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목차
제1장 연구의 개요 18
1. 연구의 필요성 및 목적 18
2. 연구범위 및 연구방법 19
3. 연구지역 및 자료 21
제2장 문헌 및 설문 조사 24
1. DEM의 정의 24
2. 국내외 사례조사 25
2.1. 국내 DEM 구축연구 사례조사 및 분석 25
2.2. 국가 DEM 구축 선행연구 분석 29
2.3. 국내 DEM 구축현황 조사 32
2.4. 국외 DEM 구축현황 36
3. 설문조사 43
3.1. 설문조사 목적 43
3.2. 설문기간 44
3.3. 설문대상기관 44
3.4. 설문분석내용 45
제3장 지형특성별 DEM 구축실험 46
1. 보간 방법 실험 47
1.1. Kriging 보간법 48
1.2. 불규칙삼각망(TIN) 54
1.3. Kriging보간법과 TIN보간법의 정확도실험 결과 55
2. 격자크기 실험 57
2.1. 산악지 59
2.2. 구릉지 63
2.3. 도심지 67
2.4. 농경지인 경우 70
2.5. 격자크기 실험결과 73
3. 표고자료 보완(축척별 DEM 정확도 평가) 74
3.1. 축척별 수치지도 제작현황 74
3.2. 원시자료별 DEM 구축실험 76
3.3. 정확도 평가 79
3.4. 표고자료 보완 구축방안 84
제4장 DEM 시범구축 86
1. 시범구축 지역선정 86
2. DEM 시범제작 88
3. 세부공정별 작업방법 90
3.1. 작업계획 및 자료 확보 90
3.2. 지형자료 추출 91
3.3. 수치지도 오류검사 및 수정 92
3.4. 표고자료 보완 및 확인 93
3.5. 추출된 지형자료 편집 95
3.6. 표고값(3차원좌표값) 추출 및 검사 97
3.7. DEM 제작 98
3.8. 도엽단위 파일작성 100
3.9. 성과품 정리 102
4. 분석 및 평가 104
5. 품질관리 및 기준 108
5.1. 기존 자료 분석 109
5.2. DEM의 품질관리 112
제5장 한국지형에 적합한 DEM 구축방안 116
1. 격자크기 117
2. 수치지도를 이용한 국가표고모형작업규칙(안) 120
2.1. 총칙 121
2.2. 제2장 공정별 작업방법 121
2.3. 제3장 정리점검 및 성과품 123
3. 국가 DEM의 규격 123
3.1. 격자크기 123
3.2. 기준좌표계 124
3.3. 지형표현 형식 124
3.4. 도엽단위 125
3.5. 보간 방법 125
3.6. 격자배치범위 125
3.7. 파일포맷 126
3.8. 표고기록단위 127
3.9. 자료파일구조 127
4. 구축비용 및 소요시간 129
4.1. 표준품셈(안) 129
4.2. 표준품셈(안) 해설 130
4.3. 구축비용 131
5. 다양한 DEM 구축방법 133
5.1. SAR(Synthetic Aperture Radar) 134
5.2. LIDAR(Light Detection and Ranging) 134
6. 자동 DEM 생성방안 136
6.1. 실험개요 136
6.2. 작업공정 138
6.3. 실험평가 144
제6장 국가DEM 활용방안 146
1. 건설 및 수자원분야 146
1.1. 건설분야 147
1.2. 수자원분야 148
2. 정사사진 제작 및 모자이크 영상 제작 155
2.1. 항공사진 자동독취 157
2.2. DEM 생성 159
2.3. 지상기준점 선정 159
2.4. 수치정사사진 제작 160
2.5. 모자이크 제작 162
2.6. 정사영상의 응용 164
3. 3차원도시모델링 165
3.1. 항공사진을 이용한 표고점 수집 165
3.2. DEM 제작 166
3.3. 수치정사사진 제작 166
3.4. 수치정사사진을 이용한 도시모델링(3차원 시각화) 167
제7장 결론 170
참고문헌 172
전문가 검토의견 176
부록 198
1. 제 1차 설문조사 상세분석 자료(일반 사용자 대상) 199
2. 제 2차 설문조사 상세분석 자료(관련분야 전문가 대상) 222
3. 국가수치표고모형구축 작업규칙(안) 233
판권지 254
(표 1-1) 연구지역 및 자료 22
(표 2-1) 한국통신프리텔 DEM 32
