RPC(Rational Polynomial Coefficient)

 

1. RPC 정의

인공위성자료는 센서모델링의 결과 3차원 위치를 결정하기 위한 과정을 거친다. 센서모델링은 카메라와 이미지 센서, 지상물체간의 기하적인 관계를 규명하는 물리적모델에 해당한다. 센서모델링은 센서 고유의 파라미터 정보를 사용하여 직접 위치정보를 계산하여야 하므로 센서 의존적이지만 Rational Polynomial Coefficient (RPC)는 지상에서 촬영한 영상 데이터와 해당 영상의 지리적인 위치 사이의 관계를 나타내는 수학적인 모델을 사용하여 센서 독립적인 계산이 가능하다. RPC 카메라 모델은 위성의 기하학적 궤도요소와 자세정보 등의 복잡성을 대체하고, 신속 · 간편한 위치결정을 위해 개발되어진 대체센서 모델이다.

 

 

2. RPC 모델 생성

지상 3차원 좌표(X,Y,Z)와 이에 대응하는 영상좌표(r, c)를 비례다항식 형태로 표현하면 다음과 같다

RPC 파일에는 RPC 계수가 포함되어 있으며, 이는 RFM(Rational Function Model)을 생성하기 위한 파라미터이다. RPC 계수가 적용된 RFM을 활용하여 지상좌표와 위성 영상 좌표간의 관계식인 센서모델식을 수립한다.

P = (Latitude - LAT_OFF)    / LAT_SCALE

L = (Longitude - LONG_OFF)   / LONG_SCALE

H = (Height - HEIGHT_OFF) / HEIGHT_SCALE

rn = (Row - LINE_OFF)   / LINE_SCALE 

cn = (Column - SAMP_OFF)   / SAMP_SCALE

각 numerator/denominator COEF 파라미터는 20차항으로 다음의 형식을 사용한다.

 

이름	설명
LINE_OFF	영상좌표 line에 대한 Offset 값
SAMP_OFF	영상좌표 sample에 대한 Offset 값
LAT_OFF	지상좌표 latitude에 대한 Offset 값
LONG_OFF	지상좌표 longitude에 대한 Offset 값
HEIGHT_OFF	지상좌표 height에 대한 Offset 값
LINE_SCALE	영상좌표 line에 대한 scale값
SAM_SCALE	영상좌표 sample에 대한 scale값
LAT_SCALE	지상좌표 latitude에 대한 scale
LONG_SCALE	지상좌표 longitude에 대한 scale값
HEIGHT_SCALE	지상좌표 height에 대한 scal
LINE_NUM_COEFF	line에 대한 RFM식의 분자계수
LINE_DEN_COEFF	line에 대한 RFM식의 분모계수
SAMP_NUM_COEFF	sample에 대한 RFM식의 분자계수
SAMP_DEN_COEFF	sample에 대한 RFM식의 분모계수

 

3. RPC 모델 활용

 

1) 영역 산출

정밀센서모델의 수립이 완료되면 정상영상의 범위 설정을 위해 영상영역을 산출한다. 영상영역의 산출은 영상이 포함되어 있는 지상좌표 상에서의 범위를 계산하는 과정을 의미한다. 일반적으로 영상의 모든 부분이 포함되는 지상좌표값을 산출하는 것으로 영상영역의 산출이 이루어진다.

 

2) 정밀기하수립

Kompsat-3/3A의 경우 초기 RFM 모델 수립 결과 초기 정확도가 40cm 정도가 나오며, 1:5000 수치지도 제작을 위해서 정밀보정 결과가 항공사진측량 작업규정 제 56 조(조정계산 및 오차의 한계)에 따라 수평, 수직 정확도가 0.72m ~ 1.44m를 만족해야한다.

 

3) 정사영상 생성

정사영상은 높이차나 기울어짐 등 지형으로 인해 생긴 기하학적 왜곡을 제거하여 모든 물체를 수직으로 내려다보았을 때의 모습으로 변환한 영상을 의미한다. 고해상도 위성영상을 정밀하게 정사보정하기 위하여 유리 다항식 계수(RPC), 수치표고모델(DEM) 등과 같은 데이터를 사용하여 기복변위가 제거된 정사영상을 생성한다.