) of generating a Rada digital surface model (DSM) as a grid structure using the interpolation technique;
A noise removing step (S12) of removing noise by using a noise removing technique on the digital surface model;
A slope grid generation step (S13) of generating a grid of slope gradients using altitude values of pixels constituting the digital surface model; And
A binary image extracting step (S14) of extracting a binary image extracting pixels having an inclination corresponding to a predetermined inclination range from the ladder inclination grid;
The method comprising the steps of: a) classifying the elements of the embankment using the Lada data and the orthoimage.
제2항에 있어서,
상기 디지털 표면 모델 생성 단계(S11)의 보간 기법으로
선형 보간 기법(Linear Interpolation Methods)을 이용하는 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법.
3. The method of claim 2,
As an interpolation technique of the digital surface model generation step (S11)
A method of classifying elements of a bank using ladder data and orthoimage, characterized by using a linear interpolation method.
제2항에 있어서,
상기 잡음 제거 단계(S12)의 잡음 제거 기법으로
메디안 필터링(Median Filtering)을 이용하는 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법.
3. The method of claim 2,
As the noise cancellation technique of the noise cancellation step S12
A method of classifying elements of a bank using lidar data and orthoimage, characterized by using median filtering.
제2항에 있어서,
상기 이진영상 생성 단계(S14)의 미리 결정된 경사도 범위는
0 ~ 9도 인 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법.
3. The method of claim 2,
The predetermined gradient range of the binary image generation step (S14)
The method according to any one of claims 1 to 3,
제1항에 있어서,
상기 뒤턱 후보 판 추출 단계(S30)의 일정 범위는
2.5~3.5m인 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방의 구성요소 분류 방법.
The method according to claim 1,
A certain range of the rear jaw candidate plate extracting step (S30)
The method of claim 1, further comprising the steps of:
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 객체 분류 단계(S52)의 객체는
포장 도로, 비포장 도로, 식생 및 흙 중 선택되는 복수개의 객체인 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방법선 매핑 방법.
The method according to claim 1,
The object of the object classification step S52 is
Wherein the object is a plurality of objects selected from a pavement road, an unpaved road, vegetation, and soil.
제1항에 있어서,
상기 객체 분류 단계(S51)의 클러스터링 알고리즘으로
ISODATA(Iterative Self_Organizing Data Analysis) 클러스터링 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방법선 매핑 방법.
The method according to claim 1,
As the clustering algorithm of the object classification step S51
ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis) clustering algorithm is used.
제1항에 있어서,
뒤턱 및 침식지역 구분 단계(S53)의 미리 결정된 기준은
상기 뒤턱 후보 판에 도로 클러스터가 포함되어 있을 경우 해당 판은 제방의 뒤턱으로 구분하고, 상기 뒤턱 후보 판이 식생과 흙 클러스터 만으로 이루어 질 경우 해당 판은 제방의 침식지역으로 구분하는 것을 특징으로 하는 라이다 자료와 정사영상을 이용한 제방법선 매핑 방법.
The method according to claim 1,
The predetermined criterion of the dorsal and erosion area classification step S53 is
If a road cluster is included in the rear jaw candidate plate, the plate is divided into a rear jaw of the embankment, and if the rear jaw candidate plate comprises only vegetation and clay clusters, the plate is divided into erosion areas of the embankment A Method of Line Mapping Using Data and Orthographic Image.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120068325A (en) * 2010-12-17 2012-06-27 인하대학교 산학협력단 Land type classification system and method using variable-size windows from aerial lidar data

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120068325A (en) * 2010-12-17 2012-06-27 인하대학교 산학협력단 Land type classification system and method using variable-size windows from aerial lidar data

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200052500A (en) * 2018-11-06 2020-05-15 인하대학교 산학협력단 Method for forest area change detection and regional change of pervious/impervious map utilizing high-resolution drone image
KR102156085B1 (en) 2018-11-06 2020-09-16 인하대학교 산학협력단 Method for forest area change detection and regional change of pervious/impervious map utilizing high-resolution drone image

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