오토 트래킹 토털스테이션의 지적측량 적용 방안 연구 = A Study on the Cadastral Surveying Methods Using Auto-Tracking Total Station

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 오토 트래킹 토털스테이션을 이용해 토지 현황경계점의 위치정보를 취득해보고, 이 성과를 기존 지적측량 방식인 전자평판, RTK-GNSS으로 수행한 성과와 비교․분석해 보고자 하였다. 그리고 이를 기초로 위치정확성, 효율성, 경제성 등에 대한 분석을 통해 지적측량에 적용 가능성을 제시해 보고자 하였다. 연구성과는 다음과 같다.
실험지역을 선정하고 오토 트래킹 토털스테이션 관측을 시행하였다. 관측은 전자평판측량, RTK-GNSS 측량 성과와 명확한 비교를 위해 먼저 전자평판측량을 시행하고, 동일 경계점에 대하여 RTK-GNSS 측량과 오토 트래킹 토털스테이션 측량을 시행하였다. 성과는 지역 여건별 특성을 고려하여 분석이 이루어질 수 있도록 농경지(133점), 주택지(112점), 임야지(124점)로 구분하여 취득․정리 하였다.
취득된 성과를 기반으로 위치정확성을 분석하였다. 전자평판과 RTK-GNSS 관측성과를 분석한 결과, X좌표의 RMSE는 0.021m, Y좌표의 RMSE는 0.018m, 연결오차의 RMSE는 0.028m인 것으로 나타났다. 전자평판과 오토 트래킹 토털스테이션 관측 성과에 대해 분석한 결과, 측정 현황경계점 프리즘의 인식 오류로 위치정보를 취득하지 못한 점을 제외한다면 X좌표의 RMSE는 0.034m, Y좌표의 RMSE는 0.034m, 연결오차의 RMSE는 0.048m인 것으로 나타났다. 이러한 분석결과는 현행 법령에서 규정하고 있는 축척 1/1,000, 1/1,200, 1/6,000에서 규정하고 있는 오차의 허용범위를 만족시키는 수준이다.
오토 트래킹 토털스테이션의 지역별 측점 경계점 인식률을 보면, 농경지역에서는 한 점을 제외하면 모두 안정적인 성과가 취득되었고, 주택지역에서는 모든 점에서 전자평판과 동일하게 취득되었다. 임야지역에서는 총 124점 중 91점의 성과가 취득되어 73.4%의 인식률을 보였다.
이 결과를 RTK-GNSS와 비교해 보면, 주택지역과 임야지역에서는 모두 RTK-GNSS보다 우수한 성과가 산출되는 것으로 나타났다. 그러나 임야지역에서 오토 트래킹 토털스테이션 측량이 다소 취득률이 높으나 60에서 70% 정도의 취득률로는 현장에서 안정적으로 위치정보를 취득하기에는 한계가 있다고 판단된다.
지적측량 작업 효율성에 대한 분석결과, 임야지역을 제외하고는 농경지역과 주택지역에서 충분한 효율성(시간 및 인력 소요)이 있는 것으로 나타났다. 특히 인력소요 측면에서는 최소 1명 정도의 인력을 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 경제성 분석의 경우, 비용/편익은 1.790인 것으로 나타났다. 다만, 편익을 산정함에 있어 업무량이나 국민 편익 등의 여러 복합적인 요인을 고려하지 못하고, 인력과 장비만을 기준하였다는 한계가 있다.
본 연구의 결과 오토 트래킹 토털스테이션 측량은 측량작업 환경이 양호한 지역에서는 2인으로 충분히 현장 업무 처리가 가능하다고 판단된다. 그렇기 때문에 현재의 팀체제를 탄력적으로 운영 한다면 작업 효율성과 경제성 면에서 단계적 도입에 따른 많은 효과가 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the positional information of the land status boundary point was acquired using an auto-tracking total station. In addition, we tried to compare and analyze the results performed by electronic plane table and RTK-GNSS, which are existing cadastral surveying methods. Based on this, we tried to suggest the possibility of application to cadastral surveying through analysis of positional accuracy, efficiency, and economic feasibility. The research results are as follows.
An experimental area was selected and an auto-tracking total station was observed. For observation, electronic plane table surveying was first conducted for a clear comparison with the results of electronic plane table surveying and RTK-GNSS surveying. And RTK-GNSS survey and auto-tracking total station survey were conducted for the same boundary point. The results were obtained and organized by dividing them into farmland (133 points), residential area (112 points), and forest land (124 points) so that analysis can be made in consideration of the characteristics of each region.
Positional accuracy was analyzed based on the obtained performance. As a result of analyzing the electronic plane table and RTK-GNSS observation results, the RMSE of the X coordinate was 0.021m, the RMSE of the Y coordinate was 0.018m, and the RMSE of the connection error was 0.028m. As a result of analyzing the observation performance of the electronic plane table and the auto-tracking total station, appeared to be the RMSE of the X coordinate was 0.034m, the RMSE of the Y coordinate was 0.034m, and the RMSE of the connection error was 0.048m(excluding the fact that positional information could not be acquired due to a recognition error of the status boundary point prism). These analysis results are at a level that satisfies the allowable range of error stipulated by the current laws and regulations at scales of 1/1,000, 1/1,200, and 1/6,000.
