A Study on the Survey Methodology in Riverbed Private Use using Integration Drone Photogrammetry and Cadastral Information

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(1)pISSN : 2508-3384 eISSN : 2508-3392 https://doi.org/10.22640/lxsiri.2017.47.2.135. Journal of Cadastre & Land InformatiX Vol.47 No.2 (2017) 한국국토정보공사 「지적과 국토정보」 제47권 제2호 2017년 12월 p. 135-144. 드론 사진측량과 지적정보를 융합한 하천부지 점용 조사방법* A Study on the Survey Methodology in Riverbed Private Use using Integration Drone Photogrammetry and Cadastral Information 오이균** Oh, Yi Kyun. Abstract The riverbed areas have exposed to various natural disasters and the private use by neighboring residents have caused many problems. The research objectives are to survey the actual situation of riverbed areas in order to prevent landscape damage and private use. Drone and photogrammetry, orthophoto, DSM(Digital Surface Model), digital topographic map and cadastral information have been integrated by GIS technology. The flood and disaster vulnerable area has been surveyed and the land use and private use has been analyzed using cadastral information. The research results show that the analyzed data can be used for providing foundation data for management of river and also can be used for surveying actual situation of private use on the riverbed areas. Keywords: Drone, Riverbed area, Cadastral information, Orthophoto, Digital topographic map. 1. 서론. 가지고 있어서 구조적 안정성이 이미 확보된 제방의 부지와 제방 부지 사이로 지적도상에서 하천으로 된. 하천은 국가하천과 지방하천으로 구분하며 국가하. 부지이다. 현실적으로 물이 흐르지 않아 사인이 이용. 천은 국토교통부 장관이 관리하고 지방하천은 그 관. 하고 있을 때에도 소유권을 취득할 수 없으며 원칙적. 할 구역의 시·도지사가 관리한다(하천법 8조).. 으로 국유이나 사유지인 경우와 점용허가를 받은 경. 하천부지(하천법 제 10조, 하천구역)는 하천기본계 획에 하천시설의 설치계획을 수립함에 있어서 기준이 되는 홍수량만큼의 물이 소통하는데 필요한 단면을. 우는 하천 목적에 방해가 되지 않는 범위 안에서 그 사 용과 수익이 허용되고 있다. 그러나 하천부지는 각종 재해에 노출되어 있고 주. * 본 논문은 2017년도 신한대학교 학술연구비에 의해 연구되었음. ** 신한대학교 공법행정학과 토지행정트랙 교수 Department of Public Law Administration, Shinhan University (First author: [email protected]). Journal of Cadastre & Land InformatiX Vol.47 No.2 (2017). 135.

