무인항공기 다중고도 영상촬영을 통한 경사지역 사진측량 정확도 향상 = UAV photogrammetry multi-altitude analysis for improving the accuracy of mapping in slope site

국문 초록 (Abstract)

최근 다양한 산업분야에서 무인항공기의 활용과 연구가 증가되고 있다. 그 중 무인항공기를 활용한 측량인 무인항공사진측량의 활용과 정확도에 대한 연구도 늘어났다. 하지만 최근 진행된 연구들의 연구 대상지는 경사가 거의 없는 지역 또는 소규모 지역을 대상으로 정확도 향상에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 그리고 경사지역을 대상으로 한 연구는 활용 또는 적용성 검토에 대하여 연구를 진행하였다. 무인항공사진측량은 비행고도가 낮아 경사지역에서 균일한 지상표본거리, 중복도를 확보하기 힘들어 정확도가 낮다. 이에 본 연구는 경사지역에서 무인항공사진측량의 촬영 방식별 정확도를 비교하고 경사지역에 적합한 촬영 방식을 제시한다.
본 연구에서 비교하는 무인항공기를 이용한 경사지역에서의 촬영방식은 계단식 영상촬영, 경사식 영상촬영, 다중고도 촬영으로 구분된다. GCP는 지형지물을 선정하여 이용하였다. 이 촬영방식에 대한 비교는 부산대학교 교내 일부지역(고도차이 60m)과, 양산 석계산업단지(고도차이 115m) 2곳에서 비교하였다.
먼저 계단식 영상촬영과 경사식 영상촬영 방식과 다중고도 촬영방식은 수평위치 오차는 차이가 많이 나지 않았다. 하지만 계단식 / 경사식 영상촬영 방식은 다중고도 촬영방식에 비하여 수직위치오차가 크게 발생하였다. 경사지역은 지상표본거리와 중복도 같은 변수들이 지속적으로 변화하기 때문에 오차 발생에 큰 영향을 미치는 것으로 나타난다. 그리고 부산대학교 교내에서 다중고도 촬영에서의 위치오차만이 허용오차(±10 cm) 보다 작게 나왔다. 경사지역의 상단부와 하단부의 고도차가 커질수록 촬영된 영상의 지상표본거리가 크게 나와 오차가 크게 발생하는 것으로 나타났다.
본 연구는 무인항공기를 이용한 경사지역에서의 영상 촬영 방식에 대한 연구로 경사지역에서 다양한 활용이 가능하다. 하지만 영상의 수가 많아지며, 촬영시간이 증가하여 이를 해결하기 위한 추가 연구가 요구된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 배경과 목적 1
• 2. 연구동향 2
• 3. 연구내용 및 방법 5
• II. 이론 7
• 1. 무인항공기 7
• 가. 무인항공기의 정의 7
• 나. 무인항공기의 종류 8
• 다. 무인항공기의 활용 11
• 2. 무인항공사진측량 12
• 가. 무인항공사진측량의 고도와 지상표본거리 12
• 나. 무인항공사진측량의 경사지역 12
• 다. 무인항공사진측량의 영상촬영방법 14
• 라. 무인항공사진측량의 중복도 16
• 마. 무인항공사진측량의 정확도 평가 19
• 3. SfM(Structure from Motion) 20
• 가. 에피폴라 기하학 21
• 나. SIFT 22
• III. 실험 및 결과분석 26
• 1. 연구대상지 26
• 가. 부산대학교 27
• 나. 석계산업단지 28
• 2. 연구자료의 취득 및 처리 29
• 가. 지상기준점의 관측 31
• 나. 무인항공영상 촬영 35
• 다. 무인항공영상의 처리 40
• 3. 결과 및 분석 48
• 가. 부산대학교 무인항공측량 정확도 산정 48
• 나. 석계산업단지 무인항공측량 정확도 산정 55
• 다. 무인항공측량의 고도중첩 분석 62
• 라. 무인항공측량에 따른 정확도 선정 69
• IV. 결론 71