고해상도 항공영상과 항공 LiDAR 자료를 이용한 필지경계 설정 정확도 분석 = Accuracy analysis of parcel demarcation using high resolution aerial image in combination with airborne LiDAR date

국문 초록 (Abstract)

국문초록

고해상도 항공영상과 항공 LiDAR 자료를 이용한 필지경계 설정 정확도 분석

Accuracy Analysis of Parcel Demarcation Using High Resolution Aerial Images in Combination with Airborne LiDAR Data

토목공학과 박 치 영
지 도 교 수 이 재 원

최근 공간정보산업은 고정밀 센서와 첨단 장비의 개발에 따라 신속 정확하고 다양한 위치기반 정보의 제공으로 대표적인 융복합 창조경제 산업으로 급부상하고 있다. 특히 최신 항공 디지털 카메라에 의해 촬영된 고해상도 영상은 항공 LiDAR 자료와 함께 공간정보 구축의 핵심 요소로 활용되고 있다. 한편 국가 토지행정의 근간이자 국민재산권 보호의 기초자료인 지적정보를 생성하는 지적 분야에서도 첨단 공간정보 기술과의 융합을 통해 지적공부상의 다양한 오류를 재정비하고 지적재조사 사업의 시행과 함께 스마트한 지적으로의 도약을 위한 노력이 시도되고 있다.
이에 부응하여 본 연구에서는 고해상도 항공영상과 항공 LiDAR 자료를 연계 활용하여 현실경계와 부합하는 지적의 필지경계를 신속하게 설정하고 지상측량 결과와 정확도를 비교 분석하여 효율적인 필지경계 설정 방안을 제시하고자 하는데 목표를 두었다. 연구방법으로는 촬영된 항공영상과 고점밀도 항공 LiDAR 자료 등을 활용하여 각 지형별 경계설정 방안을 제시하였다. 이를 위해 지형적 특성을 고려한 농경지역, 주거지역 및 임야지역으로 연구대상지역을 설정하고 촬영 전 경계인식용 항공타겟을 필지에 설치하여 촬영하였다. 또한 대상필지마다 좌표, 면적 및 위치 벡터 등을 VRS측위를 이용한 지적 현황측량을 수행하고 이를 항공영상의 수치도화 및 지적공부상의 성과와 정확도를 상호 비교하였다.
농경지역은 지적 현황측량 성과를 기준으로 항공타겟의 벡터라이징 기법에 의한 경계점 추출 성과와 수치도화 성과를 이용하여 현행 지적측량 시행규칙을 기준으로 경계점 성과와 필지 면적에 대한 허용오차 만족여부를 비교 판단하였다. 주거지역은 지적공부상 필지 등록면적과 수치도화에 의한 면적 성과를 비교하였으며, 임야지역은 고해상도 항공영상과 항공 LiDAR 자료를 활용하여 새로운 경계설정 방법을 제시하였다.
연구 결과 농경지역에서 항공타겟을 이용한 필지경계점 성과는 전체 58개 경계점 중 1점 외 모든 경계점이 지적측량 시행규칙의 연결교차(축척 1:1,200 지역 기준 36cm)와 경계점 위치좌표에 대한 지적재조사에 관한 특별법 시행규칙의 허용오차(±7cm)를 만족하였다. 또한 항공타겟 및 수치도화 성과에 따른 면적 분석 결과도 규정(「측량·수로조사 및 지적에 관란 법률 시행령」- 면적오차 허용범위 산출에 관한 식)에 따른 허용범위를 모두 만족하였다. 주거지역에서 지적공부상의 필지면적과 수치도화에 의한 필지면적 비교 결과 면적 허용범위를 벗어나는 필지가 제천시 연구대상지 총 70개 필지 중 15개로 약 20%, 그리고 수원시 연구대상지 총 19개 필지 중 2개로 약 10%의 비율로 나타났다. 허용범위를 벗어나는 필지의 원인과 유형을 파악함에 따라 고해상도 영상을 이용한 영상판독용 지상경계점 표지 및 스티커의 활용방안을 제시하였다. 한편, 지상기준점 설치가 불가능한 임야지역은 대상지역의 특정 지형지물을 이용한 지상기준점의 대체 방안을 제시하였다. 또한 항공영상을 이용한 수치도화, 항공 LiDAR로 제작한 수치표고모델(DEM : Digital Elevation Model)을 이용한 능선추출 성과 및 항공 LiDAR 후처리용 TerraScan 프로그램을 활용하여 현실경계와 부합되고 동시에 지적공부상 등록면적의 허용범위를 만족시키는 필지경계 설정 방안을 제시하였다.
본 연구의 결과는 고해상도 항공영상과 항공 LiDAR 자료를 이용하여 농경지역 및 주거지역의 지적 현황측량 업무의 일부를 대체하고 또한 수목의 장애와 현장 접근성 문제로 지적 현황측량조차 쉽지 않은 임야지역에서 현실경계 중심의 필지경계 설정에 기여할 것으로 판단된다.
아울러 본 연구 결과를 바탕으로 향후 국내 지적측량에의 항공영상이 적용될 수 있는 가능성을 보여 주었으며, 기존의 많은 시간, 인력과 예산이 소요되었던 지적재조사 사업에도 유효하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

주요어 : 고해상도 항공영상, 항공 LiDAR, 필지경계 설정, 지적 현황측량, 항공타겟

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 2. 연구 동향 3
• 3. 연구방법 및 내용 7
• Ⅱ. 항공디지털 카메라 및 항공 LiDAR 9
• 1. 항공디지털 카메라 9
• 가. 선형방식과 면형방식 10
• 나. 영상의 지상해상도 11
• 다. ADS 80 12
• 라. UltraCamXp 13
• 마. DMC 14
• 바. DMC II 17
• 2. 항공 LiDAR 시스템 20
• 가. 항공 LiDAR의 원리 20
• 나. 항공 LiDAR의 종류 21
• 다. 항공 LiDAR 데이터 22
• Ⅲ. 지적측량의 현황 및 문제점 25
• 1. 지적측량의 현황 25
• 가. 기초측량 25
• 나. 세부측량 26
• 다. 측량방법 27
• 라. 측량성과의 정확도 27
• 2. 기술적 측면의 문제점 28
• 가. 오차발생에 따른 한계 28
• 나. 등록방식에 따른 한계 29
• 다. 측량방식에 따른 한계 30
• Ⅳ. 연구대상지 및 데이터 취득 31
• 1. 연구대상지 31
• 가. 농경지역 31
• 나. 주거지역 33
• 다. 임야지역 34
• 2. 촬영 계획 및 항공타겟 설치 35
• 가. 촬영 계획 35
• 나. 항공타겟 설치 37
• 3. 영상의 정확도 검증 40
• 가. 경상남도 창원시 41
• 나. 경기도 수원시 44
• 다. 충청북도 제천시 48
• Ⅴ. 필지경계 설정 정확도 분석 52
• 1. 농경지역 52
• 가. 창원시 필지경계 설정 정확도 분석 52
• 나. 수원시 필지경계 설정 정확도 분석 56
• 2. 주거지역 60
• 가. 제천시 필지경계 설정 정확도 분석 61
• 나. 수원시 필지경계 설정 정확도 분석 64
• 3. 임야지역 69
• 가. 기준선 설정 및 정확도 검증 72
• 나. 필지경계 재설정 77
• 4. 고찰 90
• 가. 농경지역 90
• 나. 주거지역 91
• 다. 임야지역 92
• Ⅵ. 결 론 93
• 참고문헌 96
• APPENDICES 101
• Abstract 108