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문제 정의
- 특히1기신도시지역은 1980년대 후반부터 조성되기 시작하여 점차 주변지역으로 택지지구 등이 확대됨에 따라 지적공부 등록 시기가 달라 측량 장비와 기술의 변화 등의 원인으로 인해 기준점 측량성과에 오차를 포함하고 있다. 이에 공통점을 이용한 세계측지계 변환을 통해 지역측지계 측량성과와 변환성과를 비교 및 분석해 봄으로써 변환에 따른 오차 원인을 규명해 보고 정확도를 향상시킬 수 있는 방안을 모색해 보고자 한다.
- 하지만 세계측지계변환은 기준점을 이용하여 변환하므로 기준점 측량성과는 변환성과에 그대로 반영된다. 따라서 본 연구에서는 경계점좌표등록부 시행지역에서 지역좌표계 기준점 성과의 원인을 명확히 규명해 보고 변환성과를 비교 및 분석해 본 결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
- 본연구에서는 경계점좌표등록부 시행지역에서 세계측지계 변환에 따른 사업지구별 유형과 등록 시기별 변환성과를 비교 및 분석하여 성과 차이의 다양한 원인을 규명해 보고 적절한 변환방법과 대안을 제시하였다. 세계측지계 변환사업 시 계획수립이나 공통점 관측을 통한 지적도면의 적절한 변환방법을 선택하는데 기여할 것으로 기대된다.
제안 방법
- 본 연구에서는 지적확정측량과 축척 변경 등으로 등록된 당시의 사업지구의 특성에 따라 경지정리지구와 산업단지지구로 구분하고, 사업지구의 형성시기에 따라 1기 신도시 지역과 2기 신도시 지역으로 구분하여 세계측지계 변환을 수행하였다. 특히1기신도시지역은 1980년대 후반부터 조성되기 시작하여 점차 주변지역으로 택지지구 등이 확대됨에 따라 지적공부 등록 시기가 달라 측량 장비와 기술의 변화 등의 원인으로 인해 기준점 측량성과에 오차를 포함하고 있다.
- 본 연구에서는 경계점좌표등록부로 등록된 사례 중 경지정리지구와 산업단지지구로 전라남도 나주시와 광주광역시 일대, 1기 신도시는 안양평촌신도시 지역, 2기 신도시는 김포한강신도시 지역을 대상으로 좌표변환 실험을 실시하였다. 세계측지계 변환 과정에서 사용된 공통점에 대한 분석을 실시하였으며, 도면의 정확도와 면적에 대하여 비교 및 분석을 수행하였다.
- 공통점1) 측량은 세계좌표를 산출하기 위해 GNSS 측량 중 정지측위(Static)방식을 실시하여 위성기준점을 기지좌표로 사용하여 측량성과를 산출하였다.
- 여러 지구 중 전체 변환 대상 지구에서 공통점의 적절한 배치와 밀도를 감안하여 기준점 측량성과가 서로 부합되는 공통점 9점을 선정하여 변환을 수행하였다.
- 정지측위에 의해 공통점 관측 후 적절한 변환계수 산출을 위해 여러 지구별로 균등하게 공통점을 배치하여 변환성과를 산출하였다. 변환성과는<표 2>와 같이 나타났으며, 편차량은 세계좌표에서 변환좌표를 뺀 값으로 최대 X축은 5.
- 따라서 공통점 측량은 전체 지구에서 균등한 배치로 선점하여 정지측위 방식을 실시하였으며, 잔여 기준점에 대해서는 Network-RTK 방식에 의해 관측환경상 관측이 가능한 모든 기준점의 측량성과를 산출하였다.
- 하지만 등록된 시기가 오래된 지구는 지구 성과 뿐만 아니라 지구 내에서 성과도 다른 패턴을 나타냈다. 이에 변환계수 산출을 위해 기준점 중 편차량이 큰 점은 제외한 후 기본변환과 평균편차변환을 수행하였다.
