GPS/INS 항공사진측량의 지상기준국측량에서 VRS(가상기준점)적용에 관한연구 = Reference Station of aerial photogrammetry with GPS/INS by VRS

국문 초록 (Abstract)

종래의 항공사진측량에서는 항공사진 촬영 후 사진기준점측량 등을 수행하여 촬영당시의 카메라의 위치 등을 계산하였다. 그런데 지상기준점 설치를 위한 측량작업에 소요되는 시간과 경비는 지도제작 비용 중 많은 부분을 차지하고 있다.
항공사진측량은 꾸준한 장비의 개선과 함께 디지탈처리에 의한 수치해석 개발로 새로운 기술과 접목되어 급속한 발전을 보이고 있다. Direct Georeferencing는 위에서 설명한 항공사진 촬영 시에 카메라와 위치 및 자세정보를 재현하는데 GPS/INS를 통하여 사진기준점측량을 대체하는 방식이다.
Direct Georeferencing는 기존의 사진기준점 측량을 대체하는 혁신적인 기술이지만 GPS/INS촬영지역내에 지상기준국을 설치하여야 하는 필요조건을 가지고 있다.
본 논문에서는 GPS/INS를 이용한 항공사진측량을 수행하는 데 있어 촬영지역 내에 설치하는 지상기준국의 운용을 국가기관에서 운용하는 상시관측소를 이용하여 가상기준국(VRS)으로 효율적으로 GPS/INS 항공삼각측량에 적용하는 방법을 제시하고자 하였다.
연구의 목적을 달성하기 위하여, 네 가지 경우로 구분하여 GPS/INS자료처리를 수행하였으며 가상기준국을 이용한 방법이 소축척 지도제작에 있어서 지상기준국측량을 대신하여 충분한 정확도 유지가 가능함을 입증하였다.
본 연구는 지상으로 접근이 불가능한지역의 지상기준국측량 뿐만 아니라 지상기준점측량을 VRS로 수행함에 따른 업무의 효율성을 높이는데 기여 할 수 있을 것이라 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the common practice of air-photographing measurement aerial-photogrammetric, the location of camera at the time of photographing is identified by performing aerotriangulation. However, installing ground-base station to enable aerotriangulation takes majority portion of a map making cost.
Aerial-photogrammetric has shown a great improvement helped by steady upgrading in equipment and development in quantitative study. aerotriangulationcan be replaced by Direct Georeferencing, which uses GPS/INS to identify a camera location and to produce detailed information.
An innovative technique replacing aerotriangulation, it has a disadvantage that base station has to be available in the area of photographing.
The thesis intends to suggest a method applying VRS in GPS/INS aerotriangulation.
Despite the fact that Direct Georeferencing is the innovated technique which substitutes existing aerotriangulation, it still need to install the ground-base station in GPS/INS aerotriangulation
GPS/INS data was analyzed with 4 different cases in order to accomplish the purpose of this study. In addition, in the thesis, it was approved that VRS can be utilized to make small-scale map as accurate as base station.
