사진측량 5장 입체도화 및 지도제작

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작)

상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터

드론및위성디지털사진측량

(5장 입체도화 및 지도제작)

상지대학교 지형정보연구센터

입체도화 및 지도제작

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상지대학교 지형정보연구센터 드론 및 위성디지털사진측량(4장 항공삼각측량)

강의 목차

사진측량용 도화기의 개요

디지털사진측량의 수치지도제작

입체도화기를 이용한 지도제작

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터

사진측량용 도화기의 원리

:〈Porro – Koppe의 원리〉→ 역광의 원리 광학계에서 한 방향으로 들어가 다른 방향으로 나오는 광선과 그 역광선은 광학수치나 광학적 성질에 관계 없이 동일 경로이다.

→ 두개의 촬영점 O₁, O₂에서 나온 광선 O₁P, O₂P의 교회점을 찾고 이를 통해 평면위치와 높이를 표시 → 삼각 평판→수평, 연직각, 평면, 높이 따로 → 도화기 : 공간삼각형에 의해 높이와 평면위치 동시결정

사진측량용 도화기 종류

C 계수에 따라 분류( H = c·△h ) (△h : 최소등고선간격, c : 도화기 c계수) • 1급도화기 → 1600∼1200 c 계수, 연직, 경사, 지상, 사진, 밀착건판 이용 평면 → 10∼ 20m, 높이 → 촬영고도의 1/10000의 정확도 • 2급도화기 → 1200∼1600미만(A급), 800∼1200미만(B급) c 계수 밀착건판, 경사 몇도 이내인 연직 사진 • 3급도화기 → 500∼800 c 계수, 축소원판 → 소축척도화용

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 기준면 지상 O ₁ O2 촬영시의 상태 투영기에 의해 재현된 모델 대 O _O 모델 기준면 2 1 ‘ ‘

포로-코페의 원리

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 Analog(기계식) 1900 - 70s Analytical(해석식) 1960s -- 90s Digital(수치식) 1980s -- Now

Wild A10 C130 VirtuoZo NT

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 촬영계획 대공표지설치 항공사진촬영(드론) 항공삼각측량(AT) 도 화 지도제작 정위치/구조화/도면제작편집 지도 성과심사 도 식 규 정 기준점측량(GCP) 현 지 조 사

입체도화기를 이용한 지도제작

포인트클라우드→DSM/DEM 실감정사영상 정사영상+DSM/DEM→ 3D모델 19

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지도(Map)의 정의

지도의 정의

◼ 지표면에 위치하거나 관련된 사물 혹은 상징적 객체에 대한 표현을 일정축척을 이용하 여 평면화시킨 것 : 국제지도협회 ◼ 우리가 살고 있는 지리적 공간을 축소된 그림으로 표현한 것. 즉, 지구의 표면에 존재하 는 여러가지 상황을 어떤 일정한 약속(축척과 도식)에 따라 지면 위에 그림의 형태로 표 시하는 것 : 국토지리정보원

지도가 표현하는 것

◼ 지구표면에 있는 모든 현상을 유형ㆍ무형의 상황을 표현 ◼ 유 형 : 지표의 상태(집, 도로 등 지물)ㆍ지하의 구성물질ㆍ해저의 상황 등 ◼ 무 형 : 지명ㆍ행정경계ㆍ구조물의 명칭ㆍ종류와 기능 등 그림지도 BC 2000년경 종이지도 16 – 20C 수치지도 20C 후반 차세대 수치지도(?) 21C 초반 20

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지도제작 과정

측량에 의한 최적 형상화 계산에 의한 최적 형상화 축 소 지도 투영법 (TM,UTM) 구형의 지구 평면의 지도 지 구 지구 타원체 _{지 구 본} ❖ 지구형상이론 : 물리학적지표면, 지구타원체, 지오이드, 수학적지표면 ❖ 기준 타원체 : 베셀타원체, Hayford, Clarke, GRS80 ❖ 장반경(a)과 편평률(f)로 정의→기준(준거)타원체 ❖ 측량법 개정에 따라 세계좌표계 전환 완료 ❖ 세계타원체 및 좌표계 : GRS80, ITRF2000 물리공간은 불규칙한 형상(구면 및 곡면) 21

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지도 투영법

지도투영법(map projection)

