수치지형도 등고선을 이용한 DEM 제작 방법

수치지형도 등고선(SHP)을 이용하여 DEM 이미지 제작 과정

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시나리오

국가공간정보포털 오픈마켓이 개방하는 DEM 이미지를 이용하여 3D 지형모델을 이전 글에서 작성했습니다. 그러나 배포하는 영상의 해상도가 90m급으로 제약이 있어 정교한 지형 모델을 만들기에는 애로가 있었습니다. 이에 DEM 파일을 찾고자 노력했지만 역시나 찾기 어려웠습니다. 저희는 언제나처럼 저희가 직접 해결하기로 결정하고, 방법을 생각했습니다.

수치지형도2.0의 등고선 레이어는 상당히 정교합니다. 저희는 이를 다운로드 받아 PostGIS에 적재하여 지점 별 높이 정보가 들어있는 벡터 데이터 셋을 제작합니다. 그 후 QGIS가 제공하는 RasterCreationTool을 이용해 DEM을 제작합니다.
제작과정에서 수치지형도를 다운받아 PostGIS에 적재하는 과정은 생략합니다. 각 과정의 결과물은 QGIS를 통해 확인합니다.

 

DEM 제작 과정 

1. 등고성 테이블의 단순화 (선택적 작업 : 작업PC의 성능 문제로 경량화 진행)

PostGIS가 제공하는 단순화 함수에는 ST_Simplfy 와 ST_SimplifyPreserveTopology가 있습니다. 후자를 이용하는 것이 좋습니다. 함수의 상세한 설명은 PostGIS 공식 매뉴얼을 참조하십시오. 요즘 Geo Processing을 진행하며 PC 성능의 한계를 느끼고 있습니다. 아직은 PC보다 제 생각이 빠르다는 것에 약간의 만족감을 가지며 위로합니다.

CREATE TABLE tmp_contour_sim_5179 as
    select cont, ST_SimplifyPreserveTopology(geom, 5) as geom from tmp_contour_5179;

2. 단순화된 등고선 Polygon의 Point 전환 (이후 시군구 추출을 위해 공간인덱스 생성)

ST_Dumppoints 함수를 이용하여 등고선 다각형을 구성하는 개별 점을 추출하고, 추출된 각 점에 다각형이 가지던 높이 정보를 그대로 넣어줍니다. 

CREATE TABLE tmp_alt_5179 AS
    select pts.alt as alt, (pts.geoms).geom as geom from
    (select ST_dumppoints(geom) as geoms, cont as alt from tmp_contour_sim_5179) as pts;

CREATE INDEX tmpalt_geom_idx ON public.tmp_alt_5179 USING gist(geom);  

3. 양양군 지역의 높이 추출

ST_Intersects 를 이용하여 양양군 지역 만을 추출합니다. 양양군의 경계를 그대로 이용할 수 있지만 ST_Envelope 함수를 통해 사각형 형식으로 추출했습니다. 향후 개별 시군구를 통합한 DEM을 제작하는 경우 래스터 영상은 영상 정합을 통해 겹치는 지역의 처리를 어렵지 않게 할 수 있습니다. "With"를 이용하는 이유는 성능입니다. 실행도 중요하지만 실행하는 속도 또한 프로그램으로 이행한다면 중요한 요소입니다.

create table tmp_alt_5179_42830 as
    with bound as (select ST_envelope(geom) as geom2 from sigungu_5179 where bjcd = '4283000000')
    select dem.alt, dem.geom from (select alt, geom from tmp_alt_5179) dem, bound
        where st_intersects (dem.geom, bound.geom2) = true;

4. QGIS 의 SAGA > Raster Creation > Natural Neighbor 를 이용한 DEM 이미지 제작

QGIS는 강력한 도구입니다. 우리가 흔히 다루는 벡터 형식(SHP 등) 말고도 Raster를 위한 강력한 도구를 제공합니다. QGIS의 "공간처리툴박스"는 다양한 공개SW 및 라이브러리를 쉽게 쓰도로 지원합니다. 저는 많은 도구 중 "SAGA"를 이용했습니다. "SAGA"에는 많은 도구가 존재하며 저는 그 중에서 "Raster Creation Tools"의 "Natural Neighbor"를 이용했습니다.

마치며

항상 대안은 존재합니다. 국가공간정보포털이 제공하는 90m급 DEM 이미지보다 정교한 50M급 DEM 이미지를 제작했습니다. 아래 그림을 통해 90m급 DEM 과 저희가 제작한 50m 급 DEM의 정교함을 비교할 수 있습니다. 

<50m 급 DEM>

<오픈마켓 배포 90m 급 DEM>

<50m 급 DEM 패턴 매칭>

<90m급 DEM 패턴 매칭>