오늘날 수자원관리의 중요성이 날로 증가하는 가운데 하천측량기술은 하천현황의 기본자료를 제공한다는 점에서 중요한 기술이다. 또한 GPS는 그 활용성이 증가하고 있으며, 세계측지계를 기준으로 하는 시대에는 활용범위가 더욱 넓어질 것으로 예상된다. 본 연구는 이러한 GPS의 RTK측량방법을 이용하여 거창 황강에서 하천현황측량을 실시하고 그 결과를 기존의 주요한 하천측량기술이었던 토탈스테이션에 의한 측량결과와 비교한 연구로, 횡단면도는 Hec-Ras 수문해석프로그램과 CAD를 이용하여 작성하였다. 연구결과 작업시간은 15.3%가 절감되고, 작업량은 42.5%가 늘어났으며, RTK측량에 있어서 캘리브레이션 실시여부의 표준오차는 2.1cm인 것으로 나타났다. 따라서 하천현황측량에 있어서 RTK GPS에 의한 측량방법이 토탈스테이션에 의한 방법보다 더욱 효율적인 측량방법이란 것을 것을 알 수 있었다.
오늘날 수자원관리의 중요성이 날로 증가하는 가운데 하천측량기술은 하천현황의 기본자료를 제공한다는 점에서 중요한 기술이다. 또한 GPS는 그 활용성이 증가하고 있으며, 세계측지계를 기준으로 하는 시대에는 활용범위가 더욱 넓어질 것으로 예상된다. 본 연구는 이러한 GPS의 RTK측량방법을 이용하여 거창 황강에서 하천현황측량을 실시하고 그 결과를 기존의 주요한 하천측량기술이었던 토탈스테이션에 의한 측량결과와 비교한 연구로, 횡단면도는 Hec-Ras 수문해석프로그램과 CAD를 이용하여 작성하였다. 연구결과 작업시간은 15.3%가 절감되고, 작업량은 42.5%가 늘어났으며, RTK측량에 있어서 캘리브레이션 실시여부의 표준오차는 2.1cm인 것으로 나타났다. 따라서 하천현황측량에 있어서 RTK GPS에 의한 측량방법이 토탈스테이션에 의한 방법보다 더욱 효율적인 측량방법이란 것을 것을 알 수 있었다.
Nowadays, it grows bigger the importance of water resource management, and so, hydrographic surveying technology in river is important because it serves basic data about river environment. And, also, the application field of GPS has been increased and expected to be more increased because of the cha...
Nowadays, it grows bigger the importance of water resource management, and so, hydrographic surveying technology in river is important because it serves basic data about river environment. And, also, the application field of GPS has been increased and expected to be more increased because of the change of the geodetic reference system to World Geodetic System. In this study, hydrographic surveying in Hwang river in Geochang is accomplished by RTK GPS and Total Station and they are compared and analyzed the both results. The section profile in river is made by Hec-Ras program and CAD. The results show it can be saved 15.3% in surveying times and the amount of surveying works can be enlarged 42.5%. And the standard error between RTK results with calibration and the results without calibration turned out as 2.1 cm. So we have a conclusion that RTK GPS is more efficient surveying method than total station in hydrographic surveying in river.
Nowadays, it grows bigger the importance of water resource management, and so, hydrographic surveying technology in river is important because it serves basic data about river environment. And, also, the application field of GPS has been increased and expected to be more increased because of the change of the geodetic reference system to World Geodetic System. In this study, hydrographic surveying in Hwang river in Geochang is accomplished by RTK GPS and Total Station and they are compared and analyzed the both results. The section profile in river is made by Hec-Ras program and CAD. The results show it can be saved 15.3% in surveying times and the amount of surveying works can be enlarged 42.5%. And the standard error between RTK results with calibration and the results without calibration turned out as 2.1 cm. So we have a conclusion that RTK GPS is more efficient surveying method than total station in hydrographic surveying in river.
