좌표변환 계수를 이용한 세계좌표변환 지적필계점 정확도 분석 : 남동구지역 중심으로

국문 초록 (Abstract)

현재 지적측량 분야에서는 GPS 위성 측위 시스템의 발전으로 인한 측량기술의 향상과 세계측지좌표계 도입에 따른 좌표 시스템의 기준계인 타원체를 Bessel타원체에서 GRS80타원체로 변경하여 사용하고 있다.
일반측량에서는 2003년 1월 1일 측량법개정으로 Bessel 타원체에서 GRS80 타원체로 전환하였으며 2009년 측량·수로 조사 및 지적에 관한 법률 개정으로 세계좌표계 사용이 의무화되었다.
우리나라의 지적좌표계는 통일원점, 구소삼각원점, 특별소삼각원점으로 분류되어 사용되고 있으며 세계좌표계도입에 따라 이들 기준점에 대한 세계좌표산출이 이루어지고 있다.
선행연구에서는 지적도면의 세계좌표계 전환에 있어서 2차부등각(Affine)모델이 적합한 좌표변환 모델이라 가정하고 경계점간의 이동량을 비교·분석하였다.
본 연구에서는 세계좌표계로 변환하기 위해 기존의 기준점을 공통점으로 선정하고 GPS 관측, 데이터를 취득하여 Affien변환과 Helmert변환에 의한 좌표성과를 계산하였다.
GPS 관측데이터를 처리하기 위해 국토지리정보원의 GPS기준점 서비스와 위성항법중앙사무소의 데이터서비스를 이용하여 SUWN, INCH, SOUL, PALM의 상시관측소 파일을 취득하고 GPS 상용 S/W인 LGO를 이용하여 망조정에 따른 좌표를 산출하였다.
Affine변환과 Helmert변환의 차이를 비교하기 위해 동일한 지적기준점을 GPS의 관측성과에 의하여 세계좌표계 성과를 구하고 동일 지적기준점의 기존성과는 Affine변환과 Helmert변환에 의하여 각각 좌표변환계수를 산출하여 그 성과를 비교하였다.

세계좌표계 변환에 있어서 필계점간 변화량을 분석하기 위해 가리원점과 중부원점 각각에 대한 Affine변환과 Helmert변환으로 2차원 변환계수를 산출하였다.
실험대상 지역은 인천광역시 남동구 일원으로 한정하였고 행정구역별, 축척별 로 대상 지역을 선정하여 필지의 좌표 변화량과 방향성을 비교·분석하였다.

① 500분의1 지역에서 고잔동의 Affine변환계수 적용에서는 △X= +0.096m, △Y=–0.107m로 나타났으며 Helmert변환계수 적용에서는 △X= 0.015m, △Y= -0.011m로 좌표 변화량이 감소하는 것으로 나타난다.
② 600분의1 지역은 Affine변환계수 적용으로 △X=-0.075m, △Y=+0.023m의 변화량으로 나타났으며 Helmert 변환계수 적용에 대해서는 △X=-0.044m, △Y=+0.007m의 변화량이 감소하는 것으로 나타난다.
③ 1200분의 1지역은 간석동의 Affine변환계수 적용으로 △X=-0.088m, △Y= 0.033m로 가장 크게 나타났으며 Helmert 변환계수 적용에서는 △X=-0.050m, △Y= +0.004m으로 좌표변화량이 감소하였다.
④ 6000분의 1 지역으로 논현동 임야 지역에 대한 Affine 변환계수 적용으로 △X=+0.071m, △Y=-0.045m의 변화량이 나타났으며 Helmert변환계수 적용에서는 △X=+0.030m, △Y=+0.004로 좌표 변화량이 감소하였다.

