LX 한국국토정보공사 공간정보연구원에서는 2011년부터 LX 위성측위 (GNSS; global navigation satellite system) 네트워크를 구축하고 2014년부터 MAC (master-auxiliary correction) 방식의 네트워크 실시간 이동측위 (RTK; real-time kinematic) 전국망 운영 실험을 하고 있다. 본 연구에서는 LX GNSS 인프라의 구축 현황을 소개하고 LX GNSS RTK 서비스를 이용한 측위 성능 분석을 결과를 제시한다. 측위 성능 분석은 전북 전주, 서울, 그리고 인천에 설치된 지적도근점 중 총 25개를 이용하였으며, 1회 관측, 2회 중복관측, 그리고 5회 중복관측을 수행하였다. 측위 성능 비교를 위하여 한국국토정보공사 MAC과 국토지리정보원 VRS로 측량한 성과를 지적도근점의 고시좌표와 각각 비교하였다. 그 결과, 두 시스템이 평균오차와 표준편차가 1~2cm 수준으로 유사한 성능을 보였다.
LX 한국국토정보공사 공간정보연구원에서는 2011년부터 LX 위성측위 (GNSS; global navigation satellite system) 네트워크를 구축하고 2014년부터 MAC (master-auxiliary correction) 방식의 네트워크 실시간 이동측위 (RTK; real-time kinematic) 전국망 운영 실험을 하고 있다. 본 연구에서는 LX GNSS 인프라의 구축 현황을 소개하고 LX GNSS RTK 서비스를 이용한 측위 성능 분석을 결과를 제시한다. 측위 성능 분석은 전북 전주, 서울, 그리고 인천에 설치된 지적도근점 중 총 25개를 이용하였으며, 1회 관측, 2회 중복관측, 그리고 5회 중복관측을 수행하였다. 측위 성능 비교를 위하여 한국국토정보공사 MAC과 국토지리정보원 VRS로 측량한 성과를 지적도근점의 고시좌표와 각각 비교하였다. 그 결과, 두 시스템이 평균오차와 표준편차가 1~2cm 수준으로 유사한 성능을 보였다.
The Spatial information research institute of the LX Korea land and geospatial informatix corporation manages infrastructure for the LX global navigation satellite system (GNSS), which comprises 30 monitoring stations nationwide. Since 2014, it has conducted network real-time kinematic (RTK) tests u...
The Spatial information research institute of the LX Korea land and geospatial informatix corporation manages infrastructure for the LX global navigation satellite system (GNSS), which comprises 30 monitoring stations nationwide. Since 2014, it has conducted network real-time kinematic (RTK) tests using the master-auxiliary concept (MAC). This study introduces the infrastructure of LX GNSS and presents the results of a performance analysis of the LX RTK service. The analysis was based on a total of 25 cadastral topographic control points in Jeonju, Seoul, and Incheon. For each point, performance was measured over one observation, two repeated observations, and five repeated observations. The measurements obtained from LX MAC and the VRS of the National Geographic Information Institute were compared with the announced coordinates derived from cadastral topographic control points. As a result, the two systems were found to have similar performance with average error and standard deviation differing only by 1 to 2 cm.
The Spatial information research institute of the LX Korea land and geospatial informatix corporation manages infrastructure for the LX global navigation satellite system (GNSS), which comprises 30 monitoring stations nationwide. Since 2014, it has conducted network real-time kinematic (RTK) tests using the master-auxiliary concept (MAC). This study introduces the infrastructure of LX GNSS and presents the results of a performance analysis of the LX RTK service. The analysis was based on a total of 25 cadastral topographic control points in Jeonju, Seoul, and Incheon. For each point, performance was measured over one observation, two repeated observations, and five repeated observations. The measurements obtained from LX MAC and the VRS of the National Geographic Information Institute were compared with the announced coordinates derived from cadastral topographic control points. As a result, the two systems were found to have similar performance with average error and standard deviation differing only by 1 to 2 cm.
