공간정보를 이용한 3차원 하천 경계선 매핑에 관한 연구

Abstract

하천 유역에서 하천 경계선(river boundary) 은 하천의 물길을 따라 흐르는 물과 육지의 경계를 의미한다. 하천 경계선 매핑은 하천 유역의 지형적인 변화를 탐지하고 홍수 예방을 위해서 중요하다. 하천 유역의 지표면의 불균일성과 하천 수위의 실시간 변화 등으로 인해 발생하는 하천 유역의 침식 작용 등의 요인으로 인해서 기존의 지반조사 기술은 하천 경계선을 매핑 하는데 효과적이지 않다. 공간 정보 자료는 해당 지역에 접근하지 않고도 해당 지역에 관한 지형적인 정보를 획득할 수 있어서, 하천 지형 조사 및 하천 측량 등 하천 유역의 지형연구에 굉장히 유용하게 쓰일 수 있다. 본 연구에서는, 원격탐사 기술에서 대표적으로 사용되는 공간 정보 자료들인 항공 라이다 자료(airborne LiDAR data)와 항공사진(aerial photograph) 들을 활용하여, 에지 검출기법(edge detection algorithm) 및 영상 분할 기법(image segmentation algorithm) 등의 디지털 영상 처리 기법 등의 방법을 적용하여 3차원 하천 경계선을 매핑하는 방법을 개발하였고, 주어진 기준선을 따라 결정된 점검 지점들로부터 추출된 하천 경계선까지의 수평 및 수직 거리의 절대값을 계산하여 정확도 측정을 하였을 때, 본 연구에서 제시된 방법을 이용하여 추출된 3차원 하천 경계선은 높은 수직 및 수평 정확도를 가짐을 보여준다. A river boundary is defined as the intersection between a main stream of a river and the land. Mapping of the river boundary is important for the protection of the properties in river areas, the prevention of flooding and the monitoring of the topographic changes in river areas. However, the utilization of the ground surveying technologies is not efficient for the mapping of the river boundary due to the irregular surfaces of river zones and the dynamic changes of water level of a river stream. Recently, the spatial information data sets such as the airborne LiDAR and aerial images are widely used for coastal mapping due to the acquisition of the topographic information without human accessibility. Due to these advantages, this research proposes a semi-automatic method for mapping of the river boundary using the spatial information data set such as the airborne LiDAR and the aerial photographs. Multiple image processing technologies such as the image segmentation algorithm and the edge detection algorithm are applied for the generation of the 3D river boundary using the aerial photographs and airborne topographic LiDAR data. Check points determined by the experienced expert are used for the measurement of the horizontal and vertical accuracy of the generated 3D river boundary. Statistical results show that the generated river boundary has a high accuracy in horizontal and vertical direction.