- 2기 신도시 중 세계측지계 변환 실험은 김포한강신도시 일대를 대상으로 변환을 실시하였다. 이 지역은 신도시 건설 전부터 신도시 지구 내에 기존택지지구가 존재하여 지역별 기준점 성과를 확인한 후 그에 따른 기준점 성과를 산출하였다.
- 적절한 공통점 선정을 통한 최적의 도면변환이 필수적이다. 지구별 변환된 도면의 정확도를 검증하기 위해 실제 현장 검증측량을 실시하였다. 변환좌표에서 검증좌표를 뺀 편차량을 비교한 결과[그림 9]와 같은 결과로 나타났다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 경계점좌표등록부로 등록된 사례 중 경지정리지구와 산업단지지구로 전라남도 나주시와 광주광역시 일대, 1기 신도시는 안양평촌신도시 지역, 2기 신도시는 김포한강신도시 지역을 대상으로 좌표변환 실험을 실시하였다. 세계측지계 변환 과정에서 사용된 공통점에 대한 분석을 실시하였으며, 도면의 정확도와 면적에 대하여 비교 및 분석을 수행하였다.
- 산업단지 세계측지계 변환 사례는 광주광역시지역의 첨단산업단지를 대상으로 변환을 실시하였다. 이 지역은 사업 완료 시기에 따라 [그림 4]와 같이1지구와 2지구로 구분되었다.
- <표 4> 산업단지 1지구 공통점 편차량산업단지 2지구는 등록 당시 기존 1지구의 기준점 측량성과와 2지구 외곽에 있는 기준점 측량성과를 부합시키기 위해 기지점으로 사용하여 부득이하게 성과 차이가 나타났다. 따라서 변환계수산출에 있어 1지구를 제외한 2지구 공통점만을 사용하였다. 그 결과 <표 5>와 같이 2지구의 편차량은 X축으로 최대 5.
- 1기 신도시 중 안양평촌신도시 지역은 신도시건설 이후 주변 지역의 지속적인 택지개발과 축척변경, 지적재조사측량 등으로 지적공부의 수치화가 진행되고 있고 경계점좌표등록부에 등록된 시기에 따라 지적기준점의 성과 차이가 발생하고 있어 변환 사례로 선정하였다.
- 2기 신도시 중 세계측지계 변환 실험은 김포한강신도시 일대를 대상으로 변환을 실시하였다. 이 지역은 신도시 건설 전부터 신도시 지구 내에 기존택지지구가 존재하여 지역별 기준점 성과를 확인한 후 그에 따른 기준점 성과를 산출하였다.
데이터처리
- 지구별 공통점 편차량은 세계좌표에서 변환좌표를 뺀 값으로 와 같이 평균편차(Mean Deviation), RMSE(Root Mean Square Error), 최대편차를 산출하여 비교하였다.
- 공통점에 의한 소관청 단위의 기본변환 후 지구변환성과가 상이한 지역은 평균편차변환을 적용하였다. [그림 7]과 같이 기본변환에서 편차량이 X축으로 최대 10cm, Y축으로 최대 12cm로 나타났다.
이론/모형
- 좌표변환은 두 개의 서로 다른 평면좌표시스템에서 회전, 축척, 원점 이동량을 결정하고 상호 변환하는 2차원 등각변환인 Helmert변환식을 적용하였으며, 좌표변환프로그램(Landy-1)을 이용하여 기본변환을 실시하였다. 이후 사업지구별 이동량을 가감하여 위거와 경거에 대해 사업지구별 편차이동량을 제거하는 평균편차변환방법2)을 적용하였다.
- 좌표변환은 두 개의 서로 다른 평면좌표시스템에서 회전, 축척, 원점 이동량을 결정하고 상호 변환하는 2차원 등각변환인 Helmert변환식을 적용하였으며, 좌표변환프로그램(Landy-1)을 이용하여 기본변환을 실시하였다. 이후 사업지구별 이동량을 가감하여 위거와 경거에 대해 사업지구별 편차이동량을 제거하는 평균편차변환방법2)을 적용하였다.
