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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 최근 세계적으로 그 효율성 및효용성이 증대되고 있는 최신의 측량기법인 인공위성에 의한 범 지구위치결정시스템(GPS : Global Positioning System)을 이용하여 신속하고 정확하게 필지정보를 취득 하고자 한다. GPS 측량기법의 정확도 및 효율성에 대한 실증분석을 위해 연구대상지역에 대하여 GPS관측을 실시·처리한 성과로부터 현행 측량방법에 의한 토털스테이 션시스템(Total Station System)의 성과와 비교·분석을 하고자 한다.
- GPS 측량기법의 정확도 및 효율성에 대한 실증분석을 위해 연구대상지역에 대하여 GPS관측을 실시·처리한 성과로부터 현행 측량방법에 의한 토털스테이 션시스템(Total Station System)의 성과와 비교·분석을 하고자 한다. 이에 따라 실증분석에서 얻어진 결과분석에 따라 지적측량을 위한 GPS의 활용방안을 제시하는데본 연구의 목적이 있다. 본 연구에서는 GPS관측을 하기 위하여 연구대상지역을 선정하여 GPS관측을 실시하였다.
- 이에 따라 실증분석에서 얻어진 결과분석에 따라 지적측량을 위한 GPS의 활용방안을 제시하는데본 연구의 목적이 있다. 본 연구에서는 GPS관측을 하기 위하여 연구대상지역을 선정하여 GPS관측을 실시하였다. 그러나 GPS관측에 의하여 얻어진 WGS84(World Geodetic System 1984)의 데이터는 3차원 지심좌표계로 산출된다.
- 하지만 우리나라에서 사용하고 있는 것은 Bessel 타원체이기 때문에 좌표변환 소프트웨어를 이용 하여 평면직각좌표계로 변환성과를 실시하고자 한다. 따라서 GPS측량에 의하여 얻어진 좌표와 토털스테이션시 스템에 의하여 산출된 좌표와 비교·분석하여 GPS측량의 정확도를 평가하고자 한다.
제안 방법
- 지적도면은 토지대장에 등록된 필지단위의 토지에 대한 경계를 획정하는 것을 주목적으로 하는 국가에서 만든 토지의 평면도인데, 토지소유권이나 물권이 미치는 한계를 결정하는 중요한 역할을 하고 있는 지적공 부중의 하나이다. 우리나라 지적도면의 작성은 1910～1924년까지 조선총독부에서 시행한 토지·임야조사사업 으로 기초측량 및 일필지측량을 실시하여 그 결과에 의하여 지적도면을 작성하였다.
- 본 연구를 위한 관측은 관측계획과 현장답사를 통하여 망구성 및 기준점의 위치를 확인하고, 관측사전계획을 통하여 위성상태 등을 확인한 후 GPS관측을 실시하였다. 관측에 사용된 수신기는 Leica사의 SR500과 Sokkia사 radian system 정밀측량용 수신기를 사용하였다.
- 기준점은 축척 1 : 25,000 지형도상에서 선점하고, 이를 기반으로 현장답사를 통하여 기준점 상태를 조사하였다. 그리고 기준점의 상태는 대한지적공사 충북지사의 자문을 얻어 위성신호 수신가능성, 전파에 미치는 장애물 등을 검토하여 기준점을 확정하였다.
- 기준점은 축척 1 : 25,000 지형도상에서 선점하고, 이를 기반으로 현장답사를 통하여 기준점 상태를 조사하였다. 그리고 기준점의 상태는 대한지적공사 충북지사의 자문을 얻어 위성신호 수신가능성, 전파에 미치는 장애물 등을 검토하여 기준점을 확정하였다. 이렇게 확정된 기준점을 가지고 GPS 관측망을 구성하였다.
- 연구대상지역을 토털스테이션을 이용해서 관측할 경우에는 도근점 측량이 필수적이므로 본 연구대상지역의 도근점에 대한 GPS측량을 시행하였다. 연구대상지역의 도근망은 그림 3과 같이 구성하였다.
- 기지점으로부터 각각의 필지경계점을 관측하여 좌표를 산출하였다. 필지경계점의 경우 총 20측점을 관측하였다.
- 필지경계점의 경우 총 20측점을 관측하였다. 필지경계점의 산출성과는 static GPS측량에 의하여 이루어졌으며, 점당 약 10분에서 15분정도로 수신을 하였다.
