국가기준점은 측량을 위한 주요 시설물로서 관리가 매우 중요하다. 그러나 국가기준점이 설치되어 있는 환경은 측량을 위한 시야 확보가 필요하기 때문에 삼각점의 경우 산 정상이나 인근 기준점과 시통이 가능한 위치에 설치하며, 수준점의 경우 도로변이나 하천변에 설치한다. 국가기준점은 화강암으로 된 표석 형태로 설치되기 때문에 이렇게 외부환경에 노출될 경우 자연 풍화, 인위적인 훼손, 파손 등이 발생할 수 있다. 이러한 현황 파악을 위하여 주기적인 방문관리가 필요하다. 그러나 전국적으로 약 22,000개 가량 설치되어 관리가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 국가기준점 관리의 효율성을 높이고 기준점 정책 수립을 위한 통계자료수집을 위한 국가기준점 모니터링 시스템을 개발하였다.본 시스템은RFID가 부착된 국가기준점을 사용할 경우 RFID를 인식하는 단말기는 실시간으로 CDMA 망을 이용하여 모니터링 시스템에 정보를 전송하고, 웹 시스템 상에서 실시간으로 현재 사용중인 기준점이 표시된다. 사용중인 기준점의 사용용도 및 사용자의 현황도 화면에 표시된다. 이러한 정보는 이력관리가 되며, 사용 및 관리에 관한 이력정보 보고서, 기준점별 사용 빈도 및 사용 목적별 빈도 등이 저장되어 기준점 설치, 관리 대상 기준점 선정 등을 위한 기준점 정책 수립을 위한 통계자료를 생산할 수 있다. 이러한 시스템 개발을 통하여 실시간 기준점 모니터링이 가능하며, 관리대상 기준점 선정, 전산화된 이력관리 구현 등으로 인하여 관리비용을 절감하고, 관리인력을 최소화 하는 효율적인 기준점 관리가 가능하게 될 것이다.
본 논문은 항공 LiDAR 데이터의 정확도를 수평과 수직으로 구분하여 현지의 측량기준점을 이용하여 평가하였다. 항공 LiDAR 측량은 좌우 스캔방식에 의한 레이저 포인트를 취득하므로, 미리 측량된 점과 정확히 일치하는 포인트를 획득하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 현지 측량점 주변에 위치한 점들을 종합적으로 이용하여 비교, 평가를 실시하였다. 수평위치의 정확도는 LiDAR 포인트로부터 각 건물면에 대한 평면방정식을 구성하여 모서리 점에 대한 좌표를 산출하여 현지 측량점과 비교한 결과, 평균오차 19cm, RMSE 21cm로 나타났으며, 16점 중에서 15점이 20cm 이내의 오차를 보였다. 수직위치의 정확도는 총41점에 대해 현지에서 측량한 검사점의 높이값을 이용하여 수직위치를 평가한 결과, 평균오차 10cm, RMSE 14cm로 나타났으며, 총 검사점의 75%가 15cm 이내로 오차를 보였다. 따라서 본 연구 결과를 바탕으로 향후 수치지형도 수정 갱신, 기본지리정보 및 삼차원공간정보 구축 등 LiDAR 데이터의 정확도에 따른 활용범위를 산정할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 2007년 이래 국토지리정보원에서 제공하고 있는 Network-RTK(VRS) 측량을 항공사진도화에 필요한 지상기준점측량에 적용하기 위하여 그 정확도를 검증하는데 목적이 있다. 세계측지계(ITRF2000)에 근거하여 국가기준점을 고정한 상대측위방식 Static GNSS 측량으로 지상기준점(GCP)을 측정하여 이를 정확값으로 간주하였다. 2종의 Network-RTK 수신기를 이용하여 동일 지상기준점의 위치를 구한 후, 좌표변환과 지오이드 모델을 적용하여 세계측지계 좌표로 변환하였다. Static GNSS 측량과 2종의 Network-RTK 측량에 의한 측정값을 비교한 결과, GCP 위치좌표의 평균제곱근오차는 평면에서 ${\pm}2.0cm$, 표고에서 ${\pm}7.0cm$ 이었다. 즉, 지상기준점측량에서 GPS 수신기 1세트로 짧은 시간 관측할 수 있는 Network-RTK 측량은 GNSS 수신기 2세트 이상을 필요로 하는 RTK 측량이나 GNSS 수신기 2세트 이상으로 장시간의 관측이 필요한 Static GNSS 측량의 실용적인 대안임을 알 수 있었다.
