스테레오 항공영상으로부터 3D 객체를 매핑하는 방법간 정확도 비교 = Accuracy comparison between methods for mapping 3d objects from stereo aerial images

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, as interest in digital twins and metaverses, which connect real and virtual spaces, has increased dramatically, the importance of three-dimensional spatial information as the foundation is increasing. According to the 7th National Geospatial Information Policy Basic Plan (2023~2027) released by the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, the establishment of a national digital twin construction and utilization system has been set as a top priority, and to this end, it has announced plans to establish national geospatial information-based urban digital twin guidelines and promote the construction of three-dimensional spatial information on terrain, buildings, roads, etc. to support metaverse, digital twin expansion, and full autonomous driving.
In order to create virtual spaces within digital twins and metaverses, it is important to create precise three-dimensional spatial information on buildings and road structures. Recently, spatial information required due to rapid urban development is not only required for precision and accuracy, but also for speed. In order to build 3D spatial information quickly, user accessibility and convenience of the production tool are of utmost importance. To create 3D spatial information using conventional methods, expensive 3D stereoscopic equipment and skilled technicians with many years of business experience are required. Recently, software that can create 3D spatial information using aerial photographs has been released overseas, but it has not been widely used in the field due to the high cost of licensing and the difficulty of continuous technical support. In this study, we aimed to verify that 3D spatial information can be easily accessed by less experienced technicians with simple technical training, that 3D spatial information can be quickly produced without expensive stereoscopic equipment, that the produced results comply with the 'Aerial Photogrammetry Work Regulations' and '3D Geospatial Information Construction Work Regulations' of the Korea National Geospatial-Intelligence Agency, and that the accuracy of the results falls within the description error tolerance range within the work regulations. The study area was selected as a city with various types of buildings, and the accuracy was verified by conducting three-dimensional object illustration using the existing stereoscopic illustration method and image segmentation illustration method, exporting the generated objects to DXF format, and comparing them with the illustration data. As a result of the verification, we were able to confirm the accuracy that satisfies the work regulations of the Geospatial Information Center.

국문 초록 (Abstract)

최근 현실공간과 가상공간을 잇는 디지털트윈, 메타버스에 대한 관심 이 지대하게 높아짐에 따라 그 기반을 만드는 3차원 공간정보의 중요 성이 증대되고 있다. 국토교통부에서 발표한 제7차 국가공간정보정책 기본계획(2023~2027)에 따르면 국가차원의 디지털트윈 구축 및 활 용체계 마련을 최우선 과제로 설정하였고 이를 위해 국가공간정보 기 반 도시 디지털트윈 가이드라인을 마련하고 메타버스, 디지털트윈 확 산, 완전자율주행 지원 등을 위한 지형, 건물, 도로 등에 대한 3차원 공간정보 구축을 추진하겠다는 계획을 밝혔다. 디지털트윈, 메타버스 내 가상공간을 제작하기 위해서는 건물 및 도 로 구조물에 대한 정밀한 3차원 공간정보제작이 중요하다. 최근 급격 한 도시 개발로 인해 요구되는 공간정보는 정밀도, 정확도 외에 신속 성까지 요구되고 있다. 신속한 3차원 공간정보 구축을 위해서는 제작 Tool에 대한 사용자의 접근성 및 편의성이 무엇보다 중요하다. 기존의 방법으로 3차원공간정보 제작 작업을 수행하기 위해서는 고가의 3차 원 입체시 장비와 다년간의 사업 수행경험이 있는 숙련된 기술자가 필 요했다. 최근 낱장의 항공사진을 이용해 3차원공간정보를 구축할 수 있는 소프트웨어가 해외에서 출시되었으나 적지 않은 금액의 라이선스 비용, 꾸준한 기술지원의 어려움 때문에 현장에서 폭넓게 쓰이지는 못 하고 있다. 본 연구는 3차원 공간정보를 구축함에 있어 경험이 적은 기술자도 간단한 기술교육만으로도 쉽게 접근할 수 있고 고가의 입체 시 장비 없이도 3차원 공간정보 제작을 신속히 할 수 있으며 제작된 성과는 국토지리정보원의 ‘항공사진측량 작업규정’, ‘3차원국토공 간정보구축 작업규정’을 준수하며 성과의 정확도는 작업규정 내의 묘 사오차 허용범위 안에 들어오는지 확인하는 것을 목표로 연구를 진행 하였다. 연구지역은 다양한 형태의 빌딩이 존재하는 여의도로 선정했 으며 기존의 입체시 도화방식과 영상분할도화방식 각각의 방법으로 3 차원 객체도화를 진행 하고 생성된 객체를 DXF 포맷으로 내보내기 한 후 도화데이터와 비교하는 방법으로 정확도를 검증하였다. 검증 결과 국토지리정보원 수치지형도 작업규정에 만족하는 정확도를 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 제 2 절 연구 동향 3
• 제 3 절 연구 방법 5
• 제 2 장 이론적 배경 7
• 제 1 절 디지털 항공사진 촬영 7
• 1. 디지털 카메라 개요 7
• 2. DMC(Digital Mapping Camera) 8
• 제 2 절 3차원 공간정보 16
• 1. 개요 16
• 2. 제작 방법 17
• 제 3 장 실험 및 분석 24
• 제 1 절 연구대상지역 선정 24
• 제 2 절 디지털항공사진 촬영 25
• 1. 촬영계획 수립 25
• 2. 디지털 항공사진 촬영 25
• 3. 디지털영상 생성 및 GNSS/INS 처리 30
• 4. 항공삼각측량 34
• 제 3 절 3차원 객체도화 37
• 1. 입체시 도화 방식 37
• 2. 좌우영상분할도시 도화 방식 42
• 제 4 장 결론 54
• 참고문헌 56
• ABSTRACT 58
• 감사의 글 60