(2) 오이균. 변 사람들의 점용 및 무분별한 사용에 의해 다양한 문. 기존의 하천부지의 점용 실태를 조사하기 위해서는. 제가 발생될 수 있으므로 하천부지의 점용실태에 대. 시계열 정보인 국토정보플랫폼의 정사영상과 수치지. 한 조사가 필요한 실정이다.. 형도를 활용하여 지적정보와 융합하여 분석이 가능하다.. 최근 드론 사진측량을 이용하여 획득된 고정밀 사. 그러나 정사영상 정보는 최소 2년의 갱신 주기를 가. 진 등의 정보로 다양한 분야에서 활용하는 연구가 많. 지며, 수치지형도의 경우 축척 1:5000으로는 조사 및. 이 수행되고 있다(오이균 2016; 이용창 2015; Kim. 분석에 어려움이 있으며, 대축척 1:1000 자료가 존재. EM 2017; Lee YS 2016; Niethammer 2010).. 하는 경우도 갱신 주기가 일정하지 않기 때문에 현재. 드론은 신속하게 필요한 지역을 저고도에서 촬영하 여 고정밀 사진 등의 정보를 획득할 수 있는 장점을 가. 의 점용 실태 및 현황정보와 불일치하는 경우가 많이 발생하게 된다.. 지고 있으므로 이를 하천부지의 점용 실태를 조사하. 따라서 현재의 현황정보를 취득하기 위한 방법으로. 기 위한 도구로서 활용하고 지적정보를 융합하여 신. 하천부지의 점용실태를 정사영상 등의 기존 정보를. 속 정확한 조사 및 분석을 수행할 수 있을 것으로 판단. 이용하여 분석하였고, 무단점용의 조사가 필요한 대. 된다.. 상지역을 선정하여 소규모 지역에 적합한 드론 사진. 본 연구에서는 하천부지의 무분별한 사용에 의한. 측량을 활용하여 현황 정보를 취득하였다.. 하천 환경 및 경관의 훼손 및 국유지 무단점용 등을 방. 또한 드론 사진측량의 결과물인 정사영상과 지적도. 지하고자 지속적으로 변화하는 하천 공간의 현황 정. 를 기초로 하여 점용 실태를 분석하였으며, 하천부지. 보를 얻기 위해 기 구축되어 있는 정사영상 자료에서. 내의 재난취약지역 정보를 제공하기 위해 점군자료. 하천부지 점용 대상지를 선정하고 드론을 이용하여. (point cloud), DSM 등의 정보를 이용하여 하천의 단. 측량 및 조사를 수행하였다.. 면 정보를 제공하였다.. 또한 드론 사진측량의 산출물인 항공디지털사진, 정사영상 및 DSM(Digital Surface Model)과 수치지 형도, 지적정보를 GIS(Geographic Information System). Figure 1은 본 연구의 흐름을 나타낸 것이다. 본 연구의 대상지역은 연구대상지역은 Figure 2와 같다.. 기술을 적용 ․ 융합하여, 지적정보를 활용한 하천부지 의 이용 및 점용실태를 조사 ․ 분석하였다. 그리고 드 론과 지적정보를 활용한 하천 점용 실태 분석 방법이 하천 관리에 적용 가능한지를 평가하였다.. 2. 연구방법 및 범위 2.1. 연구과정 및 연구대상지역 본 연구의 공간적 범위는 강원도 횡성군의 일원으 로 하천부지의 난개발 및 점용 사례를 조사하고 분석 하기 위하여 소규모 현황조사에 적합한 드론을 활용 하였다.. 136. 「지적과 국토정보」 제47권 제2호. 2017. Figure 1. Study flow.

(3) 드론 사진측량과 지적정보를 융합한 하천부지 점용 조사방법. 연구대상지역에 대한 정보 취득은 회전익 드론의 자동비행 어플리케이션인 Maps made easy 사의 Map Pilot을 이용하여 비행계획을 수립하고, 자동비 행 및 촬영을 통하여 드론 영상을 촬영하였다. 드론의 비행은 단방향 촬영을 수행하였으며, 종중 복 70%, 횡중복 50%로 설정하고, 촬영고도는 110m 로 설정하여 145장의 사진을 촬영하였으며, Figure 4 와 같은 GSD(Ground Sample Distance) 0.05m 급의 Figure 2. Study area. 드론 영상을 취득하였다.. 2.2. 현황정보 취득 및 처리 2.2.1. 드론을 이용한 사진 취득 본 연구에서 연구대상지역의 현황정보를 신속하고 정확하게 얻기 위해 활용한 드론은 회전익 드론으로 Figure 3 및 Table 1의 제원을 갖는 DJI 사의 Inpsire 1 V2 모델을 활용하였다.. Figure 4. Drone photograph. 드론 영상의 절대표정을 수행하기 위한 지상기준점 측량은 Network-RTK 방식의 GNSS 측량 장비로 Figure 5와 같은 Geomax 사의 Zenith 20 모델을 활 Figure 3. Rotary-Wing drone(Inspire 1 V2) Table 1. Specification of drone and camera Classification. Contens. Maker/Name Wing size Weight Drone Battery Flight time Flying speed Radius of landing Maker/Name Focal length Sensor Camera Data format. DJI(China) / Inspire1 V2 34cm 2935g( inclusion battery) 22.2 V, 4500mAh Approximately 18 minute 22m/s Approximately 1m DJI (China) / Zemuse X3 3.6mm Sony EXMOR (1/2.3″type) Image: JPEG, DNG Video: MP4,MOV 4000 x 3000 94°. Image size Angle of view. 용하여 수행하였다. 지상기준점 측량은 Table 2와 같 이 총 6개의 지상기준점 측량을 수행하였다.. Figure 5. Network-RTK GNSS. Journal of Cadastre & Land InformatiX Vol.47 No.2 (2017). 137.

