10주 사진측량 강의 - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/Chungbuk/choiseokgeun/10.pdf · 수치표면모델(DSM)=지표면(DEM)+도로+건물+식생 등

10주 사진측량 강의

Chungbuk National Univ. Dept. of Civil Eng.

10-1 시차 및 시차차

10-2 수치사진측량 및 수치형상모형

10-3 라이다 및 레이더 영상

10-4 사진측량 현지작업

http://www.chungbuk.ac.kr/

Px

X

Y Z

Py

A”

A’

O’ O”

a’ a” O

N R

N’

A

h h

p1

R1 R2

p2 d1 d2

t t f f

O

f

p d t

h h R

A

B G N

10-1 시차와 시차차

Chungbuk National Univ. Dept. of Civil Eng. Choi, Seok-Keun

O’

f / H = t / h = p / R (2.22)

d / t = (p + d) / f = R / (H-h) (2.24)

P1 + P2 = p = b d1 + d2 = d = p R1 + R2 = R =B

한쌍의 사진에서 동일한 상점이 한점에 만나지 않아 생기는 종횡 시각적 오차

http://tomok.org/OkBBS_sub.php?iOkBBSAId=4&iBBSIdx=313

O’ O

N R

N’

A

h

p1

R1 R2

p2 d1 d2

t t f f

O

f

p d t

h h R

A

B G N

h p • 시차 (d) = H - h h • 시차차( p) = b H - h p • 비고(h) = H p + b

H • 비고(h) = d p + d H • 비고(h) = p p + pR


H

H


10-2 수치사진측량 및 수치형상모형 1. 수치사진측량

•디지털 센서를 이용하여 대상물을 디지타이징 및 스케닝으로 수치영상 취득


2. 수치형상모형

• 수치형상모형(DFM) : 지형지물을 수치로 나타낸 모형(수치지세모형-DTM,

수치고도모형-DEM, 수치외관모형-DSM)

•항공사진 및 위성영상을 이용한 생성방법

- 항공사진 스케닝

- 공선조건식에 의한 후방교회법으로 외부표정요소 결정

- 외부표정요소 및 내부표정요소를 이용하여 전방교회법으로 절대좌표를 결정한 후

DFM 생성하는 방법

•라이다를 이용한 수치형상모형 생성

- 레이저 펄스를 지표면에 스케닝하여 반사된 레이저 도달시간을 이용해 지표면까지 거리를 3차원

위치좌표로 계산한 후 DFM 생성

•SAR(Synthetic Aperture Rader) 위성영상을 이용한 DFM 생성방법


• 3차원 좌표에 의해 대상물의 형상, 지모, 지물 등에 대한 형상을 수치로 나타낸 자료

수치지세모형(DTM : Digital Terrain Model) –지표면 위에 아무 것도 없는 상태

수치고도모형(DEM : Digital Elevation Model)–대상물의 고도를 수평위치좌표 함수로

표현한 자료

- Raster DEM : 지형을 일정 크기의 격자로 나누어 지형을 격자형으로 표현한 것

- TIN(Triangulated Irregular Network) DEM : 지형을 불규칙 삼각형으로 나누어 지형을 표현

수치표면(외관)모형(DSM : Digital Surface Model)-지모, 지상시설물까지 표현

수치형상모형(DFM ; Digital Feature Model)


DSM DEM



수치표면모델(DSM)=지표면(DEM)+도로+건물+식생 등



수치표고모델(DEM)=DSM-(도로+건물+식생 등 인공물)

LiDAR 데이터에서 수목과 인공 물을 제외하고 지표면 데이터만

으로 제작된 지형모델(기존 지형모델)


10-3 라이다 및 레이더 영상

1. 라이다


○ 항공레이저측량은 LiDAR(Light Detection And Ranging) 시스템을 항공기에 장착하여

레이저 펄스를 지표면에 주사하고, 반사된 레이저 펄스의 도달 시간을 측정함으로써 반사

지점의 3차원 위치 좌표를 계산해 지표면에 대한 정보를 추출하는 측량기법

○ 라이다(LIDAR : Light Detection and Ranging 혹은 Laser Identification Detection

and Ranging)는 RADAR(RAdio Detection And Ranging)와 같은 원리로 작동되며,

LADAR(laser radar), LiDAR(light radar) 혹은 광학 레이다(optical radar) 로 불림

-거리측정라이다(Range Finder) : 가장 기본적인 간단한 거리측정 라이다로 대상물 까지의 거리를

레이저의 왕복시간, 위상차 혹은 삼각법 등에 의해 측정

-흡수차등라이다(DIAL; Differential Absorption Lidar ) : 대기권의 온도 및 오존, 수증기량, 오염물질

등과 같은 화학적 농도를 측정할 수 있는 라이다. 파장이 다른 두 레이저를 사용하는데, 한 파장은

대상 분자에 흡수되고, 다른 파장은 흡수되지 않는 것을 선택. 흡수차등 라이다의 측정고도는 일반

적으로 성층권 하부(10 km)로부터 중간권계면(90 km)까지 가능.

