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문제 정의
- 다만, 다양하고 많은 데이터를 이용하여 좀 더 나은성과의 도출, 혹은 선택한 고정점이 최적인지를 판단하기 위하여 검측데이터 또한 고정점으로 사용하여 망조정을 수행하고 그 결과를 분석하여 판단의 근거를 확보하는데 목적이 있었다.
- 본 연구에서는 KGD2002성과를 산출하는 여러 공정을 제시하고 GPS망조정의 성과산출 절차와 EDM망조정의 성과산출 절차를 고찰하고, GPS 현지관측에 의해 산정된 조정 결과와 실용성과로 고시예정인 KGD2002성과와 비교, 점검하는데 연구목적이 있다.
- 본 연구에서는 KGD2002성과의 산정을 위한 GPS와 EDM망조정의 성과산출 절차를 고찰하고, GPS 현지 관측으로 산정된 조정결과를 이용하여 실용성과로 고시 예정인 KGD2002성과와 비교, 분석하는데 목적이 있다. 연구 결과와 내용을 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 2등기준점 및 3등경계점 좌표를 모두 고정하여 산출된 EDM지역의 최종성과와 GPS현지관측 데이터를 GPS 2등 기준점을 고정하여 산출된 결과를 비교하여 최종성과의 정확도를 검증하였다.
- 2등기준점망의 전면 재처리에 사용할 기선해석 소프트 웨어로는 LGO(Lecia Geomatics Office)와 TGO(Trimble Geomatics Office) 의 스테틱 모듈(static processing module)과 스위스 베른공과대학교에서 개발한 과학기술용 초고 정밀 기선해석 소프트웨어인 BERNESE가 가지는 특성들을 비교하여 최종적으로 LGO를 선정하여 사용하였다. 이에 반해 3등기준점망의 경우는 69개의 사업지구로 나눈 후 중복점을 포함하여 11, 012점에 대한 관측을 수행하였기 때문에 모든 데이터를 재처리하는 것이 불가능하여 납품성과물의 점검을 통하여 데이터의 재처리가 필요한 지역에서의 효율성을 높이기 위해서 원칙적으로 사업수행자가 사용한 소프트웨어를 사용하고 다만 Leica와 Trimble계열 이외의 소프트웨어를 사용한 경*는 LGO로재처리를 실시하였다.
- GPS망조정의 최종성과를 점검하기 위해 GPS 현지 관측데이터 중 GPS망조정지역에 포함되는 20점의 기준점을 대상으로 GPS상시관측점 혹은 2등기준점을 고정하는 방사 기선해석 방식으로 좌표를 산정하였다.
- 각각의 사업지구에서 취득된 GPS관측데이터는 LGO static data processing 모듈을 이용하여 GPS상시관측점 을 고정하고 메뉴얼 방식의 기선해석을 실시하였으며, 측점 사이의 기선장을 고려하여 정밀궤도력을 사용하였다 (국립지리원, 2001). 다만 사업지구 내에 상시관측 점이 없는 경우는 GPS2등기준점 망조정에서 산정된 좌표를 사용하였다.
- 기선해석을 통해 얻어진 기선벡터는 LGO network adjustment 모듈을 이용하여 최소제약조정 이후 사업지구 내의 상시관측점과 모든 2등기준점을 고정하여 조정을 실시하고 최종적인 결과를 산출하였다.
- 따라서 2등점과 3등경계점을 고정점으로 사용한 경우(본연구의 최종성과), 2등기준점과 검측데이터를 사용한 경우, 2등기준점과 검측데이터 그리고 3등 경계점 좌표를 고정점으로 사용한 경우로 분류하여 망조정 결과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 2등기준점을 고정점으로 사용한 결과, 2 등 및 3등 경계점을 고정점으로 사용한 결과 등을 비교하여 최종으로 2등 및 3등 경계점을 고정점으로 조정한 결과를 최종성과로 결정하여 EDM지역의 성과를 산출하였다. 다만, 다양하고 많은 데이터를 이용하여 좀 더 나은성과의 도출, 혹은 선택한 고정점이 최적인지를 판단하기 위하여 검측데이터 또한 고정점으로 사용하여 망조정을 수행하고 그 결과를 분석하여 판단의 근거를 확보하는데 목적이 있었다.
- 이용하였다. 본 프로그램은 초기 입력좌표로 거리 및 각을 계산하여 입력 데이터인 거리 및 각 관측치와 비교를 통하여 예비계산을 수행하고 입력된 고정점 좌표를 이용하여 망 조정을 수행하며, 조정량과 측정량 사이의 오차의 분배, 평면 직각좌표의 산출 등을 수행할 수 있다. 망조정의 핵심적인 부분은 주 프로그램 내에서 수행되며, 부 프로그램을 통하여 부수적인 데이터 처리가 수행된다.
