조림지 활착률 조사 때문에 드론을 띄운 적이 있다. 비행 자체는 깔끔하게 끝났고 사진도 2천 장 가까이 잘 찍혔는데, 포토그래메트리 소프트웨어에서 DSM을 뽑아 단면을 잘라보니 조사구역 가장자리가 가운데보다 몇 미터씩 붕 떠 있었다. 처음엔 GCP 측량을 잘못했나 싶어서 좌표를 다시 확인했는데 문제는 거기 없었다. 흔히 “돔 왜곡” 또는 영어로 doming이나 bowl effect라고 부르는, 구조화-모션(SfM) 처리 과정에서 생기는 전형적인 기하 오차였다.
왜 임관 위에서 유독 심해지는가
이 왜곡은 아스팔트 도로나 해변 모래사장처럼 표면이 밋밋하고 반복적인 질감을 가진 곳에서 잘 나타난다고 알려져 있는데, 공교롭게도 조림지 임관이 딱 그런 조건이다. 특히 같은 수종, 같은 영급으로 식재된 인공림은 위에서 내려다보면 나뭇가지 사이사이의 패턴이 거의 동일하게 반복된다. 소프트웨어가 인접한 사진 사이에서 특징점을 매칭할 때 참고할 단서가 적다 보니, 렌즈 왜곡이나 카메라 자세 오차가 누적되면서 전체 모델이 그릇 모양으로 휘어지는 쪽으로 보정이 흘러간다. 활엽수 혼효림보다 침엽수 단순림에서 체감상 이 현상이 더 자주 나타나는 것도 같은 이유로 설명이 된다.
비행 설계가 원인을 키우는 경우
현장에서 가장 자주 보는 패턴은 이렇다. 단일 고도로 격자비행을 짜고, 카메라는 처음부터 끝까지 수직(nadir) 고정으로만 찍는 경우. 여기에 능선을 따라 길게 뻗은 임도나 수치가 좁은 조사구를 직선형으로만 스캔하면 횡방향 중복도가 부족해져서 왜곡이 더 두드러진다. 롤링 셔터 방식 카메라를 탑재한 보급형 드론으로 바람이 센 날 비행하면 노출 중 미세한 흔들림이 기하 오차로 누적되는 것도 한몫한다. GPS 신호가 임도 절개면이나 능선 그늘에서 잠깐 끊겼다가 복구되는 구간이 섞여 있으면 이 역시 왜곡을 거든다.
GCP와 비행 패턴으로 잡는 법
가장 확실한 교정 수단은 여전히 지상기준점(GCP)이다. 다만 조사구 네 귀퉁이에만 심는 식으로는 돔 왜곡을 못 잡는다. 고도 변화가 있는 지형이라면 능선부와 계곡부처럼 표고차가 있는 지점에도 GCP를 분산시켜야 모델이 수직 방향으로도 제대로 고정된다. RTK나 PPK를 지원하는 드론을 쓰면 GCP 개수를 줄일 수 있지만, 그렇다고 아예 없이 가는 건 권장되지 않는다. 사진 측위 오차가 수 센티미터 단위라도 누적되면 결국 비슷한 왜곡으로 이어지기 때문이다.
비행 쪽에서는 수직 촬영 외에 45도 안팎으로 기울인 경사(oblique) 촬영을 주 비행 전후로 한 바퀴 추가하는 방법이 효과가 좋다. 실제로 임도 보수 현장 측량 때 기존 격자비행에 조사구 외곽을 도는 경사 촬영 패스를 하나 더 넣었더니 처리 시간은 늘었지만 가장자리 왜곡이 눈에 띄게 줄었다. 고도를 한 번만 고정하지 말고 동일 구역을 다른 비행고도로 한 번 더 지나가는 것, 그리고 조사구보다 약간 넓게 버퍼를 두고 촬영 범위를 잡는 것도 같은 맥락의 처방이다.
처리 단계에서 할 수 있는 보정
촬영을 다시 할 수 없는 상황이라면 처리 소프트웨어 옵션을 바꿔서 어느 정도는 완화할 수 있다. 카메라 내부 파라미터를 매 프로젝트마다 새로 추정하게 두는 대신, 같은 기종으로 안정적인 결과가 나왔던 캘리브레이션 값을 고정해서 재사용하는 방식이다. 다만 이 방법이 항상 통하는 건 아니고, 센서나 렌즈 상태가 조금만 달라도 오히려 역효과가 날 수 있어서 결과를 반드시 기준점과 대조해 검증해야 한다.
현장 체크리스트
비행 전에는 조사구 표고차를 미리 확인해서 GCP를 고도별로 분산 배치할지 정하고, 가능하면 수직 촬영과 경사 촬영을 섞어서 계획을 짠다. 비행 중에는 단일 고도·단일 방향 격자만으로 끝내지 말고 외곽을 도는 패스를 하나 추가하는 쪽을 기본값으로 삼는 편이 낫다. 처리 후에는 DSM 종단면을 몇 군데 잘라서 가장자리가 들뜨거나 꺼졌는지 눈으로 먼저 확인하고, GCP 잔차(residual)가 유독 큰 지점이 가장자리에 몰려 있지 않은지를 살펴본다. 왜곡이 의심되면 새 GCP를 추가하기보다 먼저 기존 GCP의 좌표와 측량 방식을 재확인하는 순서로 가는 게 시간을 아낀다.
돔 왜곡은 눈에 잘 띄지 않다가 임목 재적이나 비탈 안정성 계산처럼 높이 값을 그대로 쓰는 분석에서 뒤늦게 오차로 드러나는 경우가 많다. 조림지처럼 질감이 단조로운 대상을 찍을 때는 애초에 비행 설계 단계에서 경사 촬영과 고도 분산을 챙기는 쪽이, 나중에 처리 소프트웨어 옵션을 이것저것 바꿔보며 시간을 쓰는 것보다 훨씬 수월하다.