(4) 오이균. Table 2. Result of GCP surveying No. X. Y. H. 1. 543502.678. 289036.088. 119.898. 2. 543337.093. 289013.911. 119.113. 3. 543437.785. 288971.349. 119.490. 4. 543350.323. 289284.261. 122.447. 5. 543566.183. 289147.061. 120.331. 6. 543455.893. 289153.446. 123.257. Figure 7. 3D mesh by drone. 2.2.2. 드론 영상처리 본 연구에서는 드론을 활용으로 촬영된 영상의 처리를 위하여 Bentley 사의 Context Capture를 이용하여 Figure 6의 과정과 같이 영상 및 표정요소 입력, 자료처 리를 통한 고밀도 점군 데이터 추출, 점군 데이터의 필터 링, DSM 생성, 정사영상 생성 순으로 영상처리를 수행하 였다. 드론 영상처리를 수행한 결과 Figure 7은 3차원 모 델로 생성한 3D mesh이다. Figure 8은 DSM이며, Figure 9는 생성된 정사영상을 나타낸 것이다.. Figure 8. DSM by drone. Figure 9. Orthophoto by drone. 3. 하천부지의 점용 실태 조사 및 분석 3.1. 점용 실태 조사 하천부지의 결정은 지형현황, 식생 성장 상황, 침식 Figure 6. Photograph processing flow. 138. 「지적과 국토정보」 제47권 제2호. 2017. 및 퇴적 등의 토지변동, 주민들의 구전, 토지이용현황,.

(5) 드론 사진측량과 지적정보를 융합한 하천부지 점용 조사방법. 작물수확 상황 등을 조사하여 하천법 제10조에 해당. 본 연구에서는 하천부지에 대한 점용 실태를 조하. 하는 구역의 경계를 하천구역으로 결정ㆍ고시하고 그. 기 위해 우선 다시기 정사영상, 수치지형도 및 지적도. 내용을 하천현황대장조서에 등재하는 동시에 부도에. 를 이용하여 하천부지내의 개발 및 지적 경계 정보의. 표시하고 있다.. 불일치 지역을 Figure 10의 A와 B 구역을 선정하여. 하천부지를 점용하여 할 수 있는 행위로는 공작물. 최신의 현황정보를 취득하였다.. 의 신 ․ 개축 및 변경이나 토지의 성 ․ 절토 등의 형상변. 대상지역 A의 경우 다시기 정사영상에서 많은 변화. 경, 식재, 농사용 등이 있으며, 하천 점용허가를 받으. 를 보이는 지역이다. 항공사진과 지적정보를 융합하. 면 국가 소유 토지를 자신의 토지처럼 사용할 수 있어. 여 하천부지 세부 조사결과는 Figure 11과 같다. 이 지. 투자가치를 더욱 높일 수 있다.. 역은 지방하천으로 지방자치단체에서 하천부지를 관리. 하천부지의 점용실태 조사는 브이월드맵, 다음맵. 하면서 수변공원화 시킨 지역으로 하천부지 내의 지적. 등의 웹 정보를 활용하여 사전조사를 수행하고 대상. 도의 지목 정보도 하천으로 변경이 이루어진 지역이다.. 지역의 다시기 항공정사영상을 활용하여 수행하였다. 그러나 정사영상을 활용하여 하천부지의 점용 실태를 조사하는 경우 원하는 시기에 촬영된 항공사진을 얻 기 어렵고 하천 점용실태의 변화를 즉시 반영하기는 쉽지 않다. Figure 10은 2011년, 2012년, 2015년, 2016년에 촬영된 항공사진으로 제작된 정사영상이다. Figure 11. Overlap of drone orthophoto and cadastre map for zone A. Figure 12는 1:1000 수치지형도(2010년 제작)를 이용하여 현황정보를 비교한 결과 기존 하천 정보와 불일치되는 부분이 있으며, 하천구역이 밭 등으로 나 타난 경우가 있어 하천의 공간정보의 갱신에 드론 사 진측량의 적극적인 활용이 필요하다. Figure 10. Orthophoto by airborne. Figure 12. Overlap of drone orthophoto and topographic map for zone A. Journal of Cadastre & Land InformatiX Vol.47 No.2 (2017). 139.