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문제 정의
한국국토정보공사 공간정보연구원에서는 2011년부터 GNSS 기반 네트워크 RTK 기술 연구를 위한 GNSS 관측소를 설치하였으며, 2015년 고도화를 완료하고 전국망 네트워크 RTK 서비스를 시험하고 있다. 본 논문에서는 전국에 분포한 LX GNSS 인프라 현황을 소개하고 LX 네트워크 RTK 서비스를 이용한 현장 측위 정확도 분석을 실시하였다. LX GNSS 인프라는 30개소로 구성된 GNSS 관측소와 1개의 중앙운영시스템으로 구성되어 있으며, GNSS 관측소는 지사 사옥의 옥상을 이용하여 설치되었다.
이러한 수요에 발맞추어 한국국토정보공사 공간정보연구원에서는 국토 공간정보 및 GNSS 업무의 효율성 향상과 독자 기술력 확보를 위하여 위성측위 팀을 구성하고 기초 기술, 응용 기술 등 각종 연구를 수행하고 있으며, 연구의 일환으로 2011년부터 수도권을 시작으로 전국에 GNSS 관측소를 설치하고 네트워크 RTK(real-time kinematic) 기술을 연구하고 있다. 이 논문에서는 한국국토정보공사 공간정보연구원에서 구축한 LX 위성측위 인프라 현황을 소개하고, 인프라 기반의 네트워크 RTK 서비스를 이용한 측위성능 분석 결과를 기술한다.
공간정보연구원에서는 전국에 30개 GNSS 관측소를 구축하고 공간정보연구원 내이 중앙운영시스템을 구축하였다. 이 절에서는 전국에 위치한 LX GNSS 관측소와 중앙운영시스템 구축 현황을 소개한다.
제안 방법
1차 현장실험은 지적도근점 19점 중 12점에 대해서 1회 관측을 실시하였으며, 7점에 대에서는 2회 중복관측 실시하여 좌표오차를 분석하였다. 1회 관측에 사용된 점은 표 2의 측점 1~12이며, 2회 중복관측에 사용된 점은 측점 13~19이다.
2차 현장실험은 지적도근점 6점을 대상으로 각 지점별 5회 관측을 실시하였으며, 각 관측마다 초기화를 수행하였다. 2차 현장실험 결과를 그림 10에 나타내었다.
수집된 원시관측데이터와 RINEX, 그리고 분석 자료는 백업시스템으로 전송되어 각종 데이터 손실이 없도록 저장하도록 구축되었다. 다음으로 LX GNSS 네트워크 RTK 서비스를 이용하여 현장 측량 성능을 분석하였다. 실험은 전주, 서울, 인천 등에 설치된 25개 지적도근점을 대상으로 실시되었으며, 네트워크 RTK를 이용한 좌표와 고시좌표를 서로 비교하였다.
2013년도에는 네트워크 RTK 정식 라이센스를 도입하여 시범 운영을 시작하였으며, SBS와의 MOU를 통해 실험용으로 구축된 GNSS 관측망 1차 고도화를 추진하였다. 또한 「GPS 정밀측위 정확도 향상을 위한 최신모델 적용 연구」[2]를 통해 인프라 운영 기술의 핵심이 되는 GNSS 정밀측위 기술력을 확보하였다. 2014년에는 「LX 위성측위 인프라 고도화 및 시스템 안정화 연구」[3, 4]를 통하여 GNSS 관측망 2차 고도화 및 독자 중앙운영시스템을 구축하였으며, GNSS 관측망과 중앙운영시스템을 통칭하여 ‘LX 위성측위 인프라’라고 명명하였다.