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.
항공사진측량에 의한 지도제작과 미지점의 정확한 위치결정은 매우 경제적인 방법이나 외부표정요소를 구하기 위해서는 기준점이 필요하다. 번들조정기법의 성능향상과 횡스트립의 설치로 블럭조정에 요구되어지는 기준점의수가 감소되었음에도 불구하고 기준점 측량은 비용면에서 무시할 수 없는 부분이다. 이러한 단점을 보완하기 위해 연구된 동적 DGPS-위치결정에 의한 GPS-항측은 처음 가능성을 보인 이래 계속 발전되어 오고 있다. 위성배치의 완료, 수신기의 기능 향상 및 동적 DGPS-위치결정을 위한 S/W의 향상 등으로 결합블럭조정의 정확도도 크게 증가하고 있다. 따라서 GPS-항측의 실용화에 대한 연구가 보다 절실히 요청되고 있는 실정이다. 본 연구의 대상지는 60%의 횡중복도와 횡스트립으로 촬영하여 광산지역의 지반침하를 조사하기 위하여 실시되었다. 단지 6개의 기준점만을 사용한 결합블럭조정으로도 21개의 수평기준점과 81개의 연직기준점을 사용한 재래식 블럭조정과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 또한 GPS에 의한 노출점의 위치와 블록조정의 정확도는 지상 수신기준점의 거리와는 무관하였으며 결합블럭조정시 정오차 소거를 위한 특별한 모형식이 필요함을 알 수 있었다.
최근의 항공사진측량은 디지털항공사진 카메라와 GPS/ INS를 결합한 통합 센서를 활용하여 Direct Georeferencing 하는 방법이 보편화됐으며, 이를 기반으로 신속하고 정확하게 사진측량을 수행할 수 있게 되었다. Direct Georeferencing을 통해 얻을 수 있는 외부표정요소의 정확도는 GPS/INS에 의해 결정되는데, INS의 회전량 차이를 결정하여 자세정보를 정확하게 계산하는 것이 중요하다. 이를 위해 Boresight Calibration으로 INS의 회전량 차이 및 GPS와 INS 간의 간격과 같은 Misalignment를 결정해야 한다. 이때 많은 수의 지상기준점을 이용하여 항공삼각측량과 Boresight Calibraiton을 하게 되는데, 지상기준점의 수와 배열, 위치에 따라 그 결과가 다르게 나타난다. 연구 결과 모든 사진코스에 지상기준점을 배치할 경우 점수의 변화에 따른 Misalignment와 외부표정요소는 큰 변화가 없었으나 지상기준점이 없는 코스가 있을 경우 그 값들에서 차이가 크게 발생하였다.
GPS를 이용한 RTK(Real Time Kinematic) 측량의 경우 기준국으로부터 거리가 멀어짐에 따라 측위오차가 증가하는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 국토지리정보원은 네트워크 RTK의 일종인 VRS(Virtual Reference System) RTK 시스템을 구축하였다. 이 연구에서는 국토지리정보원에서 구축한 VRS RTK 시스템을 이용한 측량 정확도를 평가하였다. VRS 기준망 내부에 위치한 3등 기준점 50개소를 대상으로 VRS RTK 측량을 실시하고 그 결과를 3등 기준점 고시성과와 비교하는 방식으로 측위 정확도를 검증하였다. 또한 VRS RTK 측량과 동시에 단일 기준국을 이용한 일반 RTK 측량을 실시한 뒤 두 RTK 측량 방식의 측위오차를 비교하였다. 그 결과, VRS RTK 측량의 수평방향 평균제곱근오차는 평균 3.1cm, 일반 RTK 측량의 수평방향 평균제곱근오차는 평균 2.0cm로 1cm 정도의 편차만을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. VRS RTK 측량의 수직방향 평균제곱근오차는 평균 6.8cm로 수평방향보다 크게 나타났다.
