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서근 임
4 years ago
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1 스마트폰기반의 TS 측량지원시스템개발 부경대학교공간정보시스템공학과 PE & RS Lab. 박사과정박진우

2 Contents 1. Introduction 2. Methodology 3. Design of APP 4. Development of APP 5. Results 6. Conclusions

3 1. Intoduction Background Objectives

4 Background 1. 토탈스테이션측량 내업과외업이분리되어운영 기존의 PDA 를결합한측량방법은수치지형도를미리저장하여야하며, RS-232C 의연결케이블이필요 현장에서측량성과의확인이불가능하여불편 2. 스마트폰의등장 3G 또는 4G(LTE) 그리고 Wifi, 블루투스와같은무선데이터통신기술을통해서언제어디서나네트워크에접속하여데이터공유및검색이가능 프로세스와메모리가내장되어있어서복잡한연산수행이가능 SQLite Database 와외장메모리를지원하여실시간으로데이터의관리가가능 Google, Navver, Daum 과같은인터넷지도서비스의제공이가능해짐

5 Background PowerMagic (Sokkia)

6 Objectives 토탈스테이션과스마트폰간의통신이가능하도록개발 ( 블루투스통신 ) 데이터취득후, 현장에서바로데이터처리및매핑까지되도록설계 (SQLite Database) Google, Naver, Daum Map 에측정된결과매핑 측량성과를메일전송및 KML 파일로 Google Earth 가시화 현황도작성 스마트폰기반의 TS 측량지원시스템개발 기준점및현황측량 GCP 측량

7 2. Methodology Total station surveying Android Platform Google Earth

8 Total station surveying Total station 광파거리측정기의거리측정과디지털데오도라이트의각측정을결합한측량기기 반사프리즘을이용하는방식과무타켓방식를모두지원함. 반사프리즘을이용하는방식 ( 트래버스측량 ), 무타겟 ( 현황, GCP 측량 ) 운용 Network RTK(Real-time kinemaic) 측위시스템과토탈스테이션을하나로통합하여측량하는통합측량시스템이등장. 토탈스테이션이나 GPS 수신기에노트북이나 PDA 를연결하여현장에서측정과동시에지형도를작성하는실시간매핑시스템으로발전하고있다.

9 Total station surveying 통합측량시스템과 PDA 를결합한매핑시스템 현장에서 PDA 를통해서만관측된데이터수집이가능 내업과외업이분리되어운용 컴퓨터로측정데이터를옮겨서측정된좌표와측량성과를처리 토탈스테이션과휴대용단말기간에 RS-232C 케이블을통해서작업 관측전에휴대용단말기에수치지형도가저장되어있어야운영이가능

10 Traverse surveying 트래버스측량 서로인접한측선들에의해만들어진수평각과각측선의길이를측정하여측점들의상대적인위치를결정하는측량 트래버스의종류에는개방트래버스, 폐합트래버스, 결합트래버스로구분 폐합트래버스 : 어느한측점에서측량을시작하여각측점을차례로측정하고 마지막에다시출발점으로되돌아와서폐합하는트래버스방법 GPS 측량으로절대좌표를측정하여기준측선을정한후, 한방향과다각형의각측점에서측정된내각을사용하여방위각을계산하고, 각측선들의경거와위거를계산한후, 폐합트래버스계산을통해서측점들의평면직각좌표를구함

Traverse surveying 방위각계산 두측선이이루는각인교각으로부터의방위각을계산 진행방향 ( 시계, 반시계 ) 과측각방향 ( 우측, 좌측 ) 에따라서계산 β 1 = α 0-180 + γ 1 γ 1 : 측점 A, B, C 를측정한교각 α 0, β 1 : 측선

11 Traverse surveying 방위각계산 두측선이이루는각인교각으로부터의방위각을계산 진행방향 ( 시계, 반시계 ) 과측각방향 ( 우측, 좌측 ) 에따라서계산 β 1 = α γ 1 γ 1 : 측점 A, B, C 를측정한교각 α 0, β 1 : 측선 AB, BC 를측정한교각 위거와경거계산 위거 (Latitude) : 측선의남북자오선에정사투영된투영거리 경거 (Departure) : 측선의동서축에정사투영된투영거리 위거의경거의방향은북과동는 (+), 남과서는 (-) L AB = S cos α0 D AB = S sin α0

폐합오차가허용범위안에있을경우트래버스가폐합이되도록조정이되어야한다. 트래버스의조정에는컴퍼스법칙과트랜싯법칙이있다.

