GPS 상시관측소의 활용과 중요성은 GPS측량에서 폭넓은 사용과 비교적 높은 정확도를 충족시키는 방안으로 점점 가치를 더 하고 있다. 현재 RINEX 포맷 형태로 인터넷 서비스를 하고 있는 GPS 상시관측소의 자료를 이용하여 기준점으로써의 가치를 평가하고 또한 시간과 경비를 줄일 수 있는 방법인 VRS-GPS기법을 연구하고자 한다. 본 연구에서는 임의의 기준국을 설치하여, 기존 삼각점과 GPS 상시관측소를 이용해 관측망을 형성, 그 결과를 비교 고찰하였으며 이 기준국을 RTK-GPS의 고정국으로 하여 실시간 측위를 하였다. 고정국은 전자 가상 기준국인 VRS-RTK 개념으로 가정하고 비교, 검증하였다.
GPS를 이용한 RTK 측량은 기준국으로부터 거리가 멀어짐에 따라 궤도오차나 전리층, 대류권의 영향에 의해 거리가 제한된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 가상기준점 시스템이 구축되었다. 본 연구에서는 여러 장비와 시간이 요구되는 토탈스테이션과 RTK GPS 측량을 대신에 VRS GPS 측량으로 경계점의 좌표를 취득하여 지적세부측량의 정확도를 평가하고자 한다. 이들 연구를 통하여 VRS RTK 측량의 위치오차가 0.144m, RTK GPS 측량의 위치오차가 0.146m로 관측되어 거의 차이가 없음을 알 수 있었고 수치지적시행 지역에서 효율적인 측량방법이 될 수 있을 것으로 기대된다.
1960년대 GPS가 개발되어 2000년도 미국에서 SA(Selective Availability)를 해제함에 따라 본격적인 상용화가 시작되며 현재에 이르렀다. 개발을 거듭해온 GPS의 관측 방식 중 실시간 이동측량방식은 항상 2대의 수신기가 필요하며 기준국과 이동국의 거리가 멀어짐에 따라 정확도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 이러한 개선방안으로 가상기지국 방식이 도입되었다. 가상기지국은 여러 개의 GPS상의 관측소 자료로부터 이동국 인근에 가상점을 생성시켜 이동국의 정밀한 위치를 결정하는 방식이므로 신뢰성과 이동성이 높다. 또한 현재의 지적기준점은 방위각법, 배각법, 다각망도선법 등의 방법으로 관측하여 사용하고 있으며, 측량성과가 서로 다른 기지점의 성과차, 도선의 길이에 대한 제약, 관측시의 여러 오차들로 인하여 문제점들이 많이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상시관측소 데이터를 이용하여 지적기준점에 대하여 가상기지국 방식을 통한 데이터를 비교 분석하였다. 관측결과, 지적기준점을 관측한 토털스테이션을 사용하여 배각법으로 관측한 성과와 VRS-RTK로 관측한 성과를 비교한 결과 X축 평균오차 -0.08m, Y축 평균오차 +0.07m, 평균거리오차 0.11m로 나타났다.
RTK-GPS 측량의 경우, 정확성과 효율성이 입증되고 있기는 하나 건물밀집 지역에서의 위성 수신장애로 인한 정확도의 저하, 실무 적용을 위한 세부지침의 불비 등의 여러 문제로 인하여 기초측량과는 달리 지적세부측량에서는 GPS 측량이 활용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현행 실무에서 RTK-GPS 측량 적용의 문제점 분석을 통하여 실용화를 위한 세부 방안을 제시하고자 하였다. 연구결과 실용화 방안으로서 규정 제정 방안, 실질적인 RTK-GPS 측량의 적용을 기존 세부측량 방법 등과의 연계활용 방안, 기준국 배점밀도 향상을 위한 가상기준점 방식의 도입, 정확도와 성과의 안정성 확보를 위한 GPS, GLONASS, Galileo 위성의 통합 활용을 제시하였다.
종래의 실시간이동측위 방법은 단일 기준국에서 이동국의 위치를 보정하여 새로운 좌표를 전송하는 방법이었으나 거리가 멀어질수록 위치정확도를 확보할 수 없는 한계가 있었다. 가상기준국은 다중의 기준국을 네트워크로 연결한 후, 중앙처리센터에서 이동국의 인접지역에 가상의 기준국을 생성하여 보정신호를 전송하는 방법으로 기준국과의 거리에 상관없이 정밀한 측량이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 국토지리정보원에서 제공하는 VRS 서비스를 이용한 측량을 실시하고, 그 성과를 지적도근점 성과 및 토털스테이션 측량 성과와 비교 분석을 통하여 정확도를 평가하여 VRS 측량의 활용 가능성을 제시하였다.
