[논문]현황측량을 위한 FKP Network RTK의 활용성 분석

한승희; 박홍태

doi:10.5762/kais.2014.15.4.2443

초록
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최근 네트워크 RTK사용자 수의 증대에 따라 기존의 VRS(Virtual Reference station)서비스의 접속대기시간이 길어져 측량소요시간이 길어지는 등의 불편함을 초래하고 있다. 국토지리정보원에서는 이러한 불편함을 해소하고자 단방향통신의 FKP(Flachen-Korrektur Parameter)기법을 개발하여 서비스하고 있으나 현장에서의 정확도에 대한 신뢰성 문제로 파급속도가 늦어지고 있다. 본 연구에서는 신뢰성검증을 위해 8점의 통합기준점을 검사점으로 하여 VRS와 FKP기법으로 측량한 결과를 다양하게 비교, 분석하였다. 결과분석에서 VRS기법에 비해 FKP기법에 의한 표준편차가 ${\pm}0.02m$로 약2배였으나 평균오차 X:-0.025m, Y:0.011m를 얻음으로써 현장실용성을 검증할 수 있었으며 현장에서의 FKP측량의 활용확대가 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The recent increase in the number of network RTK users has led to a longer wait time for connecting to the existing VRS service, and consequently caused inconvenience such as a longer turnaround time for surveys. To resolve such issue, the NGII has developed the FKP service that involves a one-way c...

The recent increase in the number of network RTK users has led to a longer wait time for connecting to the existing VRS service, and consequently caused inconvenience such as a longer turnaround time for surveys. To resolve such issue, the NGII has developed the FKP service that involves a one-way communication. However, it is not spreading across the market as fast as anticipated, due to accuracy problems in the field. This study uses eight unified control points for a reliability assessment to compare and analyze the survey results obtained through the VRS and FKP services in various ways. The analysis reveals that the standard deviation of the FKP service is ${\pm}0.02m$, which is two times larger than that of the VRS, whilst its standard errors are X:-0.025m and Y:0.011m, proving that it is reliable to be used in the field. Therefore, we expect that the FKP service is going to be more broadly utilized for field surveys in the future.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

일반적으로 VRS기법에 비해 다소 정확도가 떨어진다는 분석이 있었으나 구체적으로 좌표 오차의 비교뿐만 아니라 오차의 방향성, 반복 측정의 안정성 등에 대한 자세한 분석은 아직 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 통합기준점상에서 VRS와 FKP기법으로 현장 측량 정확도를 비교, 분석함으로써 현장에서의 FKP측량의 적용 가능성을 제시하여 활용하게 함으로써 보다 원활한 네트워크 RTK측량을 할 수 있게 하고자 한다.

제안 방법

자체적으로 검사점(checkpoint)을 정하기 위해서는 정적 모드(staticmode)로 장시간 측량해야 하므로 국토지리정보원에서 설치한 통합기준점을 활용하였다. 천안시내를 포함한 주변 지역(약 30*18km)의 8점에 대한 통합기준점을 정하고 이에 대한 성과를 확보하였다.
자체적으로 검사점(checkpoint)을 정하기 위해서는 정적 모드(staticmode)로 장시간 측량해야 하므로 국토지리정보원에서 설치한 통합기준점을 활용하였다. 천안시내를 포함한 주변 지역(약 30*18km)의 8점에 대한 통합기준점을 정하고 이에 대한 성과를 확보하였다. 실험 대상지로 천안지역을 선정 이유는 천안 주변 지역이 지오이드의 편차가 타 지역에 비해 미소하므로 수평 정확도의 일관성 있는 분석이 가능하기 때문이다 [14].
측량모드의 전환은 현장에서 수신기의 조작으로 가능하므로 VRS측량 후 FKP측량을 바로 실시하였다.측량결과의 객관성을 확보하기 위하여 측량 협회에서 정한 공공측량 작업 규정에 따라 수신기를 측점에서 30m 이상 이격한 후 다시 측량하는 방법으로 3회 측량을 실시하였으며 현장에서GPS 데이터 수신 시간은 3초로하였다.VRS와 FKP기법으로 측량한 좌표성과는 Table2와 같다.
통합기준점 소재지 8곳에서 정확도 비교분석을 위한 데이터를 획득하기 위하여 VRS측량과 FKP측량을 각 3회씩 실시하였다. 측량모드의 전환은 현장에서 수신기의 조작으로 가능하므로 VRS측량 후 FKP측량을 바로 실시하였다.측량결과의 객관성을 확보하기 위하여 측량 협회에서 정한 공공측량 작업 규정에 따라 수신기를 측점에서 30m 이상 이격한 후 다시 측량하는 방법으로 3회 측량을 실시하였으며 현장에서GPS 데이터 수신 시간은 3초로하였다.
통합기준점 소재지 8곳에서 정확도 비교분석을 위한 데이터를 획득하기 위하여 VRS측량과 FKP측량을 각 3회씩 실시하였다. 측량모드의 전환은 현장에서 수신기의 조작으로 가능하므로 VRS측량 후 FKP측량을 바로 실시하였다.