(6) 오이균. 대상지역 B의 경우 다시기 정사영상에서 하천변화. 3.2. 점용 실태 분석. 가 없는 지역이지만 하천부지 내에 전, 답, 임 등의 다 양한 지목이 있으며, 하천에서 좌안은 도로 우안은 제. 본 연구의 하천부지 점용 실태 분석은 대상지역 A. 방과 자전거 도로(산책로)가 조성되어 있고 하천부지. 는 수변공원을 조성하며 지적 정비가 이루어져 있어,. 에 하우스와 인삼재배지 등이 있는 지역으로 점용실. 대상지역 B를 위주로 수행하였다.. 태 조사에 적합한 대상지역이다. 그러나, 대상지 일부. 드론 정사영상과 지적도를 중첩하여 조사된 하천부. 에서는 현재 교량 가설공사가 진행 중이며 1:1000 수. 지 내의 대상 필지는 26개 필지로 조사되었으며, 점용. 치지형도(2010년 제작)와도 현황차이를 많이 보이고. 실태 분석을 위해서는 하천부지 내의 필지를 대상으. 있어, 적합한 분석을 위해서는 최신성이 가장 중요함. 로 토지대장 조사를 수행하였다. 토지대장의 조사에. 을 알 수 있다.. 서는 국유지인 제방과 하천 필지는 제외하였다. 26개 필지 중 국유지가 지번 124를 포함하여 4개, 사유지가 지번 126-1을 포함하여 22개로 나타났으며, 국유지는 지목이 임야, 도로, 전으로 구성되어 있으며, 사유지는 전, 답, 임야로 구성되어 있다(Table 3). Table 3. Parcel information of study area. Figure 13. Overlap of drone orthophoto and cadastre map for zone B. Parcels 124. Category forest land. 126-1 125 123 819. farm land farm land forest land road. 122-5 122-1 119-1 119-2 118-1 120-3 118-2 117-1 117-2 71-1 71-4 70-1 56 55-2 54-2 52-4 53 52-2 35-2 34-2 35-1. rice paddy rice paddy forest land farm land forest land farm land farm land farm land farm land farm land farm land rice paddy farm land farm land farm land rice paddy farm land rice paddy forest land rice paddy rice paddy. Owner national land private land private land private land national land private land private land private land private land private land private land private land private land private land private land private land private land private land private land national land private land national land private land private land private land private land. Land alternation private→national river→farm land farm land→rice paddy river→rice paddy river→farm land river→rice paddy . 대상지역 B는 하천부지이지만 사유지가 많이 분포 Figure 14. Overlap of drone orthophoto and topographic map for zone B. 140. 「지적과 국토정보」 제47권 제2호. 2017. 하고 있으며 지목도 전, 답이 대부분인 지역이므로 점 용실태에 대한 분석과 재해에 대한 관리 또한 필요한.