실험은 전주, 서울, 인천 등에 설치된 25개 지적도근점을 대상으로 실시되었으며, 네트워크 RTK를 이용한 좌표와 고시좌표를 서로 비교하였다. 또한 네트워크 RTK는 한국국토정보공사 공간정보연구원에서 서비스하는 MAC과 국토지리정보원의 VRS를 이용하여 상호 비교하였다. 그 결과 LX MAC과 국토지리정보원 VRS 모두 ±5 cm 범위에서 오차가 발생하였으며, 평균오차와 표준편차 역시 두 시스템이 1~2 cm 수준에서 유사한 성능을 보였다.
GIPSY-OASIS는 세계 3대GNSS 고정밀 데이터 처리 프로그램 중 하나로서 IGS (international GNSS services) 등 국제 데이터센터에서 제공하는 GNSS 위성 궤도력을 이용하여 고정밀 처리함으로써 수 mm~cm 수준의 정밀한 좌표를 산출하는 프로그램이다. 모니터링시스템에서는 TEQC를 이용하여 정렬된 RINEX와 정밀궤도력 및 초신속궤도력을 이용하여 GIPSY-OASIS로 정밀 좌표를 산출하며, 각 관측소 별 좌표 모니터링을 통해 각 관측소의 이상발생 여부, 즉 안정성을 점검한다. 그림 6에 TEQC를 이용한 품질점검 모니터링 결과를 예시하였다.
분석은 관측데이터 품질과 관측소별 정밀좌표 모니터링으로 실시되며 결과물은 도식화 되어 운영자가 쉽게 현황을 파악알 수 있도록 구현되었다. 수집된 원시관측데이터와 RINEX, 그리고 분석 자료는 백업시스템으로 전송되어 각종 데이터 손실이 없도록 저장하도록 구축되었다. 다음으로 LX GNSS 네트워크 RTK 서비스를 이용하여 현장 측량 성능을 분석하였다.
중앙운영시스템은 네트워크 시스템과 모니터링 시스템, 그리고 백업시스템으로 구성되어 있다. 전송된 원시 관측데이터는 먼저 네트워크시스템에서 네트워크 RTK 보정정보를 생성 후 서비스하며, 모니터링시스템으로 전송되어 RINEX로 변환 후 TEQC와 GIPSY-OASIS를 이용하여 분석된다. 분석은 관측데이터 품질과 관측소별 정밀좌표 모니터링으로 실시되며 결과물은 도식화 되어 운영자가 쉽게 현황을 파악알 수 있도록 구현되었다.
표 2에 측점의 고시좌표를 정리하였다. 현장실험은 측정대상 지적도근점을 국토지리정보원에서 제공하고 있는 VRS 서비스와 LX 위성측위 인프라 MAC 방식을 동일지점에서 관측하고 그 결과를 정지측위에 의한 고시좌표와 비교하였다.
대상 데이터
1차 고도화는 2013년 2월부터 2014년 1월까지 강화, 고성, 군위, 나주, 용인, 울산, 임실, 평창, 포천, 화성 등 10개소를 대상으로 진행되었다. 1차 고도화 시, 영흥도 수산종묘배양연구소에 설치된 관측소를 한국국토정보공사 화성지사로 이전하였으며, 칠곡은 군위로, 정산은 평창으로 이동하였다.
3차 고도화는 2015년도 5월부터 7월까지 강릉, 거제, 고흥, 괴산, 서귀포, 무주, 여주, 울진, 청도, 합천, 화천 등 나머지 11개소를 대상으로 진행되었으며, 이 과정에서 동해를 강릉으로, 단양을 괴산으로, 완도를 무주로, 구례를 청도로, 제주를 서귀포로 이동하였다. 1차~3차 고도화를 통해 구형 장비로 구축된 관측소는 정밀측지용 장비(Javad Sigma-G3T 수신기와 RINGANT_DM 안테나, Leica GR25 수신기와 AR25 안테나)로 교체되었으며, 레이돔은 모두 SCIGN의 SCIS 레이돔이 사용되었다. 2011년도에 사용되었던 Trimble사의 NetR9 수신기와 Zephyr Geodetic II 안테나는 기장, 영주, 진도, 청양으로 이동 설치되었다.
