정사사진

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1. 개요
2. 정사사진 모자이크 및 정사사진 지도
- 2.1. 정사사진 모자이크
- 2.2. 정사사진 지도
3. 정사 보정 (正射補正)
4. 제작 과정
- 4.1. 전통적인 방식
- 4.2. 최신 기술 활용
5. 활용 사례
- 5.1. 대한민국 내 활용 사례
- 5.2. 기타 활용 사례
참조

1. 개요

정사사진은 항공사진의 기하학적 왜곡을 보정하여 제작된 이미지로, 정사사진 모자이크와 정사사진 지도로 구분된다. 정사사진 모자이크는 여러 장의 정사사진을 병합하거나 이미지 스티칭하여 만들어진 래스터 이미지 모자이크이며, 정사사진 지도는 모자이크에 제목, 축척 등을 추가한 문서 형태이다. 정사사진은 항공 삼각 측량과 수치 지형 모델을 활용하여 제작되며, 디지털 센서 및 GNSS/IMU 기술을 통해 제작 공정을 단축할 수 있다. 정사사진은 광고, 건설, GIS, 재난 관리 등 다양한 분야에서 활용되며, 특히 산림, 도로 설계, 지적 업무 등에서 활용도가 높다.

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정사사진
개요
독일 바이에른 주 오버스트도르프의 정사 사진 (1990년).
정의	기하학적으로 보정된 항공 사진
설명	정사 사진은 지형의 기복, 카메라 렌즈 왜곡 및 원근 효과를 보정하여 생성된 항공 사진 또는 위성 이미지이다. 정사 사진에서 축척은 균일하므로 실제 거리를 측정할 수 있다. 정사 사진은 정확한 지리적 위치를 가지므로 지도 제작, 지리 정보 시스템 (GIS) 및 기타 지리 공간 응용 프로그램에 유용하다.
제작 과정
데이터 수집	항공 사진 또는 위성 이미지를 촬영한다. 지상 기준점 (GCP) 데이터를 수집한다. GCP는 이미지와 실제 지형 모두에서 정확한 위치를 알고 있는 지점이다.
기하 보정	GCP 데이터를 사용하여 이미지의 기하학적 왜곡을 보정한다. 디지털 표고 모델 (DEM)을 사용하여 지형의 기복으로 인한 왜곡을 보정한다.
정사 투영	보정된 이미지를 정사 투영법으로 투영한다. 정사 투영법은 모든 지점이 수직으로 내려다보이는 것처럼 이미지를 투영하는 방법이다.
활용 분야
지도 제작	기존 지도 업데이트 및 새로운 지도 제작
도시 계획	토지 이용 계획, 기반 시설 계획 및 재해 관리
농업	작물 모니터링, 토양 분석 및 수확량 예측
환경 모니터링	산림 변화 감지, 습지 매핑 및 해안선 변화 분석
지리 정보 시스템 (GIS)	정확한 지리적 위치 정보 제공
장점
정확성	실제 거리를 측정 가능
사용 용이성	지도 제작, GIS 및 기타 지리 공간 응용 프로그램에 사용 용이
비용 효율성	기존 지도 제작 방법보다 비용 효율적
추가 정보
관련 용어	항공 사진 위성 이미지 지리 정보 시스템 (GIS) 지상 기준점 (GCP) 디지털 표고 모델 (DEM) 정사 투영법

2. 정사사진 모자이크 및 정사사진 지도

정사사진 여러 장을 병합하여 하나의 이미지로 만든 것을 정사사진 모자이크라고 하며, 여기에 지도 제작 정보를 추가하면 정사사진 지도 또는 이미지 지도가 된다.^[3]

텍사스 록포트의 정사사진지도. 정사사진지도에는 추가적인 도로, 지형 고도 및 수심측량 레이어가 포함되어 있다.

