지적재조사사업에서의 UAV 3D 모델링 기법을 이용한 건물등록 방안 연구 = A Study on Building Registration Method Using UAV 3D Modeling Technique in Cadastral Re-Survey Project

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to suggest the method of building registration in the current cadastral re-survey project and to derive limitations. And based on the derived limitations, we proposed a building registration method using UAV 3D modeling.
In order to achieve the purpose of this study, the basic theories and general contents of building registration and UAV 3D modeling in the cadastral re-survey project were reviewed. In addition, this study attempted to grasp the current status of registration, management and utilization of existing building registrations and to derive limitations. In order to overcome the limitations, the building registration in the cadastral re-survey project was tested using the UAV 3D modeling technique. And the improvement plan was suggested by reflecting the experimental results.
The study area for the experiment was selected as a rural housing area in Nowon-ri, Jincheon-gun, Chungcheongbuk-do. This area is a mixture of buildings with and without building roof edges, and difficult to access buildings.
3D modeling image data of the study area was acquired by UAV surveying, and data processing was done using Context Capture S/W. In order to analyze the accuracy of the 3D modeling data, the RMSE of ground control point and verification point were calculated. As a result, the ground control point showed RMSE of X = 0.015m, Y = 0.012m, and connection intersection = 0.026m. The verification point was X = 0.015m, Y = 0.024m, and connection intersection = 0.028m, which means that the image can be used.
A total of 64 boundary points of the outer wall of the building in the experimental area were extracted by using the produced images and compared with the existing building status map and ground survey (TS) results. For accurate analysis, the classification of the visually discernible point and the limitation of the clear extraction were classified separately without being affected by the shade occlusion area and the structure of the building. As a result of classification, the total number of applicable points was 56 points, and the RMSE of these points was X = 0.035m, Y = 0.036m, and connection intersection = 0.051m. This may be applicable because it satisfies the scope of performance recognition of the boundary point prescribed in the current Special Act on Cadastral Re-survey.
However, as a result of comparing and analyzing the building status map and accuracy for 8 points, which were limited in boundary point extraction, RMSE was analyzed as X = 0.869m, Y = 0.590m, and connection intersection = 1.05m. For these buildings, building boundaries should be extracted in connection with ground surveying.
In this study, the legal, institutional, and technical improvement measures were suggested based on the experimental results for the registration of buildings using UAV 3D modeling techniques. This was divided into the enactment of legal regulations, the diversification of registration methods, and the establishment of a basis for maximization of utilization. It is expected that more efficient building registration will be possible if the method proposed in this study is applied in connection with the current ground surveying method.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 현재 추진되고 있는 지적재조사사업에서의 건물등록 방안을 제시하고, 이에 대한 한계성을 도출하고자 하였다. 그리고 도출된 한계성에 기초하여 UAV 3D 모델링 기법을 이용한 건물등록 방안을 제시하고자 하였다.
연구의 목적 달성을 위해 지적재조사사업에서의 건물등록 및 UAV 3D 모델링에 대한 기초이론과 일반적인 내용을 검토하였으며, 기존의 건물등록에 관하여 법률, 등록방식, 관리 및 활용 현황을 파악하고 이에 대한 한계성을 도출하고자 하였다. 도출된 한계성을 극복하기 위해 UAV 3D 모델링 기법을 이용한 지적재조사사업에서의 건물등록 방안을 실험하였고, 실험결과를 반영하여 개선방안을 제시하였다.
실험을 위한 연구지역은 충청북도 진천군 노원리 일대의 전원주택단지로 선정하였다. 이 지역은 건축물의 추녀가 존재하는 건물과 그렇지 않은 건물이 혼재된 지역이고, 접근이 난해한 건축물이 포함된 지역이다.
UAV 촬영을 통해 실험대상지역의 3D모델링 영상자료를 취득하였고, 데이터 처리는 Context Capture S/W를 이용하였다. 제작된 3D 모델링 영상자료의 정확도를 분석하기 위해 지상기준점과 검증점에 대한 RMSE를 산출해 보았다. 산출결과, 지상기준점은 RMSE가 X = 0.015m, Y = 0.012m, 연결교차 = 0.026m로 나타났으며, 검증점은 X = 0.015m, Y = 0.024m, 연결교차 = 0.028m로 나타나 영상의 이용이 가능한 것으로 분석되었다.
