세계측지계 변환에 따른 경계점좌표의 변화에 관한 연구 = (A) study on change detection of boundary point coordinates according to a transformation of world geodetic system

국문 초록 (Abstract)

지적재조사 추진에 있어 가장 큰 비율을 차지하는 세계측지계로의 좌표변환은 지금까지 유지되어온 지적측량기준체계를 세계측지계로 전환하는 것이라 할 수 있으며 이로 인해 무엇보다 우리의 주목을 끄는 것은 현행 지적 공부상의 면적이 얼마만큼의 변화가 일어날 것인가 하는 것이다. 또한 새로운 측지계 도입에 따른 공부상의 면적변화는 단순히 수치적인 변화에 그치지 않고 개인 토지에 대해 법적으로 규정된 재산권 행사의 근간인 면적이 변화 되는 것으로 이는 개인과 국가 지적제도에 미치는 영향이 실로 크다 할 수 있다.
다만 현행 법률상으로는 지적측량분야에 세계측지계 도입은 지적확정측량에 한해 적용되고 있지만 지적재조사 측면을 고려할 때 이에 대한 변화 예측과 철저한 준비가 필요하다. 비록 현행 지적제도의 측량방법이 첨단기술을 접목하여 다양한 목적으로 이용할 수 있는 다목적 지적 구현에 미흡하긴 하지만 지적재조사가 본격적으로 추진되면 GPS와 사진측량, 전자평판 등과 같은 첨단측량 방법의 활발한 이용을 통해 현행지적제도의 한계를 극복하고 지적측량의 현대화 실현이 가능 할 것이다.

따라서 본 연구는 지적재조사 추진 시 가장 많은 비율을 차지하는 좌표변환 방법을 현장에 적용함에 있어 어떤 알고리즘을 적용할 것인지, 변환전후의 필지별 면적변화의 크기는 얼마인지, 좌표변환 방법으로 공부정리가 가능한 것인지 등을 지역별로 분석하여 지적정보의 세계측지계 좌표변환에 필요한 절차와 방법을 전국적으로 표준화하기 위한 작업 매뉴얼 작성과 세계측지계 기준의 확정측량 방안을 정립하기 위한 목적으로 수행하였으며 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 전체 필지에 대한 좌표변환 전 후의 변화량을 면적과 둘레 길이로 구분하여 분석한 결과 필지면적이 클수록 면적과 둘레길이 변화량이 전체적으로 증가하는 추세를 보였다. 다만 그 변화량의 폭은 둘레길이가 면적에 비해 적었으며 일부 면적 범위에서는 평균적인 변화량 보다 크게 나타나는 경향을 보였으며 특정면적(10,000㎡) 이상에서는 면적변화와 길이변화가 일정하게 나타났다. 여기서 좌표변환에 따른 면적변화 보다는 필지에 대한 둘레 길이 변화 값에 주목할 필요가 있다. 왜냐하면 필지경계점 좌표는 측지계의 제원에 따라 그 차이가 발생할 수 있지만 실제 지표상의 필지 모양이나 둘레 길이는 좌표변환에 상관없이 보존되기 때문이다.
둘째, 앞서 분석된 결과를 종합해 보면 현재 경계점 좌표 시행지역의 공부상의 면적은 세계좌표로 변환하여도 소폭의 증가는 있지만 실질적인 면적변화는 없다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구의 결과만을 놓고 보면 지역좌표 기준의 공부상 면적을 세계좌표 기준의 면적으로 변환하여 공부등록이 가능하다는 결론에 이른다. 하지만 여기에는 몇 가지 조건이 필요하다.
1. 좌표변환을 위해 필요한 변환계수는 공통점의 영향을 지배적으로 받기 때문에 상호부합이 잘되는 기준점을 선별해야 한다.
2. 좌표변환계수는 지역별로 다르게 산출되며 같은 지역이라 할지라도 변환정확도에 따라 변환계수는 달라질 수 있어 전국이 동일한 정확도를 갖는 좌표변환계수 산출은 불가능하다.
3. 현재 공부상의 면적을 새롭게 등록하기 하기 위해서는 세부적인 작업절차와 좌표변환 전후의 면적변화에 대한 허용오차가 정의되어야 하는데 여기에는 기존에 등록된 공부상의 면적을 소유권으로 주장하는 민원이 발생할 수 있어 이를 해결하기 위한 제도적 장치가 병행되어야 한다.
4. 지역좌표계 기준의 공부 면적을 세계좌표로 새롭게 공부등록이 가능하다고 가정하더라도 이와 병행해서 등기면적도 새롭게 등록되어야 하는 문제가 발생하게 된다. 이상과 같은 문제점 외에도 들어나지 않는 잠재적 문제점이 존재하기 때문에 좌표변환에 의한 면적 변환 방법은 다양한 실험을 거쳐 최적의 방안이 만들어진 후에 적용해야 할 것으로 판단된다.
