KR20000058437A - 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법 - Google Patents

인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공위성의 영상데이터를 이용하여 지도를 제작함으로써 지도 제작시간을 줄임과 아울러 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법에 관한 것이다.
본 발명의 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법은 영상데이터 및 수치데이터를 매핑한 후 영상데이터 및 수치데이터가 동일한 위치 정보를 가질 수 있도록 수치데이터의 좌표정보를 기준으로 하여 영상데이터를 기하보정하는 단계와, 일정한 촬상지역의 주변부가 정사투영의 특성을 가지도록 기복변위의 오차를 정사보정하는 단계와, 정사보정된 데이터가 넓은 지역에 나타날 수 있도록 정사보정된 단위 데이터를 연속적인 데이터로 조합하는 모자이크 단계와, 영상데이터에 포함되어 있는 전정색 영상 데이터의 해상도를 유지하면서 다중분광 영상 데이터의 색정보를 혼합하는 영상퓨전 단계와, 영상퓨전된 데이터에 지형지물에 관한 상세내역을 포함하는 지도정보를 추가하여 2차원 지도를 생성하는 단계와, 수치데이터가 높이 정보를 포함할 수 있도록 디지털 엘리베이션 모델을 생성한 후 디지털 엘리베시션 모델을 기초하여 실제 지표와 같은 모형을 제작하는 단계와, 모형상에 영상퓨전된 데이터를 추가하여 3차원 정사투영 영상 데이터를 생성하는 단계와, 3차원 정사투영 영상 데이터에 지형지물에 관한 상세내역을 포함하는 지도정보를 추가하여 3차원 지도를 생성하는 단계와, 특정지역에 대한 경도 및 고도정보를 입력하여 상기 3차원 정사투영 영상 데이터를 동영상으로 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 인공위성 영상처리 단계를 거쳐 만들어진 영상자료를 바탕으로 기존의 벡터지도를 최신의 정보를 지닌 벡터지도로 제작할 수 있으며, 영상에 벡터지도를 중첩하여 기존의 벡터지도가 가지고 있던 판독성 문제를 해결함과 아울러 독자적인 그래픽 요소를 개발 추가함으로써 시각적인 효과를 극대화 한 위성 영상지도를 제작할 수 있다. 또한, 인공위성의 영상 데이터 및 수치지도만을 이용하여 간단하게 3차원 지도를 제작할 수 있다. 더불어, 인공위성의 영상 데이터에 포함되어 있는 정보를 지도에 포함할 수 있으므로 정밀한 지도를 제작할 수 있다.

Description

인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법{Method of Manufacturing Map Using Satellite Image Data}
본 발명은 지도 제작 방법에 관한 것으로 특히, 인공위성의 영상데이터를 이용하여 지도를 제작함으로써 지도 제작시간을 줄임과 아울러 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법에 관한 것이다.
최근, 네비게이션 시스템(Navigation System)과 같은 위치추적장치의 개발이 가속화되면서 항공기, 차량, 선박 등은 물론 각종 전자기기와 서비스산업에 이르기까지 고정밀도의 지도가 요구되고 있는 실정이다.
현재 이용되고 있는 지도는 종이지도, 수치지도 및 3차원 지도로 분류된다. 종이지도는 국립지리원에서 발생되는 국가 기본도를 기초로 하여 각종 목적에 맞게 추가정보에 대한 재조사 및 편집과정을 거쳐 제작된다. 이와 같은 종이지도는 먼저 필름으로 제작되고, 제작된 필름을 인쇄 및 출판하여 완성된다. 완성된 종이지도는 각종 매체를 통하여 판매되거나 수치지도 제작의 기초 데이터로 활용된다. 수치지도는 종이지도가 가지고 있는 정보를 점, 선, 면 형태의 기하학적 도형 요소나 화소들의 집합으로 디지털화한 지도를 의미한다. 이러한 수치지도는 종이지도를 스캐닝하고, 이 스캐닝 데이터를 점, 선, 면 등의 기하학적 도형 데이터로 변환되어 제조된다. 일반적으로 수치지도의 디지털 데이터는 캐드 또는 그래픽 소프트웨어의 포맷으로 저장되어 관리된다. 이와 같은 수치지도의 디지털 데이터는 네비게이션 시스템, 항공기, 차량, 선박 등의 각종 전자기기 등에 저장되고, 저장된 수치지도는 도 1과 같이 디스플레이 된다. 3차원 지도는 건물 및 지형의 공간(혹은 높이)정보를 포함한 지도를 의미한다. 이러한 3차원 지도는 좌표정보와 그래픽정보가 매핑(Mapping)되어 생성된다. 즉, 2차원 정보(예를 들면 사진, 지도)를 토대로 가상의 3차원 기하학적 데이터를 생성한다. 이와 같이 생성된 3차원 기하학적 데이터에 색상 및 이미지를 추가하여 3차원 지도를 제작한다.