The recognition rate of the boundary points of each region of the auto-tracking total station obtained stable results except for one point in the agricultural area, and obtained the same results as the electronic plane table in all points in the residential area. In the forest area, 91 points out of a total of 124 points were acquired, showing a recognition rate of 73.4%.
Comparing these results with RTK-GNSS, it was found that both residential and forest areas produced better performance than RTK-GNSS. However, although the acquisition rate of auto-tracking total station survey is somewhat high in the forest area, it is judged that there is a limit to stably acquiring positional information in the field with an acquisition rate of 60 to 70%.
As a result of analyzing the work efficiency of cadastral surveying, it was found that there is sufficient efficiency (time and manpower required) in agricultural and residential areas, except for forest areas. In particular, in terms of manpower requirements, it was found that at least one manpower could be reduced. In the case of economic analysis, the cost/benefit was found to be 1.790. However, there is a limitation that only manpower and equipment were used as criteria without considering various complex factors such as workload and public convenience when calculating benefits.
As a result of this study, it is judged that the auto-tracking total station survey is capable of handling field work with two people in areas with a good surveying work environment. Therefore, if the current team system is operated flexibly, it is expected that there will be many effects from the phased introduction in terms of work efficiency and economic feasibility.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구배경 및 목적 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구목적 2
• 제2절 연구범위 및 방법 3
• 1. 연구범위 3
• 2. 연구방법 4
• 제2장 지적측량 기법 및 오토 트레킹 토털스테이션 7
• 제1절 지적측량 기법 7
• 1. GNSS 측량 7
• 2. 전자평판측량 13
• 3. UAV(드론) 측량 15
• 제2절 오토 트래킹 토털스테이션 19
• 1. 오토 트래킹 토털스테이션의 개념 19
• 2. 오토 트래킹 토털스테이션의 측위 원리 22
• 3. 오토 트래킹 토털스테이션과 지적측량의 관계 28
• 제3절 선행연구의 검토 및 본 연구의 차별성 30
• 1. 선행연구 30
• 2. 본 연구의 차별성 45
• 3. 연구의 접근 틀 47
• 제3장 지적측량 관련 기술의 적용 현황 및 한계와 대응 방향 49
• 제1절 지적측량 수행 현황 49
• 1. 지적측량 기술 적용 현황 49
• 2. 지적측량 업무 처리 현황 53
• 3. 지적측량 인력 및 비용 산정 현황 57
• 제2절 지적측량 수행의 한계 60
• 1. 지적측량 신기술 도입의 한계 60
• 2. 지적측량 업무 처리의 한계 64
• 3. 지적측량 인력 운용의 한계 66
• 제3절 오토 트래킹 토털스테이션 기술의 적용 방향 모색 67
• 1. 오토 트래킹 토털스테이션 적용 사례 67
• 2. 신기술 적용을 위한 법률적 근거 마련 70
• 3. 지적측량 업무 처리 및 인력 운용의 효율성 확보 72
• 제4장 오토 트래킹 토털스테이션을 이용한 지적측량 실험 및 분석 74
• 제1절 오토 트래킹 토털스테이션의 지적측량 적용 실험 74
• 1. 실험 설계 74
• 2. 연구지역 선정 및 자료 수집 76
• 3. 오토 트래킹 토털스테이션 관측 78
• 제2절 오토 트래킹 토털스테이션 측량성과 분석 91
• 1. 위치정확성 91
• 2. 효율성 102
• 3. 경제성 107
• 제3절 오토 트래킹 토털스테이션의 적용 방안 114
• 1. 법률적 근거 마련 114
• 2. 기술적 보완 116
• 3. 업무 처리 및 인력 운용의 효율성 확보를 위한 측량 팀의 탄력적 운영 118
• 제5장 결 론 122
• 제1절 연구성과 요약 122
• 제2절 연구의 한계 및 향후 연구 과제 128
• 참 고 문 헌 129
• ABSTRACT 137
• 부 록 : 실험지역 전자평판, RTK-GNSS, 오토 트래킹 TS 관측성과 140

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61. 무인항공시스템(UAV)을 이용한 접근난해지역의 지적정보 취득 및 활용에 관한 연구, 박진평, 박사학위논문, 청주대학교 대학원, , 2015

62. 지적기준점에 대한 GNSS 정지측량에 있어서 관측조건의 변화에 따른 위치정확도 분석, 이석배, 어수창, 한국지적학회지, 제32권 제2호, , 2016

63. 무인항공기의 위 치 결정을 위한 사진 측량 기법과 오토 트래킹 토탈스테이션 기법의 비교 분석, 김원진, 김창재, 이온유, 조연주, 이동훈, 맹주필, 김희정, 김지선, 한국측량학회지, 제35권 제6호, , 2017

64. 사진 측량 기법과 오토 트랙킹 토탈스테이션을 이용한 무인항공기의 3차원 좌표 추적에 대한 비교분석 연구, 김원진, 김창재, 조연주, 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10, , 2017