UAV을 활용한 지적확정측량 성과검사방법에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

‘공간정보의 구축 및 관리 등에 관한 법률’에서는 “지적확정측량”을 도시개발사업등으로 토지개발사업이 끝나 토지의 표시를 새로 정하기 위하여 실시하는 지적측량으로 규정하고 있다. 즉, 기존에 등록되어있던 지적공부를 개발사업으로 인하여 폐쇄하고 토지의 표시사항을 측량, 검사, 조사하여 새로이 토지를 등록하는 것이다. 등록된 지적공부는 공적장부의 역할 및 토지소유자의 권리의 한계를 결정짓는 중요한 자료로 지적측량후 성과검사를 실시하여 등록한다. 측량검사는 지적소관청에서 실시하며 인력이나 장비 및 기술력부족으로 도면검사나 일부현장의 표본조사로 지적확정측량 성과검사를 수행하는 것이 현실이다. 또한 2015년 5월 기획재정부의 “공공기관 기능 조정”에 따라 지적확정측량업무 민간에게 이양, 성과검사 등 품질관리기능이 한국국토정보공사로 전환이 예상됨에 따라 지적확정의 공적기능 강화를 위한 성과검사의 개선 및 표준화 방안이 필요하다.
본 연구는 지적확정측량지역에 대하여 UAV로 정사영상을 제작하고 지적확정측량성과와 비교하여 UAV 정사영상으로 지적확정측량의 성과검사 가능여부를 확인하고, 촬영고도를 달리하여 성과를 비교함으로써 더 정확한 정사영상취득을 위한 UAV 촬영고도 선택에 도움을 주고자 한다.
연구결과로는 현장의 시공이 완료되고 지적기준점 성과고시, 지적확정측량에 대한 성과가 발급된 청라지구 개발사업지역의 일부구역을 대상으로 UAV의 촬영고도를 약 60m, 약 130m별로 정사영상을 취득하여 성과 고시된 지적기준점과 검사 완료된 지적확정측량 성과와 비교하였다.
첫째, 가구점이 많은 단독주택용지(280m×280m, 이하 실험구역) 지역에 지적삼각보조점과 지적도근점을 이용하여 외곽 9점, 내부 4점에 GCP를 설치하여, UAV(DJI INSPIRE 1 T600)의 촬영고도 60m, 130m의 정사영상을 제작하였다. 각고도별 정사영상에서 독취 한 GCP X, Y좌표와 성과고시 난 GCP X, Y좌표를 비교하였다. 비교결과 검사성과의 연결교차 허용기준인 지적삼각보조점 ±25㎝ 이내, 지적도근점 ±15㎝ 이내로 촬영고도 60m에서 최대연결오차 0.124m, 촬영고도 130m에서 최대연결오차 0.110m로 두 촬영고도의 모든 점이 기준점 성과검사의 연결교차 허용기준 이내로 나타났다. 촬영고도 60m의 점들의 연결오차 평균 RMSE값은 0.074m, 130m에서 점들의 연결오차 평균 RMSE값은 0.061m로 촬영고도 130m의 점들의 정확도가 0.013m더 정확함을 알 수 있었다.
둘째, 제작된 촬영고도별 정사영상에서 가구점 및 필계점을 독취한 X, Y좌표와 지적확정측량성과 X, Y좌표를 비교하였다. 하지만 영상에서 그림자부분, 텃밭의 흙으로 경계석이 덮인 부분, 경계석에 구조물이 놓여있어 확인이 불분명한부분 등 독취하기 어려운 부분을 발견하였으며, 이점들은 영상에서 좌표독취 하였어도 성과비교에서는 제외하였다. 두 고도 모두 검사성과의 평균 연결교차 허용기준인 경계점 ±10㎝ 이내로 촬영고도 60m의 평균연결오차 0.094m, 촬영고도 130m의 평균연결오차 0.092m, 촬영고도 60m의 평균 RMSE값은 0.154m, 촬영고도 130m의 평균 RMSE값은 0.107m로 촬영고도 130m가 촬영고도 60m보다 연결오차의 평균은 0.015m, 연결오차의 RMSE은 0.013m더 좋은 것으로 확인되어 UAV촬영고도는 낮은 것보다 높은 것이 더 정확함을 확인하였다.