This study is expected to improve the efficiency of work by showing that VRS can be used not only in base station but also enabling base station in the ground-access challenging area.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구 동향 = 2
• 1.3 연구범위 및 방법 = 5
• 제2장 GPS/INS 항공삼각측량 = 7
• 2.1 GPS/INS에 의한 위치 결정기술 = 7
• 2.1.1 Direct Georeferencing의 개요 = 8
• 2.1.2. 장비 및 소프트웨어 = 8
• 2.2 네트워크 기반의 GPS측위이론 = 11
• 2.2.1 GPS측정 = 11
• 2.2.2 상시관측소 = 15
• 2.2.3 VRS방식 = 22
• 2.2.4 FKP방식 = 23
• 2.3 보간기법 = 24
• 2.3.1 Linear Computation Model = 24
• 2.3.2 Linear Interpolation Model = 25
• 2.3.3 Distance-Based Linear Interpolation Method = 25
• 2.3.4 Low-Order Surface Model = 26
• 2.3.5 Least-Square Collocation = 26
• 제3장 실험 및 분석 = 27
• 3.1. 관측 및 실험 = 27
• 3.1.1 테스트망 및 관측계획 = 27
• 3.1.2 관측 및 기준점 성과 = 31
• 3.1.3 가상기준국의 생성 = 32
• 3.1.4 Pospac 을 이용한 항법정보생성 = 36
• 3.2 비교 분석 = 38
• 3.2.1 Test 1에 대한 비교 분석 = 39
• 3.2.2 Test 2에 대한 비교 분석 = 41
• 3.2.3 Test 3에 대한 비교 분석 = 43
• 3.2.4 Test 4에 대한 비교 분석 = 45
• 3.3 고찰 = 47
• 제4장 결론 = 48
• 〈참고문헌〉 = 50
• 부록 = 52
• Ⅰ 지상기준국 계산결과 = 52
• Ⅱ 가상지상기준국(VRS1)계산결과 = 53
• Ⅲ 가상지상기준국(VRS2)계산결과 = 54
• Ⅳ 상시관측소(CNJU)계산결과 = 55
• Ⅴ 상시관측소(SUWN)계산결과 = 56
• Ⅵ 가상기준국(VRS1)의 관측데이타(RINEX) = 57
• 표차례 = 9
• 〈표 1〉 실험장비의 정확도 = 9
• 〈표 2〉 국토지리정보원에서운영중인 상시관측소 고시성과 = 17
• 〈표 3〉 지상기준국의 좌표 = 31
• 〈표 4〉 가상기준국과 상시관측소간 기선길이 = 34
• 〈표 5〉 가상기준국 기준좌표 = 35
• 〈표 6〉 실험의 비교분석 = 38
• 〈표 7〉 Test 1에서 위치정보와 회전요소의 편차량 = 40
• 〈표 8〉 Test 2에서 위치정보와 회전요소의 편차량 = 42
• 〈표 9〉 Test 3에서 위치정보와 회전요소의 편차량 = 44
• 〈표10〉 Test 4에서 위치정보와 회전요소의 편차량 = 46
• 그림 차례 = 6
• 〈그림 1〉 연구 흐름도 = 6
• 〈그림 2〉 실험장비 및 설치모습 = 10
• 〈그림 3〉 상시관측소의 구성 = 15
• 〈그림 4〉 국내 상시관측소 현황 = 16
• 〈그림 5〉 VRS 관측망 = 21
• 〈그림 6〉 VRS의 원리 = 22
• 〈그림 7〉 촬영지역 및 비행경로 = 27
• 〈그림 8〉 GPS/INS를 이용한 외부표정요소 산출 = 28
• 〈그림 9〉 POSPac S/W 모듈별 데이터처리 흐름 = 30
• 〈그림 10〉 POS GNSS를 이용한 DGPS 처리 = 29
• 〈그림 11〉 지상기준점의 결정 = 31
• 〈그림 12〉 가상기준국 선정 = 32
• 〈그림 13〉 가상기준국 생성을 위한 상시관측망 = 33
• 〈그림 14〉 TTC의 VRS모듈에 의한 가상기준국 생성 = 34
• 〈그림 15〉 가상기준국 생성 = 35
• 〈그림 16〉 GPS와 INS의 항법정보 통합 = 36
• 〈그림 17〉 RMS에 의한 품질검사 = 37
• 〈그림 18〉 Quality Factor에 의한 품질검사 = 37
• 〈그림 19〉 DOP에 의한 품질검사 = 37
• 〈그림 20〉 Test 1에서 평면위치정보에 대한 오차 = 39
• 〈그림 21〉 Test 1에서 위치정보의 비교 = 40
• 〈그림 22〉 Test 1에서 회전요소의 비교 = 40
• 〈그림 23〉 Test 2에서 평면위치정보의 오차와 항법정보 = 41
• 〈그림 24〉 Test 2에서 위치정보의 비교 = 42
• 〈그림 25〉 Test 2에서 회전요소의 비교 = 42
• 〈그림 26〉 Test 3에서 평면위치정보의 오차 = 43
• 〈그림 27〉 Test 3에서 위치정보의 비교 = 44
• 〈그림 28〉 Test 3에서 회전요소의 비교 = 44
• 〈그림 29〉 Test 4에서 평면위치정보에 대한 오차 = 45
• 〈그림 30〉 Test 4에서 위치정보의 비교 = 46
• 〈그림 31〉 Test 4에서 회전요소의 비교 = 46