외부표정요소 직접결정(Direct georeferencing)

1. 외부표정요소의 결정방법

사진측량에서 외부표정요소를 결정하는 방법은 주로 직접선형변환법(DLT)이나 광속조정법(bundle adjustment)에 의해 이루어져 왔다. 광속조정법(bundle adjustment)의 경우 외부표정요소를 구하기 위해서는 정확한 기준점 관측과 표정요소의 초기값 설정 및 반복계산 과정이 필요하다. 직접선형변환법(DLT)은 표정요소의 초기값 설정 및 반복계산 과정이 필요 없으나 보다 많은 기준점이 필요하다.

Direct Georeferencing을 이용한 항공사진측량 방법에서는 항공기에 탑재한 GPS와 INS로 센서의 위치와 회전각을 정확히 결정함으로써 외부표정요소 결정을 위한 지상기준점 측량을 생략하거나 또는 최소한의 기준점만을 사용하여 외부표정요소를 결정할 수 있다. GPS/INS에 의해 외부표정요소를 산출하는 방법의 경우, Direct Georeferencing 방법으로 각 사진의 외부표정요소를  직접 획득하기 때문에 GPS 및 INS의 자체 오차가 결과에 많은 영향을 미치게 된다.

 

 

2. Direct Georeferencing 기반의 외부표정요소 결정

항공사진 측량에 여러가지 센서를 통합하는 기법이 많이 활용되고 있으며, 특히 디지털 항공사진 카메라에 GPS와 INS를 결합하여 카메라 노출 순간에 대한 3차원 위치 및 회전각에 대한 정보인 외부표정요소를 동시에 획득하는 방법은 널리 알려져 있다. 이와 같은 방법을 Direct Georeferencing이라고 하는데 지형공간정보를 취득하는 매핑센서에 대한 여섯 개의 외부표정요소(X, Y, Z, O, P, K)를 카메라와 결합된 GPS/INS 시스템을 통해 직접 결정하여 모든 영상 점들을 지상의 대응점에 매칭시키는 작업을 말하며, Geocoding이라고도 한다.

 

 

여기서 외부표정요소는 GPS로부터 X, Y, Z에 대한 항체의 절대 위치정보를 획득하고, 항체 회전요소인 O, P, K는 INS로부터 얻을 수 있다. GPS/INS를 통해 관측된 외부표정요소는 최적의 필터링을 통해 높은 수준의 정확도를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 좌표계 변환에 필요한 기준점으로는 소수의 지상기준점만이 필요하다. 또한 기존 항공측량의 경우와 같이 블럭의 기하강도를 향상시키기 위해 블럭 내에 다량의 지상기준점을 별도로 설치 할 필요가 없다.

3. Direct Georeferencing 장단점

 

1) 장점

높은 정확성: 항공측량 Direct Georeferencing은 GPS 및 관련 센서를 사용하여 정밀한 공간 좌표를 제공한다. 이는 지형 모델링, 지적 정보 시스템, 지리 정보 시스템 등 정확한 공간 분석에 필수적인 요소이다.

효율성: 실시간으로 데이터를 처리하고 공간 좌표로 변환이 가능하다.따라서 데이터 취득 후 별도의 지점 측정 및 조정 작업이 필요하지 않는다. 이는 작업의 효율성을 높이고 시간을 절약할 수 있다.

2) 단점

초기 투자 비용: 항공측량 Direct Georeferencing을 위해서는 고정밀한 GPS 및 관련 센서를 필요한다. 이는 초기 투자 비용이 크게 들 수 있으며, 센서의 정확성과 성능에 따라 추가 비용이 발생할 수 있다.

환경 및 조건 제약: 항공측량 Direct Georeferencing은 적절한 환경과 조건에서 최적의 결과를 제공한다. 풍향, 풍속, 대기 상태 등의 요인에 따라 센서의 정확성이 영향을 받을 수 있기 때문에 일부 상황에서는 추가적인 보정이 필요할 수 있다.