셋째, 영상에서 그림자부분, 텃밭의 흙으로 경계석이 덮인 부분, 경계석에 구조물이 놓여있어 확인이 불분명한 부분등 독취하기 어려운 부분의 확인을 위하여 촬영고도 130m의 정사영상과 지적확정도면을 중첩하였다. 중첩된 도면으로 단독필지의 필지경계선과 정사영상내 그림자나, 현재 텃밭으로 이용하여 흙으로 경계석구분이 모호한 점, 구조물 등으로 굴곡점을 확인하기 어려운 지점의 경계점을 확인 할 수 있으며, 지적확정측량에 의해 설정된 경계선설정의 부합여부를 확인 할 수 있었다. 지적확정선에 건축물 등 구조물이 저촉되는지, 필지경계선의 위치를 확인 할 수 있었다.
실제 촬영고도 60m와 130m 두 가지 조건에서의 성과비교로 촬영고도의 적정성을 판단하기에는 한계가 있으며 향후 여러 촬영고도에서 더 세밀하게 성과비교가 필요하다. 본 연구에서는 대공표지 개수를 동일시하여 성과를 비교하였으나 대공표지의 개수를 변화시켰을 경우의 성과비교 또한 필요하다고 판단된다. 그리고 본 연구 지역은 표고가 거의 평지인 곳에서 이루어진 사례로 지형의 기복인 심한 곳의 UAV 정사영상과 지적확정측량성과 비교 또한 필요하다.
본 연구는 UAV 정사영상으로 지적확정측량성과검사에 활용하고자 하였으며 향후 위의 추가적인 연구결과와 함께 세부적인 지침을 마련한다면 지적확정측량검사 시 현지조사 검사측량방법으로 활용 할 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the Act on the Establishment, Management, etc. of Spatial Data of South Korea; cadastral confirmation survey was regulated to be implemented in setting new land indication after development work completion under city development project, or others. In other words, previously registered cadastral record is terminated due to development project and land indication matters are newly measured, inspected and surveyed to register the land afresh. Registered cadastral record is important in determining the roles of cadastral book and land owner’s rights. The data are registered by implementing cadastral survey. Cadastral survey mapcheck is executed by a competent cadastral agency. In reality, however, because of the lack of personnel, equipment and technology; cadastral confirmation survey mapcheck is conducted based on only plans or samples in some of the sites. Under the adjustment of public organizational functions in May 2015 by the Ministry of Strategy and Finance, the work of cadastral confirmation survey was referred to the private sector and the mapcheck and other relevant quality assurance functions are expected to become the responsibility of the Korea Land and Geospatial Informatix Corporation. Against this backdrop, to reinforce the public function of cadastral confirmation, it is necessary to improve and standardize its mapcheck process.
In this study, ortho imagery was produced on cadastral confirmation survey areas and compared it with cadastral confirmation measurement results to check the possibility of testing the cadastral confirmation survey results based on UAV ortho imagery. And by differentiating imaging heights and comparing the resulting results, this study sought to present more help in selecting an optimal UAV imaging height to obtain more precise ortho imagery.
This study investigated some of the Cheongra District Development Project areas of South Korea where the site construction had been completed along with indication reference point result announcement and cadastral confirmation survey result issuance. UAV imaging was performed upon this area at approximately 60 m and 130 m heights to gain ortho imagery. The imaging results were compared with those of indication reference point in the result announcement and cadastral confirmation survey result of which inspection had been completed.
First, based on the cadastral triangulation additional point and cadastral traverse point in independent housing sites (280m×280m; hereinafter, the experiment site) with many Block point, GCP was installed at 9 outskirts points and 4 inner points to produce UAV (DJI INSPIRE 1 T600) ortho imagery at imaging heights of 60 m and 130 m. The GCP X and Y coordinates read from each altitude-specific ortho imagery were compared with GCP X and Y coordinates under result announcement. The results were within the mapcheck-cross-connection standard of permission, cadastral triangulation additional point of ±25㎝ and cadastral traverse point of ±15㎝. At the imaging height of 60 m, the maximum connection error was 0.124m; and, at 130m, max connection error was 0.110m. Every point of the two imaging heights was found to stay within the standard of permission for reference point mapcheck. At 60 m height, the average RMSE value of connection error of points was 0.074 m; at 130 m, it was 0.061 m, showing that points at 130 m height were more precise by 0.013 m.