실시간 정밀 위치결정을 위해서 N-RTK (Network Real-Time Kinematic) 기술이 많이 사용되고 있다. 하지만 기존의 N-RTK 시스템은 사용자 수 제한으로 인해 지속해서 늘어나는 무인 이동체의 위치결정을 하는 데 한계가 있다. 따라서 사용자 수 제한 없이 보정 신호를 생성하는 시스템이 있다면 어느 정도의 간격으로 있어야 전국어디에서든 위치결정을 할 수 있을지에 대한 연구가 필요할 것으로 판단하여 기선 거리에 따른 N-RTK 시스템의 정확도를 분석하였다. 다양한 장비를 사용하는 사용자들이 있을 것으로 예상하여 서로 다른 성능의 수신기로 로버 위치를 추정하였으며, 자료처리는 오픈소스 소프트웨어인 RTKLIB을 활용하였다. 실험 결과, 로버와 가장 가까운 기준국에서는 수신기의 종류와 관계없이 높은 비율로 고정해가 산출되었으며, 추정 좌표의 정확도 역시 비슷한 수준으로 결정되었다. 로버에서 약 40km 떨어져 있는 기준국 보정 신호를 활용하는 경우, 고정해 산출 비율은 평균 약 50% 정도 감소하였으나 수직 RMSE (Root Mean Squared Error)는 약 2.5-4.7cm로 단기선 결과(1.0-1.5cm)와 크게 다르지 않았다. 고가형 수신기는 장기선에서도 이상값(outlier) 크게 나타나지 않았으며, 향후 과학기술용 정밀 자료 처리 소프트웨어를 활용한 고정해 산출과 좌표 추정 정확도에 대한 분석을 수행할 예정이다.
GPS 측량에서 GPS 상시관측소의 폭넓은 이용성과 높은 정확도로 인해 그 중요성이 점점 커지고 있다. 본 연구에서는 현재 RINEX FORMAT 형태로 인터넷에서 서비스 되고 있는 GPS 상시관측소의 자료를 이용하여 기존 삼각점과 GPS 상시관측소를 이용해 관측망(network)을 형성하여 임의 기준점의 성과를 도출하였으며, 이 기준점을 고정국으로 하여 RTK GPS 측위를 수행하였다. 그리고 향후, 이 방식을 이용하여 측량 작업시간과 경비를 획기적으로 줄일 수 있는 VRS-GPS측량에 대해 연구하고자 한다.
Accurate target coordinate is very important in military operations especially field artillery's ground-to-ground attack and air-force's air-to-ground attack. DOS(or TAS) is used to acquire target coordinates from long distance. DOS is comprised of LRF and goniometer. LRF measures distance between DOS and target. Goniometer is comprised of azimuth and vertical angular sensors, DMC and internal GPS receiver. DOS must set the position and orientation(finding grid north) before measurement step(target coordinate acquisition). To improve accuracy of target coordinate, VRS RTK and reference point method are proposed in DOS setup step. VRS RTK provides accurate location coordinate with small deviations, providing high accuracy and precision in positioning and orientation. As a result, horizontal coordinate(easting and northing) accuracy is improved from 2.68 mil(C.L. = 0.95) mil to 0.58 mil(C.L. = 0.95).
정적 사용자에 한정되었던 Network RTK 서비스는, 최근 차량 사용자와 같은 동적 사용자를 위한 고 정확도 항법에 대한 요구 증가로 동적 사용자에 대한 적용 연구가 활발히 진행되고 있다. 동적 사용자는 위치 이동에 따라 보정정보가 생성되는 기준국 조합이 변경될 가능성이 있으며, 사용자의 균일한 정확도 유지를 위해서 Compact Network RTK 보정정보는 기준국 조합에 상관없이 일관성을 유지해야 한다. 따라서 본 논문에서는 기준국에서 수행 가능한 네트워크 간 미지정수 수준 조정 방법을 제안하고, 이론적 수식전개를 통해 설명하였다. 전국 단위의 가상의 다중 네트워크를 설정하여 미지정수 수준 조정 방법에 대한 성능 검증을 수행하였으며, 사용자 이동에 따른 네트워크 변경 상황을 가정하고, 사용자 위치의 보정정보를 미지정수 수준 조정 여부에 대해 비교 분석하였다. 또한, 두 네트워크 경계 지점에 있는 사용자에 대해 GPS 실측 데이터를 활용하여 사용자 성능을 예측하였다. 그 결과, 미지정수 수준 전 수 cycle에 해당하는 두 네트워크 간 보정정보 불연속이 0.25 cycle 이내로 감소하였으며, 미지정수 수준 전, 2DRMS 40~50cm에 달했던 수평오차가 사용자는 네트워크 변경에 상관없이 수평 정확도 8 cm (2DRMS) 이내의 일관된 위치 정확도의 연속적인 획득이 가능하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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