항공수심라이다 기반 DEM 등고선을 이용한 해안선 일반화 및 단계적 개선 기법 = Shoreline Generalization Using DEM Contours Derived from Airborne Bathymetric LiDAR with Stepwise Improvement

국문 초록 (Abstract)

해안선은 연안 관리, 환경 모니터링, 공간정보 구축을 위한 핵심 기초 자료로서, 그 위치와 형태의 정확성은 다양한 연안 분석의 신뢰성에 직접적인 영향을 미친다. 항공수심라이다를 기반으로 추출된 해안선 데이터는 해상도 차이와 불균일한 점 간격 등으로 인해 단절선, 급격한 곡률 변화, 불필요한 점이 발생하기 쉽다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 기하학적 단순화, 통계적 필터링, DEM 유도 정제기법을 결합한 단계적 해안선 일반화 알고리즘을 제안하였다. 제안된 방법은 Visvalingam-Whyatt 단순화를 통해 불필요한 정점을 제거한 후, DEM 픽셀 크기에 연동된 점 밀집화와 Chaikin 스무딩을 적용하여 해안선의 연속성과 곡률 특성을 개선한다. 또한 DEM으로부터 추출한 지형 경계 정보를 활용한 활성 윤곽선 기법을 제한적으로 적용하여, 해안선을 실제 지형 경계 방향으로 보정하도록 설계하였다. 마지막으로 좌표 간 간격 기반 선 분할과 최소 길이 기준 필터링을 통해 잡선과 불연속 구간을 효과적으로 제거하였다.
알고리즘의 모든 파라미터는 DEM 해상도에 따라 자동 조정되므로, 서로 다른 공간 해상도의 DEM 자료에도 일관되게 적용 가능하다. 실험 결과, 제안된 방법은 해안선의 기하학적 노이즈를 감소시키고 형태적 연속성을 향상시키는 동시에, 지형 경계를 안정적으로 반영하는 것으로 나타났다. 본 연구는 항공수심라이다의 고해상도 자료를 이용한 해안선 지도 제작 일반화를 위한 체계를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Shorelines constitute fundamental spatial data for coastal management, environmental monitoring, and geospatial information development, and the positional and geometric accuracy of shoreline data directly affects the reliability of various coastal analyses. Shorelines extracted from airborne bathymetric LiDAR data are prone to geometric issues such as line discontinuities, abrupt curvature changes, and redundant vertices due to spatial resolution differences and irregular point spacing. To address these issues, this study proposes a stepwise shoreline refinement algorithm that integrates geometric simplification, statistical filtering, and DEM-guided refinement techniques.
The proposed method first applies Visvalingam-Whyatt line simplification to remove redundant vertices, followed by resolution-aware point densification and Chaikin smoothing to improve geometric continuity and curvature characteristics of the shoreline. A DEM-guided active contour technique is then selectively applied to adjust the shoreline toward terrain-derived boundaries while preventing excessive deformation. Finally, gap-based line segmentation and minimum-length filtering are employed to effectively remove spurious segments and discontinuous sections.
All algorithm parameters are automatically scaled according to the DEM resolution, allowing consistent application across DEM datasets with different spatial resolutions. Experimental results demonstrate that the proposed approach reduces geometric noise, enhances morphological continuity, and reliably reflects terrain boundaries. This study provides a systematic framework for shoreline generalization and mapping using high-resolution airborne bathymetric LiDAR data.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론
• 1.1 연구 배경 및 필요성
• 1.2 선행연구
• 1.3 연구목적
• 제 2 장 연구 지역 및 데이터 처리
• 제 3 장 연구방법
• 3.1 Visvalingam-Whyatt(VW) Algorithm
• 3.2 Line Densification
• 3.3 Chaikin Corner-Cutting Algorithm
• 3.4 Active Contour(Snake) Algorithm
• 3.5 평가 및 검증
• 제 4 장 연구결과
• 4.1 해안선 거리 분포
• 4.2 최대 오차 발생 지점의 공간적 분포 특성
• 4.3 종합 연구결과
• 제 5 장 논의
• 5.1 제안된 알고리즘의 해석 및 국지적 오차 발생 원인
• 5.2 선행 연구와의 비교
• 5.3 향후 과제
• 참고문헌 24
• Abstract 26