셋째, 세계좌표로 변환된 필지 경계점에 대해 경계복원측량으로 변환정확도를 점검한 결과 몇 개의 특이점을 제외하고는 거의 8㎝이내에 들어왔다. 이는 좌표변환에 따른 차이라기보다는 정확한 타점에 폴을 설치하지 못한 경우에 해당된다고 볼 수 있다. 따라서 좌표변환에 의해 결정된 성과와 지역좌표로 등록된 필지경계점에 대한 성과는 어떤 측지계를 기준으로 성과를 표현하느냐의 문제일 뿐 등록당시의 필지경계점이 보존되어 있어 정확히 식별이 가능한 지역에 한해서는 좌표 변환된 성과를 이용해 경계복원이 가능함을 시사한다. 또한 현행법상 경계점좌표등록시행지역(이하 수치지역)에서 필지경계점에 대한 결정성과와 검사성과에 대한 허용교차는 10cm로 하고 있어 제도상으로 문제가 없다. 하지만 수치지역이라 할지라도 측량시기가 서로 다르기 때문에 특히 도시개발연구의 경우 확정당시의 현형이 그대로 남아있기 보다는 각종 건축물이나, 시설물이 시공되어 등록당시의 필지에 대한 정확한 경계는 식별이 불가능한 경우가 많다. 따라서 기존에 등록된 필지경계점의 경우 좌표변환에 의해 세계좌표를 산출해 지적측량에 이용하기 위해서는 반드시 등록당시의 측량성과가 보존되어 있는지 확인하는 절차가 필요하다.
넷째, 좌표변환으로 결정된 필지경계점에 대한 세계좌표는 경계복원측량 시 또 다른 영향을 받을 수 있는데 이는 세부측량에 이용된 도근점의 성과 결정 정확도다. 현재 지적 도근점의 성과는 같은 도선끼리 연결오차를 배부하여 결정한 성과로 예를 들어 확정지역이 넓어 여러 공구로 나누어 확정된 경우 같은 지구계 내에 설치된 도근점이라 할지라도 공구별로 연결도선이 달라 성과의 정확도가 달라지게 된다. 앞서 분석된 경계복원 결과 중 과대오차(10cm이상)가 발생된 경계점의 경우 특별한 패턴이 없이 모든 지역에서 분산된 형태로 나타난게 아니라 특정한 지역에 밀집되고 종선(X)보다는 횡선(Y)에서 그 차이가 크게 나타남은 등록당시 도근점간의 상관성 및 조정방법, 연결오차의 크기 등에 영향을 받아 과대오차가 발생하였을 가능성을 배제할 수 없다.
결론적으로 볼 때 좌표변환에 의한 성과결정은 등록당시의 기준점간의 이력을 분석하여 공통점을 선별하는 단계가 매우 중요하다는 것과 등록당시와 동일한 필지경계점을 식별할 수 있는 문제와 폴의 설치에 따른 타점 오차를 최소로 하는 문제를 해결해야만 가능하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Main part of a cadastral reform project is a coordinate transformation from existing cadastral survey control system to World Geodetic System. This led to an attention how much parcels' areas in current cadastral books change. Area changes in the cadastral books according to introduction of new geodetic system affect not only numerical change but also legal issues of personal lands. Therefore it had a major influence in privates and national cadastral system.
In terms of current law, the introduction of World Geodetic System in the field of cadastral survey has been only applied to cadastral confirmation survey, but it needs to predict changes and prepare thoroughly in terms of the cadastral reform. Even though current cadastral system is yet short of complete multi-purpose cadastre applied for various purposes using advanced cadastral survey methods, a modernization of cadastral survey could be realized by coping with limitations of current cadastral system using GPS, photogrammetry and a plane-table survey method.
This paper analyzes which algorithms are proper for a coordinate transformation method which is a main issue in terms of promoting cadastral survey, how much each parcel changes before and after of the transformation, whether an arrangement of cadastral books is possible using the coordinate transformation method and so on by regional groups. A purpose of this study is to make a work manual so as to standardize a procedure and method needed for coordinate transformation of cadastral data and define a method of confirmation survey in terms of World Geodetic System. Results of the study is as follows.
First, a comparative analysis of area and perimeter in terms of change detection before and after of coordinate transformation for entire parcels results that as an area of a parcel is larger, a change amount of area and perimeter shows a significant increase. A range of the change amount of perimeter is smaller than one of area, and shows a growing tendency comparing with an average change amount in a certain range of area. When a specific area is more than 10,000㎡, change amounts of area and perimeter are consistent. The change amount of perimeter is more notable than one of area by coordinate transformation. The reason is that coordinates of parcels' boundary points can be different according to a kind of geodetic system, but a shape or perimeter of parcel is maintained regardless of coordinate transformation.
