FKP와 VRS 측위정밀도 비교분석을 통한 공공측량 및 지적측량의 FKP 적용가능성 분석 = Applicability Analysis of FKP for the Cadastral Resurveying and Public Survey through Comparative Analysis of VRS and FKP Position Accuracy

국문 초록 (Abstract)

국토지리정보원에서는 실시간으로 정밀한 위치를 결정할 수 있도록 Network-RTK의 한 종류인 VRS 서비스를 2007년부터 제공하고 있다. 그러나 VRS 서비스는 실시간 측위를 수행하기 위해 통신장비를 이용하여 VRS 서버와 접속 상태를 항시 유지해야하며, VRS 서버의 성능에 따라 접속할 수 있는 사용자의 수가 한정되어 있다. 이러한 VRS 서비스의 문제점을 보완하기 위하여 국토지리정보원에서는 2012년 11월 1일부터 동시 접속자 수에 제한이 없는 단방향 통신기반의 FKP를 서비스를 제공하고 있다. FKP 서비스의 실시로 인해 향후 많은 인원이 투입될 것으로 예상되는 공공측량 및 지적측량 분야에 FKP 서비스의 활용이 증대될 것으로 판단되나, 다양한 GNSS관측 수신환경을 이용하여 공공측량 및 지적측량 분야에 적용하기 위한 VRS와 FKP의 정밀도 비교분석과 관련된 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 공공측량 및 지적측량 분야에 FKP 서비스 적용 가능성을 분석하기 위해 다음과 같이 두 가지 경우로 나누어서 연구를 수행하였다. 첫째, 현재 운용되고 있는 FKP의 정밀도 성능평가를 위하여 93일 동안 관측한 FKP 데이터를 이용하여 FKP 서비스 안정성 성능평가를 수행하였다. 이와 더불어, 현재 FKP와 VRS가 망의 형태를 구성하는 기준국의 배치가 상이하여 망 구성에 따른 정밀도는 달라질 수 있으므로 망 구성에 따른 FKP와 VRS의 정밀도 비교분석을 수행하였다. 둘째, FKP 서비스의 공공측량 및 지적측량 분야 적용가능성 분석을 수행하기 위해 다양한 GNSS 수신환경의 데이터를 취득하여 Network-RTK 수평방향 및 표고산출 정밀도분석을 수행하였다. 첫 번째 실험의 분석결과인 FKP 서비스 안정성 성능평가에서는 장기간 관측된 FKP 데이터 중 모호수가 정수로 고정된 경우 공공측량 성과심사를 의뢰 할 수 있는 수평방향 3.7cm, 수직방향 4.0cm 수준의 정밀도를 보유하고 있는 것으로 분석되었다. 또한 망 구성에 따른 FKP와 VRS의 측위 정밀도 비교분석의 경우 FKP와 VRS가 망구성이 동일할 때에는 유사한 수준의 정밀도로 확인되었으나, 망 구성이 동일하지 않았을 경우에는 FKP 정밀도가 VRS보다 약 두 배 이상 저하되었다. 이러한 원인으로 FKP는 기준국과 이동국 사이의 기선거리가 멀어짐에 따라 측위 정밀도에 오차가 포함되는 것으로 판단된다. 두 번째 실험결과인 Network-RTK 수평방향 정밀도 분석결과 GNSS 관측수신환경이 좋은 통합기준점에서는 FKP 및 VRS 모두 허용정밀도를 만족하였다. 그러나 GNSS 관측수신환경이 좋지 않은 공공기준점 및 지적도근점에서는 FKP가 VRS보다 허용정밀도를 벗어나는 경우가 더 많이 발생되었다. FKP와 VRS의 표고산출 정밀도 분석결과에서는 VRS 측위방법 에서만 관련규정의 공공삼각점 3~4급 허용정밀도를 만족하였다. 분석결과 현재 FKP 서비스의 정밀도를 이용하여 공공측량 및 지적재조사 사업에 이용하기 위해서는 GNSS관측 수신환경이 양호한 개활지역에 한정하여 부분적용 해야 할 것으로 판단되며, 향후 FKP 정밀도 개선을 위해 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

