수치표면모델(Digital Surface Model)

1. 수치표면모델

“수치표면모델(DSM; Digital Surface Model)”이란 수치표면자료를 이용하여 격자형태로 제작한 지형모형을 말한다.

 

1) 데이터의 분류

“수치표면자료(DSD; Digital Surface Data)”란 기준좌표계에 의한 3차원 좌표 성과를 보유한 자료로서 지면 및 비지면 자료가 모두 포함된 점자료를 말한다.

“수치지면자료(Digital Terrain Data)”라 함은 수치표면자료에서 인공지물 및 식생 등과 같이 표면의 높이가 지면의 높이와 다른 지표 피복물에 해당하는 점자료를 제거한 점자료를 말한다.

 

 

2) 수치표면모델의 장점

① 고해상도 지형 정보: DSM은 지형의 고해상도 정보를 제공합니다. 이는 지형의 표면을 디지털 형태로 모델링하여 표현하는 것을 의미합니다. DSM은 지형의 특성과 다양한 지형 요소를 정확하게 표현할 수 있어 다양한 응용 분야에서 활용됩니다.

② 3차원 지형 데이터: DSM은 3차원 데이터로 구성되어 있습니다. 이는 지형의 높이, 고도, 곡률 등을 포함하여 X, Y, Z 축을 통해 지형을 설명할 수 있습니다. 이러한 3차원 데이터는 지형 분석, 시뮬레이션, 건축물 모델링 등 다양한 분야에서 유용하게 활용됩니다.

③ 지형 변화 모니터링: DSM은 지형의 변화를 감지하고 모니터링하는 데 사용될 수 있습니다. 여러 시기의 DSM을 비교하여 지형의 상태 변화를 분석할 수 있으며, 지형 안정성 평가, 토지 이용 계획, 자연재해 모니터링 등에 활용됩니다.

④ 다양한 응용 분야: DSM은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 지형 공간 분석, 도로 및 철도 설계, 통신 및 전력 라인 설치, 도시 계획, 환경 모니터링, 자연 자원 관리 등에 활용됩니다. 또한, DSM은 가상현실(Virtual Reality) 및 증강현실(Augmented Reality) 등의 시각화 기술과 연계하여 현실적인 지형 모델링을 제공할 수 있습니다.

 

3) 수치표면모델의 단점

① 실내 및 심층 지형 표현의 한계: DSM은 대개 항공 레이저 측량이나 UAV를 통해 수집된 데이터를 기반으로 생성됩니다. 따라서 실내 환경이나 깊은 심층 지형과 같은 공간은 정확하게 표현하기 어렵습니다. 이러한 경우에는 다른 측량 기법이나 데이터 소스를 사용하여 보완해야 할 수 있습니다.

② 높은 데이터 처리 요구: DSM을 생성하려면 대량의 데이터를 수집하고 처리해야 합니다. 고해상도 이미지나 레이저 측량 데이터는 데이터 용량이 크며, 처리 및 분석에 많은 계산량이 필요합니다. 이에 따라 DSM 생성 및 분석에는 강력한 컴퓨팅 리소스와 데이터 처리 소프트웨어가 필요할 수 있습니다.

③ 데이터 오류와 정확성: DSM 생성 과정에서 데이터 오류가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 레이저 측량 장비의 정확성 문제, 이미지 처리 오류, GPS 정확성 등이 오차를 발생시킬 수 있습니다. 이러한 오류는 DSM의 정확성과 신뢰성에 영향을 미칠 수 있으며, 실제 지형과의 차이를 초래할 수 있습니다.

④ 데이터 수집 및 처리의 시간과 비용: DSM을 생성하기 위해서는 데이터 수집과 처리에 상당한 시간과 비용이 소요됩니다. 항공 레이저 측량 장비나 UAV를 구비하고 운영하는 데는 초기 투자 비용과 운영 비용이 필요합니다. 또한, 데이터 수집 및 처리에 필요한 인력과 시간을 고려해야 합니다.

 

2. 수치표면모델 제작

 

1) 항공레이저측량

 

 ① 항공 레이저 측량 장비 준비: DSM을 생성하기 위해 항공 레이저 측량 장비가 필요합니다. 이 장비에는 항공기에 장착된 레이저 스캐너와 GPS(Global Positioning System) 수신기, 관측 제어 시스템 등이 포함될 수 있습니다.

② 비행 계획 수립: 측량 영역에 대한 비행 계획을 수립해야 합니다. 이 계획은 측량 영역의 경계, 비행 높이, 비행 속도, 비행 경로 등을 포함합니다. 이를 통해 레이저 스캐너가 적절한 위치에서 데이터를 수집할 수 있습니다.

③ 데이터 수집: 항공기에 장착된 레이저 스캐너를 사용하여 측량 영역을 비행하면서 데이터를 수집합니다. 레이저 스캐너는 지상의 표면을 측정하는 레이저를 방출하고, 표면에서의 반사를 측정하여 거리 정보를 얻습니다. GPS 수신기는 항공기의 위치를 추적하여 각 데이터 포인트의 위치 정보를 기록합니다.

④ 데이터 처리: 데이터 수집 후, 수집된 레이저 측량 데이터와 GPS 데이터를 결합하여 DSM을 생성합니다. 이 단계에서는 데이터를 정제하고, 노이즈를 제거하고, 공간적으로 보간하는 등의 작업을 수행합니다. 일반적으로 소프트웨어 도구를 사용하여 데이터를 처리하고 DSM을 생성합니다.

항공레이저측량작업규정

 

2) 무인비행장치항공사진 작업규정

① UAV 및 필수 장비 준비: DSM을 생성하기 위해 UAV와 필수 장비를 준비해야 합니다. 이에는 카메라(또는 센서)가 장착된 UAV, GPS 수신기, 비행 제어 시스템, 데이터 저장 장치 등이 포함될 수 있습니다.

② 비행 계획 수립: 측량하려는 지역에 대한 비행 계획을 수립해야 합니다. 이 계획은 비행 높이, 비행 속도, 비행 경로, 이미지 격자 간격 등을 포함합니다. 이를 통해 UAV가 적절한 위치에서 이미지 데이터를 수집할 수 있습니다.

③ UAV 비행 및 이미지 촬영: UAV를 사용하여 비행 계획에 따라 측량 영역을 비행하면서 이미지를 촬영합니다. GPS 수신기는 UAV의 위치를 추적하여 이미지의 위치 정보를 기록합니다.

④ 이미지 처리: 촬영한 이미지를 컴퓨터로 전송하여 이미지 처리 작업을 수행합니다. 이 단계에서는 이미지 정합, 카메라 보정, 노이즈 제거 등의 작업을 수행합니다. 이미지 처리 소프트웨어를 사용하여 이미지 데이터를 처리하고 DSM을 생성합니다.

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