첨단기술을 융복합 활용한 지적재조사 사업의 효율성 개선 연구 : 고정밀 데이터 영상 기반 3D 지적 시스템 개발 적용 효과 = A Study on the Improving the Efficiency of Cadastral Re-Survey Project Using Advanced Technology Convergence

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Cadastral Resurvey Project is an important national project that corrects the registration of cadastral records and converts paper cadasters into digital cadasters in the form of high-quality numerical coordinates through survey and land survey based on advanced digital technology and international location standards, targeting cadastral records created by the Japanese regime more than 110 years ago in accordance with the Act on the Establishment and Management of Spatial Information and the Special Act on Cadastral Resurvey. From 2012 to 2030, the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport has targeted 5.54 million cadastral inconsistencies out of 37 million parcels nationwide. However, as of 2023, about 26% of the total project volume has been completed, which is due to the fluctuation of policy interest and annual government budget allocations, as well as the inefficiency of the promotion system and method, which takes about 1.5 to 2 years to complete one project area. Various technologies and equipment such as total stations, GNSS, drones, and mobile surveys are being used to establish spatial location and attribute information for the national territory, but each survey method has human, technical, and environmental limitations, and the existing flat cadastral maps do not reflect the current three-dimensional and complex usage status of the national territory.
In this study, various three-dimensional advanced technologies and sensors such as airborne and ground LIDAR, MMS, and 360 VR were fused to select research target areas by environment, characteristics, and scale to propose a rapid and efficient digital cadastral data construction method, and it was confirmed that it is more time-efficient than the existing drone photography method. To verify the performance, data quality, and accuracy of airborne LIDAR and MMS, and to realize a high-precision and high-quality 3D digital cadastral model, we compared the observation values of the inspection reference points in the study area with the values extracted from the LIDAR and numerical elevation models. In addition, we compared the actual inspection point survey values with the extracted values of the fused data to examine the possibility of utilization as a cadastral re-survey survey performance. The results showed excellent performance and accuracy by fulfilling the performance determination (boundary point and reference point) criteria of the Enforcement Decree of the Special Act on Cadastral Re-survey and the vertical data quality criteria of the Regulations on the Construction and Management of Numerical Elevation Models. By analyzing the advantages and disadvantages of 3D and survey-related programs, we presented a method for developing a 3D system using open sources such as Potree and React libraries and technologies such as Diffing algorithm that can effectively represent large-scale point clouds and omnidirectional image data and utilize them in the work, and we defined the concept of 3D model production using precise 2D cadastral and elevation (DEM) data newly created through cadastral surveying. We presented areas and methods that can be utilized for each work process of the developed system, and confirmed the time-saving effect when utilized in the survey, boundary setting, and decision process. It is expected that the convergence of advanced technologies presented through this study and the utilization of high-precision data and image-based 3D systems will overcome the limitations of existing business methods and improve speed, efficiency, and accuracy.

국문 초록 (Abstract)