❖ 구형의 지구표면을 평면으로 나타내는 것 : 3차원→2차원

면적,각도,거리,방위,모양 등을

오차없이 평면으로 표현하는 것은 불가능

투영방법에 따라,

원통투영(Cylindrical), 원추투영(Conic), 방위투영

(Azimuthal)

⑴ 원통투영 ⑵ 원추투영 ⑶ 방위투영

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지도의 특성 :

축 척

축척(scale)의 정의

◼ 지도의 가장 기본적인 특성 : 지도제작이 가능 ◼ 지도를 만들 때 어떤 공간의 상황을 실제보다 축소한 정도 예) 축척이 1/50,000인 지도는 실제거리를 5만분의 1로 축소한것. 1/50,000축척지도에서 실제거리 2㎞ 는 4㎝ 로 표현됨 ( 2,000m / 50,000 = 0.04m = 4 ㎝ )

축척에 따른 지도 구분

◼ 대축척지도 : 축척 1/5,000 보다 큰 지도 ◼ 중축척지도 : 축척 1/10,000 ~ 1/50,000 의 지도 ◼ 소축척지도 : 축척 1/50,000 이상의 지도 23

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지도의 위치표현 :

기준타원체 및 좌표체계

• Bessel1841 : 한국, 일본 • Clarke1866 • Clarke1880 : 북미 • Hayford : 유럽 • GRS1975 • GRS1980 :세계타원체 • WGS66 • WGS72 • WGS84 : GPS, 위성

기준(준거) 타원체

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세계 측지계

종 류 장반경 편평율 Airy1830 6377563 299 Bessel 1841 6377397 299 Clarke 1866 6378206 295 South American 1969 6378160 298 WGS 84 6378137 298 International 6378388 297 ITRF좌표계 GRS80타원체 X Z Y ▪ 세계에서 공통에 이용할 수 있는 위치 기준 ▪ 지구상의 위치를 경위도에 나타내기 위한 기준이 되는 좌표계 및 지구의 형상을 나타내는 타원체의 총칭

좌표체계의 종류

지도의 좌표체계

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우리나라 지도의 기준좌표체계

새로운 기준 좌표계 : 세계좌표계

❖ 기준계 : ITRF00 ❖ 타원체 : 측지기준계1980(GRS80) ❖ 투영원점 단일 (0˚, 127˚30‘) UTM 51.75 존 ❖ 투영원점 가산값 단일화 지 도 – (0m, 500,000m)

UTM투영에 의한 KOREAN GRID 적용

❖ 기준자오선축척계수 : 0.9996

기존 기준 좌표계

❖ 기준계 : Tokyo Datum ❖ 타원체 : 베셀타원체(Bessel 1841) ❖ 투영원점 : 평면직각좌표원점 서부 (북위 38˚, 동경125˚) 중부 (북위 38˚, 동경127˚) 동부 (북위 38˚, 동경129˚) 울릉 (북위 38˚, 동경131˚) 제주 (북위 33˚, 동경127˚) ❖ 투영원점 가산값 : 단일화 지 도 – (500,000m, 200,000m) 제주도는 550,000m ❖ 기준자오선 축척계수 : 1.0000 125 129 38 127 26

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상지대학교 지형정보연구센터

드론 및 위성디지털사진측량(4장 항공삼각측량)

지도좌표계의 변환 :

http://epsg.io

❖ EPSG(European Petroleum Survey Group) : http://epsg.io

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터

도화기에 의한 도화계획

도화계획

도화방법의 결정 도화범위의 결정 도화축척의 결정 표현대상물의 결정 상세한 결정 성과품의 체제결정

수치지도 및 주제도의 종류

도화방법, 사용도화기 촬영범위, 기준점위치 사용카메라, 촬영고도(사진축척) 지도도식규정 현지조사의 방법 인쇄 방법등 용지의 크기

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도화축척과 사진축척

도화축척

사진축척

도화배율

등고선간격

1/500 1/3,000 ~ 1/4,000 1:6 ~ 1:8 0.5m 1/1,000 1/5,000 ~ 1/8,000 1:6 ~ 1:8 1m 1/2,500 1/10,000 ~ 1/12,500 1:4 ~ 1:5 2m 1/5,000 1/20,000 ~ 1/25,000 1:4 ~ 1:5 2m ~ 5m 1/10,000 1/30,000 1:3 5m ~ 10m