한국국토정보공사 공간정보연구원에서는 네트워크 RTK 기술, 인프라 운영 기술, 정밀측위기술 등 각종 GNSS 기술 연구를 위하여 2011년부터 GNSS 관측소를 구축하였으며, 전국망 확대 및 인프라 고도화 과정을 거쳐 현재 30개소의 관측소를 운영하고 있다. 2011년도에 구축한 GNSS 관측소는 수도권 외곽 4개소로(그림 1), Trimble사의 정밀측지용 수신기인 NetR9과 TRM55971.00 TZGD 안테나가 사용되었다. 2012년부터 지적재조사 사업이 본격적으로 시작됨에 따라 한국국토정보공사에서는 전국망 규모의 실험을 위한 관측소를 추가 설치하였다(그림 2).
1차 실험 시기는 LX 위성측위 인프라 3차 고도화가 진행 중인 기간으로 2차 실험을 통해 최종 성과 실험을 진행하였다. 2차 현장실험은 고도화가 완료된 직후인 8월 7일 서울 당산과 인천 송도 일대에서 각각 진행되었다. 1, 2차 실험지역을 그림 7에 나타내었다.
2차 고도화는 2014년 5월에서 6월까지 기장, 청양, 진도, 영주, 서천, 하동, 영덕, 보은, 태안 등 9개소를 대상으로 진행되었으며, 이 과정에서 안동을 영주로, 부안을 서천으로, 여수를 하동으로, 포항을 영덕으로 이동하였다[3]. 3차 고도화는 2015년도 5월부터 7월까지 강릉, 거제, 고흥, 괴산, 서귀포, 무주, 여주, 울진, 청도, 합천, 화천 등 나머지 11개소를 대상으로 진행되었으며, 이 과정에서 동해를 강릉으로, 단양을 괴산으로, 완도를 무주로, 구례를 청도로, 제주를 서귀포로 이동하였다. 1차~3차 고도화를 통해 구형 장비로 구축된 관측소는 정밀측지용 장비(Javad Sigma-G3T 수신기와 RINGANT_DM 안테나, Leica GR25 수신기와 AR25 안테나)로 교체되었으며, 레이돔은 모두 SCIGN의 SCIS 레이돔이 사용되었다.
설치된 관측소는 상시 운영되며, 2013년부터 2015년까지 고도화 과정을 거쳐 정밀측지용 장비로 교체하고 기반 시설물을 보강하였다. GNSS 관측소로부터 실시간으로 수집된 관측데이터는 공간정보연구원에 위치한 중앙운영시스템으로 전송된다. 중앙운영시스템은 네트워크 시스템과 모니터링 시스템, 그리고 백업시스템으로 구성되어 있다.
본 논문에서는 전국에 분포한 LX GNSS 인프라 현황을 소개하고 LX 네트워크 RTK 서비스를 이용한 현장 측위 정확도 분석을 실시하였다. LX GNSS 인프라는 30개소로 구성된 GNSS 관측소와 1개의 중앙운영시스템으로 구성되어 있으며, GNSS 관측소는 지사 사옥의 옥상을 이용하여 설치되었다. 설치된 관측소는 상시 운영되며, 2013년부터 2015년까지 고도화 과정을 거쳐 정밀측지용 장비로 교체하고 기반 시설물을 보강하였다.
LX 위성측위 인프라 네트워크 RTK 1차 성능실험은 2015년 5월 21일 전주시 덕진구 혁신도시 내에 위치한 지적도근점을 대상으로 실시하였다. 1차 실험 시기는 LX 위성측위 인프라 3차 고도화가 진행 중인 기간으로 2차 실험을 통해 최종 성과 실험을 진행하였다.