- 2기 신도시는 지적측량에 있어 위성측량이 도입된 이후에 확정측량을 실시한 지역이며, 토털스테이션을 이용한 기준점 측량 방법에 있어 보다 정밀하게 하기 위해 다각망도선법을 사용하였다. 따라서 등록당시 기준점 측량성과가 좋게 나타나 실제 변환성과도 크지 않음을 알 수 있었다.
- 경계점좌표등록부 시행지역의 지구별 공통점 측량을 통한 변환계수는 Helmert 변환식에 의해 과 같이 산출되었다.
- 둘째, 경계점좌표등록부 시행지역에서 변환은 기본변환을 실시한 후 지역별 측량성과에 따라 2차 조정방법인 평균편차변환방법이나 2DHelmert 방법을 적용해야 한다. 하지만 회전현상이 발생한 지역에서는 평균편차변환방법으로 한계가 있고 편차량이 큰 지역에서는 2D Helmert 방법도 적용이어렵다.
성능/효과
- 이에 사전 자료조사와 기준점 성과를 파악하여 1지구와 2지구에 해당하는 전체 기준점의 편차량을 계산한 결과, 과 같이 평균 X축으로 6cm, Y축으로 12.3cm로 성과 차이가 발생하였으며, RMSE(Root Mean Square Error)는 X축은 6.8cm, Y축은 13.5cm로 나타났고, X축은 최대 16.2cm, Y축은 최대 -21.7cm로 편차가 크게 나타나 경계점좌표등록부 시행지역에서의 측량허용공차를 벗어나 있음을 알 수 있었다.
- 그 결과 와 같이 2지구의 편차량은 X축으로 최대 5.1cm, Y축으로 최대 8.4cm 발생하여 수치지역임을 감안하면 비교적 오차가 크게 나타났다.
- 이 지역의 지적확정측량은 신도시가 형성된 이후부터 최근까지 다수의 택지지구가 인접하여 이뤄지고 있어 지구별 등록 당시 사전 자료조사를 통한 과거의 측량성과는 지구 내부에서와 인접 지구간 서로 부합하지 않는 구간이 다수 있음을 알 수 있었다.
- 2기 신도시는 지적측량에 있어 위성측량이 도입된 이후에 확정측량을 실시한 지역이며, 토털스테이션을 이용한 기준점 측량 방법에 있어 보다 정밀하게 하기 위해 다각망도선법을 사용하였다. 따라서 등록당시 기준점 측량성과가 좋게 나타나 실제 변환성과도 크지 않음을 알 수 있었다.
- 모든 지구에서 허용오차 이내로 산출되었으나 산업단지 2지구는 X축으로 -5.2cm, Y축으로 8.4cm로 비교적 크게 나타났다.
- 첫째, 경계점좌표등록부 시행지역에서기준점 자료조사와 공통점 관측 후 변환에 따른 성과 차이를 비교한 결과, 변환성과 오차 원인은 등록 당시 기준점 망구성, 측량방식, 관측 시, 기준점 재설치 시에 나타남으로 공통점 관측 후 지역별 변환 방법을 다르게 선택해야 한다.
- 셋째, 경계점좌표등록부 시행지역은 지구별 특성과 형성시기에 따라 등록 시기가 오래된 지역일수록 변환성과 오차가 크게 나타났다. 특히 지적 분야에서 위성측량이 도입되기 이전 시기에 등록된 경계점좌표등록부 시행지역인 1기 신도시 지역에서 X축으로 평균 7.
- [그림 7]과 같이 기본변환에서 편차량이 X축으로 최대 10cm, Y축으로 최대 12cm로 나타났다. 이후 편차량을 줄이기 위해 동일 지역을 평균편차방식에 의해 변환한 결과, X축은 최대 9cm로 허용오차 이내에 산출되었지만 Y축은 최대 17cm로 오히려 오차가 증가하게 되었다.
