상지대학교 지형정보연구센터
총 론 02
강의 목차
사진측량의 기본 개념
드론사진측량의 컴퓨터비젼 해석 이론
드론(UAV) 사진측량
항공사진측량을 이용한 수치지도제작 과정
사진측량의 기본 이론
사진측량의 최신 기술
항공사진측량에 의한 수치지도제작
항공사진측량에 의한 수치지도제작 공정
Ⅱ
기준점측량 및 항삼(AT)Ⅲ
세부도화(수치도화)Ⅳ
현지조사 및 보완측량Ⅴ
편 집 항공사진 촬영Ⅰ
촬영계획 항공사진촬영 측량계획 지상기준점측량 항공삼각 측량(AT) 대공표지 설치 항공사진 필름 수치도화 (전산화일)도화원도 도화원도출 력 출력도화원도(도면) 지리조사 수정도화원도 (도면) 정위치편집 현지보완측량 구조화편집 도면제작편집 사진기준점측량 도면출력 수치지도 수치지도 (출력도면)작업계획 및 수립 항공사진촬영 사진제작(밀착,양화) 지상기준점측량 사진기준점측량 현장지리조사 구조화 편집 검수 및 납품 정위치 편집 수 치 도 화 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
수치지도의 제작과정
항공사진 촬영
항측용 비행기 및 드론을 통해 대상지역을 촬영
고도에서 수직 및 경사방향으로
사진 촬영 후 영상제작
과정
항측은
종중복 60%, 횡중복 30%을 기본으로
중복촬영하며, 드론은 종중복 70% 횡중복 60%
로 교차촬영
항측용비행기 항측용카메라 드론카메라 드론 촬영 코스 종중복도 60% 횡중복도 30% 종중복도 70% 횡중복도 60% 항공사진측량 드론사진측량드론사진측량의 촬영계획 :
촬영계획 전문 SW 활용
드론사진측량을 위한 촬영 계획
비행 가능 범위 비행 코스 비행 범위 단방향 및 교차촬영 지정 촬영 이미지 해상도 지정 중복도 지정항공사진측량용 카메라의 종류
항공사진카메라의 종류
항공사진측량용 사진기(aerial camera)
지상사진측량용 사진기(terrestrial camera)
입체사진측량용 사진기(stereo camera)
다중파장대 측량용 사진기(multispectral camera)
항공 디지털 센서
ADS40
단일 렌즈 방식 f = 62 mm 3 Panchromatic Lines 4 Multispectral Lines FrameZ1-Imaging
(DMC)
Vexcel
UltraCam
f = 120 mm 흑백영상 촬영시 초점거리 f = 25 mm 다중영상 촬영시 초점거리 2D Array 4 Pan - 4 multi f = 100 mm 흑백영상 촬영시 초점거리 f = 28 mm 다중영상 촬영시 초점거리 2D Array 9 Pan - 4 multi디지털 항공사진카메라의 종류
항공사진측량용 사진기
분리된 중심투영 사진 취득 중복도를 고려, FMC기능 동일 대상물이 사진상에 3번 촬영 Push Broom 방식의 스캐닝(영상) Forward/Nadir/Backward 모든 물체가 3번 촬영됨면형(Frame Type) 항측 카메라
선형(Line Type) 항측 카메라
선형 항측카메라 (Leica ADS40) 면형 항측카메라의 종류
▶
면(Area)형
(
Frame
방식) : 한 장 씩 찍는 방식
▶
선(Line)형
(
Pushbroom
방식) : 한 줄 씩 스캔하는 방식
DMCADS80 UltraCam
아날로그 항공 사진 보조자료
항공사진 촬영
(지표) (기포관) (사진번호) (촬영고도) (촬영시간) (촬영일시) (렌즈번호 및 촛점거리) (사진기준점) 9 인치 : 22.86c m -> 2 3 cm 9인치 : 22.86cm->23cm지상기준점측량 및 좌표해석
지상기준점측량
세부 도화에 필요한 지상기준점(수평위치 및 표고)의 3차원 좌표를 결정하는 과정, 현지에서 지상기준점(GCP) 측량 : TS나 VRS GPS 활용항공삼각측량(Aerial Triangulation:AT) 및 컴퓨터비젼(CV) 해석
결정된 지상기준점 성과를 기준으로 표정해석을 거쳐 사진기준점을 관측하여, 촬영당시 카메라의 위치 및 방향(외부정요소) 및 지상의 3차원 좌표를 결정하는 과정으로 최근 드론사진측량에서는컴퓨터비젼 해석 방법을 적용하여 수행하기도 함 GPS수신기 TS 기준점측량 토털 스테이션 드론사진측량의 GCP측량GPS 수신전경