이러한 종이지도, 수치지도 및 3차원 지도는 1:5000, 1:25000 및 1:50000 축적으로 발행되는 국가 기본도를 기초로 하여 제작된다. 하지만, 국가 기본도의 갱신주기가 1년 이상이기 때문에 최신의 정보를 종이지도, 수치지도 및 3차원 지도에 포함하기가 곤란하다. 또한, 국가 기본도 및 실제 조사활동을 거쳐 제작되는 지도들은 지표면의 모든 정보가 일반화 또는 추상화되어 제작되기 때문에 많은 정보의 손실이 발생된다. 더불어, 3차원 지도를 제작하기 위해서는 많은 시간을 들여 실제 지표면을 정보를 조사해야 한다. 이렇게 조사된 지표면의 정보는 모델링 작업을 통해 3차원 도형객체로 변환되고, 실제 지형물로 보일 수 있도록 변환된 도형객체에 임의의 색상 및 이미지를 추가해야 한다. 따라서, 3차원 지도를 작성하기 위해서는 많은 제조비용 및 제작시간이 소요된다. 또한, 임의의 색상 및 이미지를 추가해야 하므로 많은 공정단계를 거쳐야 함과 아울러 정확한 정보를 표시할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 인공위성의 영상데이터를 이용하여 지도를 제작함으로써 지도 제작시간을 줄임과 아울러 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 수치지도를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 지도 제작방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 도 2에 도시된 전정색 영상 데이터를 나타내는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 다중분광 영상 데이터를 나타내는 도면.
도 5a 내지 5c는 도 2에 도시된 전정색 영상 데이터와 수치지도에 의해 생성되는 기하보정된 영상 데이터를 나타내는 도면.
도 6은 도 2에 도시된 영상 퓨전과정에 의해 생성되는 영상 데이터를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 의해 생성된 2차원 지도를 나타내는 도면.
도 8은 수치지도에 높이 정보를 추가하는 과정을 나타내는 도면.
도 9는 도 8의 과정을 거쳐 생성되는 지표모양을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명에 의해 생성된 3차원 지도를 나타내는 도면.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
24, 26 : 박스
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법은 영상데이터 및 수치데이터를 수집한 후 영상데이터 및 수치데이터가 동일한 위치 정보를 가질 수 있도록 수치데이터의 좌표정보를 기준으로 하여 영상데이터를 기하보정하는 단계와, 일정한 촬상지역의 주변부가 정사투영의 특성을 가지도록 기복변위의 오차를 정사보정하는 단계와, 정사보정된 데이터가 넓은 지역에 나타날 수 있도록 정사보정된 단위 데이터를 연속적인 데이터로 조합하는 모자이크 단계와, 영상데이터에 포함되어 있는 전정색 영상 데이터의 해상도를 유지하면서 다중분광 영상 데이터의 색정보를 혼합하는 영상퓨전 단계와, 영상퓨전된 데이터에 지형지물에 관한 상세내역을 포함하는 벡터지도정보를 추가하여 2차원 위성영상 지도를 생성하는 단계와, 수치데이터가 높이 정보를 포함할 수 있도록 디지털 엘리베이션 모델을 생성한 후 디지털 엘리베시션 모델을 기초하여 실제 지표와 같은 모형을 제작하는 단계와, 모형상에 영상퓨전된 데이터를 추가하여 3차원 정사투영 영상 데이터를 생성하는 단계와, 3차원 정사투영 영상 데이터에 지형지물에 관한 상세내역을 포함하는 지도정보를 추가하여 3차원 위성영상 지도를 생성하는 단계와, 특정지역에 대한 경로 및 고도정보 등을 시뮬레이션(Simulation)에 관련된 인자를 입력하여 상기 3차원 정사투영 영상 데이터를 동영상으로 변환하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 2 내지 도 10를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 지도제작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 지도제작에는 인공위성에서 촬영한 위성영상 데이터가 이용된다. 