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문제 정의
분석하였다. 또한 RTK GPS 측량을 실시함에 있어서 이동국의 위치정확도를 향상시키기 위하여 사이트 캘리브레이션을 실시하게 되는데 본 연구에서는 사이트 캘리브레이션의 실시여부에 따른 오차를 파악하기 위하여 황강 일부 지역에서 캘리브레이션을 실시하지 않은 경우와 실시한 경우의 측량을 실시하여 또한 그 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 하천측량에 있어서 기존에 실시되어 오던 토탈스테이션에 의한 측량방법과 RTK GPS의 측량 방법에 의한 작업효율성을 비교하고 RTK GPS측량에 있어서 캘리브레이션의 실시여부에 따른 차이를 분석하고자 거창군 황강일대에 시험관측지역을 선정하고 두 가지 방법에 의한 하천현황측량을 실시하고 비교.분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
Hec-Ras프로그램에서는 두 단면의 비교 단면을 만들 수 있는 기능이 없으므로 CAD를 이용하여 두 단면에 대하여 횡단면을 작성한 후 다시 중복도면을 작성하였다. 이는 두 가지 방식에 의한 측량이 서로 다른 날자에 실시되었고 또한 횡단측량을 실시한 변곡점이 단면마다 측량방식에 따라 약간 다르게 나타나므로 두 가지 측량 결과를 하나의 도면으로 중첩시켜 비교해 보고자 한 것이다.
나뉘어진다. 종단측량은 하천의 양안에 설치된 거리표, 양수표, 수문, 기타 중요한 장소의 표고를 측정하는데 그 목적이 있다. 측량은 수준기점으로부터 다음의 수준 기점에 결합하는 방법으로 시행하며 반드시 1왕복 이상 관측하여 충분한 정밀도를 확보하여야 한다.
제안 방법
그러나 이를 확대하여 보면 토탈스테이션에 의한 측량결과는 25개의 지점을 표시하고 있고 RTK GPS에 의한 측량결과는 36점의 지점을 표시하고 있어 RTK GPS에 의한 측량결과가 더욱 자세한 횡단면도를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 두 측량방법에 의한 작업효율성을 비교하고자 10개의 단면에 대한 작업시간을 측정하였고 아울러 횡단 측량을 위해 거리와 표고를 측정한 총 변곡점의 수를 정리하면 표 5와 같다.
또한 F단면 측량에 있어서는 RTK GPS측량을 실시함에 있어서 캘리브레이션(Cablibration) 시행여부가 측량 결과에 미치는 영향을 파악하고자 캘리브레이션을 실시하지 않고 먼저 RTK GPS측량을 실시하였으며 동일지점에 대하여 캘리브레이션을 실시하고 다시 RTK GPS 측량을 실시하였다. 표 6은 F단면에 대한 RTK GPS 측량 결과를 정리한 것이다.
또한, 황강천 F단면에 있어서는 RTK GPS 측위방식에서 캘리브레이션의 영향정도를 파악하기 위하여 먼저 캘리브레이션을 실시하지 않고 RTK 측량을 실시하였으며, 다시 현장주변의 네 개의 기지점을 활용하여 캘리브레이션을 실시한 후 다시 RTK 측량을 실시하였다. 그림 6은 Trimble 컨트롤러에서 사이트 캘리브레이션을 실시하기 위한 메뉴를 보여주고 있다.
본 연구는 하천측량기술의 효용성을 검증하고자 RTK GPS방법을 적용하여 하천현황측량을 실시하고 그 결과를 토탈스테이션에 의한 하천측량결과와 비교.분석한 연구이다.
본 연구를 위하여 거창군 황강 지류에서 실시된 하천측량 결과를 비교하기 위하여 토탈스테이션에 의한 측량 결과와 RTK-GPS에 의한 측량결과를 하나의 도면으로 중첩시켜 보았다. Hec-Ras프로그램에서는 두 단면의 비교 단면을 만들 수 있는 기능이 없으므로 CAD를 이용하여 두 단면에 대하여 횡단면을 작성한 후 다시 중복도면을 작성하였다.
