UAV 카메라와 라이다를 이용한 효율적인 공간정보 구축 및 활용

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 UAV 카메라 데이터와 LiDAR 데이터를 이용하여 공간정보를 구축하고 그 활용성을 평가하였다. 고정익, 회전익, 수직 이착륙 무인기를 이용하여 사진측량을 수행하였으며, 3가지 LiDAR 센서를 이용하여 공간정보를 효과적으로
구축하였다.
UAV 카메라 데이터를 통해 구축된 공간정보의 활용성을 제시하기 위해 정확도를 평가하였다. 10개 검사점에 대한 정확도 평가 결과, UAV 카메라를 통해 구축한 정사영상은 수평 방향으로 평균 2cm, 수직 방향으로 7cm이내의 정확도를 나타내었다. 연직사진과 경사사진의 비교에서 동일한 비행고도에서 촬영한 정사영상은 경사사진이 연직사진보다 더 넓은 영역을 얻을 수 있었으며, 특히 경사사진은 건물 측면에 대해 더 자세한 DSM을 생성할 수 있었다. VRS 측량 결과와 비교한 연직 및 경사사진의 정확도는 각각 -0.024cm ~ 0.017cm, -0.023cm ~ 0.031cm로 GSD 이내의 정확도를
확인하였다. 이러한 결과는 경사사진을 이용하여 구축한 공간정보가 측량에활용될 수 있음을 시사한다. 건물의 3D 모델링과 경사영상을 이용한 텍스처매핑을 통해 현실 세계를 보다 시각적으로 표현할 수 있는 데이터 생성이
가능했다. UAV LiDAR를 통해 구축된 3차원 공간정보는 높이 방향으로 평균 6cm 이내의 정확도를 나타내었으며, 이는 「항공레이저측량작업규정」에서 규정하고 있는 점밀도 이상의 데이터 취득이 가능하였다. 또한 UAV LiDAR 데이터는 식생을 제거하여 효율적으로 수치표고모델을 생성할 수 있어 건설, 도시계획, 방재, 지형분석 등 다양한 활용이 가능
하다. UAV에서 얻은 정사영상을 이용하여 디지털화하고, 그 결과를 무인항공기 LiDAR DEM에 투영하여 물체를 3차원으로 묘사한 디지털 지형도를 생성하였다. 연직사진을 이용한 디지타이징과 LiDAR DEM을 사용한 3D 변환은 3D 디지털 지형도를 만드는 효과적인 방법이 될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, geospatial information was constructed using UAV camera data & LiDAR data and its usefulness was evaluated. Photogrammetry was performed using fixed-wing, rotary-wing, and vertical take-off and landing UAV, and geospatial information was effectively constructed using three types of UAV LiDAR sensors.
Accuracy was evaluated to present the utility of geospatial information constructed through UAV camera data.
As a result of the accuracy evaluation for 10 checkpoints, the orthographic image constructed through UAV camera showed an average accuracy of 2 cm in the horizontal direction and within 7 cm in the vertical direction. In the comparison of nadir images and oblique images, the results of ortho images taken at the same flight altitude were that oblique images were able to obtain wider area than nadir images, and oblique images were able to generate more detailed DSM for the side of the building. The accuracy of the nadir and
oblique images were -0.024cm ~ 0.017cm and -0.023cm ~ 0.031cm respectively compared with the VRS survey result, confirming the accuracy within the GSD. These results indicate that geospatial information constructed using oblique images can be utilized for surveying. It was possible to generate data that can express the real world more visually through 3D modeling of buildings and texture mapping using oblique images.
The 3D geospatial information constructed through the UAV LiDAR showed average accuracy of within 6cm in the height direction, and it was possible to acquire more precise data than the point density stipulated in the aerial laser surveying work regulations. In addition, the UAV LiDAR data can be effectively generated and generated by removing vegetation, so it will be possible to use it in various ways such as construction, urban planning, disaster prevention, and topographic analysis. Digitizing was performed using the ortho image
obtained from the unmanned aerial images, and the digitization result was projected on the unmanned aerial LiDAR DEM to produce a digital topographic map depicting the object in three dimensions.
Digitizing using orthographic images and 3D transformation using LiDAR DEM will be effective ways to create 3D digital topographic maps.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론
• 1.1 연구목적
• 1.2 연구동향
• 1.3 연구내용 및 방법
• 제2장 기본이론
• 2.1 UAV의 분류 및 공간정보 구축방법
• 2.1.1 UAV의 분류
• 2.1.2 UAV에 의한 공간정보 구축방법
• 2.2 영상처리 방법
• 2.2.1 SIFT 방법에 의한 접합점 추출
• 2.2.2 특징점 정합
• 2.2.3 자동영상정합
• 2.2.4 SfM
• 2.2.5 정사영상 제작
• 2.3 3D 레이저 스캐너 원리 및 처리, 구축방법
• 2.3.1 레이저 스캐너의 원리
• 2.3.2 데이터 처리
• 2.3.3 DEM 구축
• 제3장 데이터 취득
• 3.1 연구대상지 선정
• 3.2 UAV 카메라 데이터 취득
• 3.2.1 고정익 UAV
• 3.2.2 회전익 UAV
• 3.2.3 수직 이ㆍ착륙형 UAV
• 3.3 UAV 라이다 데이터 취득
• 제4장 데이터 처리 및 품질 분석
• 4.1 UAV 카메라 데이터 처리 및 분석
• 4.1.1 데이터 처리
• 4.1.2 정확도 분석
• 4.2 UAV 라이다 데이터 처리 및 분석
• 4.2.1 데이터 처리
• 4.2.2 정확도 분석
• 4.2.3 점밀도 분석
• 4.3 UAV 종류별 작업 효율성 비교
• 제5장 UAV 카메라와 라이다 데이터를 활용한 공간정보 구축
• 5.1 경사사진을 이용한 3차원 모델링
• 5.1.1 데이터 처리
• 5.1.2 3차원 모델링
• 5.1.3 경사사진의 활용 분야
• 5.2 UAV 라이다 데이터 분류를 통한 DEM 생성
• 5.2.1 데이터 처리
• 5.2.2 3차원 모델링
• 5.2.3 UAV 라이다의 활용 분야
• 5.3 수치지형도 제작 및 3D 변환
• 5.3.1 데이터 처리
• 5.3.2 수치지형도 제작
• 5.3.3 UAV 카메라의 활용 분야
• 제6장 결론
• 참고문헌
• ABSTRACT

참고문헌 (Reference)

1. UAV기반의 실시간 공중 모니터링을 위 한 멀티센서 시스템 설계, 이임평, 최경아, 홍주석, 오태완, 한국GIS학회 춘계학술대회, , pp.322-324, , 2008