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DEM 제작 기법

Gaia3D 정기 기술세미나. DEM 제작 기법. 2000 년 10 월 19 일. 신상희. Gaia3D Inc. DEM 의 정의. 공간상에 나타나는 지형기복 (Relief) 의 변화를 2 차원 평면상에 연속적으로 표현하는 모형 Digital Elevation Model 의 약자로서 우리말로는 수치고도모형이라 번역함

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DEM 제작 기법

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Presentation Transcript

  1. Gaia3D 정기 기술세미나 DEM 제작 기법 2000년 10월 19일 신상희 Gaia3D Inc.

  2. DEM의 정의 • 공간상에 나타나는 지형기복(Relief)의 변화를 2차원 평면상에 연속적으로 표현하는 모형 • Digital Elevation Model의 약자로서 우리말로는 수치고도모형이라 번역함 • DTM(Digital Terrain Model), DSM(Digital Surface Model), DHM(Digital Height Model), DGM(Digital Ground Model), DTED(Digital Terrain Elevation Data) 등의 용어와 함께 혼용되나 각각 약간의 차이가 있음 • 일반적으로 DEM이라 하면 정규격자방식의 고도행렬을 의미함 Gaia3D Inc.

  3. DEM의 유형 • 수학모형(Mathematical Model) • 지형을 수학적인 다항식으로 표현 • 사진측량이나 실측으로부터 지형변화점의 고도 측정 뒤 고차다항식으로 표현 • 일반적인 방식은 아니며 오히려 지형면의 경향을 파악하는데 많이 사용됨 • 영상모형(Image Model) • 등고선 모형(Contour Model) • 비정규삼각망모형(TIN Model) • 격자모형(Grid Model) Gaia3D Inc.

  4. DEM 유형 - 이미지모델 • 비정규삼각망모형 • Delaunay 삼각망을 활용하여 지형을 표현 • 기복이 심한 지역에서 효과적으로 사용됨 • 복잡성 때문에 자주 사용되지 않음 • 격자모형 • 고도행렬로 지형을 표현 • 간단한 자료구조이며, 2차 계산이 편리함 • 공간해상도에 큰 영향을 받음 • 등고선모형 • 가장 오랫동안 사용된 모델 • NGIS 수치지도 등 • 경사도 등 2차 계산이 어려우며 음영기복의 표현이 어려움 Gaia3D Inc.

  5. DEM의 구축 순서 원자료 확보 모형 선정 • 수학모형 • 등고선 모형 • 비정규 삼각망 모형 • 정규격자 모형 • GPS 등을 활용한 현지 • 측량 • 기존 지도 활용 • 항공기나 인공위성 활용 • SAR, LIDAR 등 활용 내삽 수행 기하 보정 • Sequential Steepest Slope • 최근린내삽법 • 거리가중평균법 • 비정규삼각망 이용법 • Kriging법 등 • 정위치편집 • 영상 등록 등 • 타원체 모델 선정 등 Gaia3D Inc.

  6. 지형 내삽 기법 • 등고선으로부터 내삽(Interpolation from Contour) • Sequential Steepest Slope Interpolation • TIN으로부터 내삽(Interpolation from TIN) • Linear Interpolation • 2nd Exact Fitted Surface Interpolation • Quintic Interpolation • 비정규점으로부터 내삽(Interpolation from Irregular Points) • Nearest Neighbor Assignment • Linear Interpolation • Bilinear Interpolation • Bicubic Interpolation • Inverse Distance Weighting Interpolation • Kriging Interpolation Gaia3D Inc.

  7. 지형 내삽 기법 - 계속 • Sequential Steepest Slope Algorithm • 등고선을 활용하여 DEM 제작할 경우 사용가능 • 원하는 점을 횡단하는 4선분이 만나는 등고점을 활용 • 횡단하는 4 선분 중 기울기가 가장 급한 것을 선택하여 단순 내삽 수행 Gaia3D Inc.

  8. 지형 내삽 기법 - 계속 • Linear Interpolation from TIN • 격자 고도값은 격자의 중심 고도값 • Point-in-Polygon 알고리즘을 활용하여 격자중심점이 속한 삼각망 추적 • 삼각망 내 임의점의 고도값은 평면방정식을 이용하여 추출 가능 • aX+bY+cZ+d =0 Gaia3D Inc.

  9. 지형 내삽 기법 - 계속 • Nearest Neighbor Assignment • 주변에서 가장 가까운 점의 값으로 격자점의 높이값을 할당 • Z(x,y) = Z @ min (d1, d2, d3, d4) • 이 방식의 내삽법은 원값의 변화가 없으나 거의 사용되지 않음 Gaia3D Inc.

  10. 지형 내삽 기법 - 계속 • Inverse Distance Weighting Interpolation • 지형은 가까운 곳의 고도값에 더 영향을 받는다고 가정 • 원하는 격자점에서 멀어질 수록 영향력은 거리에 반비례함 Gaia3D Inc.

  11. 지형 내삽 기법 - 계속 • Kriging Interpolation • Bilinear Interpolation • Bicubic Interpolation • 2nd Exact Fitted Surface Interpolation • Quintic Interpolation • Above methods will be addressed at the next seminar!! Gaia3D Inc.

  12. 기존 내삽 기법의 한계 • 등고선 주변에서 계단 현상과 같은 문제 발생 • 등고선을 선으로 간주하는 것이 아닌 점의 집합으로 간주함으로써 문제 발생 • 기존 내삽 기법들이 대부분 사회, 경제적 현상이나 강수량, 기온, 지질 등의 범용적인 목적을 위해 고안된 것으로 지형 표현에는 약간의 문제점이 있음 Gaia3D Inc.

  13. 탐색 기법 • 불규칙하게 존재하는 고도값을 활용하여 DEM을 제작하기 위해서는 격자점 주변의 점을 탐색하는 기법이 필요 • Nearest Neighbor Search • Sector Search • Shape Search • Combination Search 등 Gaia3D Inc.

  14. 탐색 기법 - 계속 • N Nearest Neighbor Search • 격자점 주변 점 중 가장 가까운 N개의 점을 찾아 내삽에 이용 • 최근린 점들이 한곳에 집중되어 있을 경우 문제가 발생할 수 있음 Gaia3D Inc.

  15. 탐색 기법 - 계속 • Sector Search • 각 섹터에서 동일한 수의 점을 선택하여 내삽에 이용 • 4방향 탐색과 8방향 탐색 기법 등이 사용됨 • 섹터별로 탐색하더라도 각 섹터에서 가장 가까운 점들을 선택 Gaia3D Inc.

  16. 탐색 기법 - 계속 • Shape Search • 점을 선택할 경우 특정 범위 내의 모든 점을 선택하여 내삽에 이용 • 원(거리), 타원, 방형 등의 범위 설정 가능 Gaia3D Inc.

  17. 탐색 기법 - 계속 • Combination Search • Nearest Neighbor Search, Sector Search, Shape Search, Combination Search 등을 조합하여 탐색 Gaia3D Inc.

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