- 토털스테이션 좌표와 GPS 산출좌표와의 비교·분석은 토털스테이션 측량으로 확정이 되어있는 좌표값과 GPS 측량에 의하여 산출된 좌표값을 비교하였다. 도근점의 분석과 같이 토털스테이션 좌표와 GPS 산출좌표의 종·횡선오차를 산출하고, 산출된 ΔX, ΔY로 연결오차를 산출하여 분석하였다.
- 토털스테이션 좌표와 GPS 산출좌표와의 비교·분석은 토털스테이션 측량으로 확정이 되어있는 좌표값과 GPS 측량에 의하여 산출된 좌표값을 비교하였다. 도근점의 분석과 같이 토털스테이션 좌표와 GPS 산출좌표의 종·횡선오차를 산출하고, 산출된 ΔX, ΔY로 연결오차를 산출하여 분석하였다. 표 2는 토털스테이션 측량과 GPS측량을 비교하여 측점별 종·횡선오차, 연결오차, 이에 대한 RMSE를 비교·분석하여 나타낸 것이다.
- 토털스테이션과 GPS의 필계경계점간 거리분석은 도근점 분석과 동일하게 토털스테이션에 의하여 산출된 좌표를 역계산하여 산출한 대상 필지경계점간 거리와 GPS측량에 의하여 산출된 거리를 비교·분석하였다. 표 3은 필지경계점간 거리오차를 나타낸 것이다.
- 지적측량을 위한 GPS의 활용방안에 관한 연구로서 실증분석에서 얻어진 정확도에 대해 분석하기 위하여 기존의 토털스테이션과 GPS 측량에 의하여 산출한 좌표값에 대하여 비교·분석한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수있었다.
- 따라서 본 연구에서는 최근 세계적으로 그 효율성 및효용성이 증대되고 있는 최신의 측량기법인 인공위성에 의한 범 지구위치결정시스템(GPS : Global Positioning System)을 이용하여 신속하고 정확하게 필지정보를 취득 하고자 한다. GPS 측량기법의 정확도 및 효율성에 대한 실증분석을 위해 연구대상지역에 대하여 GPS관측을 실시·처리한 성과로부터 현행 측량방법에 의한 토털스테이 션시스템(Total Station System)의 성과와 비교·분석을 하고자 한다. 이에 따라 실증분석에서 얻어진 결과분석에 따라 지적측량을 위한 GPS의 활용방안을 제시하는데본 연구의 목적이 있다.
- 그러나 GPS관측에 의하여 얻어진 WGS84(World Geodetic System 1984)의 데이터는 3차원 지심좌표계로 산출된다. 하지만 우리나라에서 사용하고 있는 것은 Bessel 타원체이기 때문에 좌표변환 소프트웨어를 이용 하여 평면직각좌표계로 변환성과를 실시하고자 한다. 따라서 GPS측량에 의하여 얻어진 좌표와 토털스테이션시 스템에 의하여 산출된 좌표와 비교·분석하여 GPS측량의 정확도를 평가하고자 한다.
- 본 연구를 위하여 사용된 관측장비는 Leica사의 SR500과 Sokkia사 radian system 정밀측량용 수신기를 사용하여 관측을 하였다. Leica SR500 수신기 3대를 기지점(보조삼각점)에 고정하고, Leica 및 Sokkia의 수신기 4대를 이용하여 도근점 및 필지경계점을 관측하였다. 수신기중 나머지 한 대는 GPS미지점에 설치하여 위성신호를 동시에 수신하여야 하는데 관측시간은 관측조건과 요구 정밀도에 달려 있다.
- 연구대상지역의 도근망은 그림 3과 같이 구성하였다. GPS측량으로 필지 경계점을 관측할 경우 별도로 도근망을 구성하거나 관측을 할 필요성은 없지만, 본 연구에서는 현행 토털스테이션 성과와 비교를 위해 도근망의 구성과 GPS측량을 시행하였다. 기준점성과는 3개의 기지점(보조삼각점)으로 부터 GPS측량에 의하여 산출하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위한 관측은 관측계획과 현장답사를 통하여 망구성 및 기준점의 위치를 확인하고, 관측사전계획을 통하여 위성상태 등을 확인한 후 GPS관측을 실시하였다. 관측에 사용된 수신기는 Leica사의 SR500과 Sokkia사 radian system 정밀측량용 수신기를 사용하였다. 관측으 로부터 얻어진 데이터는 Leica에서 제공된 Ski-pro 소프 트웨어에 의해 processing 과정과 좌표변환 과정을 거쳐 GPS 측량성과를 산출하게 된다.
