2010년 2월 23일 화요일

수치표고자료(DEM)의 개념 및 구축지침

GIS 관련 카페나 커뮤니티를 보면 GIS 분야에서 등고선을 이용하여 TIN을 구축하고 DEM을 추출하여 여러 분석에 활용하고 있다.

데이터의 정확성을 위해서는 TIN 구축 과정에서 고려해야 할 사항이 많음에도 불구하고 GIS 툴이 제공하는 기능을 그대로 활용하며 별로 신경을 쓰지 않는 것 같다. 앞으로 몇 차에 걸쳐 TIN 구축시 고려해야 할 내용을 살펴볼까 한다.

여기에서는 첫번째로 3차원 지형 시각화의 기초가 되는 수치표고자료에 대한 개념 및 수치표고자료 구축을 위해 기본적으로 참고해야 할 국내 규정 등을 알아보기로 하자.

특히 국토지리정보원 고시자료를 필히 확인하고, 수치지도의 레이어도 한번씩 살펴보자.


① 수치표고자료의 개념
DEM(Digital Elevation Models)
 수치표고모형은 수치 지형 또는 수심측량 데이터에 관한 일반적인 용어로써 DEM(Digital Elevation Models)이라고도 하며 일반적으로 DEM은 식생과 인공지물을 포함하지 않는 지형만의 표고값을 의미하며,
강/호수의 DEM 높이값은 수표면을 나타낸다.

DTM(Digital Terrain Model)
 DEM과 유사한 뜻으로 사용되며, DEM과 비슷하지만 지형을 좀더 정확하게 묘사하기 위해 불규칙적으로 간격을 갖는 불연속선(breakline)이 존재한다는 것이 다르다. DTM의 최종적인 결과는 특정 지형을 명확히 묘사하는 것이며, 등고선은 지형의 실제 형태에 가깝도록 DTM으로부터 생성하곤 한다.

DSM(Digital Surface Model)
 DSM 은 DEM, DTM과 유사한 뜻으로 사용되지만, 지표면의 표고값이 아니라 인공지물(건물 등)과 지형지물(식생 등)의 표고 값을 나타내며 원거리통신관리, 산림관리, 3D 시뮬레이션 등에 이용된다.

② 공간정보의 취득방법
 - 이동형측량시스템을 이용한 3차원 공간정보 및 가시화정보 취득

 - 항공사진을 이용한 3차원 공간정보 및 정사영상 취득

 - 기본지리정보와 수치지도2.0을 이용한 2차원 공간정보(등고선, 표고점 등) 취득
 - 항공레이저측량을 이용한 3차원 공간정보 취득

 
▷ 크게 지상측량, 사진측정학적 방법, 수치지도, RADAR(RAdio Detection And Ranging)/LiDAR(Light Detection And Ranging)/SONAR(SOund NAvigation RAnging) 등의 4가지로 요약할 수 있음

수치표고자료의 구축
 - 취득한 샘플데이터를 이용하여 보간법(Interpolation)을 이용하여 수치표고자료 제작
 - 격자자료는 사용목적 및 점밀도를 고려하여 불규칙삼각망(TIN), 크리깅(Kriging)보간 또는 공삼차보간 등 정확도를 확보할 수 있는 보간방법으로 제작

활용분야
 - 3차원 시각화: 비행, 전투 시뮬레이션, 경관 시뮬레이션 등
 - 지형분석: 경사(Slope), 향(Aspect), 음영기복(Hillshade), 가시권(Viewshed)분석 등
 - 수문분석: 유역분석 등
 - 전파분석 등 활용분야가 다양함

참고: 국토지리정보원 고시자료
기존 수치표고자료구축에관한작업규정(국토지리정보원 내규 제 2002-107호(2002. 12. 24))은 2009년 8월 폐지되었으며 공공측량작업규정, 항공레이저측량작업규정, 3차원국토공간정보구축작업규정에 반영


공공측량작업규정
국토지리정보원 고시 제2009-959호(2009.12.14)
제38조(등고선의 종류 및 간격) 등고선의 표현방법은 다음과 같다.
   ①주곡선 : 지형을 표현하기 위한 기본적인 등고선으로서 실선으로 표현하며, 생략하지 않는 것을 원칙으로 한다.
   ②계곡선 : 등고선의 수치를 판독하기 쉽게 하기 위해서 주곡선 중 5선마다 1선을 강조하여 표현한다.
   ③간곡선 : 지형의 경사가 완만하여 주곡선만으로는 세부 형태나 특징을 표현하기 곤란할 경우에 사용하며, 주곡선 간격의 1/2로 한다.
   ④조곡선 : 지형의 경사가 완만하여 간곡선의 표시만으로는 세부형태나 특징을 표현하기 곤란할 경우에 사용하며, 간곡선 간격의 1/2로 한다.