세계좌표계 도입에 있어서 좌표변환에 필요한 변환계수의 적용은 Affine변환계수의 적용보다는 Helmert변환 계수 적용이 양호한 성과의 산출로 나타났다.
따라서, 필계점에 대한 보다 정확한 변환계수의 산출을 위해서는 좌표변환 대상 지역에 대한 세계좌표성과와 지역좌표계성과를 동시에 갖는 공통기준점을 선정하고 성과를 취득하는 것이 필요하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In current cadastral surveying, the improvement in surveying technology due to the development of GPS satellite positioning system and introduction of the world geodetic coordinate system, has caused the ellipsoid which is the reference coordinate system, to change from the Bessel ellipsoid to GRS 80 ellipsoid.
In general surveying, due to the revision of Surveying Act on Jan. 1, 2003, the Bessel ellipsoid was changed from GRS 80 ellipsoid to GRS 80 ellipsoid. Also due to the revision of Measuring and Waterway Survey and Cadastral Act, the use of world coordinate system has become mandatory in Korea.
Korea's cadastral coordinate system is classified into unified origin, old small triangular origin and special small triangular origin. Due to the introduction of world coordinate system to Korea, the output of the world coordinate is made for these reference points.
In the prior studies, supposing that the 2nd unequal angle (Affine) model is the proper coordinate conversion model in the conversion of world coordinate system in the cadastral drawing, I compared the moving distances between boundary points.
In this study, for conversion to the world coordinate system, I selected the existing reference points as the common points and then observed GPS and acquired the data to get the coordinates performance through Affine conversion and Helmert conversion.
To handle GPS observation data, I used the GPS reference points service provided by National Geographic Information Institute and data service of DGNSS Central Office to acquire the file of SUWN, INCH, SOUL, PALM. I also used the LGO, which is the ordinary software for GPS to calculate the coordinate from the adjustment of network.
To compare the differences between Affine conversion and Helmert conversion, I acquired the performance of world coordinate through the GPS observation performance of the same cadastral reference point. The existing performance of the same cadastral reference point was calculated by Affine conversion and Helmert conversion to get the coordinate conversion coefficient and the performances were compared.
To analyze the changes between the boundary corner points, I get the 2D conversion coefficients using Allfine conversion and Helmert conversion for the Gari origin and Jungbu origin.
The region for experiment was limited to Namdong-gu, Incheon and the target regions were selected for each administrative zone and scale to compare the changes in coordinate and orientation of the land.

① In 1/500 region, when the Affine conversion coefficient is applied in Gojandong, △X= +0.096m, △Y=–0.107m. When Helmert conversion coefficient is applied, △X= 0.015m, △Y= -0.011m, showing the reduced change in coordinate.
② In 1/600 region, when the Affine conversion coefficient is applied, △X=-0.075m, △Y=+0.023m. When Helmert conversion coefficient is applied, △X=-0.044m, △Y=+0.007m, showing the reduced change in coordinate.
③ In 1/1200 region, when the Affine conversion coefficient is applied to Ganseokdong, △X=-0.088m, △Y= 0.033m, showing the biggest changes. When Helmert conversion coefficient is applied, △X= 0.015m, △Y= -0.011m, showing the reduced change in coordinate.amount of coordinates fell. In the case of the application of coordinate transformation coefficients in accordance ④ In 1/6000 region, when the Affine conversion coefficient is applied to forest area in Nonhyeondong, △X=+0.071m, △Y=-0.045m. When Helmert conversion coefficient is applied, △X=+0.030m, △Y=+0.004, showing the reduced change in coordinate.

In the application of conversion coefficient required to the convert the coordinate in the introduction of world coordinate system, Helmert conversion coefficient showed the better performance than Affine conversion coefficient.
Accordingly, for the accurate conversion coefficient for the boundary corner points, it is critical that the common reference points should be selected if they have both the world coordinate performance and regional coordinate performance for the area of coordinate conversion and then get the performance.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구범위 및 방법 2
• 1.3 선행연구 3
• 제2장 이론적배경 5
• 2.1 측지기준계 5
• 2.2 지역좌표계 5
• 2.3 세계측지계 6
• 2.3.1 WGS84좌표계 7
• 2.3.2 ITRF좌표계 7
• 2.3.3 GRS80타원체 8
• 2.3.4 한국측지계 10
• 제3장 지적좌표계와 좌표변환 11
• 3.1 지적좌표체계 11
• 3.2 평면직각좌표계(TM) 11
• 3.3 원점체계 12
• 3.3.1 통일원점 13
• 3.3.2 구소삼각원점 14
• 3.3.3 특별소삼각원점 16
• 3.4 좌표변환모델 18
• 3.4.1 2차원 부등각(Affine)변환 18
• 3.4.2 2차원 등각(Helmert)변환 20
• 3.4.3 2차원부등각(Affine)변환과 2차원등각(Helmert)변환의 특성. 22
• 제4장 데이터 취득 및 세계좌표변환 결과분석 23
• 4.1 연구대상지역선정 23
• 4.2 데이터처리프로그램 24
• 4.2.1 LGO(Leica Geo Office) 24
• 4.2.2 LX-Trans 24
• 4.3 데이터취득방법 25
• 4.3.1 GPS 정지측량 데이터 취득 25
• 4.3.2 기준점 측량 데이터 처리 29
• 4.4 좌표변환계수에 의한 세계좌표변환 결과 분석 33
• 4.4.1 좌표변환계수산출 33
• 4.4.2 기준지적도면(CIF) 변환 39
• 4.4.3 지적필계점 Affine변환 40
• 4.4.4 지적필계점 Helmert변환 52
• 4.4.5 지적필계점 세계좌표 변환 처리 결과 60
• 4.5 지적필계점 세계좌표 변환에 따른 분석 결과 64
• 제5장 결 론 65
• 5.1 분석결과 65
• 5.2 결론 및 향후 연구과제 66
• 참고문헌 68
• 부록A (Affine변환) 71
• 부록B (Helmert변환) 91