1) 무인기를 이용한 DEM 제작은 다음의 과정으로 진행
[그림 2-5] DEM 제작 절차
2) 비행계획수립
(1) 비행에 사용된 기체는 DJI의 Inspire 2 기체를 이용하였으며[그림 2-6], 카메라는 Zenmuze X5S를 탑재 [표 2-2]
(2) 조간대 조사의 경우 Inspire 2의 자동비행프로그램 소프트웨어인 Pix4d capture를 이용하여 비행계획을 수립 하고, 계획된 경로를 설정하여 촬영을 실시
(3) Zenmuse X5S는 카메라는 자동 초점기능과 자동 셔터스피드 조절 기능이 탑재되어 있으므로 촬영 시 초점이 맞지 않거나, 블러링 현상 등이 발생하는 경우가 적으며, 짐벌이 있어 최적의 사진을 취득 가능
(4) 비행체가 임무를 수행하는 동안 항시 조종자의 통제가 가능하고, 비행이 끝난 뒤 이륙한 장소로 복귀 가능하여야 하므로, 사전 답사를 통해 지상 통제국이 위치할 지점을 미리 선정
(5) 육지에서 도보로 접근이 불가능한 지역 또는 도서지역의 경우는 선박을 이용하여 해상에서 수동으로 조사를 실시
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 연구 방법 및 결과
(6) 국가보안시설, 군부대, 해안경계초소 등 보안을 필요로 하는 시설은 사진촬영 시 배제 될 수 있도록 고려하였고, 기타 무인항공기 비행을 함에 있어 장애가 될 만한 요인들을 사전답사를 통해 확인한 뒤 조사구역을 선정
[그림 2-6] DJI Inspire2 기체 모습
구 분 내 용 제 원
기체 (Inspire 2)
길이 65㎝
구분 회전익
비행시간 25분
제어 원격제어,
자동 웨이 포인트 비행
기타 비상시 안전모드 실행가능
컨트롤러 송신거리 최대 7㎞
카메라 (Zenmuse X5S)
길이/너비/높이 140×98×132㎜
센서 CMOS, 4/3＂
해상도 4:3(5280×3956)
16:9(5280×2970)
짐벌 진동 범위 ±0.01°
[표 2-2] Inspire 2 기체 및 Zenmuse X5R 제원
26┃국립공원공단┃국립공원연구원┃
3) 지상기준점
(1) 지상기준점(GCP: Ground Control Point)은 카메라 외부표정요소의 정확도를 높이기 위하여 항공삼각측량 수행 시 사용하는 자료이며(이강원, 2016), Inspire 2에는 자체 GPS가 내장되어 있지만 고도값에 대한 정밀도가 크게 떨어지기 때문에 정확한 DEM 제작 성과를 내기 위해 지상기준점을 운용
(2) 지상기준점은 해안선을 따라 식별이 뚜렷하게 가능하고 지형변화가 없는 지형지물, 인공지물 또는 제작한 지상 기준점 판을 사용하였으며 RTK GPS를 이용하여 고도 값을 측정[그림 2-7]
(3) 측량에 이용된 GPS 장비는 Leica Geosystems사의 GS15+GNSS 세트 제품으로 장비의 제원은 [표 2-3]과 같으며, GS15의 정확도는 정지 측량 시 수평: 5㎜±0.5ppm, 수직: 10㎜±0.5ppm으로 정확도가 높은 장비(태안 군, 2016)
구 분 내 용 제 원
GS15 (receiver)
채널 120채널, 3주파
업데이트 주기 20Hz
신호 GNSS(Global Navigation Satellite System) 정지측량 수평: 5㎜+0.5ppm, 수직: 10㎜+0.5ppm 실시간 이동측량 수평 10㎜+1ppm, 수직: 20㎜+1ppm
신뢰도 최대 40㎞ 기선에서 신뢰도 99.99%
네트워크 국토지리원 VRS(Virtual Reference Station)
CS15 (controller)
상태정보 위성상태, 데이터저장, RTK, 측량, 측정량 등 좌표계 설정 Onestep, Twostep, Classic 3D 변환가능
좌표계 WGS 1984, Geoid model
출력 ASCII, Autocad DXF
[표 2-3] Leica Geosystems GS15+GNSS 세트 제원
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 연구 방법 및 결과
[그림 2-7] 검사점 측량(좌), GS15+GNSS 세트(우)
4) 무인기비행 및 사진촬영
(1) 작업 간 안전상의 문제가 발생하지 않도록 철저히 안전사항들을 숙지하고, 사람들로 부터의 접근을 차단한 상태로 작업을 진행하였고 기타 무인비행장치 운용 관련 항공법과 보안법 등에 명시된 규정을 준수하여 작업을 진행[그림 2-8]
[그림 2-8] 무인항공기 비행
(2) 날씨가 맑고 시계가 멀리 확보되는 기상조건이 좋은날을 우선적으로 선정하여 7월 말부터 11월 초까지 조사를 실시
(3) 조간대 최하부가 드러나는 간조시기와 지형지물에 의해 음영이 지지 않도록 태양고도가 높은 시간대에 맞추어 비행을 진행
(4) 자동비행은 해안선과 평행하게 평균 4열, 종중복도 80%, 횡중복도 70%, 카메라 각도 90°, 비행고도 150m로 설정하고, 기체의 속도는 그날의 기상상황에 따라 유동적으로 변화를 주어 진행
28┃국립공원공단┃국립공원연구원┃
(5) 자동비행이 원활하지 않은 굴곡이 많이 진 지역 또는 선박에 한해서는 수동조작으로 전환하여 촬영을 진행
5) 영상 처리 및 DEM 제작
(1) 취득된 무인항공기 영상들은 Agisoft사의 3D Model 제작 프로그램인 PhotoScan Professional를 이용하여 처리
(2) 프로그램에 영상을 입력한 뒤, SIFT기법, 이미지 매칭(Align Photo)과정을 통해 영상이 가지고 있는 위치정보를 기반 으로 자동으로 영상과 영상 사이의 공액점을 추출하여 영상간의 위상관계 확인
[그림 2-9] 매칭된 이미지와 점군(point cloud)
(3) 촬영된 사진에 지상기준점의 위치정보를 입력하는 과정을 통해 정확도를 향상시킬 수 있으며 지상기준점이 포함된 각각의 사진을 확인하여 지상기준점의 위치정보를 입력
(4) SFM기법과 영상 매칭점들을 기반으로 정밀좌표가 입력된 점군(Point c0loud)를 형성
(5) 생성된 점군자료를 기반으로 DEM을 제작
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 연구 방법 및 결과