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고해상도 위성영상을 이용한 농촌 도로 매핑을 위한 영상 분류 및 영상 분할 방법 비교에 관한 연구
정윤재 ( Yun-jae Choung ),구본엽 ( Bon-yup Gu ) 한국지리정보학회 2021 한국지리정보학회지 Vol.24 No.3
농촌 도로는 농촌 지역의 개발과 관리를 위한 핵심 기반시설로서 원격탐사 자료를 활용한 농촌도로 관리 기술은 농촌 교통 인프라 확대, 농촌 주민의 삶의 질 개선을 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 농촌 지역을 촬영한 고해상도 위성영상을 활용하여 농촌 도로를 매핑하기 위해 영상 분류 방법과 영상 분할 방법을 다음의 과정을 통하여 비교하였다. 영상 분류의 경우, 심층 신경망 기반 딥러닝 기법을 주어진 고해상도 위성영상에 적용하여 고정밀 객체 분류 지도를 제작하였고 이로부터 농촌 도로 객체를 추출함으로써 농촌 도로를 매핑하였다. 영상 분할의 경우, multiresolution segmentation 기법을 동일한 위성영상에 적용하여 세그먼트 영상을 제작하였고 농촌 도로에 위치한 다중 객체들을 선택하고 이들을 최종적으로 융합하여 농촌 도로를 매핑하였다. 영상 분류 및 영상 분할 방법을 통해 매핑한 농촌 도로의 정확도 검증을 위해 100개의 검사점을 사용하였고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 영상 분류 방법에서는 객체 분류 지도 내 오분류 에러로 인해 영상 내 일부 농촌 도로의 인식이 불가능하였으나 영상 분할 방법에서는 영상 내 모든 농촌 도로의 인식이 가능하였으므로 영상 분할 방법이 영상 분류 방법보다 위성영상을 이용한 농촌 도로 매핑 작업에 더 적합한 방법이었다. 그러나 영상 분할 방법을 통해 매핑한 농촌 도로를 구성하는 일부 세그먼트들이 농촌 도로 외 객체를 포함하고 있어 영상 내 일부 농촌 도로에서 오분류 에러가 발생하였다. 추후 연구에서는 객체 기반 분류 또는 합성곱 신경망 등 다양한 정밀 객체 인식 기법을 고해상도 위성영상에 적용하여 농촌 도로의 정확도를 개선할 계획이다. Rural roads are the significant infrastructure for developing and managing the rural areas, hence the utilization of the remote sensing datasets for managing the rural roads is necessary for expanding the rural transportation infrastructure and improving the life quality of the rural residents. In this research, the two different methods such as image classification and image segmentation were compared for mapping the rural road based on the given high-resolution satellite image acquired in the rural areas. In the image classification method, the deep learning with the multiple neural networks was employed to the given high-resolution satellite image for generating the object classification map, then the rural roads were mapped by extracting the road objects from the generated object classification map. In the image segmentation method, the multiresolution segmentation was employed to the same satellite image for generating the segment image, then the rural roads were mapped by merging the road objects located on the rural roads on the satellite image. We used the 100 checkpoints for assessing the accuracy of the two rural roads mapped by the different methods and drew the following conclusions. The image segmentation method had the better performance than the image classification method for mapping the rural roads using the give satellite image, because some of the rural roads mapped by the image classification method were not identified due to the miclassification errors occurred in the object classification map, while all of the rural roads mapped by the image segmentation method were identified. However some of the rural roads mapped by the image segmentation method also had the miclassfication errors due to some rural road segments including the non-rural road objects. In future research the object-oriented classification or the convolutional neural networks widely used for detecting the precise objects from the image sources would be used for improving the accuracy of the rural roads using the high-resolution satellite image.
