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

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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) 영상모형(Image 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 등고선모형 비정규삼각망모형 격자모형 가장 오랫동안 사용된 모델 NGIS 수치지도 등
경사도 등 2차 계산이 어려우며 음영기복의 표현이 어려움 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 Gaia3D Inc.

5 DEM의 구축 순서 원자료 확보 모형 선정 내삽 수행 기하 보정 Gaia3D Inc. GPS 등을 활용한 현지 수학모형 측량
기존 지도 활용 항공기나 인공위성 활용 SAR, LIDAR 등 활용 수학모형 등고선 모형 비정규 삼각망 모형 정규격자 모형 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 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) = 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
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.