지구측위사스템(GPS)의 등장은 새로운 기준점망의 구성과 기설망의 해석, 강화, 고밀도화의 작업에 신속성과 경제성을 부여할 수 있게 되었으며, 열악한 기상조건에서도 지도제작, 지적측량, 건설공사의 기준점 설정에서의 적용이 가능하기에 이르렀다. 이 논문에서는 GPS 측량기법의 실용화에 목적을 두고 있으며 기존의 EDM 방식에 의한 정밀기준점 측량을 대체할 수 있는 지를 검토하였다. 정밀 1차 기준점망인 평군변장 10 km의 시범망을 Wild GPS-System 200에 의해 관측하고 이 거리와 EDM 거리 및 실용성과와를 비교분석하였으며 상대고저차를 평균해면상의 값으로 변환코자 하였다. 연구결과를 종합해 보면, 국가기준점망의 구성에 있어 GPS를 하나의 새로운 관측장비로 취급하는 기법에 의하여 기존의 망구성과 계산체계를 유지할 수 있으므로 기존의 측량기법을 대체할 수 있음이 제시되어 있다.
단사진을 이용한 측량은 교통, 산업, 산림, 범죄수사 및 일상생활에서 많은 활용면이 있으므로 본 논문에서는 이와같은 단사진 측량방법중 공간후방교회법(Space Resection)을 이용하는 방법과 2차원 사영변환을 이용하는 방법으로 나누어 해석기법을 제시하였다. 또한 측량용 비측량용 사진기를 사용한 단사진의 정확도를 비교분석 하였으며, 정확도를 향상시킬 수 있는 최적의 상태를 알기 위하여 기준점 수 및 배치형태를 변화시키면서 좌표 및 길이의 오차에 대하여 분석하였다. 그 결과 초점거리가 긴 측량용사진기 Wild P31이나 중형사진기 ASAHI PENTAX 6$\times$7의 경우 기준점 수 및 배치형태가 오차에 미치는 영향이 작았으나 초점거리가 짧은 비측량용 사진기 NIKON FM2는 기준점수 및 배치형태가 오차에 미치는 영향이 컸다. 따라서 이러한 단점을 극복하고 오차가 수렴하기 위해서는 최소한 기준점수 6점 이상을 측량대상 지역에 고루 분포시키고 또한 측량대상물을 촬영축에 직각방향으로 배치하여야 한다는 것을 알 수 있었다.
최근 들어 운용비용이 저렴하고 신속한 데이터 획득 및 처리가 가능한 무인항공기(드론)를 이용한 측량 및 지도 제작이 활발히 진행되고 있으며, 그 활용도는 지형 변화분석, 시설물 모니터링, 농업, 임업 등 여러 분야로 확장되고 있다. 드론의 높은 활용도의 바탕에는 높은 공간 정확도의 획득이 가능하다는데 있으며, 관련하여 드론 기반 공간 정확도의 평가 결과가 여러 연구를 통해 보고되었다. 대부분의 연구는 잘 분포된 지상기준점을 활용하여 획득 가능한 정확도를 분석한 경우이며, 부분적으로 기준점의 개수의 변화에 따른 정확성을 평가한 경우가 있다. 본 연구에서는 도로, 관로, 철도 등 선형 대상지에 드론을 이용한 측량을 수행할 경우 획득 가능한 공간 정확성을 확인하기 위해, 기준점 배치를 여러 조합으로 나누어 정확성을 평가 해보았다. 선형 대상지를 따라 기준점의 편위 및 밀도에 따른 정확성을 평가하였고, 추가적으로 카메라 캘리브레이션의 영향, 횡중복 스트립 개수에 따른 정확성 또한 평가하였다. 실험 결과 기준점의 밀도에 비해 기준점 배치의 편위가 정확성에 더 큰 악영향을 주었으며, 미리 카메라 캘리브레이션을 수행하고 사용하는 것이 현장 셀프 캘리브레이션에 비해 기준점의 배치나 개수가 충분치 못한 경우에 오차를 줄일 수 있었다. 또한, 선형 방향으로의 스트립 수를 늘리는 것은 정확도 향상에 큰 도움이 되지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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