GPS 측량
드론사진측량을 이용한 지형공간정보 제작
드론사진측량을 통한 지형공간정보 제작 과정
Agisoft 사의 PhotoScan을 이용한 공간정보 제작
드론 사진 촬영 및 지상기준점 측량 영상 입력 외부표정요소 및 지상기준점 입력 표정 해석(SfM) 포인트클라우드 추출 정사영상 제작수치 도화를 통한 원도 작성
항공삼각측량(AT) 측량 성과를 기준으로 지도표현에 필요한 사항을
도화장비
를 이용, 지도의 최초
원도 작성
해석 및 수치도화기를 이용하여 수치자료 취득을 위한
수치도화 실시
최근에는 실감정사영상을 제작하여 정사영상을 기반으로 수치도화 수행
해석도화기 수치도화기 도화데이터를 이용한 3D 모델링 도화원도 정밀정사영상를 이용한 수치도화현지조사 및 보완측량
현지조사
는
해석도화 원도와 2배 확대사진
을 이용하여
지리지명, 행정경계 등
도화내용의 미비점을 보완하여 지형 데이타베이스
내용을 충실히 하기 위한 작업 공정
현지보완측량
은 항공사진에 명확히 나타나지 않는 각종 지형 지물 등을 현지에서
조사, 측량, 측정하여
해석 도화된 내용을 보완하기 위한 현지 측량 작업 공정
현지조사 및 현지보완측량 실시전경 2배 확대사진 도화원도수치지도의 편집과정
현지조사사항 입력은 현지조사 및 항측보완측량 조사사항을 수치형태로 입력하는
작업 : 편집
정위치편집
은 입력된 현지조사 및 항측 보완측량 데이터를 이용하여
해석 도화된
데이터를 정위치로 수정 편집
하는 작업 :
수치지도 Ver 1.0
도면제작편집
은
지형도 도식기준에 맞도록 지형, 지하시설물, 기호, 명칭 등을
표준화하여 편집
하는 작업
구조화편집
은 정위치편집도 도형정보에 지형지물 코드 및 수성정보를 연계하여
데이터베이스 하는 과정 :
수치지도 Ver 2.0
도화원도 현지조사 사항입력 정위치편집 도면제작편집 수치지도 Ver1.0 구조화편집 수치지도 Ver2.0정위치 편집 과정 :
수치지도 Ver. 1.0
현지조사/보완측량의 자료이용, 지도데이터 성과를 수정, 보완
기존도면 자료인수 계 획 준 비 데 이 터 변 환 LINE CLEANING 현지조사사항입력 정 위 치 편 집 도면 제작 편집정위치 편집
데이터 검수 :
검수프로그램의 의한 논리적 일관성 검사
건물폐합오류 등고선 꺽임 오류
기준선 초과 및 미달오류 인접오류
구조화 편집 :
수치지도 Ver. 2.0
정위치 편집된 지형지물을 기하학적 형태로 구성하여 데이터베이스 화
도형정보 검사 폐합검사 텍스트 중복검사 텍스트 유실검사 화면 DATABASE 구조화편집 구조화편집 SOLUTION V1.0구조화 편집
도면제작 편집
도면 제작 편집/출력
1/1,000
수치지도
Ver. 1.0
수치지도 벡터데이터의 변화
수치지도 Ver. 1.0 수치지도 Ver. 2.0 차세대 수치지도(Ver 3.0)
차세대수치지도 개요 차세대 공간정보 = ‘위치 + 시간+ 주소+ 논리’ 시간 = 지도객체에 부여된 시계열 정보 주소 = 위치정보와 주소정보의 연계 논리 = 지도객체가 1 : 1 연계 CAD 데이터 GIS 데이터 스마트 공간정보 Open API 웹 기반 Geo -pr oc es sin g 기능 기본지리정보
수치지도제작을 위한 최신 기술
자료취득시스템 GNSS/G4 위성영상(HQ/HS) 항공사진영상/LiDAR 모바일매핑시스템(MMS) 지상측량(TS) • on-line/real time화 • 디지털화 • 고품질화 • 드론/MMS/SLAM 항공사진표정해석 수치사진측량 방식 자료처리 • 사진측량의 자동화 • CV기술 • AI기술 자료처리시스템수치지도, 정사영상지도, DSM/DEM, Point Cloud, 차세대수치지도
유비쿼터스GIS 3차원 고품질데이터 요구 자료활용 • VR/AR • 공간빅데이터 • 플랫폼화 드론 컴퓨터비젼방식 자료처리
부가변수에 의한 정오차 소거(~ 1980년 대) :
자체검정(Self Calibration BA)
GPS/INS 사진측량 :