2. 1. 정사사진 모자이크

'''정사사진 모자이크'''는 정사사진을 병합하거나 이미지 스티칭하여 만들어진 래스터 이미지 이미지 모자이크이다. 항공 또는 위성 사진은 원근 왜곡을 수정하도록 변환되어 무한대 거리에서 수직으로 위에서 촬영된 것처럼 보이게 한다.^[3] 구글 어스 이미지가 이 유형에 속한다.

2. 2. 정사사진 지도

제목, 북쪽 화살표, 축척 막대 및 지도 제작 정보를 포함한 추가적인 주변 정보가 있는 정사사진 모자이크를 나타내는 문서(디지털 또는 종이)를 '''정사사진 지도''' 또는 '''이미지 지도'''라고 한다. 종종 이러한 지도에는 정사사진 모자이크 위에 추가적인 점, 선 또는 다각형 레이어(전통적인 지도와 유사)가 표시된다. 재해 구호에 주로 사용되는 유사한 문서를 공간 지도라고 한다.

3. 정사 보정 (正射補正)

항공 사진은 상공에서 지표면을 항상 수직 방향에서 촬영하는 것이 아니라 투시 투영이기 때문에, 지형의 표고 영향으로 왜곡된 형태로 촬영되어 위치 관계가 실제 지형과 겹쳐도 일치하지 않는다. 따라서 항공 사진은 그대로 GIS (지리 정보 시스템)에 사용할 수 없다. 그러나 정사 보정된 이미지는 지형의 요철이나 사진의 기울기가 보정되므로 지형도와 마찬가지로 이용할 수 있으며, GIS의 배경 데이터로 사용할 수 있다.^[3]

정사 보정은 투영점을 무한대로 하여, 어떤 평면상에 그것과 직교하는 평행선으로 투영하는 정사 투영 방식을 통해 이루어진다. 이를 통해 항공사진이 갖는 표고에 기인하는 투영의 특성인 수평 위치의 왜곡을 제거할 수 있다.

4. 제작 과정

정사사진 모자이크는 여러 정사사진을 합치거나 이미지 스티칭 기술을 사용하여 만든 래스터 이미지 형태의 이미지 모자이크이다. 항공사진이나 위성사진은 원근 왜곡이 수정되어 마치 무한대 거리에서 수직으로 내려다본 것처럼 보이게 된다.^[3] 구글 어스의 이미지가 이러한 방식으로 제작된 대표적인 예시이다.

제목, 북쪽 화살표, 축척 막대, 지도 제작 정보 등 추가적인 정보가 포함된 정사사진 모자이크 문서는 (디지털 또는 종이 형태) 정사사진 지도 또는 이미지 지도라고 불린다. 이러한 지도에는 종종 정사사진 모자이크 위에 점, 선, 다각형 레이어(전통적인 지도와 유사)가 추가되기도 한다. 재해 구호에 주로 사용되는 유사한 문서를 공간 지도라고 한다.

4. 1. 전통적인 방식

공중 삼각 측량에 의해 외부 표정 요소가 주어진 항공 사진 이미지를 디지털 스테레오 도화기 등으로 작성된 수치 지형 모델을 사용하여 정사 변환하여 사진 단위의 정사 투영 이미지를 작성한다. 작성된 정사 투영 이미지는 사진의 기하학적 왜곡이 적은 사진 중앙부만을 사용하여 도곽, 작업 구역을 채우도록 집성하여 모자이크 이미지를 작성한다. 모자이크 이미지는 격납 단위로 분할되어, 정사 영상 데이터 파일로 정리된다. 디지털 센서 및 GNSS/IMU를 사용하여 정사 영상을 작성하는 경우, 촬영 전 표정점·대공 표지 설치 작업 공정, 항공 사진의 수치화 작업이 불필요하며, 작업 공정을 단축할 수 있다.^[4]

4. 2. 최신 기술 활용

디지털 센서 및 GNSS(범지구 위성 항법 시스템)/IMU(관성 측정 장치)를 사용하면 정사 영상을 작성할 때 촬영 전 표정점·대공 표지 설치 작업, 항공 사진의 수치화 작업이 불필요하여 작업 공정을 단축할 수 있다.^[3]

5. 활용 사례

'''정사사진 모자이크'''는 정사사진을 병합하거나 이미지 스티칭하여 만들어진 래스터 이미지 이미지 모자이크이다. 항공 또는 위성 사진은 원근 왜곡을 수정하도록 변환되어 무한대 거리에서 수직으로 위에서 촬영된 것처럼 보이게 한다.^[3] 구글 어스 이미지가 이 유형에 속한다.