대상 데이터

6에서 오차벡터가 대부분 남동방향으로 향하고 있는데 이는 수신 당시 위성수는 6∼12대 로 비슷한 측량 조건인 것으로 볼 때 기준 기지국의 위치에 영향을 받은 것으로 판단된다.Fig.7에서 기지국의 위치가 모두 남동쪽에 편중되어 있으며 측량지역의 북부지역에 있는 U0377,U0378,U0459검사점은 GSAN기지국,그 외는 SEJN기지국을 사용하였다. 결과적으로 두 기법 모두 0.
실험 대상지로 천안지역을 선정 이유는 천안 주변 지역이 지오이드의 편차가 타 지역에 비해 미소하므로 수평 정확도의 일관성 있는 분석이 가능하기 때문이다 [14].현장 측량에 사용한 GPS수신기는 TrimbleR6와 TCS2콘트롤러이다.

성능/효과

1) 통합기준점 성과와 FKP측위성과와의 차이는 X:-0.025m, Y:0.011m로 현황 측량의 허용오차 범위에 있었으며 VRS측위 성과의 차이X:-0.016m,Y:0.016m와 비교해도 미소한 차이를 보이므로 현장 실무에서 FKP측위방식을 활용해 도 요구 정확도를 만족시킬 수 있음을 확인하였다.
2)반복측량의 신뢰도에 있어서는 VRS기법이 ±0.01m, FKP기법에서는 ±0.02m로 약 2배정도의 큰 표준편차를 보인 것으로 볼 때 반복정확도의 안정성은 VRS-RTK기법이 높은 것으로 판단된다.
3) FKP 측량기법의 수평 위치에 대한 평균 오차가 0.028m,VRS 기법의 평균 오차는 0.025m로써 정밀구조물 위치 결정을 제외한 현황측량과 공사측량에 충분히 활용 가능할 것으로 판단되나 하나의 현장에서 VRS와 FKP측량 방법을 혼용하는 것은 정확도의 일관성 면에서 바람직하지 않은 것으로 판단된다.
X좌표오차는 VRS기법이 0.006∼0.030m의 분포를 보이며 FKP기법보다 양호하게 나타났고 Y좌표오차는 0.001∼0.022m의 분포를 보인 FKP기법이 양호하게 나타났다.
결과적으로 두 기법 모두 0.006∼0.046m의 수평오차벡터분포를 보였으므로 현장 현황측량의 정확도는 만족하고 있다고 판단된다.
028m로 두 방법 모두 비슷한 오차가 나타났다. 그리고, U0375부터 U0378검사점까지는 VRS기법이 FKP기법보다 더 큰 오차를 보였으며 U0459부터 U0462까지는 FPK 방법이 더 큰 오차를 보였다.