From 2007, NGII(National Geographic Information Institute) started providing VRS(Virtual Reference Station) service, which is a kind of Network-RTK, to determine accurate position in real time. However, VRS service is available only in the connected status with VRS server, and the number of users who can access the service simultaneously are limited according to the capacity of VRS server. To solve the problem of the VRS, NGII started the FKP service which uses one-way telecommunication from November 1, 2012. The strength of the FKP service is that it is unconstrained to the number of simultaneous users. Therefore, it is expected that the usage of FKP service will increase in the field of public survey and cadastral survey which require many personnel. However, only a few studies to compare the precision between VRS and FKP considering various GNSS observation environments for public surveying and cadastral surveying have been conducted. The purpose of this study is to analyze the precision and applicability of FKP for both public survey and cadastral resurvey. The analysis has been performed into two stages. First, the stability of FKP was checked by using data observed for 93 days to verify the precision of FKP. Also, the network configuration has been tested because the placement of reference stations used for FKP and VRS is different. Second, horizontal and vertical precision have been verified in terms of various GNSS observation environments to analyze the applicability of FKP service for public surveying and cadastral surveying. In the stability analysis of FKP, horizontal and vertical precision have been calculated to be 3.7cm and 4.0cm respectively when the ambiguity is fixed, and it satisfied the requirement of public survey. Both FKP and VRS showed similar level of precision in case of the same network configuration, but the precision of FKP is poorer when the network configuration is not identical. It is because the FKP contains errors with the increase of baseline between reference station and mobile station. In the second test, both FKP and VRS satisfied the allowed precision at the unified control points which are located in good GNSS observation environment. However, the precision of FKP worsen at the public control points and cadastral supplementary control points where observation environment is poor, and FKP exceeded the allowed precision more often than VRS. In case of vertical precision analysis, only VRS satisfied the allowed precision (public triangulation points grade 3-4). The above analysis results imply that FKP would be applied partially in open areas that have good GNSS observation environment for the purpose of public survey and cadastral resurvey. In the future, further studies are required to improve FKP accuracy.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 제 2 절 선행연구 고찰 및 연구방법 3
• 1. 선행연구 고찰 3
• 2. 연구 방법 6
• 제 2 장 이론적 배경 7
• 제 1 절 위성항법시스템 7
• 1. GNSS 측위 개요 7
• 제 2 절 Network-RTK 10
• 1. Network-RTK 개요 10
• 2. VRS(Virtual Reference Station) 12
• 3. FKP(Flächen Korrektur Parameter) 14
• 4. NMEA(The National Marine Electronics Association) 15
• 제 3 장 FKP 정밀도 성능평가 19
• 제 1 절 FKP 정밀도 성능평가 분석 개요 19
• 제 2 절 FKP 정밀도 성능평가 21
• 1. FKP 정밀도 성능평가 분석 개요 21
• 2. FKP 정밀도 분석 결과 25
• 제 3 절 망 구성에 따른 FKP와 VRS의 정밀도 비교분석 28
• 1. 망 구성에 따른 정밀도 분석 개요 28
• 2. 망 구성에 따른 정밀도 분석 결과 33
• 제 4 장 FKP와 VRS 측위정밀도 비교분석을 통한 공공측량 및 지적 측량의 FKP 적용가능성 분석 39
• 제 1 절 FKP 서비스의 공공측량 및 지적측량 적용 가능성 분석개요 39
• 1. 연구방법 39
• 2. 관련규정 분석을 통한 관측방법 정의 및 데이터 취득 41
• 3. 정밀도 분석방법 정의 42
• 제 2 절 공공측량 및 지적측량 적용가능성 분석결과 45
• 1. Network-RTK 수평방향 정밀도 분석 45
• 2. Network-RTK를 이용한 표고산출 정밀도 분석 52
• 3. 공공측량 및 지적측량 적용가능성 분석 54
• 제 3 절 공공측량 및 지적측량에 FKP 서비스 적용을 위한 고려사항 도출 56
• 1. GNSS 관측수신환경 56
• 2. 위성 사용 종류 59
• 제 5 장 결론 61
• 참고 문헌 64
• 부록 66
• ABSTRACT 73
• 감사의 글 75