'''정사사진 지도''' 또는 '''이미지 지도'''는 제목, 북쪽 화살표, 축척 막대 및 지도 제작 정보를 포함한 추가적인 주변 정보가 있는 정사사진 모자이크를 나타내는 문서(디지털 또는 종이)이다. 종종 이러한 지도에는 정사사진 모자이크 위에 추가적인 점, 선 또는 다각형 레이어(전통적인 지도와 유사)가 표시된다. 재해 구호에 주로 사용되는 유사한 문서를 공간 지도라고 한다.

5. 1. 대한민국 내 활용 사례

디지털 정사영상은 광고, 건축·건설, 영상, 출판, 컴퓨터 시스템, 상황 분석 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

특히 산림GIS 시스템에서는 산림의 경계 확인, 수종 판단 등에 산림 계획도, 산림 기본도와 디지털 정사영상을 겹쳐서 이용하고 있다. 또한 도로 설계 등의 개략 설계용 평면도로서 기존의 지형도에 비해 정보량이 풍부하여 활용되고 있다. 지방 공공 단체에서는 지번도나 가옥도 작성 등 고정 자산 업무에 활용되며, 텔레비전보도 프로그램에서는 사건 발생 위치를 디지털 정사영상에 겹쳐서 표시하기도 한다.

위험 지도(위험 지도) 제작 시 정사영상을 사용함으로써 현실감 높은 자료를 제작할 수 있다.^[4]

5. 2. 기타 활용 사례

디지털 정사영상은 광고, 건축·건설, 영상, 출판, 컴퓨터 시스템, 상황 분석 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

특히 산림GIS 시스템에서는 산림의 경계 확인, 수종 판단 등에 산림 계획도, 산림 기본도와 디지털 정사영상을 겹쳐서 이용하고 있다. 또한 도로 설계 등의 개략 설계용 평면도로서 기존의 지형도에 비해 그 정보량이 풍부하여 활용되고 있다. 지방 공공 단체에서는 지번도나 가옥도 작성 등 고정 자산 업무에 활용되며, 텔레비전보도 프로그램에서는 사건 발생 위치를 디지털 정사영상에 겹쳐서 표시하기도 한다.

국토청은 1974년부터 1990년 사이에 일본 국토의 컬러 항공 사진을 약 1만분의 1 축척으로 촬영한 항공 사진을 이용하여 디지털 정사영상을 제작하고 있다. 국토지리원의 지도·항공 사진 열람 서비스에서는 이 디지털 정사영상을 열람, 다운로드할 수 있는 시스템을 운영하고 있다.

위험 지도 제작 시 정사영상을 사용함으로써 현실감 높은 자료를 제작할 수 있다.^[4]

참조

_[1] 간행물 Digital orthophotography and GIS http://proceedings.e[...] ESRI Conference
_[2] 웹사이트 BBC Tomorrow's World: How maps are corrected and updated using aerial photography and optical machinery https://www.bbc.co.u[...] BBC 1970-12-18
_[3] 서적 Glossary of the Mapping Sciences American Society of Civil Engineers
_[4] 논문 ため池決壊に伴う洪水流出過程に関する研究 https://doi.org/10.2[...] 2013-08
_[5] 간행물 Digital orthophotography and GIS http://proceedings.e[...] ESRI Conference
_[6] 웹사이트 BBC Tomorrow's World: How maps are corrected and updated using aerial photography and optical machinery https://www.bbc.co.u[...] BBC 1970-12-18

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