인프라 고도화는 구형 장비로 구축된 26개소의 관측 장비를 최신 정밀측지용 장비로 교체하고 안테나 거치대를 보강하는 등 관측소 개선과 중앙운영시스템 구축 등 크게 두 가지 목표로 진행되었다. 먼저 GNSS 관측소 개선은 2013년부터 2015년까지 전국에 걸쳐 1차, 2차, 3차로 나누어 진행되었으며, 한국국토정보공사에서 15개소, ㈜SBS에서 15개소를 진행하였다. 그림 3의 파란색 원으로 표시된 지점이 1차 고도화 대상이며, 빨간색 원으로 표시된 지점이 2차 고도화 지역, 그리고 녹색 원으로 표시된 지점이 3차 고도화 지역이다.
실험 지역의 지적도근점은 지적확정측량 과정에서 정지측위 관측 후 국토지리정보원의 위성기준점을 기준으로 망조정을 통해 좌표가 고시된 지역으로 각각 19점과 6점을 사용하였다. 표 2에 측점의 고시좌표를 정리하였다.
2012년부터 지적재조사 사업이 본격적으로 시작됨에 따라 한국국토정보공사에서는 전국망 규모의 실험을 위한 관측소를 추가 설치하였다(그림 2). 실험용 관측소는 전국 26개 한국국토정보공사 지사(거제, 고흥, 구례, 기장, 나주, 단양, 동해, 보은, 부안, 안동, 여수, 여주, 완도, 울산, 울진, 임실, 정선, 제주, 진도, 청양, 칠곡, 포항, 태안, 합천, 화천) 옥상에 설치되었으며, 측량 현장에서 사용되던 구형 장비인 Trimble 5700 수신기와 TRM39105.00 안테나가 사용되었다[4]. 2012년 말 전국 실험망 가동을 시작하였으며, 재조사 현장 성능 검증을 실시함으로써 현장 활용 가능성을 평가함과 동시에 고도화의 필요성이 대두되었다.
다음으로 LX GNSS 네트워크 RTK 서비스를 이용하여 현장 측량 성능을 분석하였다. 실험은 전주, 서울, 인천 등에 설치된 25개 지적도근점을 대상으로 실시되었으며, 네트워크 RTK를 이용한 좌표와 고시좌표를 서로 비교하였다. 또한 네트워크 RTK는 한국국토정보공사 공간정보연구원에서 서비스하는 MAC과 국토지리정보원의 VRS를 이용하여 상호 비교하였다.
성능/효과
그 결과 LX MAC과 국토지리정보원 VRS 모두 ±5 cm 범위에서 오차가 발생하였으며, 평균오차와 표준편차 역시 두 시스템이 1~2 cm 수준에서 유사한 성능을 보였다.
두 시스템의 평균 오차는 LX MAC의 경우 남북방향 –1.6 cm, 동서방향 2.9 cm로 나타났으며, NGII VRS는 남북방향 –1.1 cm, 동서방향 2.4 cm로 나타났다.
전송된 원시 관측데이터는 먼저 네트워크시스템에서 네트워크 RTK 보정정보를 생성 후 서비스하며, 모니터링시스템으로 전송되어 RINEX로 변환 후 TEQC와 GIPSY-OASIS를 이용하여 분석된다. 분석은 관측데이터 품질과 관측소별 정밀좌표 모니터링으로 실시되며 결과물은 도식화 되어 운영자가 쉽게 현황을 파악알 수 있도록 구현되었다. 수집된 원시관측데이터와 RINEX, 그리고 분석 자료는 백업시스템으로 전송되어 각종 데이터 손실이 없도록 저장하도록 구축되었다.
1 cm 로 나타났다. 중복관측 결과와 1회 관측 결과를 비교해 보면 네트워크 RTK 오차범위 내에서 큰 차이 없이 유사한 성능을 보이는 것을 알 수 있다.
측점별 좌표 오차를 보면, LX MAC과 NGII VRS가 방향의 차이는 있지만 모두 측점 7번과 9번에서 가장 큰 좌표 차이를 보였다. 이는 해당 관측지점은 주변에 고가차로가 있어 위성 가시 환경에 제약이 있기 때문인 것으로 판단되며, 따라서 두 시스템 모두 좌표 오차가 비교적 크게 나타난 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
GNSS 관측망이란 어떤 개념인가?