- 수행한 EDM부분 망조정은 KTN87성과산출에 사용된 프로그램을 수정하여 FORTRAN으로 개발된 Net7000을이용하였고, 컴파일러는 Lahey Fortran90을 이용하였다. 본 프로그램은 초기 입력좌표로 거리 및 각을 계산하여 입력 데이터인 거리 및 각 관측치와 비교를 통하여 예비계산을 수행하고 입력된 고정점 좌표를 이용하여 망 조정을 수행하며, 조정량과 측정량 사이의 오차의 분배, 평면 직각좌표의 산출 등을 수행할 수 있다.
- 좌표의 비교는 경위도좌표와 평면직각좌표를 이용하였다. 우선 경위도좌표의 각 지역별 최대, 최소 평균 2D- RMSE를 구하여 표 5와 그림 10으로 나타내었다.
- 첫째, KGD2002산정을 위한 GPS망 지역의 성과산정 절차와 EDM망 지역의 성과산출 절차를 고찰하였으며, KGD2002 최종성과의 점검을 위해 EDM사업지역 증 7개의 테스트지역에서 137점의 GPS현지관측을 실시하였다. 둘째, GPS망지역에 포함되는 현지관측 데이터 20점 성과를 GPS망조정 최종성과와 비교한 결과, 수평 방향에서 평균 2.
대상 데이터
- EDM망조정은 현재까지 관측된 기준점 중에서 EDM 관측지역에 해당하는 지역을 대상으로 하기 때문에 정밀1, 2차기준점측량 데이터 중에서 GPS관측지역에 해당하지 않는 지역의 관측데이터를 사용하였다.
- 3등기준점측량 사업지구 중 가야지구를 테스트지역으로 선정하여 통계모델을 결정한다.
- 검측데이터를 고정점으로 사용하여 망조정을 실시한 지역은 부산마산지역, 나주광주지역, 광양순천지역, 대구 경남지역 등 4개 지역이다.
- 삼각점의 망조정성과의 현지점검과 추가적인 자료를 제공하기 위하여 EDM사업지구 내의 7개의 테스트지역에서 총 137점을 선정하여 2006년 6월 15일~ 10월 27일에 GPS현지관측을 실시하였다. 현지관측에서 사용된 GPS수신기와 안테나 형태는 모두 Leica계열이며, 1점에 대한 관측시간을 2~3시간으로 하였다.
이론/모형
- GPS현지관측 데이터의 기선해석 결과와 본 연구에서 얻어진 조정성과 사이의 차이를 비교하여 표 3에, 그리고 통계값은 표 2에 나타내었으며 모두 공간위치 정확도 평가법(이영진 등, 2005)에 따라 계산하였다.
- 망조정을 통한 최종성과 산정을 위해서는 캐나다 Microsearch사에서 개발한 Geolab™ Version 2001을 원 칙적으로 사용하였다. Geolabe 모든 종류의 측량데이터의 조정이 가능하고, 조정에 사용되는 데이터의 수 제한이 없어서 신속하고 안정적으로 처리할 수 있으며, 특히 대규모 측지망의 조정에 매우 적합한 소프트웨어이다.
성능/효과
- GPS기선해석의 경우 기선장을 고려하여 IGS에서 제공하는 정밀궤도력을 사용하였고 자료처리의 결과 모두 미지 정수 고정해를 얻을 수 있었다. 표 2는 GPS망 조정성과의 점검을 위해 사용될 20개의 점들에 기선의 요약을 나타내는 것이다.
- 각 지 역별로 오차의 분포를 도표로 표현하면 서울의 경위도 좌표를 이용한 2D-RMSE는 5cm이하인 점이 약 61%였으며, 최대 14cm의 차이가 있는 점이 있었다. 서산의 경위도좌표를 이용한 2D-RMSE는 5cm이하인 점이 전체 5점 중 1점이였고, 최대 9.
- 검측 데이터와 EDM최종성과와의 차이를 평면직각좌표 2D- RMSE의 평균을 고려하여 판단하였을 경우에도, 부산에서 6.5cm로 가장 크게 나타났고, 대구에서는 1.6cm로 가장 작게 나타났다. 또한 서울, 대전, 부산에서는 검측 데이터와 EDM최종성과사이의 차이가 최대 14cm까지 차이가 발생하는 데이터도 있었다.
- 검측데이터와 EDM최종성과와의 차이를 경위도 2D- RMSE평균을 기준으로 했을 때, 부산에서 6.4cm로 가장 크게 나타났고 대구에서는 L4cm로 가장 작게 나타났다. 또한 서울, 대전, 부산에서는 검측데이터와 EDM 최종성과 사이의 차이가 최대 14cm까지 차이가 발생하는 데이터도 있었다.
- 광주의 경위도 좌표를 이용한 2D-RMSE는 5cm 이하인 점이 전체 16개 중에서 15점이였고, 최대 6.8cm의 차이를 나타내었으며, 광양지역 또한 대구와 마찬가지로 4점 모두 5cm이내의 차이를 가짐을 확인할 수 있었다. 부산은 다른 지역에 비하여 EDM 최종좌표와 검측한 데이터 사이에 차이가 크게 발생하였다.
