RTK-GPS측량 현장 품질검증모듈 개발 = Development of GPS Field Quality Checking Module in RTK-GPS Surveying

국문 초록 (Abstract)

실시간 이동측량(RTK-GPS)은 현장에서 곧바로 측량성과를 취득할 수 있는 장점이 있는 반면에, 측량성과에 대한 신뢰성을 검증할 수 있는 별도의 방법이 없어 최대의 정확도를 요구하는 지적측량에서는 적극적으로 활용되지 못하는 단점이 있다. 특히, 지적기준점측량에서는 기준점마다 독립적으로 측량이 이루어지기 때문에 현장에서는 관측이 잘 되었는지를 알 수 없어 측량성과에 오차를 발견하였을 경우에는 다시 현장에 가서 TS에 의하여 거리를 확인하여 검증을 하고 재 측량을 수행하는 크나큰 번거로움이 있다.
본 연구의 목적은 RTK-GPS측량의 NMEA데이터를 이용하여 RTK측량성과의 품질을 검증하고 지적측량의 신뢰성을 확보하기위한 기법을 개발하여 실무에 적용시키는 것이며, 이를 위해 PDA를 사용하여 RTK-GPS측량성과의 품질을 현장에서 검증할 수 있는 모듈을 개발하였다.
RTK-GPS측량 현장 품질검증모듈은 지역위치와 정확도 정보를 제공하는 Leica GPS의 고유 포맷인 $GPLLQ데이터 정보를 취득하여 GPS Quality가 3인 RTK Fix값만 선별하고, 선별된 Coordinate Quality가 사용자가 설정한 정확도 이내의 데이터일 때 연속적으로 설정한 개수만큼의 취득된 데이터를 가지고 위치좌표의 표준편차를 구한다. 또한 표준편차가 설정된 정확도 이내일 때에는 계산된 좌표를 더해서 평균을 구하고 최종 결정좌표로 저장하도록 하였다.
검증모듈의 효율성을 평가하기 위해 토탈스테이션(TS:Total Station)측량 등을 이용하여 실험측량을 수행하고 결과를 비교분석하였다. 실험결과 △X의 표준편차는 2.24cm, △Y의 표준편차는 2.6cm, 연결오차의 표준편차는 1.66cm로 각각 예측되어 측량성과에 이상이 없는 것으로 검증되었으며, RTK-GPS측량 현장 품질 검증 모듈은 지적측량의 실무에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.
또한 Controller대신 PDA를 사용하기 때문에 가볍고 이동이 편리하며, RTK정보인 NMEA데이터의 N(X)좌표, E(Y)좌표는 물론 Coordinate Quality, GPS Quality, Reference와 Rover간의 무선통신 상태 등을 종합 판단하여 PDA화면에 나타내주기 때문에 사용자가 쉽게 판단하여 RTK-GPS측량을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Real-Time Kinematic surveying (RTK-GPS) provides the surveying product in the field, but there is a no separate way to verify the reliability of surveying data obtained by RTK-GPS. Therefore, cadastral surveyors can not make best use of RTK-GPS in cadastral surveying that demands high accuracy level. If surveying data has some mistake or error in RTK-GPS Surveying, we have to resurvey to check the distance between RTK-GPS and TS(Total Station) at the same field.
The purpose of this study is to verify the quality of the cadastral surveying results by utilizing NMEA data obtained by RTK-GPS and to develop a method in order to enhance the reliability of cadastral surveying so that it could be applied at surveying fields. For this, a module which can verify the quality of GPS surveying results in the field was developed using PDA
First, the quality checking module sort out the RTK FIX data(value 3) in the $GPLLQ that is a Leica data format suppling local location and accuracy information. And then, it calculates standard deviation from selected data that satisfy the required accuracy and several pre-set criterias. Also if standard deviation satisfies setting accuracy, the average measurements are saved as decisive coordinates.
In order to evaluate the efficiency of quality checking module, the results of pilot surveying by TS were compared and analysed. As a result, standard deviation of 2.24cm, 2.6cm in △X, △Y and misclose vector of 1.66cm were obtained. So it is expected that the quality checking module of RTK-GPS surveying data could be applied to cadastral surveying very usefully.
Also, because PDA is more lightweight than controller, quality checking module provide convenience at field work. Futhermore, through PDA screen, user can efficiently estimate all surveying condition such as plane coordinates(N, E) of NMEA data, Coordinate Quality, GPS Quality, communication condition between the reference station and the rover. It is expected that the developed quality checking module leads to more efficient and economic cadastral surveying.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 제1절 연구 배경 및 목적 = 1
• 제2절 연구 범위 및 방법 = 2
• 제3절 연구 동향 = 4
• 제2장 이론적 배경 = 6
• 제1절 RTK-GPS측량 = 6
• 1. 운영체계 = 8
• 2. 특징 = 12
• 제2절 RTK-GPS데이터 형식 = 14
• 1. RINEX와 NMEA = 14
• 2. 보정데이터 형식 = 22
• 제3절 2차원 좌표변환 = 26
• 제3장 품질검증 모듈 개발 = 29
• 제1절 개발모형 설계 = 29
• 제2절 품질검증모듈 구현 = 32
• 제4장 실험 및 검증 = 37
• 제1절 실험측량 = 37
• 1. 실험대상지 = 37
• 2. 개발 프로그램에 의한 측량 = 38
• 제2절 성과 검증 = 44
• 1. TS측량에 의한 성과 검증 = 44
• 2. 정지측량(STATIC)에 의한 성과 검증 = 48
• 제3절 종합 분석 = 53
• 1. 측량방법별 TS에 의한 분석 = 53
• 2. 측량방법별 정지측량(STATIC)에 의한 분석 = 56
• 제5장 결론 = 60
• 제1절 연구의 요약 및 기대효과 = 60
• 1. 연구의 요약 = 60
• 2. 기대효과 = 61
• 제2절 향후 연구방향 = 62
• 참고문헌 = 63
• ABSTRACT = 66
• 부록 = 68
• 〈감사의 글〉 = 69