촬영점의 좌표(GPS)와 사진기의 회전각(INS)
Direct Georeferencing (1990~) 표정 : 적은 GCP로 측량 가능
Gyro Stabilization for Camera Mount
FMC 에 의한 상운동 소거
High Resolution IMAGE ->
GSD 0.05m 까지
디지털 항측용 사진기
MSC 및 Hyperspectral Camera
UAV 사진측량 :
고정익(Fixed-wing) 및 회전익(Rotory-wing) 드론
Sparce Bundle Adjustment with
SfM(Structure for Motion)
w k
f
Camera Frame (Xo, Yo, Zo) INS Frame Mapping Frame 촬 영 항공사진 INS 자료 GPS 자료 Kalman Filtering 외부표정요소 초기 회전각 Calibration GIS 자료기반, 정사영상, 수치도화
개념도
GPS/INS 사진측량
•
Direct Georeferncing
: 촬영시 센서의 위치와 회전각을 직접 결정
(외부표정요소의 직접 결정) 하여 모든 영상소를 지상의 대응점에 매
칭시키는 작업
– 기하학적 변형의 보정(Correction of geometric deformation) – 지도투영면의 변환(Transformation in the Map Projection Plane)
Geocoding
•
Direct Georeferncing 의 장점
– 지상측량작업과 사진기준점측량(AT)의 불필요 – 센서에 독립된 데이터 표현 – 영상 데이터로 부터 직접 지상의 3차원 위치 결정 – 타 센서에 의해 수집된 데이터와 연계활용이 용이Direct Georeferencing 표정해석
개념
GPS(위성항법)
INS(관성항법)
주로 위치(X,Y,Z) 측정 위치정확도 높음 (장기간) data rate is low
cycle slips 발생 중력과 무관 초기화 불필요
주로 회전각(κ,φ,ω) 측정 위치정확도 높음(단기간) data rate is very high cycle slips 없음 중력에 영향을 받음 초기화 필요
두 센서의 약점은 최소로 하고 서로의 장점만 취합
GPS/INS 사진측량의 특성
GPS/INS 연계의 필요성
FMC 에 의한 상운동 소거
Forward Motion Compensation :
카메라 전방이동 보정
드론(UAV)사진측량 시스템의 구성
드론(UAV)사진측량 시스템
구성도
비측량용디지털카메라 소형 GPS 및 INS • GPS : 촬영점 위치 정보 • INS : 카메라 회전각 정보 • Direct Georeferencing 표정(지상기준점 최소) 고정익 드론(UAV) 회전익 드론(UAV) 컴퓨터비젼 해석 소프트웨어 드론(UAV)사진촬영시스템Point Cloud DSM, DEM
Digital Ortho Image
3D Modeling
상업용 드론의 종류 및 특징
AIRDOG(미) BLADE(미) YUNEEC(미)
AIRWARE(미) 3D robotics(미) Nixie(미) PARROTY(프) Pantom (중) AIRINOV(프:고정익)
비행 시뮬레이션 eBee 이륙
비행 시뮬레이션 및 비행
드론의 비행실험 및 촬영
eMotion을 이용하여 풍속에 따른 비행 과정 시뮬레이션 가능 시뮬레이션을 통하여 비행 시간, 사진 촬영 횟수 예상 가능
사방댐 설치에 대한 명확한 기준이 없어 토사가 유출되는 배수 라인의 경사가 완만해지는 위치에 사방댐 설치 계획을 수립하였음
사방댐은 7162.96㎥ 및 16414.76㎥의 토량을 커버할 수 있는 사방댐을 설치해야 함
긴급 복원 후 경관
긴급 복원 후 경관
긴급 복원 후 경관
긴급 복원 후 경관 동영상
A
B
C
A’
B’
C’
복원 후 현재 훼손 전산림훼손지역의 복원 계획
현재(산림훼손 후) 경관
현재(산림훼손 후) 경관 동영상
산림복원 후 경관
산림복원 후 경관 동영상
상지대 곰 동상 및 전주시 3D모델링
문화유적 발굴지 촬영 및 3D모델링
문화재 고건축물 3D구축 (융건릉)