- 4cm로 가장 작게 나타났다. 넷째, EDM성과 산정에서는 부산지역을 제외하고는 정확도 수치에서 다소 차이가 있으나 실용적인 측면에서는 거의 동등하므로 2등점과 GPS3등성과를 고정하는 방식으로 EDM성과를 산정할 수 있다고 판단된다.
- 실시하였다. 둘째, GPS망지역에 포함되는 현지관측 데이터 20점 성과를 GPS망조정 최종성과와 비교한 결과, 수평 방향에서 평균 2.3cm, 2D-RMS는 2.7cm로 전반적으로 GPS 사업지구의 경우에는 망조정 성과가 양호하다고 볼 수 있으며, 수직방향에서는 평균 5.5cm, 2D-RMS7} 6.5cm의 차이가 다소 크게 나타났다.
- 부산.마산 지역을 제외하고 나머지 3개 지역은 2등 기준 점과 검측성과를 고정점으로 사용한 경우가 다른 고정 점을 사용한 경우보다 양호한 결과를 얻었고, 2등 기준 점과 3등경계점을 고정한 경우와 2등기준점, 3등경계점 그리고 검측 데이터를 모두 고정한 경우는 매우 유사한 결과를 얻었다. 따라서 부산지역을 제외한다면 2등 기준 점과 검측점을 고정한 경우가 성과산정방법으로 선택될 수 있으나 검측기선의 길이가 멀고 수평위치에 대한 재점검이 이루어져야 하는 등 추가검토가 필요하므로 우선 2등 기준 점과 경계점을 고정하여 성과를 산출하는 것이 타당한 것으로 보여진다.
- 분석내용을 종합하면, 부산지역을 제외하고는 고정 점의 선택에 따라 정확도면에서 수치에는 다소 차이가 있으나 실용적인 측면에서는 거의 동등하다고 판단할 수 있다고 보여진다. 그러므로 본조정에서는 2등점과 GPS망 성과를 고정하는 방식으로 EDM성과를 산정하는 것이 타당하다고 사료된다.
- 셋째, EDM망지역에서 2등기준점과 3등기준점과의 중복점을 고정하여 산출된 최종좌표와 GPS 현지 검측성과를 비교한 결과, 수평성분에서 부산 2D-RMS 6.4cm로 가장 크게 나타났고 대구 2D-RMS 1.4cm로 가장 작게 나타났다. 넷째, EDM성과 산정에서는 부산지역을 제외하고는 정확도 수치에서 다소 차이가 있으나 실용적인 측면에서는 거의 동등하므로 2등점과 GPS3등성과를 고정하는 방식으로 EDM성과를 산정할 수 있다고 판단된다.
- 있다. 이 표들을 비교분석해 보면, 부산지역은 2등 기준 점 및 3등경계점을 고정한 경우에 가장 좋은 결과를 보여주고 있으며, 얻었고, 2등기준점 및 검측성과를 고정한 경우 또는 2등기준점과 검측성과 및 3등경계점 모두를 고정한 경우에는 결과가 좋지 않았다. 따라서 부산지역의 경우에는 2등기준점과 3등 경계점을 고장하는 방식이 선택될 수 있다.
- 표 2에 나타낸 바와 같이 KGD2002성과와 점검성과 간의 좌표차는 수평방향의 경우 평균 2.3cm의 차이를 보였으며, RMS 값은 2.7cm이므로 일치하고 있음을 알 수 있다. 이에 반하여 수직방향의 차이는 평균 5.
- 수평에 비하여 수직방향의 정확도가 낮은 것은 GPS측량 자체가 가지는 문제이며, 이에 추가하여 본 연구에서는 두 측점 사이의 기선장에 비하여 관측 시간이 충분하지 않은 것이 하나의 요인으로 보인다. 현지검측의 주된 목적인 조정성과의 정확도의 평가보다는 조정작업에서 부주의로 인하여 발생 가능한 과대 오차의 점검이기 때문에 검측결과는 GPS망조정에 심각한 문제가 없음을 확인해 준다.
후속연구
- 다섯째, 부산지역, 수도권 등 개방된 형태의 EDM 사업지구는 추가적인 GPS관측을 실시하여 고정점의 수를 늘리는 대책을 마련하고 표고(높이)성과를 재산출할 수 있도록 하는 연구가 필요하다.
- 이 결과를 종합해보면 전반적으로 GPS사업지구의 경우에는 망조정 성과가 양호하다고 볼 수 있으나, 특히 부산지역, 수도권 등 개방된 형태의 EDM사업지구는 추가적인 GPS관측을 실시하여 고정점의 수를 늘리는 대책을 마련하고 표고(높이)성과를 재산출할 수 있도록 지속연구가 필요하다.
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