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 1 2 3 상하가동 묘화대 연필심 투영판 입체도화 필름 투영렌즈 투영기 입체상

측표의 원리

입체모델에 있어서의 측정

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도화기의 조작

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정밀도화기 + 기록장치

해 석 도 화 기

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지형지물의 표현 :

도식규정

도식(symbol)

❖ 지도에서 지형지물을 표현하기 위해 사용하는 상징적인 기호 ❖ 도식 표시위치 : 지형지물의 중심이나, 이와 관련하여 표현 ❖ 범례로 도식에 대한 설명

방위(azimuth)

❖ 일반적으로 지도는 위쪽이 북쪽, 오른쪽이 동쪽을 나타내나, 그렇지 않은 경우, 방위표를 사용하여 표현

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 1/1,000 지형도 도식 예 구 분 명 칭 기 호 건 물 건물기호 병 원 건 물 공 장 구 분 명 칭 기 호 도로 등 하천 등 제 방 교 량 수 애 해 부

지도의 도식규정

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등고선(contour)

:

지표면 기복(높이 변화)의 2차원 표현

❖ 지표상의 높고 낮음을 평면위에 나타내는 것으로, 높이가 동일한 지점들을 연결한 선으로 등고선의 값은 평균해수면(Mean Sea Level)을 기준

❖ 등고선사이의 간격이 좁으면 급한 경사면이고, 완만하면 완경사면 임 ❖ 등고선 종류 : 계곡선, 주곡선, 간곡선, 조곡선

❖ 지표면 기복 표현방법 : 영선법, 음영법, 등고선법, 단채법, 점고법

❖ 최근에는 지표면 기복을 연속면으로 표현하는 2.5D 수치표고모델(DEM)로 전환

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드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 세인트헬레나화산 폭발후의 항공사진 폭발전 폭발후

수치지형모델 생성

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도화원도

편집원도

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현지 지리조사

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도면제작 편집

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용 지

도 구

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편집작업 순서

상지대학교 지형정보연구센터(http://gis.sangji.ac.kr) 도로 • 정형해서, 기호 도로폭으로 한다 가옥 • 촬영범위, 기준점위치 전답, 수풀 등 • 기호를 삽입한다 등고선 • 완만한 선으로 묘사한다 주기 • 지물 등으로 명칭을 기입한다 정식 • 표제, 좌표계, 축척 등 체재를 바로 잡음

❖수치지도의 편집 과정

▪ 정위치편집 : 동일 레이어를 상하좌우의 지도에서 접합하여 하나로 만듬 ▪ 구조화편집 : 지도 레이어의 코드를 같게하여주는 작업 ▪ 도면제작편집 : 편집된 인접도면을 하나로 동일 도시규정으로 제작

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기본도 1/25,000

대축척지도 1/5,000

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항공사진측량의 정확도

지 형 도 축 척

측 정 정 확 도

_{이 용 목 적}

1/500

1/1,000

1/2,500

1/5,000

1/2,000

35cm

설계,시공

0.8m~1.6m

상세설계 개략설계 개략설계 기본설계

~

20 70cm

50 2m~3.5m

1.0m~2.0m

~

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지도의 분류

축척에 의한 분류 제작 방법에 의한 분류 목적에 의한 분류 분 류 방 법 형식에 의한 분류 표현법에 의한 분류 투영법에 의한 분류 대상지역에 따른 분류 일반도 주제도 특수도 계획도 대축척 중축척 소축척 실측도 편집도 집성도 절도 전도 지도첩 색수 지형표현법 •국가기본도, 지형도, 편집도 •식생도, 토지이용도, 토지피복도, 인구분포도등 •해도, 지적도, 영상지도등 • 도시계획, 간척계획 등 항 목 특 성 • 1/5,000 이상 • 1/5,000 – 1/50,000 • 1/50,000 이상 • 직접측량이나 도화원도 인쇄 • 기존 지도의 편집 원도 인쇄 • 기존도면 또는 사진을 붙여 만듬 • 지도를 일정지역으로 만듬 • 대상지역 전체 표시 • 여러가지 지도를 책으로 묶음 • 단색도, 2·3·5·5·6 색도 지도 •영선법, 음영법, 등고선법, 단채법, 점고법 • 지구표면을 평면에 투영 (방위도법, 원추도법, 원통도법 등) • 반구도, 대륙도, 지방도 등