Second, to sum results analyzed before, parcels' areas of cadastral books in the boundary coordinate regions are a little bit increasing according to a transformation of world coordinates, but actual parcels' areas do not change. Regarding this study's results, a registration is possible as transforming areas of cadastral books based on local coordinates to ones based on world coordinates. But there needs a few conditions for this.
1. As a transformation factor needed for coordinate transformation is affected dominantly by things in common, control points which correspond mutually should be chosen.
2. A calculation of coordinate transformation factor which has a consistent accuracy all over the country is not possible, because a factor of coordinate transformation are computed by region and the factor can be different according to an accuracy of transformation even though it is the same region.
3. To register current areas of cadastral books newly, a detail procedure and a tolerance of area change by coordinate transformation should be defined. An area change can provoke civil complaints because it relates to ownership. Therefore, institutional strategies need to cope with it.
4. Supposing existing areas of cadastral books based on local coordinates registered into new cadastral books based on world coordinates, there is a problem to register areas of registry books at the same time. Apart from this problem, there are potential problems. So, an area transformation method by coordinate transformation has to be applied after coming up with optimal measures.
Third, a boundary relocation survey which surveys parcels' boundaries transformed to world coordinates was performed to examine an accuracy of transformation, and the result shows that almost accuracies of transformation except for a few boundaries are within 8cm. These inaccuracies come from a wrong installation of pole on the boundary point, not a difference created by coordinate transformation. Therefore, results from coordinate transformation and results of parcels' boundaries registered by local coordinates depend on which geodetic system use as a standard. In case of certain regions where keep originally registered parcels' boundaries, a boundary relocation survey is possible by using results of coordinate transformation. And as a result's tolerance of a parcel boundary in numerical regions is 10cm under the law, it is not a institutional problem.
However, as the timing of the survey is different even in numerical regions where many buildings and facilities are constructing, there are many cases not to identify accurate boundaries. So, in case of originally registered parcels' boundaries, a procedure to check whether survey results are preserved needs to use these in cadastral survey.
Fourth, in boundary relocation survey, world coordinates of boundaries' points determined by coordinates transformation can be affected by accuracies of supplementary control points. Results of supplementary control points are calculated by distributing connection errors between the same traverses. For example, in a region divided into many zones, even supplementary control points established in the same zone have different accuracies of results depending on connection traverses by zone. When an error of boundary's point is more than 10cm, a horizontal line(Y) has more difference than a vertical line(X). Because big errors could be happened by a correlationship between supplementary control point, adjustment method, amount of connection errors and so on
In conclusion, it is important to select things in common by analyzing a history between control points when deciding results by the coordinate transformation. A problem of identifying identical boundary compared with one registered originally and a problem of minimizing errors caused by establishing a pole have to be solved.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• 표 목 차 ⅳ
• 그림목차 ⅵ
• ABSTRACT ⅹ
• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구배경 및 목적 1
• 제2절 연구내용 및 방법 3
• 제3절 선행연구 동향 6
• 1. 외국의 세계측지계 도입현황 6
• 2. 국내 세계측지계 도입현황 및 연구동향 8
• 제2장 좌표변환이론 및 프로그램 개발 12
• 제1절 좌표변환 12
• 1. 3차원 7변수 변환 모델 12
• 2. 최소제곱 콜로케이션 14
• 3. 2차원 변환 17
• 제2절 지적정보의 세계측지계 변환 21
• 제3절 좌표변환 프로그램 개발 24
• 1. 좌표변환 절차 정립 24
• 2. 좌표변한 프로그램 작성 25
• 제3장 좌표변환 29
• 제1절 대상지 선정 29
• 1. 대상지역 선정기준 29
• 2. 공통점 선정 32
• 3. 변환필지 선정 34
• 제2절 대상필지 좌표변환 37
• 지역별 좌표변환 37
• 제4장 좌표변환 성과 평가 78
• 제1절 평가방법 78
• 1. 중첩분석 78
• 2. 면적증감 분석 80
• 제2절 좌표변환 검증측량 89
• 1. 검증방법 89
• 2. 경계복원 측량 90
• 3. 경계복원측량 결과분석 104
• 제5장 결론 및 정책제언 106
• 제1절 결론 106
• 제2절 정책제언 108
• 1. 좌표변환 표준 작업 절차 109
• 1. 세계측지계 기준 지적 확정 측량 절차 110
• 참고문헌 118
• 1. 국내문헌 118
• 2. 외국문헌 120
• 3. 인터넷사이트 121
• 국문초록 122
• 감사의 글 126