Second, in the height-specific ortho imagery, X and Y coordinates read from Block point and boundary corner point were compared with X and Y coordinates of cadastral confirmation survey results. However, there were ambiguous parts hard to be read in the image such as shade, boundary stones covered by garden soil and structure placed on boundary stores to disturb precise observation. Both imaging heights showed results within the boundary point of ±10㎝, the standard of permission of average mapcheck connection cross. At 60 m imaging height, the average connection error was 0.094m; and at 130m, average connection error was 0.092m. At 60 m imaging height, the average RMSE was 0.154m; at 130m, the average RMSE was 0.107m, indicating that the imaging height of 130m was better than imaging height, 60m, by 0.015m in connection error average, and 0.013m in connection error RMSE. This finding showed that in UAV imaging, higher height produced more precise image than lower height.
Third, in order to inspect hardly-readable areas in the image such as shade, boundary stones covered by garden soil and structure placed on boundary stones, this study overlapped the 130 m-height ortho imagery and cadastral confirmation plan. Based on the overlapped plan, clearer demarcation was possible in ambiguous areas such as independent plot boundaries, ortho imagery shade, ambiguous boundary stones due to the present garden soil and structures, etc. disturbing clear demarcation. Moreover, based on the cadastral confirmation survey, it was inspected whether the set boundaries were aligned, wither structures including building violated the cadastral confirmation line and where the plot boundary lines were located.
It was limited to assess the appropriateness of imaging height just by mapchecking only two sets of conditions under 60 m and 130 m actual imaging heights. More in-depth mapcheck will be necessary in future study at more diversified imaging heights. This study compared the results by assuming the number of air-photo signals was identical to the results. Still, it will be necessary to conduct mapcheck while changing the numbers of air-photo signals as well. The study experiment area is almost flatland in its altitude. Further subsequent study on UAV ortho imagery and cadastral confirmation survey mapcheck will be also necessary in area with rugged terrain.
This study sought to utilize UAV ortho imagery in cadastral confirmation survey mapcheck. if detailed guidelines are established along with the above-stated future additional researches, the study findings could be utilized as a land surveying method in the field during cadastral confirmation survey.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1. 연구배경 및 목적 1
• 1.2. 선행연구 및 본 연구의 차별성 2
• 1.3. 연구내용 및 방법 3
• 제2장 이론적 고찰 5
• 2.1. 지적확정측량 5
• 2.1.1. 지적확정측량의 법적개념 5
• 2.1.2. 지적확정측량의 실시목적 5
• 2.1.3 지적확정측량의 업무처리철차 6
• 2.1.4. 지적확정측량의 성과검사 9
• 2.2. UAV(Unmanned Aerial Vehicle, Unmanned Air Vehicle) 10
• 2.2.1. UAV 개념 10
• 2.2.2. UAV 구성 11
• 2.2.3. UAV 데이터 처리 12
• 제3장 UAV 좌표취득 14
• 3.1. 연구대상지 선정 14
• 3.1.1. 대상지 선정기준 14
• 3.1.2. GCP(Ground Control Point)선정 15
• 3.1.3. 데이터 취득 방법 17
• 3.2. UAV 촬영 17
• 3.2.1. 관측장비 –DJI INSPIRE 1 T600 장비 특징 17
• 3.2.2. 데이터처리 소프트웨어 20
• 3.2.3. 촬영 21
• 3.2.4. 정사영상 제작 23
• 3.2.4. 정사영상에서 좌표취득 28
• 제4장 지적확정측량성과 평가 30
• 4.1. 좌표비교분석 30
• 4.1.1. 지상기준점(GCP)와 UAV영상 기준점 비교 30
• 4.1.2. 지적확정측량성과와 UAV영상 경계점 비교 35
• 4.2. 중첩분석 41
• 제5장 결론 44
• 참고 문헌 47
• 부록 A 지적확정측량성과와 촬영고도 60m,130m의 정사영상내 독취좌표 비교값 51