(7) 드론 사진측량과 지적정보를 융합한 하천부지 점용 조사방법. 지역이다. 하천부지의 무단 점용 사례 분석을 위해서는 드론 사진측량 결과물인 정사영상과 지적도를 중첩하여 무 단점용에 대한 조사가 필요한 필지를 선정하였다.. 점용 사례 분석에서 812천, 59-2제, 54-1제, 58-2제, 51제는 국유지로써 점용면적 2012.8㎡를 무단 점용하여 사용하고 있는 것으로 분석되었다. Table 4는 대상 필지별의 점용 면적을 나타낸 것이다. Table 4. Parcel information of study area. Figure 15. Selection of private use area(2015 orthophoto). Figure 15는 대상지역 B의 하천부지 점용사례지역. Parcels. Category. Area(㎡). Owner. 52-4. rice paddy. 611.6. private land. 53. farm land. 288.6. private land. 54-2. farm land. 760.8. private land. 55-2. farm land. 501.2. private land. 52-2. rice paddy. 38.6. private land. 55-1. forest land. 111.2. private land. 812. river. 1305.2. national land. 59-2. levee. 424.4. national land. 54-1. levee. 123.8. national land. 58-2. levee. 129.6. national land. 51. levee. 29.8. national land. total. -. 4324.8. -. 으로는 54-2전 주변과 34-2답 주변을 선정하였다. Figure 16은 54-2전 주변의 현황정보(현재 농경지. 34-2답 주변 지역의 점용사례분석은 현재 드론 사. 로 이용되는 경계 : 적색선)를 추출하여 나타낸 것이. 진측량의 결과, 교량 가설공사가 진행 중으로 점용 면. 다. 하천부지의 무단 점용의 경우 제방, 하천 지목을. 적에 대한 분석을 수행할 수 없었다.. 포함한 국유지가 대상인 된다.. 최신성이 부족한 유인항공기로 제작되는 정사영상. 점용 사례 분석지로 선정된 Figure 16의 적색지역. 정보만으로는 현재의 변동 상황을 고려하기 어렵기. 은 현재 농경지로 이용되고 있으며, 면적은 4324.8㎡. 때문에 드론 사진측량을 이용한 하천부지 조사 및 관. 로 분석되었다. 지적도상 필지 구성은 52-2답, 52-4. 리가 필요할 것으로 사료된다.. 답, 53전, 54-2전, 55-2전, 55-1임, 812천, 59-2제,. 따라서 하천부지의 점용 실태를 분석하기 위해서는. 54-1제, 58-2제, 51제 필지가 하나의 농경지로 이용. 연 단위나 계절별로 1회 촬영 등의 정기적인 드론 사. 되고 있음을 파악할 수 있었다.. 진측량을 수행하여 다시기 공간정보를 생성함으로써 현황 조사 ․ 분석을 수행하여 무단점용지에 대한 점용 허가 유도 및 점용료 징수가 가능할 것으로 판단된다.. 3.3. 하천부지의 재해특성 드론 사진측량을 하천부지내의 재해관리에 활용하 는 방안으로 원하는 시기에 원하는 범위에 대하여 고 정밀 정사영상을 제작할 수 있을 뿐만 아니라 3차원 Figure 16. Case of private use. 모델링 정보인 3D mesh, 3차원 고도 정보를 담고 있 Journal of Cadastre & Land InformatiX Vol.47 No.2 (2017). 141.

(8) 오이균. 는 DSM을 동시에 생성할 수 있어 3차원 분석이 가능 하다. Figure 17은 대상지역 A(수변 공원 조성 지역)를 Figure 18은 대상지역 B(농경지로 주로 이용)에 대한 드론 사진측량의 결과물인 DSM 자료를 이용하여 하 상단면에 대한 단면도를 생성한 결과를 나타낸 것이 다. 대상지역의 A와 B의 경우 모두 현재 하천 수위보 다 약 2~3m 높은 지대에 공원과 농경지가 분포하고 (a) Position map. 있는 것으로 분석되었다. 특히 대상지역 B의 경우에는 창고, 하우스 등의 시 설물이 하천부지 내에 조성되어 있기 때문에 하천 재. (b) C-C’ profile. 해 시에 큰 재산상의 피해를 입힐 수 있기 때문에 하천 부지의 점용허가 시에도 재해에 대한 대비책이 포함 되어야 한다. 따라서 하천부지의 점용허가를 위해서는 3차원적 인 분석이 가능한 드론 사진측량을 활용하여 대상지. (c) D-D’ profile. Figure 17. Profile of zone B. 에 대한 현황을 취득하고 재해에 대한 대비 및 평가할 수 있는 항목을 선정하는 것이 필요할 것으로 판단된다.. 4. 결론 본 연구에서는 하천부지의 점용실태 및 현황정보를 드론 사진측량 기술과 지적정보 등을 융합하여 최신 성을 확보하고 효율적으로 관리하기 위한 방법을 제 시하는 것으로 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 기존 공간정보를 이용한 하천부지의 점용실. (a) Position map. 태 조사는 정사영상이나 수치지형도의 최신성이 부족 하므로 드론 사진측량을 통하여 하천부지 점용실태를 신속 ․ 정확하게 조사할 수 있었다. 둘째, 하천부지의 점용사례 조사에서 다시기 정사. (b) A-A’ profile. 영상으로 사전조사를 실시하고 대상필지를 선정하여 드론 정사영상에서 현황경계를 추출하고 중첩분석을 통하여 4324.8㎡의 농경지 면적 중 국유지 점용면적 이 2012.8㎡임을 알 수 있었다. 분석결과를 이용하여. (c) B-B’ profile. Figure 16. Profile of zone A. 142. 「지적과 국토정보」 제47권 제2호. 2017. 점용허가 유도 및 점용료 부과 등의 행정대응이 가능 하다..