후속연구

이에 국토지리정보원에서는 사용자의 제한 없이 사용할 수 있는 FKP서비스를 2012년 11월 1일부터 실시하고 있으며 VRS사용자의 불편함을 줄이기 위해 2013년 12월 동시접속자 수를 2000명까지 증대하였다.VRS 사용자의 동시접속자 수가 증가되었다고 하나 특정 시간대에 접속자 수의 폭주는 여전히 쌍방향 통신의 불안함으로 남아 있으므로 FKP측량기법에 대한 활용성을 규명하여 공동 활용을 가능케 한다면 현장에서 네트워크 RTK측량을 보다 원활하게 사용할 수 있을 것이다.
232m의 분포를 보여 지역별 편차가 일반적인 표고오차 10-20cm와 비슷하게 나타났다[12,13].본 연구에서는 EGM2008지오이드고모델을 사용하였는데 새로운 한국형 지오이드 모델 KNGeoid13을 발표하였으므로 추후 새로운 모델을 적용한다면 보다 양호한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.Fig.
8은 검사점의 표고와 VRS와 FKP방법에 의한 표고성과에 대한 오차를 비교한 것이다. 전체 검사점에서 0.14～0.24m로 나타나므로 국지적인 정밀지오이드 모델을 구축하여 사용한다면 충분한 정확도를 확보할 수 있을 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	FKP기법이 VRS기법과 다른점은?	FKP기법은 VRS기법과는 달리 FKPserver에서 전송하는 보정데이터를 단방향으로 수신하면 되므로 양방향 통신에 따른 접속의 불안정이 훨씬 낮으며 안정적으로 측량할 수 있다.국토지리정보원에서 2012년 말부터 서비스를 실시하고 있으므로 사용자 수에 대한 제한없이 정밀한 보정정보를 요구 하는 지적재조사,지도제작 및 각종 SOC건설공사 등의 분야에서 활용이 가능하다.
	VRS기법의 단점은?	VRS기법은 기준국과 이동국간의 기선거리와 상관없이 원거리에 대해서도 높은 정확도의 위치 측량을 가능하게 하는 위치결정기법이다.이 기법은 네트워크 기지국과 이동국간의 양방향통신을 유지해야하기 때문에 서버 접속자 수에 제한을 받는다는 단점이 있다.
	네트워크 RTK측량기법은 어떤 방식을 사용하는가?	현장에서 네트워크 RTK(Real-timeKinematic)기법을 활용한 GPS측량으로 고가의 수신기,기선길이에 따른 정확도의 한계, 허용정확도 확보 등의 어려움을 해결할 수 있게 됨에 따라 현장에서 폭넓게 사용되고 있던 토털스테이션을 GPS 가 빠르게 대체하고 있다.네트워크 RTK측량기법은 각 나라의 GPS인프라의 상황에 따라 VRS(Virtual Reference Station), FKP(Flachen- Korrektur Parameter),MAC(Master-AuxiliaryConcept)측량방식을 사용하고 있다[1-3].네트워크 RTK는 기존의 기선길이에 따라 영향을 받던 RTK와는 다르게 요구되는 기준 계에서 매우 균일하고 정확도 높은 위치결정결과를 가져다준다[1,5,6,8].

참고문헌 (15)

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Gerhard Wubbena, Andreas Bagge, " RTCM Message Type 59-FKP for transmission of FKP", Geo++(R)White Paper Nr. 2006.01
Andreas Engfeldt," Network RTK in Northern and Central Europe,LMV-Rapport LANTMATERIET 2005:5
Volker Janssen, "A comparison of the VRS and MAC principles for network RTK", Intn'l IGNSS Symposium 2009.
Rizos C, "Network RTK research and implementation - A geodetic perspective", Journal of Global Positioning Systems 1(2): 144-150, 2002.

상세보기
Rizos C; Han S, 2002, 'REFERENCE STATION NETWORK BASED RTK SYSTEM- CONCEPTS & PROGRESS', 4th International Symposium ON GPS/GNSS, Wuhan, China, 6 - 8, 2002
Herbert Landau, Ulrich Vollath, Xiaoming Chen, Virtual Reference Stations versus Broadcast Solutions in Network RTK - Advantages and Limitations, GNSS, Graz, Austria, 2003.
Mark Petovello, "GNSS Solution -Virtual Reference Ststion", insideGNSS, pp.28-31, 2011
Usui, S., at. al., "Nation-Wide RTK-GPS Based on FKP Method and Applications for Human navigation and Location Based Services", IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE, Vol.3, pp.1587-1590, 2004.
Yun, Hong Sic, Hwang, Jin Sang, Huang He, Song, Dong Seob, "Determination of Practical Orthimetric Height for Permanent GPS Station",Journal of Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, : Vol.25 No.4, pp.299-307, 2007
Korea Cadastrial Survey Corp., Spatial Information Research Institute, "Research for import of Global VRS and Network RTK", 2006.
Lee, Young Jin, Song, Jun Ho, Ryu, Su Hyeon, "Accuracy Analysis of Heighting Stations by National GPS/Levelling Networks in a Large Scale", Journal of the Korean Society of Cadastre, Vol.12, No.2 pp.1-11, 2010.
Choi, Seung Young？Cho, Jung Gwan, "Study on acquisition of cadastral elevation value and its accuracy analysis by Spline Interpolation and GPS Leveling", Journal of the Korean Society of Cadastre, Vol.6, No.1, pp.267-281, 2008.
Jong Sun Hwang, Hyun-Chul Han, Shin-Chan Han, Kyong-O Kim, Jin-Ho Kim, Moo-Hee Kang, Chang Hwan Kim,"Gravity and geoid model in South Korea and its vicinity by spherical cap harmonic analysis", Journal of Geodynamics,Volume 53, pp.27-33, 2012 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jog.2011.08.001

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