제작된 영상을 이용하여 실험지역 내 건축물 외벽 경계점 총 64점을 추출하고, 이를 기존 건축물 현황도 및 지상측량(TS) 성과와 비교 분석하였다. 명확한 분석을 위해 음영폐색지역 및 건축물의 구조에 영향을 받지 않고 육안판별이 가능한 점과 명확한 추출에 한계가 있었던 점을 별도로 분류하였다. 분류결과, 적용 가능한 점의 수는 총 56점이었으며, 이 점들의 RMSE는 X = 0.035m, Y = 0.036m, 연결교차 = 0.051m로 나타났다. 이는 현행 ｢지적재조사에 관한 특별법｣에서 규정하고 있는 경계점의 성과인정 범위를 충족하고 있어 적용이 가능한 것으로 판단된다.
반면, 경계점 추출에 다소 한계가 있었던 8점에 대해 건축물 현황도와 정확도를 비교 분석한 결과 RMSE가 X = 0.869m, Y = 0.590m, 연결교차 = 1.05m로 분석되었다. 이러한 건물에 대해서는 지상측량과 연계해 건축물 경계선이 추출 되어야할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 지적재조사사업에서 UAV 3D 모델링 기법을 이용해 건물등록이 이루어질 수 있도록 실험결과에 기초하여 법․제도적, 기술적 개선방안을 제시하였다. 이는 법률 규정 마련, 등록 방법의 다양화, 활용의 극대화 기반 마련으로 구분해 제시하였다. 본 연구에서 제안하는 방법과 현행 지상측량 방법을 연계해 적용한다면 보다 효율적인 건물등록이 가능할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구배경 및 목적 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구목적 2
• 제2절 연구범위 및 방법 3
• 1. 연구범위 3
• 2. 연구방법 4
• 제2장 지적재조사사업의 건물등록 및 UAV 3D 모델링 6
• 제1절 지적재조사 6
• 1. 지적재조사의 개념 6
• 2. 지적재조사의 방법 8
• 3. 지적재조사사업에서의 건물등록 의의 9
• 제2절 UAV 3D 모델링 11
• 1. UAV의 개념 11
• 2. UAV의 분류 및 구성 12
• 3. UAV를 이용한 3D 모델링 기법 17
• 제3절 선행연구 검토 및 연구의 차별성 29
• 1. 선행연구 검토 29
• 2. 연구의 차별성 34
• 제3장 지적재조사사업에서의 건물등록 현황 및 한계 36
• 제1절 지적재조사사업에서의 건물등록 현황 36
• 1. 법률 현황 36
• 2. 등록 방식 현황 37
• 3. 관리 및 활용 현황 40
• 제2절 지적재조사사업에서의 건물등록의 한계 42
• 1. 법률상의 흠결 42
• 2. 등록 방식상의 한계 43
• 3. 관리 및 활용상의 한계 44
• 제3절 UAV 3D 모델링을 이용한 건물등록 가능성 45
• 1. 3D 모델링 현황 45
• 2. UAV 3D 모델링 사례 46
• 3. 지적재조사사업에서의 건물등록 적용 가능성 47
• 제4장 UAV 3D 모델링을 이용한 건물등록 실험 및 분석 49
• 제1절 3D 모델링 기법을 이용한 건물등록 실험 49
• 1. 실험방법 설계 및 연구대상지역 선정 49
• 2. 대공표지 설치 및 GPS 관측 54
• 3. UAV 촬영 및 3D 모델링 영상 제작 56
• 제2절 3D 모델링 기법을 이용한 건물등록 분석 62
• 1. 3D 영상의 정확도 검증 62
• 2. 3D 영상을 이용한 건물 경계선 취득 65
• 3. 결과 분석 66
• 제3절 UAV 3D 모델링 기법의 적용 방안 75
• 1. 법률적 근거 마련 75
• 2. 등록 방법의 다양화 76
• 3. 활용의 극대화 기반 마련 77
• 제5장 결론 78
• 제1절 연구성과 요약 78
• 제2절 연구의 한계 및 향후 연구 과제 82
• 참고문헌 83