제52조(수치표고모델 제작) 항공레이저 측량을 이용한 수치표고모델 제작방법 및 기준은 국토지리정보원장이 고시한 항공레이저측량작업규정을 적용한다.

제54조(수동독취)
   7. 등고선, 표고점, 삼각점, 수준점에는 표고값을 정확히 입력한다.

항공레이저측량작업규정
국토지리정보원 고시 2009-916호
(2009.12.14)
제43조(격자자료의 제작) 격자자료는 사용목적 및 점밀도를 고려하여 불규칙삼각망, 크리깅(Kriging)보간 또는 공삼차보간 등 제44조에 규정된 정확도를 확보할 수 있는 보간방법으로 제작하여야 한다.

제46조(수치표고모델 오류 확인 및 수정) 수치표고모델로 음영기복도를 생성하여 화면상에서 육안으로 검사하고 오류를 확인하여 수정한다.

제48조(수치표고모델의 기록) ①수치표고모델의 좌표는 미터(m) 단위로 하고, 소수 2자리(소수점 3자리에서 반올림)까지 표시하여야 한다.
  ②생성된 수치표고모델은 발주처가 정하는 축척의 수치지도 도엽단위로 분할하여 저장하고, 도곽보다 50m 크게 제작한다.
제44조(수치표고모델 규격 및 정확도) 수치표고모델의 격자 규격에 따른 평면 및 수직 위치 정확도의 한계는 다음 각 호와 같다. 다만, 수치표고모델의 활용분야 및 제작목적에 따라 정확도를 별도로 정할 수 있다.
  1. 평면위치 정확도 : H(비행고도)/1,000
  2. 수직위치 정확도
 

 격자규격 수치지도축척 RMSE 최대오차
 1m×1m 1/1,000 0.5m이내 0.75m이내
 2m×2m 1/2,500 0.7m이내 1m이내
 5m×5m 1/5,000 1.0m이내 1.5m이내
 비 고   


3차원국토공간정보구축작업규정
국토지리정보원 고시 제2009- 951호
(2009.12.14)
제12조(기초자료 취득) ①3차원 국토공간정보 구축을 위한 자료 취득방법은 각 호와 같다.
  1. 기본지리정보와 수치지도2.0을 이용한 2차원 공간정보 취득
  2. 항공레이저측량을 이용한 3차원 공간정보 취득
  3. 항공사진을 이용한 3차원 공간정보 및 정사영상 취득
  4. 이동형측량시스템을 이용한 3차원 공간정보 및 가시화정보 취득
  5. 디지털카메라를 이용한 가시화정보 취득
  6. 건축물관리대장, 한국토지정보시스템, 토지종합정보망, 새주소 데이터 등을 이용한 3차원 공간정보의 속성정보 취득
  7. 속성정보 취득 및 현지보완측량을 위한 현지조사
  8. 기존에 제작된 수치표고모델, 정사영상 및 영상정보를 이용한 자료의 취득
  9. 그 밖에 국토지리정보원장이 필요하다고 인정하는 방법

제18조(3차원 지형데이터 편집방법) ①“항공레이저측량 작업규정”에 따라 제작된 수치표고모델을 사용하는 것을 원칙으로 한다.
  ②수치지도 축척에 따른 수치표고모델의 격자간격은 다음 표와 같다.
 

 수치지도 축척 수치표고자료 격자간격
 1:1,000 1m×1m
 1:2,500 2m×2m
 1:5,000 5m×5m

  ③도로, 철도, 교통시설물, 호안, 제방 및 건물 등의 바닥면이 지형과 일치하도록 1:1,000 수치지도 또는 정사영상 등에서 불연속선(breakline)을 추출하여 수정 및 편집을 수행하여야 한다.

수치지도레이어(표준코드및 심볼)
국토지리정보원 수치지도 레이어는 일반적으로 철도, 하천, 도로, 건물, 지류, 시설물, 지형, 행정및도곽경계, 주기로 구분된다. 각 축척별 레이어 및 코드를 한번 살펴보고 특히 등고선, 표고점, 도곽경계, 도로, 하천 등의 주요 레이어는 확인해 두도록 한다(추후 TIN 생성시 활용).

○ 1:1,000 주요 레이어 코드

펼쳐두기..

○ 1:5,000 및 1:25,000 주요 레이어 코드

펼쳐두기..


수치지형도2.0지형지물속성목록표

※ 참고문헌
- 국토지리정보원
- 국가GIS 교육센터