이를 상세히 설명하면, 먼저 인공위성에서 지표면을 촬영한 영상데이터 및 이미 제작되어 있는 수치지도를 수집한다.(S2,S4) 인공위성에서 촬영된 데이터는 전정색 영상 데이터와 다중분광 영상 데이터로 분류된다. 전정색 영상 데이터는 도 3과 같이 흑백의 정보를 담고 있는 영상으로 높은 공간 해상도를 가진다. 다중분광 영상 데이터는 도 4와 같이 컬러의 정보를 담고 있는 영상으로 전정색 영상 데이터보다 낮은 공간 해상도를 가진다. S2 및 S4 단계에서 수집된 수치지도 및 인공위성 영상 데이터는 영상보정을 위해 중첩된다.(S6) S6 단계에서 중첩된 수치지도 및 인공위성 영상 데이터가 동일한 위치정보를 가질 수 있도록 인공위성 영상 데이터를 기하보정한다.(S7) 기하보정은 수치지도의 위치정보를 참조하여 영상 데이터가 수치지도와 같은 위치정보를 갖도록 하는 작업이다. 인공위성의 영상데이터는 위성의 자세, 지구의 곡률, 위성의 진행 방향, 좌표 투영법의 차이, 관측기기 오차 및 지구 자전의 영향 등에 의해 오차가 발생된다. 즉, S6 단계에서 중첩된 수치지도 및 인공위성 영상 데이터는 정확히 일치되지 않는다. 따라서, S7과 같은 기하보정 단계를 거쳐 영상 데이터의 왜곡을 보정하여 수치지도 및 인공위성 영상데이터의 위치정보를 일치시킨다. 인공위성 영상 데이터에 포함되어 있는 도 5a와 같은 전정색 영상 데이터는 도 5b와 같이 같은 지역을 나타내는 수치지도와 중첩되고, 중첩된 전정색 영상 데이터와 수치지도를 기하보정하여 도 5c와 같은 기하보정된 영상 데이터를 생성한다. S7 단계에서 기하보정된 영상데이터는 모든 지형물이 정사투형의 특성을 가질 수 있도록 정사보정 된다.(S8) 영상 데이터에 포함되어있는 건물은 지도상에서 직사각형으로 표현되어야 되지만, 인공위성 촬영당시 건물이 촬상위치의 중심에 있지 않았다면 건물의 상단과 하단의 위치가 다르게 나타나는 기복변위가 발생된다. 정사보정은 건물의 상단과 하단이 정사투영의 특성을 가지도록 기복변위의 오차를 수정한다. S8 단계에서 정사보정된 영상데이터는 모자이크 처리, 즉 연속적인 데이터로 가공된다.(S10) 모자이크 처리는 여러개의 분리된 데이터를 조합하여 하나의 연속된 데이터를 생성하는 과정이다. 즉, 좁은 지역의 데이터를 합쳐 넓은 지역의 데이터를 생성한다. S10 단계에서 모자이크 처리된 영상 데이터는 영상 퓨전 처리과정을 거친다.(S12) 영상 퓨전 처리과정은 영상 데이터에 포함되어 있는 전정색 영상 데이터와 다중 분광 영상데이터의 장점만을 취합하여 도 6과 같은 데이터를 생성하는 과정이다. 즉, 영상 퓨전 처리과정은 전정색 영상 데이터가 가지고 있는 높은 해상도를 유지하면서 다중 분광 영상 데이터가 가지고 있는 컬러를 조합하는 과정이다. S12 단계에서 영상 퓨전 처리과정을 거친 데이터에 각종 지형지물을 구분할 수 있는 각종 기호, 텍스트 및 그래픽 정보를 가공하면 도 7과 같은 2차원 지도가 완성된다.(S14) 즉, 도 7과 같이 대표적인 지형지물(예를 들어 은행, 관공서, 학교, 공원)을 구별할 수 있는 기호 및 텍스트를 삽입하여 지형지물의 식별을 용이하게 한다. 텍스트는 지형지물을 종류(예를 들어 행정구역명, 건물명, 도로명)에 따라 크기, 색상, 글자 스타일을 상이하게 함과 아울러 각종 건물 또는 도로 등의 선두께, 색상 등을 상이하게 하여 시각적으로 판독이 용이하게 한다. 또한, 건물등을 쉽게 찾을 수 있도록 표 1과 같은 인덱스를 구축한다.