GNSS 관측소란 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS 등 GNSS 위성에서 송출하는 신호를 상시 관측·수집하고 저장·관리하는 곳으로 공간정보연구원에서는 정밀 위치결정에서부터 공간정보 조사까지 다양한 분야에서 활용이 가능하도록 정밀측지용 최신 GNSS 수신기와 안테나, 전력공급 장치, 통신장치 등으로 구성된 GNSS 관측소를 구축하였다. GNSS 관측망이란 여러 개의 GNSS 관측소로 구성된 네트워크로서, 통제 및 관리시스템, 데이터 수집, 저장, 처리 및 분석 시스템을 갖춘 중앙데이터 센터가 포함된 개념이다[5]. 일반적으로 GNSS 관측소를 운영하는 기관에서는 한 지점에 중앙데이터센터를 두고 전국에 위치한 각각의 관측소와 네트워크로 연결하여 관측망을 구성한다.
GNSS 관측소란 무엇인가?
GNSS 관측소란 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS 등 GNSS 위성에서 송출하는 신호를 상시 관측·수집하고 저장·관리하는 곳으로 공간정보연구원에서는 정밀 위치결정에서부터 공간정보 조사까지 다양한 분야에서 활용이 가능하도록 정밀측지용 최신 GNSS 수신기와 안테나, 전력공급 장치, 통신장치 등으로 구성된 GNSS 관측소를 구축하였다. GNSS 관측망이란 여러 개의 GNSS 관측소로 구성된 네트워크로서, 통제 및 관리시스템, 데이터 수집, 저장, 처리 및 분석 시스템을 갖춘 중앙데이터 센터가 포함된 개념이다[5].
중앙운영시스템의 백업시스템은 어떤 기능을 하는가?
네트워크시스템은 관측소를 원격으로 운영·관리하고 네트워크 RTK 보정정보를 생성·제공하며, 모니터링시스템은 수집된 관측데이터를 RINEX (receiver independent exchange format)로 변환하고 분석함으로써 운영자단 품질 모니터링을 수행한다. 백업시스템은 네트워크 시스템으로부터 수집된 관측데이터를 저장하고 모니터링시스템에서 도출된 관측소의 분석 결과를 저장한다[4].
참고문헌 (7)
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S. G. Kang, J. Ha, W. S. Jung, J. M. Lee, and H. H. Kim, A study on effect analysis of error correction models for improvement of GPS positioning accuracy, Spatial Information Research Institute, Seoul, Gibon 2013-04, 2013.
J. Ha, H. H. Kim, S. G. Kang, and W. S. Jung, A study on improvement and stabilization of LX GNSS network, Spatial Information Research Institute, Seoul, Gonganjeongboyen 2014-12, 2014.
J. Ha, H. H. Kim, and J. B. Kim, "Establishment of LX GNSS network and accuracy analysis of Network RTK", The Journal of Korea Navigation Institute, Vol. 18, No. 6, pp. 546-554, Dec. 2014.
K. D. Park, J. Ha, S. H. Kim, J. H. Won, H. I. Kim, J. Y. Lim, H. R. Kwon, J. B. Kim, and S. Y. Kim, A study on the crustal deformation of the Korean Peninsula, National Geographic Information Institute, 1-150074-000054-01, 2007.
W. S. Choi, and H. H. Yoo, "Accuracy analysis of cadastral supplementary control points by using virtual reference station-real time kinematic GPS surveying-Focused on Geoje-city", The Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science, Vol. 19, No. 4, pp. 65-70, Dec. 2011.
J. S. Park, J. H. Han, J. H. Kwon, and H. S. Shin, "Accuracy analysis of FKP for public surveying and cadastral resurvey", Journal of Korea Spatial Information Society, Vol. 22, No. 3, pp. 23-34, Jun. 2014.
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