드론으로 획득한 다중분광영상의 정사영상 생성 및 정확도 평가

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the arrival of the 4th industrial revolution, drones that can apply core technologies such as Internet of Things, Big Data, Sensors and Artificial Intelligence are becoming more important.
Not only is it possible to acquire data in difficult-to-obtain areas, but it is also possible to construct 3D spatial information and detect changes, etc. This being so, Demand is increasing in various fields such as property management, urban architecture, structure management, transportation, agriculture, confirming arboreal change.
For multispectral sensors, In the past, it was expensive equipment to install on satellites for high-resolution land observation. However, with recent advances in technology, low channel counts but lightweight equipment for drones has been built at an affordable price. as a result, multispectral sensors are being used in a variety of fields.
The essential element for successful use of drones is the accurate stereoscopic information of the analysis object region, In this study, using a drone equipped with multispectral sensors corrects geometric distortion and slope distortion such as height difference, slopingness. when general camera lens obtains stereoscopic information.
In order to minimize the error, images obtained by installing multispectral sensors and orthoimages corrected geometric displacement by ground control point survey are produced. Also, through systematic verification, the accuracy of the produced orthoimages are analyzed and evaluated, confirming the application potential for the constructed spatial information.

국문 초록 (Abstract)

4차 산업혁명시대가 도래하면서 사물인터넷, 항공, 센서 등 핵심 기술을 적용하고 활용할 수 있는 드론의 중요성이 커지고 있다. 드론의 기술과 상업화가 성공적으로 진행되며 고성능화, 저비용화가 이루어지고 있으나 아직까지 정사영상 제작에는 여러 제약이 있고 소규모 지역의 경우 비용문제로 인한 어려움이 있다.
본 연구에서는 관측, 환경, 구조물 등 다양한 분야에서 활용 가능한 다중분광 센서를 드론에 탑재하여 취득한 Green, Red, Red edge, NIR(Near InfraRed) 4개 밴드의 항공영상으로부터 정사영상을 생성하고 정확도를 분석하였다. 대상지역의 비행노선 설정을 위해 국토지리정보원에서 고시한 측량 성과를 이용하여 GNSS장비의 정확도를 검증한 후 대상지역의 GCP, CP 측량을 수행하였다. 취득한 비행노선의 항공영상과 GCP, CP 측량을 통해 얻은 성과를 이용하여 정사영상을 생성하고, 정사영상의 정확도를 평가 및 검증하기 위해 정사영상 생성시 사용하지 않았던 측량 성과와 동일한 점의 영상좌표를 추출하고 상호 비교하여 분석을 하였다.
그 결과 평면위치() 오차의 RMSE값 ±0.060m~±0.221m의 결과를 얻었으며 이는 국토지리정보원에서 고시한 세부도화 묘사오차의 축척 1;500 지도의 기준에 근접한 값으로 높은 정확도를 나타내어 비측량용 드론과 다중분광 센서만으로도 충분히 활용 가능한 정사영상의 제작이 가능함을 제시하였다.
본 연구를 통하여 비측량용 드론으로 저고도 촬영시의 기상 상태를 극복하고 간단한 드론 촬영 장비의 운용을 통하여 정확도 높은 DEM과 이를 활용한 정사영상 제작이 가능함이 제시되었다. 효과적으로 생성된 다중분광 센서 기반의 정사영상은 공간정보 구축에 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 향후 사진측량에서의 광축방향 정확도의 한계 문제를 해결하고 보다 정확도가 높은 장비들을 활용한다면 더욱 정밀하고 정확한 정사영상 제작이 가능할 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 2
• 1.3 연구내용 및 방법 5
• 1.4 연구 범위 7
• 제2장 드론과 다중분광 센서의 개요 및 영상보정 이론 8
• 2.1 드론의 개요 8
• 2.1.1 드론의 종류 9
• 2.1.2 드론 구성 체계 12
• 2.2 영상보정 19
• 2.2.1 공선ㆍ공면 조건 19
• 2.2.2 정사영상 생성 이론 26
• 제3장 자료 취득 및 다중분광 정사영상의 제작 34
• 3.1 자료 취득 34
• 3.1.1 연구대상지 34
• 3.1.2 드론 촬영 35
• 3.1.3 GCP 측량 42
• 3.2 각 밴드별 정사영상 생성 48
• 3.2.1 카메라 내부표정 48
• 3.2.2 항공삼각측량 53
• 3.2.3 정사영상 생성 54
• 제4장 다중분광 정사영상의 정확도 분석 60
• 4.1 밴드별 다중분광 정사영상의 정확도 분석 60
• 4.2 정사영상 정확도 분석 결과 69
• 4.2.1 정사영상 관련 정확도 규정 69
• 4.2.2 정사영상의 정확도 분석 71
• 4.2.3 정사영상의 오차 원인 분석 76
• 4.2.4 다중분광 정사영상의 활용 78
• 제5장 결론 80
• 참고문헌 82
• ABSTRACT 87