연구대상 지역은 경상남도 거창군에 위치한 황강으로서, 황강은 합천댐의 지류하천이다. 연구결과의 신뢰성을 확보하기 위하여 3개의 서로 다른 지류지역에서 하천측량을 실시하였으며, 하천측량이 실시된 황강 주변의 연구대상지역은 그림 2 및 그림 3과 같다.
연구대상지역에 대하여 10개의 단면에 대한 하천 현황측량 계획을 수립하고 토탈스테이션을 이용하여 하천측량을 실시하였다. 토탈스테이션에 의한 하천측량 작업내용은 표 3에 정리하였으며, 그림 7은 거창 위천에서 토탈스테이션에 의한 하천측량 모습을 보여주고 있다.
연구대상지역에 있어서 10개의 하천단면에 대하여 GPS 를 이용하여 실시간이동측위(RTK)방식으로 하천현황측량을 실시하였다. 그림 4는 거창 2지역 황강천에서의 기준국과 이동국(로버)에 의한 RTK GPS 측량모습을 보여주고 있으며, RTK GPS 측량장비와 내용을 정리하면 표 1과 같다.
분석한 연구이다. 연구를 위하여 경상남도 거창군의 황강에 대하여 연구대상 지역을 선정하고 실제로 RTK GPS에 의한 현황측량과 토탈스테이션에 의한 현황측량을 실시하여 측량과정에서 작업시간과 작업량을 중심으로 하여 작업효율성과 측량결과를 비교. 분석하였다.
측량은 하천주변에 설치된 기지기준점을 기준으로 하천 현황측량과 횡단측량으로 나누어 실시되었으며 , 측량 결과는 하천단면을 따라 표고가 변하는 변곡점에 대한 3차원 좌표값으로 정리되었다. 10개의 측량단면중 토탈스테이션에 의한 A단면의 측량결과를 정리하여 나타내면 표 4와 같고, 또 이 결과를 수문해석프로그램인 Hec-Ras에 입력하여 그려준 횡단면도는 각각 그림 8과 같다.
대상 데이터
연구대상 지역은 경상남도 거창군에 위치한 황강으로서, 황강은 합천댐의 지류하천이다. 연구결과의 신뢰성을 확보하기 위하여 3개의 서로 다른 지류지역에서 하천측량을 실시하였으며, 하천측량이 실시된 황강 주변의 연구대상지역은 그림 2 및 그림 3과 같다.
데이터처리
그림 5의 횡단면도는 수문해석 프로그램인 Hec-Ras 에 의하여 작성하였으며 RTK GPS 측량의 경우 기준국이 설치되고 캘리브레이션이 실시된 후 이동국(로버)이 움직이기 시작하면 변곡점 측량이 매우 수월하므로 A 단면에 대하여 36개의 표고가 변하는 변곡점에서 RTK측량을 실시하여 비교적 상세한 횡단면도를 얻을 수 있었다.
이론/모형
그림 4는 거창 2지역 황강천에서의 기준국과 이동국(로버)에 의한 RTK GPS 측량모습을 보여주고 있으며, RTK GPS 측량장비와 내용을 정리하면 표 1과 같다. RTK GPS는 측량과정에서 3차원 좌표가 직접 취득되므로 후처리할 내용이 없으나 측량계획과 기준점처리 등 전체적인 GPS 데이터의 처리는 Trimble TGO를 이용하였다. 기준좌표계는 베셀타원체 기반의 지역측지계 기준이며, 이는 컨트롤러를 이용하여 프로젝트 설정 단계에서 설정해 준 것이고 기지좌표 입력에 있어서 또한 베셀좌표값을 입력해 주었으므로 모든 좌표는 베셀 좌표계를 기준으로 나타나게 된다.