- 이러한 현상은 [그림 7]에서 ‘지구 내 기본변환’ 결과에서 알 수 있듯이 X축만 1번에서 6번까지 (-)값을 나타냈지만 7번에서 11번까지 (+)값을 나타냄으로 지구 내에서 측량성과가 회전되어 있는 측량성과임을 알 수 있다. 따라서 이와 같은 회전량이 큰 측량성과 지역에서는 평균편차방법도 오차를 소거할 수 없는 것으로 나타났다. 이에 등록당시의 동일 지구 내에서도 측량성과가 다른 지역에서는 별도의 구역을 설정하여 별도로 변환하거나 기준점 재설치로 인해 성과가 좋지 않은 기준점은 재정비 사업이필요하다.
- 변환좌표에서 검증좌표를 뺀 편차량을 비교한 결과[그림 9]와 같은 결과로 나타났다. 1기 신도시 지역을 제외한 모든 지역에서 허용공차 이내의 변환성과를 보였으며, 1기 신도시 지역은 X축으로 평균 7.7cm, 최대 17.8cm로 나타났으며, Y축으로 평균 15.1cm, 최대 36.3cm로 나타나 변환 후 실제 측량에 사용하기 어려운 변환성과가 산출되었다. 이에 신도시 지구와 인접 택지지구 등에 대한기준점 측량성과를 파악한 후 재정비 등의 방법을 통한 해결이 필요하다.
- 지적공부는 개인의 소유권과 관련되어 있으므로 세계측지계 변환 후에도 필지별이나 지구별 면적변화는 중요한 부분으로 변환 사례별 면적변화량은 <표 10>과 같다. 전체 지구의 면적변화는 개별 필지의 증감을 합산한 면적의 변화량이며 좋은 변환계수에 의한 변환은 지구별 면적변화가 크지 않았다. 축척(Scale)이 1보다 큰 산업단지 1지구와 1기 신도시 지역은 도면변환 수 면적이 증가되었고, 산업단지 1지구의 경우는 필지수량에 비해 면적변화가 크게 나타났으며, 이 경우는 산업단지 필지 특성상 면적이 큰 필지들이 많아 지구 전체 합산 면적에서도 변화량이 크게 나타났다.
- 전체 지구의 면적변화는 개별 필지의 증감을 합산한 면적의 변화량이며 좋은 변환계수에 의한 변환은 지구별 면적변화가 크지 않았다. 축척(Scale)이 1보다 큰 산업단지 1지구와 1기 신도시 지역은 도면변환 수 면적이 증가되었고, 산업단지 1지구의 경우는 필지수량에 비해 면적변화가 크게 나타났으며, 이 경우는 산업단지 필지 특성상 면적이 큰 필지들이 많아 지구 전체 합산 면적에서도 변화량이 크게 나타났다.
후속연구
- <표 3> 산업단지지구 공통점 편차량 따라서 공통점을 이용한 변환계수 산출과 도면 변환에 있어 지구별로 서로 구분하였고, 향후 변환이 완료된 지적도면의 지적공부정리를 위해서는 지구계 부분에 대한 현황측량 및 검증측량 등을 실시하여 문제점에 대한 면밀한 검토가 필요하다.
- 본연구에서는 경계점좌표등록부 시행지역에서 세계측지계 변환에 따른 사업지구별 유형과 등록 시기별 변환성과를 비교 및 분석하여 성과 차이의 다양한 원인을 규명해 보고 적절한 변환방법과 대안을 제시하였다. 세계측지계 변환사업 시 계획수립이나 공통점 관측을 통한 지적도면의 적절한 변환방법을 선택하는데 기여할 것으로 기대된다. 또한 지적분야의 세계측지계변환 사업은 수학적으로 좋은 변환보다는 실제현장상황이 반영될 수 있는 정확한 변환결과가 필요로 하기에 이 부분에 대한 추가 연구가 필요하다.
- 세계측지계 변환사업 시 계획수립이나 공통점 관측을 통한 지적도면의 적절한 변환방법을 선택하는데 기여할 것으로 기대된다. 또한 지적분야의 세계측지계변환 사업은 수학적으로 좋은 변환보다는 실제현장상황이 반영될 수 있는 정확한 변환결과가 필요로 하기에 이 부분에 대한 추가 연구가 필요하다.
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