(표 2-2) 한국통신 연구소 DEM 33
(표 2-3) SaTReci사의 DEM 규격 33
(표 2-4) Vexcel사의 DEM 규격 34
(표 2-5) 국가별 DEM 격자간격 36
(표 2-6) USGS DEMs 데이터 유형 37
(표 2-7) 일본 수지고도자료 40
(표 2-8) Land-Form PANORAMA의 규격 41
(표 2-9) Land-Form PROFILE의 규격 41
(표 2-10) DTED level에 따른 비교 42
(표 2-11) DTED와 CDED의 비교분석 42
(표 3-1) Kriging보간법과 TIN의 RMSE 비교(단위:m) 56
(표 3-2) 규칙격자형 DEM 격자크기(안) - 국가고도자료 구축연구 I 57
(표 3-3) 규칙격자형 DEM 격자크기(안) - 국가고도자료 구축연구 II 57
(표 3-4) 공간영상정보시스템구축 시범사업 격자크기 57
(표 3-5) 기지점 수에 따른 격자별 RMSE(단위 : m) 59
(표 3-6) 거리에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 60
(표 3-7) 기지점 수에 따른 RMSE(단위 : m) 61
(표 3-8) 거리에 대한 RMSE(단위 : m) 61
(표 3-9) 격자간격 10m, 기지점 수 32일 때의 검사데이터(단위 : m) 62
(표 3-10) 기지점 수에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 63
(표 3-11) 거리에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 64
(표 3-12) 기지점 수에 따른 RMSE 65
(표 3-13) 거리에 따른 RMSE(단위 : m) 65
(표 3-14) 격자간격 10m, 기지점 수 32점일 때의 검사데이터(단위 : m) 66
(표 3-15) 기지점 수에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 67
(표 3-16) 거리에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 68
(표 3-17) 기지점 수에 따른 RMSE(단위 : m) 69
(표 3-18) 거리에 따른 RMSE(단위 : m) 69
(표 3-19) 기지점 수에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 70
(표 3-20) 거리에 대한 격자별 RMSE(단위 : m) 71
(표 3-21) 기지점 수에 따른 RMSE(단위 : m) 72
(표 3-22) 거리에 따른 RMSE(단위 : m) 72
(표 3-23) 축척별 수치지도 제작현황 74
(표 3-24) 실험방법별 원시자료 내역 78
(표 3-25) 검사점의 좌표 및 원시자료별 잔차 (단위 : m) 81
(표 3-26) 생성된 DEM의 정확도 평가(단위 : m) 82
(표 4-1) 시범구축 지역 현황 87
(표 4-2) 부산 001 도엽의 자동프로그램 검사결과 92
(표 4-3) 부산 001도엽의 도곽좌표와 생성된 DEM의 규격 100
(표 4-4) 제작된 DEM의 정확도 평가(기준값 : 현지측량값, 단위 : m) 105
(표 4-5) 제작된 DEM의 각 검사점에 대한 잔차 비교(기준값 : 현지측량값, 단위 : m) 106
(표 4-6) 제작된 DEM의 정확도 평가(기준 : 편집 수치지도, 단위 : m) 107
(표 4-7) 표고오차 크기별 분류(기준 : 편집된 수치지도, 단위 : m) 107
(표 4-8) 1/250,000 지도의 오차 112
(표 4-9) 1차 성과품(추출 지형자료) 품질관리 항목 113
(표 4-10) 편집 지형자료 품질관리 항목 114
(표 4-11) 3차 성과품(DEM) 최종 검사 항목 115
(표 5-1) 지형특성별 최적합한 격자크기(단위 : m) 117
(표 5-2) 기지점의 수를 고려할 경우(구릉지, 격자간격:10m) 118
(표 5-3) 거리를 고려할 경우(구릉지, 격자간격:10m) 118