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정밀도로지도 제작을 위한 Web GIS 기반 HD Map 프로토타입 구축 연구
권용하 ( Yong-ha Kwon ),정윤재 ( Yun-jae Choung ),조현지 ( Hyun-ji Cho ),구본엽 ( Bon-yup Gu ) 한국지리정보학회 2021 한국지리정보학회지 Vol.24 No.2
4차 산업혁명의 대표라고 할 수 있는 자율주행차량의 안전한 운행을 위해서는 센서 기술, 소프트웨어 기술, 차량 기술 등 다양한 기술 조합이 필요하다. 자율주행차량은 차량 내에 탑재된 다양한 센서를 통해서 현재의 위치정보와 주변 상황을 인지하여 운전자에게 의존하지 않고 스스로 판단하고 주행하는 차량이다. 완전자율주행을 위해서는 완벽한 인지기술이 필요하고 정밀도로지도는 차선, 정지선, 신호등, 횡단보도 등에 대한 정보를 정밀하게 제공하고 있기 때문에 자율주행 차량에서 발생하는 인지 오차를 최소화시킬 수 있음으로, 신뢰성 있는 자율주행차량을 위해서는 도로위 다양한 시설물들의 위치정보를 차량에 입력한 정밀지도 정보가 필수적이다. 본 연구에서는 정밀도로지도의 정의 및 필요성 국내외 동향을 분석하고 실제 운영되고 있는 대구광역시 자율주행 특화지역(수성의료지구, 약 24㎞)과 세종특별자치시 행복도시(약 33㎞), 서울대학교 시흥캠퍼스 FMTC(Future Mobility Technical Center) PG(Proving Ground)를 대상으로 국토지리정보원 MMS(Mobile Mapping System) 측량 성과물을 활용하여 정밀도로지도 서비스인 Web GIS 기반 HD(High Definition) Map 프로토타입을 구축하였다. 추후 연구에서는 본 연구에서 구축한 정밀도로지도 서비스를 자율주행차량 및 관제 시스템에 탑재 시켜 실시간 위치검증 및 위치보정 알고리즘의 성능 검증을 진행하고자 한다. For the safe operation of autonomous vehicles, the representative technology of the 4<sup>th</sup> industrial revolution era, a combination of various technologies such as sensor technology, software technology and car technology is required. An autonomous vehicle is a vehicle that recognizes current location and situation by using the various sensors, and makes its own decisions without depending on the driver. Perfect recognition technology is required for fully autonomous driving. Since the precise road maps provide various road information including lanes, stop lines, traffic lights and crosswalks, it is possible to minimize the cognitive errors that occur in autonomous vehicles by using the precise road maps with location information of the road facilities. In this study, the definition, necessity and technical trends of the precise road map have been analyzed, and the HD(High Definition) map prototype based on the web GIS has been built in the autonomous driving-specialized areas of Daegu Metropolitan City(Suseong Medical District, about 24㎞), the Happy City of Sejong Special Self-Governing City(about 33㎞), and the FMTC(Future Mobility Technical Center) PG(Proving Ground) of Seoul National University Siheung Campus using the MMS(Mobile Mapping System) surveying results given by the National Geographic Information Institute. In future research, the built-in precise road map service will be installed in the autonomous vehicles and control systems to verify the real-time locations and its location correction algorithm.
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다중시기 Landsat 위성영상으로부터 산출한 토양 수분 지수를 활용하여 지진 발생으로 인한 토양 액상화 모니터링에 관한 연구: 포항시를 사례로
박인선 ( Insun Park ),김경섭 ( Kyoung-seop Kim ),한병철 ( Byeong Cheol Han ),정윤재 ( Yun-jae Choung ),구본엽 ( Bon Yup Gu ),한진태 ( Jin Tae Han ),김종관 ( Jongkwan Kim ) 한국지리정보학회 2021 한국지리정보학회지 Vol.24 No.1
최근 자연재해로 인한 많은 피해가 발생하고 있으며, 특히 국내 지진 발생 추이를 보면 규모 3이상의 강도 높은 지진이 발생하는 빈도가 증가하고 있다. 2017년 발생한 규모 5.4의 포항 지진에서는 이례적으로 진앙지 인근에서 액상화 현상이 발견되었다. 토양 액상화에 따른 토양 수분지수의 증가를 간접적으로 파악하기 위해서 액상화가능성지수 자료와 다중시기 Landsat-8 위성영상을 활용하여 지진 전후의 토지피복별 원격탐사지수 변화를 분석하였다. 해당 기간의 위성영상을 취득해 정규식생지수(NDVI)와 지표면온도(LST)를 계산하고 액상화 가능 지역에 대해 토양수분지수(SMI)를 산출하여 각 영상을 구성하고 있는 픽셀의 평균값을 분석한 결과 지진 직후 토양 액상화 현상에 따른 토양 수분지수의 증가를 확인할 수 있었다. Recently, the number of damages on social infrastructure has increased due to natural disasters and the frequency of earthquake events that are higher than magnitude 3 has increased in South Korea. Liquefaction was found near the epicenter of a 5.4 magnitude earthquake that occurred in Pohang, South Korea, in 2017. To explore increases in soil moisture index due to soil liquefaction, changes in the remote exploration index by the land cover before and post-earthquake occurrence were analyzed using liquefaction feasibility index and multi-cyclical Landsat-8 satellite images. We found that the soil moisture index(SMI) in the liquefaction region immediately after the earthquake event increased significantly using the Normal Vegetation Index(NDVI) and Surface Temperature(LST).
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