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50 드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터

벡터형지도의 종류

수 치 지 도(digital map)

종 이 지 도(analog map)

지형, 식생, 토지이용 및 기타 지도 상에 표시되어 야 할 각종 정보를 종이에 표시한 지도(Paper map) : analog map

지형, 식생, 토지이용 및 기타 지도 상에 표시되어 야 할 각종정보를수치화한 지도(Digital map) 인간의 활동 및 일상생 활 지원 (각종 조사, 계획, 행정, 교육 등 ) 인쇄지도 저장 매체 - CD, DVD, HDD 등 저장 형식 - 영상(Raster)파일 - 벡터 파일(X,Y좌표) 1/5,000 1/25,000 1/250,000 1/10,000 1/50,000 1/1,000 1/25,000 1/5,000

벡터형 지도의 분류

(51)

51

수치지도 데이터의 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

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수치지도의 정의 및 분류

❖ 수치지도 작성작업 규칙(국토교통부령 제510호(’06.4.28)) 제2조에 수치지도 및 용어에 대한 정의가 명시되어 있음

수치지도의 정의 및 분류

❖ “수치지도(數値地圖)”라 함은 지표면․지하․수중 및 공간의 위치와 지형․지물 및 지명 등의 각종 지형공간정보를 전산시스템을 이용하여 일정한 축척에 의하여 디지털형태로 나타낸 것을 말함` ❖ “수치지도1.0”이라 함은 지리조사 및 현지측량에서 얻어진 자료를 이용하여 도화데이터 또는 지도입력데이터를 수정․보완하는 정위치편집 작업이 완료된 수치지도를 말함 ❖ “수치지도2.0”이라 함은 데이터간의 지리적 상관관계를 파악하기 위하여 정위 치편집된 지형․지물을 기하학적 형태로 구성하는 구조화편집 작업이 완료된 수치지도를 말함

(53)

53 드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터 수치지도 1.0 구 분 수치지도 2.0 1/1,000인 경우는 360여 개, 1/5,000인 경우는 560여 개 지형지물로 분류 축척에 관계없이 104개의 지형지물로 분류 분류체계 속성항목 다양한 속성정보 없음 UFID 있음 없음 위상정보 있음 없음 데이터 구조 도형 + 위상구조 도형구조 ( 의미 없음 ) 데이터 형식 NGI->gpkg DXF GIS 정보구축 GIS 정보 구축의 기반이 되는 데이터 별도의 작업공정 필요 CAD 형식의 벡터데이터 GIS 형식의 벡터데이터

수치지도의 버젼별 비교

(54)

54

[ 수치지도 1.0

: CAD

]

[ 수치지도 2.0 :

GIS

]

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수치지도 Ver 1.0의 특징

1:5,000 축척의 수치지도 Ver. 1.0 ❖ 수치지도 Ver 1.0은 지형지물의 표현에 중 점을 두고 제작되어 위상구조의 표현이 어 렵고, 별도의 속성정보가 없는 도형정보로 이루어져 있음 ❖ 지형지물의 표현은 도형, 기호, 주기 Layer 로만 이루어져, 정보의 분석과 확인이 어려움 ❖ 1:5,000 수치지도의 지형지물 분류체계는 8개의 대분류, 28개의 중분류, 92개의 소 분류, 567개 Layer로 나누어짐 ❖ 1:1,000 수치지도의 지형지물 분류체계는 6개의 대분류, 25개의 중분류, 400개의 소분류 Layer로 나누어짐

수치지도

ver. 1.0

의 특징

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56 드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터 1:1,000 지형지물 분류 체계 분류 코드 대분 류명 분류내용 A 시설물 시설물등에 관련한 종류별 분류 포함 B 수계 물과 관련된 정보로 해양정보와 하천 및 호수정보 포 함 C 지형 지질 지질, 지형, 표고 등의 정보 포함 D 식생 논, 축지, 산림지 등의 정보 포함 E 행정 경계 인위적, 자연적, 용도 등에 의하여 구분된 지역, 구역 등의 정보 포함 F 지적 지적과 관련된 내용 포함 Z 일반 기준점, 편차, 주기 등의 내용 포함 지형지물 개수 186개 (속성코드 : 578개) 1:1,000 Layer 체계 대 분 류 중 분 류 소 분 류 지형지물명 구 조 A AA . . AB . . . AA001 AA002 AA003 AA100 . . . AB001 AB002 AB003 . 시설물 건물 및 관련지물 건물 기호건물 집단가옥경계 담장 . . . 문화 및 오락 공동묘지 묘지 유적지 . 면 -선 . 면 점 점 .