(9) 드론 사진측량과 지적정보를 융합한 하천부지 점용 조사방법. Journal of the Korean Society for Geospatial. 셋째, 드론 사진측량을 이용한 하천관리는 무분별. Information Science. 24(3): 49-58.. 한 난개발 및 무단점용을 방지하여 건전한 하천환경 조성에 도움을 줄 것으로 판단되며, 3차원 분석을 통. Niethammer U, Rothmund S, James MR, Travelletti. 하여 하천부지 점용지역에 대한 재해 가능성을 분석. J, Joswig M. 2010. UAV-Based Remote Sensing. 할 수 있었다.. of. Landslides.. International. Archives. of. Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial. 참고문헌. Information Sciences, Vol. XXXVIII, part 5. References. Commission V Symposium. Newcastle upon Tyne, UK. 2010, pp.496~501.. 오이균. 2016. 보급형 드론 영상기반 지적조사 비교. Snavely N, Seitz S, Szeliski R. 2008. Modeling the. 연구. 한국지적학회. 32(3): 75-83.. world. Oh YK. 2016. Comparison of Cadastral surveying. from. internet. photo. collections.. International Journal of Computer Vision, 80(2):. results from Low cost UAV based Imagery.. 189-210.. The journal of the Korean Society Of Cadastre. 32(3): 75-83.. 2017년 10월 10일 원고접수(Received). 이강원. 2016. 드론 원격탐사 사진측량. 구미서관.. 2017년 11월 21일 1차심사(1st Reviewed). Lee KW 2016. Drone Remote Sensing Photogrammetry.. 2017년 12월 8일 게재확정(Accepted). Goomibook Press. 이용창. 2015. 회전익 UAS 영상기반 고밀도 측점자 료의 위치 정확도 평가, 한국지형공간정보학회지. 23(2): 39-48. Lee YC. 2015. Assessing the Positioning Accuracy of High density Point Clouds produced from Rotary Wing Quadrocopter Unmanned Aerial System based Imagery. The journal of the. Korean Society for Geospaital Information Science. 23(2): 39-48. Kim EM, Choi HS, Park JH. 2017. Analysis of applicability of orthophoto using 3D mesh on aerial image with large file size. Journal of the Korean. Society. of. Surveying,. Geodesy,. Photogrammetry and Cartography. 35(3):155-165. Lee YS, Lee DG, Yu YG, Lee HJ. 2016. Application of drone photogrammetry for current state analysis of damage in forest damage area.. Journal of Cadastre & Land InformatiX Vol.47 No.2 (2017). 143.

(10) 오이균. 초록 하천부지는 각종 재해에 노출되어 있고 주변 사람들의 무단점용에 의해 다양한 문제가 발생되고 있다. 본 연구에서는 하천부지의 무분별한 사용에 의한 하천 환경 및 경관의 훼손 및 국유지 무단점용 등을 방지 하고자 지속적으로 변화하는 하천 공간의 현황 정보를 조사하고자 하였다. 드론(drone)과 항공사진, 정사 영상, DSM (Digital Surface Model), 수치지형도 및 지적정보를 GIS 기술을 적용 융합하여, 홍수 등 재난취 역지역과 지속적으로 변화하는 하천의 환경 변화를 조사하였고, 지적정보를 활용한 하천부지의 이용 및 점용실태를 조사 분석하였다. 그 결과 하천부지의 분석 자료들은 종합적인 하천의 관리에 있어 효율적인 기본 자료 제공이 가능 하였으며, 하천 점용 실태 파악 등에 유용하게 사용될 수 있음을 확인 할 수 있었다. 주요어 : 드론, 하천부지, 지적정보, 정사영상, 수치지형도. 144. 「지적과 국토정보」 제47권 제2호. 2017.

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