- 연구대상지역의 선정은 사전답사와 도상계획을 통하여 접근방법, GPS 위성신호의 수신가능성, 전파에 영향을 미치는 장애물의 유·무 등의 제반 여건을 종합적으로 검토하여 충청북도 청주시 상당구 용암동 지적도(수치) 122장중 제74호 지역중에 3개 블럭을 선정하였다. 이 지역은 최근에 새로이 택지개발을 시행하고 있는 지역으로서 토털스테이션 측량에 의한 확정측량이 완료된 상태이다.
- 기지점으로부터 각각의 필지경계점을 관측하여 좌표를 산출하였다. 필지경계점의 경우 총 20측점을 관측하였다. 필지경계점의 산출성과는 static GPS측량에 의하여 이루어졌으며, 점당 약 10분에서 15분정도로 수신을 하였다.
- 본 연구를 위하여 사용된 관측장비는 Leica사의 SR500과 Sokkia사 radian system 정밀측량용 수신기를 사용하여 관측을 하였다. Leica SR500 수신기 3대를 기지점(보조삼각점)에 고정하고, Leica 및 Sokkia의 수신기 4대를 이용하여 도근점 및 필지경계점을 관측하였다.
성능/효과
- 표 2는 토털스테이션 측량과 GPS측량을 비교하여 측점별 종·횡선오차, 연결오차, 이에 대한 RMSE를 비교·분석하여 나타낸 것이다. 종·횡선오차의 RMSE는 Δx = ±0.02m, Δy = ±0.04m로 나타나 성과가 양호한 것으로 분석되었다. 종·횡선오차를 이용하여 산출한 연결오차의 RMSE는 ± 0.
- 이러한 결과를 종합해 보면, 모든 측점이 지적법 시행 규칙 제54조에 의한 측량성과 인정범위인 0.10m 이내로 분석되어 위성의 수신장애를 받지 않는 경지정리지역, 수치지적시행지역, 일반 측지측량에서 시간이나 경제적인 면에서 매우 효율적이다. 또한 향후 시행될 지적재조 사사업에 있어서도 매우 효율적일 것이라 판단된다.
- 분석결과 상대적으로 점간거리 오차가 가장 높게 산출된 거리는 50-2번지의 P9～P10의 거리로 0.05m로 나타 났다. 그러나 50-2번지의 P11～P12, 51-2번지의 P7～P8, 125-2번지의 P13～P14, 125-3번지의 P18～P19, 125-4번지의 P17～P18측점의 거리는 오차를 보이지 않아 GPS 측량의 높은 정확도를 나타내고 있다.
- 3m2로 나타나 성과가 양호한 것으로 분석되었다. 상대적으로 면적오차가 가장 크게 산출된 필지는 50-2번지의 필지로 0.4m2로 나타났고, 51-2번지와 51-5번지는 면적오차가 ±0.2m2로 나타나 대상 필지 중 오차가 가장 작게 산출되었다.
- 분석결과 기존의 성과와 비교를 하여도 거의 차이를 나타내고 있지 않아 매우 성과가 좋은 것으로 판단된다. 면적오차에서 가장 양호한 성과를 보인 곳은 51블럭의 51-2, 51-5번지이며, 오차는 0.
- 따라서, GPS에 의한 측량은 택지개발지역에서의 세부 측량과 경지정리지구, 임야지, 농경지 등의 지역에 있어 서는 위성전파 수신에 장애를 받지 않는 곳에서의 위치 정보 획득에 있어 시간이나 비용면에서 높은 효율성이 있을 것으로 판단된다.
- 첫째, ① 정확도 측면에서 토털스테이션은 1, 2차원의 위치측정 방식이며, 표고를 측정하려면 별도의 수준측량을 하여야 한다. 이에 반하여 GPS는 3차원 위치결정이 가능하다.
- 3m2로 나타나 성과가 양호한 것으로 나타났다. GPS에 의한 기준점 및 일필지측량에 있어서 종·횡선오차, 점간거리오차, 면적오차의 경우 대상지역의 모든 산출값이 오차허용범위 이내의 성과에 포함되어 GPS 측량성과의 높은 정확도를 확인할 수 있었다.