-도플러 라이다(Doppler Lidar) : 도플러 원리를 이용 움직이는 물체 속도 관측용

고체뿐만 아니라 바람에 의해 움직이는 대기권의 미세먼지나 에어로졸 입자도 가능



2. 항공라이다 레이저 센서 고해상도 영상과 융합되어 건물 레이어의 자동 구축, 지형 DEM과 건물 및 구조물

DEM으로 생성하여 융합함으로써 신속하고 효율적으로 3차원 모델을 생성

3. 지상라이다 (Ground-based) 레이저 센서 지상레이저 측량은 장비를 지상에 설치하여 각종 현황측량, 문화재측량, 체적측량,

터널측량 등에 사용. 대상물에 접촉하지 않고 대상물의 형상을 사이버 공간에서

구현하여 디지털 데이터로 보관하고, 각종 자료를 추출하는데 사용.


토목공사 측량



플랜트 설비등

플랜트 설비가 많은 정유공장이나 화학단지 등의 GIS사업수행 시 필수장비




4. 위성라이다 레이저 센서 인공위성에 탑재된 SAR는 광역의 DEM를 효율적으로 취득할 수 있으나 정확도가 현

저히 떨어지므로 고정밀 3차원 공간정보 구축의 자료 취득에는 활용이 어렵다.

우주 라이다

라이다 측량의 관측자료

- 레이저 스케너 위치(X, Y, Z), 레이저 주사각 자세(ω φ, κ), 목표물까지 거리(D)

관측시 발생오차

- 기준점 관측오차(GPS/IMU), 레이저 거리관측오차, 센서 통합 좌표계 변환오차

오차



5. 해양라이다 레이저 센서

Initial Laser Pulse

Surface Return

Bottom Return

Scanning Hydrographic Operational Airborne Lidar Survey

Time : Depth

200~500m Altitude

To 70 m Depth

RECEIVER FIELD OF VIEW

INCIDENT

LASER PULSE

SEA SURFACE

SCATTERING AND

ABSORPTION

DIFFUSE BOTTOM

REFLECTION

ILLUMINATED

BOTTOM REGION

MEAN WATER

NADIR ANGLE

ILLUMINATED

SURFACE AREA

VOLUME

BACKSCATTER

RETURNING

BOTTOM

REFLECTED

SIGNAL

VE

RT

ICA

L D

EP

TH

SURFACE REGION

IN RECEIVER FOV

Red 파장대 : 수면에서 반사 blue, green 파장대 : 수면투과후, 바닥에서 반사


6. 레이더 영상


1) 개요

1950년 Carl Wiley 가 Doppler Beam Sharpening 이론 개발

1970년대 항공기에 SLAR(side looking airborne radar) 탑재 영상취득

레이더는 파의 왕복시간으로 거리 측정(side-looking ) 방식

2) 데이터 취득기하에 의한 왜곡

음영(shadow) : 발사한 극초단파가 도달하지 못해 영상이 어둡게 나타나는 현상

단축(forshortening) : 레이더 방향으로 기울어진 면이 영상에 짧게 나타나게 되는 왜곡

전도(layover) : 고도가 높은 대상물 신호가 먼저 들어와 수평위치가 뒤바뀌는 현상

3) 레이더 활용분야

오염 모니터링, 홍수모니터링, DEM 생성, 빙하이동경로 관측, 붕괴 및 변이 관측,

화산활동 관측 등 이용



10-4 사진측량의 현지작업

항공사진촬영

지상기준점 측량

및 사진기준점측량

수치도화

현지조사 및 보완측량

정위치 및

구조화 편집



1. 표정기준점의 선정

1) X, Y, H가 동시에 정확하게 결정할 수 있는 점 2) 사진상에서 명료한 점 3) 상공에서 보이는 점 4) 시간적으로 변화하는 점은 곤란 5) 가상상, 가상점도 곤란 6) 경사가 급한 지표면이나 경사변환선상도 곤란 7) 헬레이션이 발생하는 점도 곤란 8) 사진원판의 가장자리에서 1cm 이내의 점을 취할 것 9) 지표면에서 기준이 되는 높이의 점 10)사진의 색조가 대비되는 점 11)표정점 주위의 10cm 정도는 평탄하고 색조변화가 없는 곳

2. 표정기준점 측량

표정기준점은 표식을 표시한 점이나 하지 안은 점 모두 사진측량 작업전에 관측

표정기준점측량의 필요 정확도 도화축척 Mo = 1/ mo라 하면 - 수평위치 표정기준점의 필요정확도 mp = 0.5 / Mo = 0.5 mo (cm) - 수직위치 표정기준점의 필요정확도 mh = 0.1* h(m) = 10 h (cm)


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