사진측량이란? 작동 원리, 항공 vs 근거리, 사진측량 vs lidar

사진측량이란 무엇입니까? 정의와 의미

사진측량은 사진으로 물리적 물체와 환경의 신뢰할 수 있는 측정값을 얻는 기술입니다. 짧게 정의하면 2D 영상으로 3D를 측정하는 것입니다. 영어 photogrammetry는 빛, 그리기와 측정을 뜻하는 그리스어 어근을 결합한 말로 사진측량의 의미를 잘 요약합니다.

측량 용어로 사진측량은 간접 측정 방식입니다. 물체를 만지지 않고 알려지거나 계산된 카메라 위치에서 촬영한 뒤 삼각측량으로 좌표를 계산합니다. 미국사진측량원격탐사학회(ASPRS)는 사진측량 결과물의 위치 정확도 표준을 발행하며 이 분야는 20세기 초부터 국가 지도 제작에 사용되었습니다.

오늘날 3D 사진측량은 대부분 디지털이며 고도로 자동화되었습니다. 드론이 격자 비행을 하면 소프트웨어가 수백 장 영상의 수백만 개 특징을 매칭하고, 흔히 몇 시간 안에 고밀도 포인트 클라우드, 텍스처 메시, 진정사영상과 수치표면모델을 출력합니다.

사진측량은 단계별로 어떻게 작동합니까?

사진측량은 최소 두 장, 가능하면 여러 장의 중복 영상에서 같은 특징을 찾고 각 카메라의 위치를 계산하며 시선을 교차시켜 각 특징을 3D로 배치합니다. 현대 소프트웨어는 이를 SfM(움직임 기반 구조 복원)과 후속 고밀도 매칭으로 자동화합니다.

1. 취득을 계획합니다. 지상 표본 거리(GSD, 한 픽셀의 지상 크기), 비행 높이와 중복도를 선택합니다. 드론 매핑에는 보통 종중복도 약 75–80%, 횡중복도 65–70%를 권장합니다.
2. 지상 기준점을 설치합니다. 현장 전체에 지상 기준점(GCP)과 별도 검사점을 표시하고 측량합니다.
3. 영상을 취득합니다. 고정 초점과 일정한 노출로 계획 패턴을 비행하거나 걸으며 흔들림을 피합니다.
4. 특징 매칭. 소프트웨어가 각 영상의 특징점을 검출하고 영상 사이에서 일치시킵니다.
5. 번들 조정. GCP 또는 정밀 카메라 위치로 구속하여 카메라 위치, 방향과 렌즈 매개변수를 3D 연결점과 함께 계산합니다.
6. 고밀도 복원. 픽셀 수준 매칭으로 고밀도 포인트 클라우드를 만든 뒤 메시와 표면 모델을 생성합니다.
7. 결과물과 품질 보증. 정사영상, 등고선과 모델을 생성하고 독립적인 검사점의 오차를 보고합니다.

GSD가 모든 것을 좌우합니다. GSD = 센서 폭 × 비행 높이 ÷ (초점거리 × 영상 폭)입니다. 대략적인 기준으로 일반적인 20 MP 1인치 매핑 카메라가 100 m에서 비행하면 GSD는 약 2.5~3 cm입니다.

사진측량에는 어떤 종류가 있습니까?

사진측량의 주요 종류는 카메라와 물체 사이 거리로 나누는 항공과 근거리 방식이며 양쪽 끝에 위성과 지상 방식이 있습니다. 각각 다른 작업과 정확도에 적합합니다.

물체 디지털화에 사용하는 근거리 작업은 사진측량 3D 스캐닝이라고도 하지만 엄밀히 말해 레이저는 사용하지 않습니다.

항공 사진측량이란 무엇이며 정확도는 어느 정도입니까?

항공 사진측량은 항공기나 드론이 공중에서 촬영한 영상으로 수행하며 보통 수직 하향 영상에 외벽용 경사 영상을 추가합니다. 실무적으로는 지상 기준점에 연결된 중복 항공 사진으로 지형과 구조물을 매핑하는 것으로 정의할 수 있습니다.

기준점 관리가 잘된 프로젝트의 드론 사진측량 정확도는 보통 수평 GSD의 약 1~2배, 수직 1.5~3배입니다. GSD가 2 cm이면 단단하고 개방된 표면에서 대략 수평 2–4 cm, 수직 3–6 cm입니다. 식생, 물과 급경사면에서는 정확도가 떨어집니다.

가장 큰 요인은 기준점입니다. 소규모 현장에 잘 분포된 GCP 5~10개를 측량하거나 RTK 또는 PPK 카메라 위치를 제공하는 드론에 소수의 GCP와 검사점을 함께 사용하십시오. 60° IMU 기울기 기능으로 페인트 타겟을 빠르게 측정할 수 있는 당사의 E1 GNSS RTK 수신기 같은 측량급 수신기를 사용하십시오. RTK와 지상 기준점을 활용한 드론 측량 가이드에서 GCP 배치를, 측량 드론과 UAV 매핑에서 항공기 선택을 다룹니다.