(표 5-4) 기지점의 수를 고려한 분석자료(구릉지, 격자간격:10m) 119
(표 5-5) 국가수치표고모형 구축 작업규칙(안)의 구성 120
(표 5-6) 각 공정별 투입시간(단위 : 1도엽당) 129
(표 5-7) 국가수치표고모형 작업반의 편성 130
(표 5-8-b) 1도엽당 인건비 및 도엽당 직접경비, 기술료 포함 비용 (단위:1도엽, 원) 132
(표 5-8-b) 전국으로 확대시(1 /5,000 수치지도) 132
(표 5-9) 수치도화기 DA/TEM의 사양 137
(표 5-10) 실험지역 항공사진 및 자동독취 현황 138
(표 6-1) 수자원분야의 연구사례(한국수자원공사) 150
(표 6-2) 국내 항공사진의 활용업무별 촬영현황 158
(표 6-3) 항공사진 전용스캐너의 주요 제원 158
(그림 1-1) 연구 전체 흐름도 20
(그림 2-1) 대상지역의 수치지도 27
(그림 2-2) 보간에 의해 생성된 대상지역의 DEM 27
(그림 2-3) 목포지역(영산강 하구언)의 위성영상 및 DEM 및 3차원 가상모형 34
(그림 2-4) Vexcel사에서 제작한 한반도 전역의 DEM 35
(그림 2-5) 호주 DEM-9S 색인도(37도엽) 39
(그림 3-1) 보간 방법 및 격자크기 실험개요도 47
(그림 3-2) 반분산도 50
(그림 3-3) 패치에 의한 기지점 선정방법 51
(그림 3-4) 추적선에 의한 기준점 선정방법 51
(그림 3-5) 거리에 의한 기준점 선정방법 52
(그림 3-6) 거리와 분할면에 의한 기지점 선정방법 52
(그림 3-7) 최단횡선에 의한 기지점 선정방법 53
(그림 3-8) 기지점 수에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 59
(그림 3-9) 거리에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 60
(그림 3-10) 기지점의 수에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 61
(그림 3-11) 거리에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 61
(그림 3-12) 기지점 수에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 63
(그림 3-13) 거리에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 64
(그림 3-14) 기지점 수에 빠른 RMSE 상관관계(단위 : m) 65
(그림 3-15) 거리에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 65
(그림 3-16) 기지점 수에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 67
(그림 3-17) 거리에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 68
(그림 3-18) 기지점 수에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 69
(그림 3-19) 거리에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 69
(그림 3-20) 기지점 수에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 70
(그림 3-21) 거리에 따른 격자별 RMSE 관계곡선(단위 : m) 71
(그림 3-22) 기지점 수에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 72
(그림 3-23) 거리에 따른 RMSE 관계곡선(단위 : m) 72
(그림 3-24) 1/5,000 수치지도 제작현황 75
(그림 3-25) 1/1,000 수치지도 제작현황 75
(그림 3-26) 실험지역의 지형도 및 수치지도 인덱스 76
(그림 3-27) 생성된 DEM의 음영기복도 78