개원 중학교 1B
양재 사거리 2B
서울 일본인 학교 2A
표 1을 참조하면, 개원 중학교는 1B로 표시된다. 여기서 1은 S14 단계에서 생성된 2차원 지도의 우측에 표시되어 있고, B는 지도의 아래쪽에 표시되어 있다. 여기서, 개원중학교는 1과 B과 직교하는 박스(24)에 위치된다. 마찬가지로 양재 사거리는 2와 B가 교차하는 박스(26)에 위치된다. 이와 같이 완성된 2차원 지도는 출력되어 소정의 목적으로 이용된다.(S16)
3차원 지도를 제작하기 위해서는 S4 단계에서 수집된 수치지도가 높이 정보를 포함할 수 있도록 디지털 엘리베이션 모델(Digital Elevation Model : 이하 "DEM"이라 함)을 제작한다.(S17) DEM은 수치지도에 높이 정보를 추가하기 위하여 도 8과 같이 수치지도에서 추출한 등고선 각각에 높이 정보를 추가하여 제작된다. 즉, 등고선에 포함되어 있는 X,Y 좌표값에 높이 값인 Z를 추가한다. 이와 같이 생성된 DEM을 바탕으로 도 9와 같이 실제 지표와 같은 모형을 제작한다. 도 9와 같이 실제 지표와 같은 모형이 제작된 후 S12 단계에서 생성된 2차원 데이터를 추가하면 도 9와 같은 3차원 정사투영된 영상을 가지는 지도가 제작된다.(S18) S18 단계에서 생성된 3차원 정사투영된 영상이 포함하는 특정지역의 경로 및 고도 등의 관련 인자를 지정하여 동영상 화일을 생성할 수 있다.(S20) 이와 같이 생성된 동영상 파일은 해당지역을 직접 비행하는 것과 같은 실제감을 느낄 수 있으며 그에 따른 공간 정보도 획득할 수 있다. 또한 S18 단계에서 생성된 3차원 정사투영된 영상을 가지는 지도에 여러 가지 정보(예를 들면 축적, 범례, 방위 등)를 추가하여 출력하고, 이와 같이 출력된 지도는 소정의 목적으로 이용된다.(S22)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법에 의하면 인공위성 영상처리 단계를 거쳐 만들어진 영상자료를 바탕으로 기존의 벡터지도를 최신의 정보를 지닌 벡터지도로 제작할 수 있으며, 영상에 벡터지도를 중첩하여 기존의 벡터지도가 가지고 있던 판독성 문제를 해결함과 아울러 독자적인 그래픽 요소를 개발 추가함으로써 시각적인 효과를 극대화 한 위성 영상지도를 제작할 수 있다. 또한, 인공위성의 영상 데이터 및 수치지도만을 이용하여 간단하게 3차원 지도를 제작할 수 있다. 더불어, 인공위성의 영상 데이터에 포함되어 있는 정보를 지도에 포함할 수 있으므로 정밀한 지도를 제작할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (3)

  1. 인공위성의 영상데이터 및 2차원의 수치데이터를 이용하여 지도를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 영상데이터 및 상기 수치데이터를 수집한 후 상기 영상데이터 및 상기 수치데이터가 동일한 위치 정보를 가질 수 있도록 상기 수치데이터의 좌표정보를 기준으로 하여 상기 영상데이터를 기하보정하는 단계와,
    일정한 촬상지역의 주변부가 정사투영의 특성을 가지도록 기복변위의 오차를 정사보정하는 단계와,
    상기 정사보정된 데이터가 넓은 지역에 나타날 수 있도록 상기 정사보정된 단위 데이터를 연속적인 데이터로 조합하는 모자이크 단계와,
    상기 영상데이터에 포함되어 있는 전정색 영상 데이터의 해상도를 유지하면서 다중분광 영상 데이터의 색정보를 혼합하는 영상퓨전 단계와,
    상기 영상퓨전된 데이터에 지형지물에 관한 상세내역을 포함하는 지도정보를 추가 및 편집하여 2차원 지도를 생성하는 단계와,
    상기 수치데이터가 높이 정보를 포함할 수 있도록 디지털 엘리베이션 모델을 생성한 후 상기 디지털 엘리베이션 모델을 기초하여 실제 지표와 같은 모형을 제작하는 단계와,
    상기 모형상에 상기 영상퓨전된 데이터를 추가하여 3차원 정사투영 영상 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 3차원 정사투영 영상 데이터에 지형지물에 관한 상세내역을 포함하는 지도정보를 추가하여 3차원 지도를 생성하는 단계와,
    특정지역에 대한 경로 및 고도정보를 입력하여 상기 3차원 정사투영 영상 데이터를 동영상으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공위성의 영상데이터를 이용한 지도 제작방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 지도 및 3차원 지도에 포함되는 각종 지도정보는 각종 지형지물을 구분할 수 있는 선형효소, 각종기호, 텍스트, 그래픽 정보, 축적, 범례, 방위 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 인공위성의 영상 데이터를 이용한 지도 제작방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 지도 및 3차원 지도의 상측 및/또는 하측과 좌측 및/또는 우측에 일정간격으로 기호를 삽입하고, 상기 상측 및/또는 하측에 삽입된 기호와 상기 좌측 및/또는 우측에 삽입된 기호가 직교하는 부분을 소정크기로 분리하여 인덱스로 사용하는 것을 특징으로 하는 인공위성의 영상 데이터를 이용한 지도 제작방법.
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