사진측량은 어디에 사용합니까?

사진측량은 지형 매핑, 체적, 건설 모니터링, 건물, 문화유산과 검사처럼 영상에서 측정 가능한 3D 형상과 사실적인 색상이 필요한 곳에 사용합니다. 사진측량은 이제 많은 토지 측량 및 토목 엔지니어링 회사의 일상 업무입니다.

• 사진측량 매핑: 지형 및 계획 측량용 정사영상, 등고선과 표면 모델입니다.
• 토공과 야적물: 반복 비행으로 절성토 및 야적 체적을 계산합니다.
• 건설: 공정 기록, 준공 현황 검사와 현장 물류에 사용합니다.
• 광산과 채석장: 채굴면, 운반 도로와 벤치를 매핑합니다.
• 건물과 문화유산: 외벽, 지붕과 텍스처 3D 모델입니다.
• 인프라 점검: 교량, 탑과 댐을 흔히 근거리 영상과 결합하여 점검합니다.
• 법과학: 사고와 범죄 현장을 기록합니다.

사진측량과 라이다 중 무엇을 사용해야 합니까?

색상, 정사영상과 낮은 비용이 중요한 개방된 현장에는 사진측량을 선택하고, 식생 아래, 어두운 곳, 특징 없는 표면이나 더 높은 수직 신뢰도가 필요한 곳에는 라이다를 선택하십시오. 많은 측량팀은 둘 다 사용합니다.

실내 사진측량에는 신중한 조명과 많은 영상이 필요하며 레이저 스캐너가 보통 더 빠르고 신뢰할 수 있습니다. 건물 실내와 기계실에는 HDR 카메라가 내장된 지상형 3D 레이저 스캐너, 빠른 보행 취득에는 핸드헬드 SLAM 레이저 스캐너를 권장합니다. 라이다란 무엇인가 설명에서 레이저 방식을 더 깊이 다룹니다.

어떤 사진측량 소프트웨어가 필요합니까?

지상 기준점을 이용한 번들 조정, 고밀도 매칭과 측량 결과물 내보내기를 수행하는 사진측량 소프트웨어가 필요합니다. 적합한 패키지는 항공 또는 근거리 데이터 여부와 필요한 정확도 제어 수준에 따라 달라집니다. 여기서는 특정 브랜드를 권장하지 않고 사진측량 프로그램의 주요 유형을 소개합니다.

• 전문 사진측량 소프트웨어(데스크톱): 카메라 보정, GCP 가중치, 정확도 보고서와 좌표계를 완전히 제어합니다. 측량용 사진측량 소프트웨어의 표준입니다.
• 항공 및 UAV 사진측량 소프트웨어: 수직 하향과 경사 드론 비행에 최적화되어 있으며 비행 기록 가져오기, 정사영상 모자이크와 체적 도구를 제공합니다.
• 온라인 사진측량(클라우드) 플랫폼: 영상을 업로드하고 결과를 받습니다. 팀에 편리하지만 데이터 소유권, 좌표계 지원과 정확도 보고를 확인하십시오.
• 오픈소스 사진측량 프로그램: 연구와 학습에 유용하지만 보통 측량 품질 보증 도구가 더 적습니다.
• 휴대전화용 사진측량 앱: 작은 물체 시각화에는 충분하지만 기준점이나 보정 없이는 측정 도구가 아닙니다.

무엇을 선택하든 검사점 잔차를 보고하고 CAD 및 GIS팀이 사용하는 형식으로 내보내는지 확인하십시오. 포인트 클라우드 정리와 납품물은 포인트 클라우드 처리 가이드를 참조하십시오.

장비를 구매해야 합니까, 사진측량 서비스를 이용해야 합니까?

가끔 있는 작업이나 전문 프로젝트에는 사진측량 서비스를 이용하고 정기적으로 매핑한다면 자체 역량을 구축하십시오. 주요 비용은 하드웨어보다 교육과 소프트웨어이기 때문입니다. 사진측량 회사는 현지 드론 운용자부터 국가 사업을 위해 유인 항공기를 운항하는 항공 사진측량 전문업체까지 다양합니다.

UAV 사진측량 서비스를 비교할 때 각 업체에 GSD, 중복도, 기준점 방식, 사용 좌표계와 지오이드, 검사점 정확도 보고서 및 납품 형식을 요청하십시오. 지상 기준점이나 검사점을 언급하지 않는 견적은 주의하십시오.

작업을 내부화한다면 사진측량의 신뢰성을 확보하는 측량 장비는 이미 기준망에 사용하는 GCP 및 검사점용 GNSS RTK 수신기와 같습니다. 작업반의 기준망 장비를 갖추거나 사진이 어려운 구역에 레이저 스캐닝을 추가하려면 견적을 요청하고 일반적인 현장 유형을 알려주십시오.

자주 묻는 질문