- 둘째, 효율성 분석결과에 의하면 GPS측량은 토털스테 이션 측량에 비해 다음과 같은 효과가 나타났다. 즉, 일필 지별 시간적 측면에서 30분, 인력적 측면에서 전체적으로 약 절반의 절감효과가 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과를 기초하여 GPS에 의한 100필지를 측량하였을 경우 시간적 측면에서 150분, 인력적 측면에서 약 10 명 정도의 비용절감 효과를 추정할 수 있다.
- 즉, 일필 지별 시간적 측면에서 30분, 인력적 측면에서 전체적으로 약 절반의 절감효과가 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과를 기초하여 GPS에 의한 100필지를 측량하였을 경우 시간적 측면에서 150분, 인력적 측면에서 약 10 명 정도의 비용절감 효과를 추정할 수 있다. 따라서 본연구에서 제시된 GPS측량을 지적재조사 및 지적측량에 적용하는 경우 많은 비용절감효과를 기대할 수 있다.
- 본 연구의 결과를 기초하여 GPS에 의한 100필지를 측량하였을 경우 시간적 측면에서 150분, 인력적 측면에서 약 10 명 정도의 비용절감 효과를 추정할 수 있다. 따라서 본연구에서 제시된 GPS측량을 지적재조사 및 지적측량에 적용하는 경우 많은 비용절감효과를 기대할 수 있다.
- 토털스테이션과 GPS측량방법의 효율성측면에서 시간과 인력에 대해 비교하여 보면 표 5와 같다. 이는 실제 관측 지역별 난이도의 차이가 있을 수 있으나, 분석결과 시가지나 건물밀집지역이 아닌 위성신호의 수신과 전파의 장애가 없는 경지정리지구나 택지개발지구에서는 현행 토털스테이션 측량과 GPS 측량방법을 비교할 경우 약 2배 정도의 차이를 나타내고 있어 GPS 측량방법의 효율성을 입증할 수 있었다.
- 둘째, 효율적인 측면에서 ① 토털스테이션의 경우 기상조건에 영향과 주간에만 관측이 가능하지만, GPS의 경우는 기상조건과는 무관하게 관측이 가능하고, 주야간 24 시간 관측이 가능하다. 단, GPS는 주변의 전파영향을 받는다.
- 첫째, 일필지측량의 종·횡선오차, 점간거리오차, 면적 오차를 분석한 결과 종·횡선오차에 대한 연결오차의 RMSE는 ±0.04m, 점간거리의 RMSE는 ±0.08m, 필지별 면적의 RMSE가 ±0.3m2로 나타나 성과가 양호한 것으로 나타났다. GPS에 의한 기준점 및 일필지측량에 있어서 종·횡선오차, 점간거리오차, 면적오차의 경우 대상지역의 모든 산출값이 오차허용범위 이내의 성과에 포함되어 GPS 측량성과의 높은 정확도를 확인할 수 있었다.
후속연구
- 이 지역은 최근에 새로이 택지개발을 시행하고 있는 지역으로서 토털스테이션 측량에 의한 확정측량이 완료된 상태이다. 따라서 일필지경계점들이 정확하고 일률적으로 표시 되어 있어 GPS 수신기에 의하여 일필지경계점을 측량할 경우 객관적이고 정확하게 비교·분석이 이루어질 수 있을 것이다.
- 10m 이내로 분석되어 위성의 수신장애를 받지 않는 경지정리지역, 수치지적시행지역, 일반 측지측량에서 시간이나 경제적인 면에서 매우 효율적이다. 또한 향후 시행될 지적재조 사사업에 있어서도 매우 효율적일 것이라 판단된다. 그림 4는 종선오차의 변화량을 나타낸 그래프이다.
- 따라서 수신장애를 받지 않는 곳에서의 위치정보 획득에 있어 높은 효율성이 있을 것으로 판단된다. 또한 기준점의 복구와 신설 그리고 향후 시행될 지적재조 사사업에 있어 GPS를 효율적으로 활용함에 있어서 매우 효과적일 것이라고 기대된다.
- 최근 지적재조사사업과 관련하여 이미 1990년대 들어서면서 GPS 상시관측소가 부분적으로 설치되기 시작하였으며, 전국적으로 67여개의 상시관측소가 운영되고 있으며, 향후 전국적으로 상시관측소를 행정자치부, 대한지적공사, 국립지리원, 해양수산부, 한국천문연구원, 한국지질자원연구소 등 여러 기관들이 상호협조 아래 추가 설치·운영될 계획이다.
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