(그림 3-28) 생성된 DEM의 등고선도 79
(그림 3-29) 실험지역의 검사점 (check point) 배치도 80
(그림 3-30) 윈시자료별 DEM의 잔차 83
(그림 4-1) 시범구축지역 87
(그림 4-2) DEM시범구축 작업흐름도 지형자료 89
(그림 4-3) 시범구축 수치지도(도엽번호 : 35913001) 90
(그림 4-4) 수치지도 표고자료 추출 레이어 Script 91
(그림 4-5) 지형자료 추출(부산 001도엽) 91
(그림 4-6) 수치지도 검수프로그램 오류 목록 92
(그림 4-7) 추출지형자료에 1/1,000 수치지도의 표고점 보완 93
(그림 4-8) 표고점 및 등고선 속성정보 확인 94
(그림 4-9) A - (표고점) 속성정보 94
(그림 4-10) B - (등고선) 속성정보 94
(그림 4-11) C - (등고선) 속성정보 95
(그림 4-12) 인공지물내의 등고선 삽입 95
(그림 4-13) 도심지 등고선의 끊김 발생 96
(그림 4-14) 추출 지형자료 편집 (수계망 설정) 97
(그림 4-15) 각 레이어들에 대한 3차원 좌표 추출 98
(그림 4-16) 생성된 DEM의 Grid점 및 등고선도, 음영기복도 98
(그림 4-17) 생성된 DEM의 3차원 지형도 99
(그림 4-18) 음영기복도상의 DEM 오류 99
(그림 4-19) 수치지도의 도엽과 DEM 도곽 배치 관계 101
(그림 4-20) 부산 001도엽의 관리파일과 DEM파일 101
(그림 4-21) 시범구축지역에 대한 생성된 DEM 103
(그림 4-22) 부산 001도엽의 검사점(현지측량점) 배치도 105
(그림 4-23) 국립지리원의 수치지도 검사절차 108
(그림 5-1) 기지점 수에 따른 RMSE 관계곡선(구릉지, 단위 : m) 118
(그림 5-2) 여러 가지 방법의 DEM 제작방법 133
(그림 5-3) 실험지역의 항공사진 137
(그림 5-4) 카메라 검정자료 139
(그림 5-5) 카메라 외부표정요소 결정 140
(그림 5-6) 상호표정의 자동화 140
(그림 5-7) 절대표정 141
(그림 5-8) 절대표정이 완료된 후 좌ㆍ우 중첩된 영상 141
(그림 5-9) 자동으로 생성된 DEM(5m × 5m) 144
(그림 5-10) 자동으로 생성된 DEM(10m x 10m) 144
(그림 5-31) 자동으로 생성된 DEM (20m x 20m) 145
(그림 6-1) Road Project에서 수치표고묘형의 처리과정 147
(그림 6-2) DEM을 이용한 3차원 지형묘사(RoadProject) 및 도로노선설계(RD2000) 148
(그림 6-3) GIS S/W를 이용한 하천의 경사도 및 기하학적 특성 분석 151
(그림 6-4) DEM을 이용한 경사향 분석도 152
(그림 6-5) 포천천 일대의 DEM을 이용한 음영기복도 153
(그림 6-6) 1997년 캐나다 Red River Valley 지역의 홍수와 홍수후의 변화(Radarsat 영상) 154
(그림 6-7) 3차원 지형모델을 이용한 가시권 분석예 154
(그림 6-8) DEM을 이용한 Horton 5차 하천수의 하도망과 하천말단에 기여하는 유역의 경계 추출 155
(그림 6-9) 정사영상 제작 및 모자이크 영상 제작 공정 156
(그림 6-10) DEM과 등고선 벡터와의 중첩 159
(그림 6-11) 지표점 선택 160
(그림 6-12) GCP 선정과정 161
(그림 6-13) GCP의 분포 상태 161
(그림 6-14) 제작된 수치정사사진 162
(그림 6-15) 모자이크 영상 재단 및 정사영상과 수치지도의 중첩 163
(그림 6-16) 건물고도자료 추출 실험지역(안산 시가지) 165
(그림 6-17) 표고점의 DEM과 건물 DEM 166
(그림 6-18) 실험지역에 생성된 DEM 167
(그림 6-19) 제작된 수치정사영상 167
(그림 6-20) DEM 및 항공사진 텍스쳐 매핑을 통한 3차원 시각화(안산지역) 168
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