수치지도

ver 1.0

지형지물 및 Layer 체계

(57)

수치지도

ver 2.0

의 특징

❖ GIS 등 각종 정보시스템의 지형공간정보로 활용에 적합한 벡터 데이터 ❖ 새로운지형지물 분류체계(104개의 지형지물)을 만족하는 데이터 ❖ 수정과 갱신이 용이한 데이터 ❖ 국토지리정보 내부포멧(NGI→GeoPakage)에 적합한 데이터 ❖ 자동종이지도 제작이 용이한 데이터 ❖ 기본지리정보 구축에 기반이 되는 데이터 수치지도 Ver. 1.0 (DXF) 수치지도 Ver. 2.0 (ngi/gpkg) 기하학적 무결점

Geometric Error cleaning

위상적 무결점

Topological Error cleaning

의미상 무결점

Semantic Error cleaning

계층적 구조 분석에 의한 무결점

Layer cleaning

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수치지도 Ver 2.0의 특징

1:5,000 수치지도 2.0

수치지도

ver 2.0

의 특징

❖ 수치지도 Ver 1.0의 논리,기하오류를 수정, 보완하고 지리조사를 통해 획득된 속성정 보를 입력한 DB형태의 수치지도임 ❖ 수치지도 Ver 2.0의 지형지물 분류체계는 8개대분류와 104개 Layer로 나누어짐 (1:5,000과 1:1,000은 동일) ❖ 지형지물의 표현은 도형 및 속성정보로 표 현되어 있어 정보의 분석과 확인에 용이 ❖ 위상설정 및 정위치편집은 물론 구조화편집 이 완수된 GIS 공간분석에 적합한 벡터데이 터 유형

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❖ 새로운 지형지물 분류 체계 도입

1/1,000, 1/5,000 및 1/25,000 서로 다른 지형지물 분류체계를 104개의 지형지물로재 분류 수치지도 지형지물 자연 지형지물 인공 지형지물 교통 22 건물 3 시설 55 주기 5 경계 3 식생 4 수계 8 지형 5

수치지도의 지형지물 분류체계

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수치지도제작 방법의 분류

수치지도제작(Digital Mapping)방법

수치지도의 Ver 1.0의 제작방법

: GIS 데이터 생성 방법과 동일함 - 지상측량에 의한 지형도 제작 : TS에 의한 COGO시스템, GNSS - 항공사진측량을 이용한 수치지도 제작 : 종래방법, GPS/INS 항공사진측량, 디지털 정사영상 - 인공위성을 이용한 수치지도 제작 : 고해상도 위성영상 - 기타 최신 방법 : 각종 LiDAR에 의한 방법, MMS, UAV(드론) 등

수치지도의 Ver 2.0의 제작방법

- 기존 수치지도 Ver 1.0 을 수치지도 Ver 2.0 데이터 생성사양서 및 작업 지침서에 따라 자료구조에 따라 편집(구조화편집)을 수행 제작

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수치지도제작을 위한 신기술

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 자료처리시스템

수치지도, 정사영상지도, DSM/DEM, Point Cloud, 차세대수치지도

유비쿼터스GIS 3차원 고품질데이터 요구 자료활용 • VR/AR • 공간빅데이터 • 플랫폼화 드론 컴퓨터비젼방식 자료처리

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62 드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터 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

항측에 의한 수치지도의 제작과정

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드론을 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 제작

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(65)

드론및위성디지털사진측량(5장 입체도화 및 지도제작) 상지대학교 지형정보연구센터상지대학교 지형정보연구센터 1. 입체도화기의 기본원리 및 발전과정에 대하여 설명하시오. 2. 지도의 정의와 제작과정에 대하여 설명하시오. 3. 수치지도의 버젼별 분류 및 특성과 수치지도제작과정에 대하여 설명하시오. ❖ 작성된 자료는 A4 3장 이내로 작성해 대면수업시 제출해주세요. (6.26까지)

5장 입체도화 및 지도제작의

과제

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