초경량 무인항공영상의 품질검증 및 필지경계 설정 방안 = Quality Verification and Utilization of Ultra-Light UAV Imagery in Parcel Boundary Delineation

국문 초록 (Abstract)

최근 무인항공시스템(UAS : Unmanned Aerial System)을 이용한 사진측량(UAV-Photogrammetry)은 장비운용의 편리성, 작업의 신속성 및 경제성 등의 장점으로 인하여 공간정보취득을 위한 다양한 분야에서 그 활용성이 크게 증가하고 있다. 특히 무인항공사진측량은 고정밀 위치정보를 요구하는 정사항공영상과 대축척 지형도제작을 비롯하여 지적측량 분야에까지도 확장 적용되고 있는 추세이다. 하지만 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 영상은 비행고도와 카메라 위치의 급격한 변화 등 상이한 조건하에서 취득되어 균질한 영상의 확보가 어려워 품질 검증작업이 선행되어야 한다.
이에 본 연구에서는 UAS를 기존 지상측량이나 유인항공사진측량의 대체 방안으로 검토하기 위하여 UAV 영상의 공간해상도를 검증하고, 이를 이용하여 농경지 지적측량을 위한 필지경계 설정의 정확도를 분석하였다. 실험 대상지는 경상남도 창원시 의창구 동읍 화양리의 전형적인 농촌지역으로 대부분 농경지와 일부 주거지역이 포함된 800m × 800m 정도의 크기이다. 실험을 위한 촬영은 고정익과 회전익을 동시에 사용하였으며, 촬영고도는 고정익은 130m와 260m로 하고, 회전익은 130m로 하였다. 영상품질 검증을 위하여 촬영 전 대상지역에 해상도 검증용 Siemens Star와 Bar 타겟을 설치하였다. 해상도 분석결과 고정익 무인항공기는 130m 고도에서 GSD(Ground Sample Distance)는 4.09cm, 시각적 해상도는 5.49cm로 나타났으며, 260m 고도에서는 GSD 7.95cm, 시각적 해상도는 9.04cm 이었다. 또한, 회전익 무인항공기는 130m 고도에서 GSD 4.10cm, 시각적 해상도 5.49cm이었다.
그리고 대상지역내의 농경지 2필지를 대상으로 경계인식용 항공 타겟을 설치하여 촬영 후 제작된 UAV 정사항공영상의 수치도화 성과와 VRS(Virtual Reference Station) 측위에 의한 지적현황 측량성과를 상호 비교하여 경계추출 정확도를 분석하였다. 경계추출 정확도의 분석결과 고정익 무인항공기는 연결교차의 표준편차가 130m 고도에서는 ±0.076∼0.079m, 260m 고도에서는 ±0.099∼0.136m이었다. 그리고 회전익 무인항공기는 연결교차의 표준편차가130m고도에서 ±0.072∼0.080m로 도출되었다.
본 연구의 결과, 무인항공영상에 의한 지적경계추출의 정확도가『지적재조사에 관한 특별법 시행규칙』 제7조 경계점 결정의 허용오차인 ±0.070m를 아주 근소하게 초과하고 있음을 알 수 있었다. 하지만 촬영 당일 강한 바람의 영향으로 인하여 통상의 UAV 촬영 조건에 만족하는 기후조건이 아니었음을 고려하면 향후 지적경계점 결정 기준에 만족하는 결과의 도출이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 따라서 향후 UAV 영상은 지적재조사사업 뿐만 아니라 정밀공간정보 분야에서 그 활용 가능성이 충분함을 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 연구 동향 3
• 3. 연구방법 및 내용 8
• Ⅱ. 무인항공사진측량 10
• 1. 무인항공시스템 10
• 2. 무인항공사진측량의 원리 12
• 3. 무인항공사진측량의 활용분야 14
• Ⅲ. 무인항공영상의 품질 검증 16
• 1. UAV 영상의 특성과 품질검증 항목 16
• 가. UAV 영상의 특성 16
• 나. 품질검증 항목 17
• 2. 공간해상도 검증 원리 및 방법 18
• 가. 개요 19
• 나. 이론적 원리 19
• 다. 검증 방법 21
• IⅤ. 실험 및 자료처리 25
• 1. 연구대상지 25
• 2. 지상기준점 및 타겟설치 26
• 가. 지상기준점측량 26
• 나. 항공타겟 설치 28
• 다. 해상도 검증시트 설치 28
• 3. 지적현황 측량 30
• 4. 영상취득 및 처리 31
• V. 결과 분석 34
• 1. 영상의 해상도 검증 34
• 가. Bar target 분석 34
• 나. Siemens star 분석 40
• 다. 해상도 검증 결과 42
• 2. 필지 경계설정 정확도 43
• 가. 경계추출 정확도 45
• 나. 면적 정확도 55
• VI. 결론 58
• 참고문헌 60
• Abstract 65