성능/효과
표고차이를 보여주고 있다. 그러나 이를 확대하여 보면 토탈스테이션에 의한 측량결과는 25개의 지점을 표시하고 있고 RTK GPS에 의한 측량결과는 36점의 지점을 표시하고 있어 RTK GPS에 의한 측량결과가 더욱 자세한 횡단면도를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 두 측량방법에 의한 작업효율성을 비교하고자 10개의 단면에 대한 작업시간을 측정하였고 아울러 횡단 측량을 위해 거리와 표고를 측정한 총 변곡점의 수를 정리하면 표 5와 같다.
따라서 이와 같은 비교분석을 통하여 하천 현황측량에 있어서 RTK GPS측량의 경우가 토탈스테이션 측량의 경우보다 정확도면에서는 큰 차이를 나타내지 않으면서 단면을 더 자세하게 묘사하고 있었으며, 작업시간을 단축시키면서 작업량을 늘려주고 있어 작업효율성을 크게 개선시키는 것을 알 수 있었다.
5점을 측량하여 RTK GPS 측량의 경우가 보다 많은 측점을 보다 짧은 시간에 측량할 수 있었으며, 따라서 횡단면도 작성시 실제 지형에 더욱 가까운 횡단면도 작성이 가능함을 보여 주었다. 따라서 하천 현황측량에 있어서 RTK GPS측량방식이 토탈스테이션 측량방식보다 작업효율성이 높다는 것을 알 수 있었다. 또 하천측량과 같은 국소지역에서 RTK GPS측량을 실시하는 경우 현장사이트 캘리브레이션의 실시여부에 따른 교차의 평균값은 1.
분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 먼저, 같은 작업조건하에서 한 단면의 횡단측량에 소요되는 작업시간을 비교한 결과 토탈스테이션 측량의 경우 1단면 평균 26.8분이 소요되었고 RTK GPS의 경우 22.7분이 소요되어 RTK GPS 측량방식이 토탈스테이션 측량방식보다 작업시간에 있어서 4.1 분(작업시간의 15.3%)을 단축시킬 수 있음을 알 수 있었고 한 단면당 표고변화를 알기 위해 측량된 변곡점이, 토탈스테이션 측량의 경우 평균 24.2점을 측량하였고, RTK GPS의 경우 평균 34.5점을 측량하여 RTK GPS 측량의 경우가 보다 많은 측점을 보다 짧은 시간에 측량할 수 있었으며, 따라서 횡단면도 작성시 실제 지형에 더욱 가까운 횡단면도 작성이 가능함을 보여 주었다. 따라서 하천 현황측량에 있어서 RTK GPS측량방식이 토탈스테이션 측량방식보다 작업효율성이 높다는 것을 알 수 있었다.
보조수(기록수) 두 사람이 필요하였다. 아울러 횡단측량게 소요되는 시간이 1단면 평균 토탈스테이션에 의한 측량의 경우 26.8분이 소요되었고 RTK GPS에 의한 경우 22.7분이 소요되어 작업시간에 의한 단순비교시 RTK GPS측량방식이 토탈스테이션 측량방식보다 작업시간을 4.1 분 단축시킬 수 있었으며, 이는 1단면 측량에 소요되는 전체 작업시간의 15.3%에 해당하는 수치이다. 그러나 작업 시간을 줄어들었음에도 불구하고 10개의 단면을 횡단하면서 측량한 지점의 수는 토탈스테이션 측량의 경우 총 242점이었고 RTK GPS의 경우 총 345지점으로 나타나 작업량은 103점이나 늘어났으며 이는 토탈스테이션의 작업량을 기준으로 볼 때 42.
표 6에서 보는 것과 같이 표고의 교차는 최소 0.003m 에서부터 최대 0.043m에 이르기까지 나타나고 있으며, 교차의 절대값의 평균은 0.018m이고 표준오차(standard error)는 0.02IM로 나타나 국소지역에서 RTK GPS 측량을 실시하는 경우 사이트 캘리브레이션에 의한 영향은 그리 크지 않은 것으로 나타났다.
참고문헌 (8)
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