구두발표 : 무인항공기(드론)을 이용한 제주도 성산일출봉의 3차원 공간정보 취득

본 연구에서는 보통 드론(Drone)이라고 불리는 소형 무인항공기(UVA, Unmanned AerialVehicle)를 이용하여 3차원 공간정보 구축 및 활용성을 검증하였다. 대상지역은 제주특별자치도 서귀포시 성산읍에 위치한 성산일출봉 및 그 일원으로 조사면적은 1400m×800m이다. 무인항공기를 이용한 항공사진 촬영을 수행하기에 앞서 항공영상 처리 시 절대표정과 데이터 처리결과 정확도를 비교하기 위한 지상기준점 15개를 대상지역에 골고루 분포시켜 지정하고, Network GPS기법을 이용하여 각 지상기준점의 좌표를 측정하였다. 보급형 무인항공기 DJI PHANTOM 2 VISION+를 이용하여 대상지역의 항공사진 촬영을 수행하였다. DJI PHANTOM 2 VISION+는 4개의 회전익을 가진 쿼드콥터(Quardcopter)로서, 기체에GPS/IMU가 내장되어 자세제어, 정지비행, 자동 이착륙 등이 가능하며, 1400만 화소의 RGB 카메라PHANTOM MSIONFC200_5.0을 탑재하고 있어 고해상도의 항공사진 촬영이 가능하다. 대상지역이넓은 관계로 크게 3개의 구역으로 분할하였으며, 옆면 및 세부촬영을 포함하여 총 6차례에 걸쳐수동모드로 항공사진 촬영을 수행하였다. 항공영상은 평균고도 100m, 비행속도 5~7m/s, 종중복도 70%, 횡중복도 40% 이상 확보하여 총 1401장의 사진을 촬영하였다. 촬영된 항공사진은 스위스의 Pix4D사의 Pix4D Mapper pro(ver.2)를 사용하여 자료처리를 하였다. 자료처리는 영상에서 식별 가능한 특이점을 자동추출 및 상호 연계하여 지상기준점 정보를 반영한후 자동항공삼각법(AAT, Automatic Aerial Triangulation)에 의해 기하 보정했다. 그 후 중복된항공사진들 간의 비교를 통해 여러 장의 사진에서 동일한 지점을 나타내는 특이점을 자동정합하고, 정합된 특이점들을 추출하여 3차원 좌표를 가지는 점군데이터(3D Point Cloud)를 생성한다. 본 연구에서는 1401장의 항공사진 중에서 수목 및 바다만 촬영되어 특이점을 추출하기 어려운 24장의 사진을 제외한 1377장의 사진을 이용하여 3차원 공간정보를 제작하였다. 3차원 공간정보를 취득한 결과 처리된 면적은 1.46km2이고, 특이점은 총 10,115개, 3차원점군데이터의 점밀도(GSD, Ground Sampling Distance)는 평균 6.42cm로 매우 조밀한 데이터가 취득되었다. 또한 15개의 지상기준점에 대해서 GPS를 이용하여 측정한 위치 좌표와 무인항공기를 이용하여 추출한 위치 좌표를 비교한 결과 평균 제곱근 오차가 0.061m로 분석되었다. 각 기준점의 X, Y, Z 좌표 차이를 나타낸 결과표는 [Table-1]과 같다. 취득된 3차원 공간정보 자료인 수치표면모형, 수치정사영상을 이용하여 1m 간격의 3차원 지형도[Fig.1(a)], 평면 지형도[Fig.1(b)]와 수치표고모형(DEM)[Fig.1(c)]]을 제작하였다. [Fig.1(d)]는 본 연구를 통해 취득한 3차원 공간정보를 활용하여 생성한 3D 모델이다. 따라서 보급형 무인항공기로 취득한 3차원 공간정보를 이용하여 기존의 지형측량 장비들을 대체하거나 보완할 수 있는 기술로서 지형등고선, 수치표고모형(DEM)과 현황도 및 횡단면도 제작, 지형·지물 변화정보 추출과 같이 다양한 분야에 빠른 의사결정을 위한 최신의 공간정보를 제공할수 있다고 판단된다.