지적재조사사업이란 「공간정보 구축 및 관리 등에 관한 법률」, 「지적재조사에 관한 특별법」에 따라 110여 년 전 일제에 의해 제작된 지적공부와 실제 토지이용현황이 일치하지 않는 지적불부합지역을 대상으로 첨단 디지털 기술과 국제위치 표준 기반 측량과 토지조사를 통해 지적공부의 등록사항을 바로 잡고, 종이 지적을 고품질의 수치 좌표 형태의 디지털지적으로 전환하는 중요 국가사업이다. 국토교통부는 2012년부터 2030년까지 전국 3,700만 필지 중 지적불부합지 554만 필지를 대상으로 사업을 추진하고 있다. 하지만 2023년 기준, 전체 사업물량 대비 약 26%정도 완료되었는데, 이는 정책적 관심과 매년 정부예산 편성이 유동적인 측면과 1개의 사업지구를 완료하는 데 약 1.5~2년의 기간이 소요되는 추진체계 및 방식의 비효율성에 기인한다. 토탈스테이션, GNSS, 드론, 모바일 측량 등 다양한 기술과 장비를 이용하여 국토에 대한 공간 위치, 속성정보 등을 구축 중이지만, 각각의 측량방식에는 인력적·기술적·환경적 한계가 존재하며 또한, 기존의 평면 지적도는 현재 국토의 입체적, 복합적 이용현황을 반영하지 못하는 현실이다.
본 연구에서는 항공 및 지상 라이다, MMS, 360VR 등 다양한 3차원 첨단기술과 센서를융복합하여 환경·특성·규모별 연구 대상 지역을 선정하여, 신속하고 효율적인 디지털 지적 데이터 구축방안을 제시하였고 기존 드론촬영 방식보다 시간적 효율성이 높다는 것을 확인하였다. 항공 라이다 및 MMS의 성능, 데이터 품질, 정확도 검증과 고정밀·고품질 3D 디지털 지적모형 구현을 위해 연구 대상 지역의 검사 기준점 관측 취득 값과 라이다 및 수치표고모델에서 추출한 값을 비교하였다. 또한, 지적재조사 측량성과로서 활용 가능성 검토를 위해 실제 검사점 측량 값과 융복합 데이터의 추출 값을 비교하였다. 연구 목표인 「지적재조사에 관한 특별법 시행령」성과결정(경계점·기준점) 기준과「수치표고모형의 구축 및 관리 등에 관한 규정」의 수직 데이터 품질 기준을 충족하여 우수한 성능과 정확도를 확인하였다. 지적재조사측량을 통해 새롭게 제작된 정밀한 2D 지적도와 높이(DEM) 데이터를 활용한 3D 모형 제작 및 개념을 정의하였고, 3D 및 측량 관련 프로그램들의 장·단점을 분석하여 대용량 포인트 클라우드 및 전방위 영상 데이터를 효과적으로 표현하고 업무에 활용할 수 있는 Potree와 React 라이브러리 등 오픈소스를 활용한 지적재조사 3D 시스템 개발 방법과 Diffing 알고리즘 등 기술을 제시하였다. 개발 시스템의 업무공정별로 활용 가능한 영역과 방법을 제시하고, 측량·조사 및 경계설정·결정 프로세스에 활용했을 때 시간 단축 효과를 확인하였다. 본 연구를 통해 제시된 첨단기술 융복합, 고정밀 데이터·영상 기반 3D 시스템 활용 등으로 기존 사업방식의 한계를 극복하여 신속성, 효율성, 정확성 등이 향상될 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 1 서론 1
• 1-1 연구의 배경 1
• 1-2 연구의 목적 및 범위 6
• 1-3 연구의 구성 및 체계 9
• 2 이론적 고찰 11
• 2-1 지적재조사사업 개념 및 체계 11
• 2-2 지적 국토 분야 정부 정책 방향 및 기본계획 검토 17
• 2-3 최신 기술 트렌드 조사 21
• 2-4 선행 연구 분석 및 고찰 22
• 3 연구자료 수집 및 방법 30
• 3-1 연구 대상 지역 및 기술 선정 30
• 3-2 항공 지상 라이다 및 360VR 데이터 구축 38
• 3-3 고정밀 고해상도 데이터 구축 시나리오 49
• 3-4 3D 디지털 지적모형 및 시스템 구축 방향 설계 56
• 4 연구 결과 실증 및 분석 66
• 4-1 고정밀 3D 융복합 데이터 처리 및 분석 66
• 4-2 수치표고모형을 활용한 3D 지적모형 제작 77
• 4-3 지적재조사 3D 시스템 개발 및 적용 효과분석 83
• 5 결론 92
• 5-1 연구 결과 92
• 5-2 연구의 한계와 제언 97
• 참고문헌 98
• APPENDIX 3D 포인트 클라우드 및 360VR 데이터 104