12 Traverse surveying 폐합오차 (linear closure error) 폐합트래버스의경우, 측정된모든위거의합과경거의합은 0이되어야한다. 일반적으로모든측정값에는오차가발생 폐합오차가발생 E = E 2 2 L + E D E L : 위거의폐합오차 E D : 경거의폐합오차 트래버스의조정 폐합오차가허용범위안에있을경우트래버스가폐합이되도록조정이되어야한다. 트래버스의조정에는컴퍼스법칙과트랜싯법칙이있다. 컴퍼스법칙 (compass rule) 을사용하여조정량 조정위거와조정경거를계산 e L = E L S i S e D = E D e L, e D : 임의의측선에대한위거및경거에대한조정량 E L, E D : 위거와경거의폐합오차 S i : 임의의측선의길이, S : 측선의총길이 S i S

13 GCP surveying 위성영상및항공사진을활용하여영상등록이나영상분류, 지형의변화탐지와같은작업을수행하기위해서는기하보정이필요하다. 위성영상및항공사진의정밀한기하보정을실시하는데있어서정확한 GCP (ground control point) 가필요하다. GCP 를취득하는방법 GPS 나토탈스테이션을사용하여직접측량하는방법 기존의기하보정된영상자료를이용하는방법

14 Android Platform Android 리눅스기반의개방모바일운영체제 3G 또는 4G(LTE) 그리고 Wifi, 블루투스와같은무선데이터통신기술을통해서언제어디서나네트워크에접속하여데이터공유및검색이가능 컴퓨터와대등한프로세서와메모리를탑재하여복잡한계산수행이가능 SQLite Database와외장메모리를지원하여실시간으로데이터를저장및관리가능 Google, Naver, Daum map과같은인터넷지도서비스의제공이가능

Android Platform 블루투스프레임워크 블루투스 : 2.4GHz 대역의주파수대역을사용하는근거리무선인터페이스를통하여블루투스통신을지원하는장치를연결하여데이터를송수신하는통신방식 IEEE 802.

15 Android Platform 블루투스프레임워크 블루투스 : 2.4GHz 대역의주파수대역을사용하는근거리무선인터페이스를통하여블루투스통신을지원하는장치를연결하여데이터를송수신하는통신방식 IEEE 의표준규격을사용하여블루투스통신을지원하면연결이가능 무선랜방식과는달리벽이나장애물등에민감하지않아서데이터전송률이높다. 안드로이드은블루투스통신을지원하는장치들과데이터를교환할수있는블루투스네트워크스택을지원 블루투스의어플리케이션프레임워크는안드로이드블루투스 API 를이용하여제공 안드로이드블루투스 API 는블루투스를지원하는통신을위하여 4 가지의과정을거친다.

16 Google Earth 2006 년부터위성영상, 지도, 지형및 3D 빌딩등세계각지역정보에대해위성영상지도서비스를제공하고있다. Google Earth API 를제공하고있어 3 차원지구위에위치표시, 선, 폴라곤등을영상이나 3D 모델을중첩하는형태로의매쉬업이가능 XML 표준을기반으로하고, 태그기반구조를사용하는파일형식인 KML 을사용 KML 은공간정보를화면에표시할때엘리먼트로해당되는속성을사용 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <kml xmlns=" <Document> <Placemark><name>A</name><description></description><styleUrl> #My_Style< /styleurl><point><coordinates> , , 0.0</coordinates></ Point></Placemark> </Document> </kml>

17 3. Design of Android-based Smartphone App 기준점측량및현황측량 GCP 측량

18 기준점및현황측량 APP 의전반적인구성 Bluetooth connection module Coordinate conversion module SQLite Database Closed traverse surveying module Current status surveying module Facilities Mapping module

Bluetooth Connection module 블루투스통신 Total Station [HVDOUT] 112188 0900239

19 Bluetooth Connection module 블루투스통신 Total Station [HVDOUT] Parsing SD ZA HA-R Np Ep Zp [NEZOUT] 0000,0,0.000,0,001889,112131,001534

20 Coordinate conversion module 좌표변환모듈은토탈스테이션측량에서폐합트래버스망조정계산과좌표결 정에사용. 도 (Degree) 와도분초 (DMS : Degree-Minute-Second) 도 (Degee) = Degrees + (Minutes * 1/60) + (Second * 1/60 * 1/60) TM 좌표와 WGS84 좌표 Java Map Projection Library 로구현

21 SQLite Database 트래버스와현황측량모듈의전반적인데이터관리역할을한다. Name Type Detail _id integer Primary key hvd_sd real HVD SD hvd_za_d integer HVD ZA(D) hvd_za_m integer HVD ZA(M) hvd_za_s integer HVD ZA(S) hvd_har_d integer HVD HA-R(D) hvd_har_m integer HVD HA-R(M) hvd_har_s integer HVD HA-R(S) nez_np real NEZ Np nez_ep real NEZ Ep Name Type Detail _id integer Primary key key real Ourse line real Distance angle real Angle azimuth real Azimuth latitude real Latitude departude real Departure totallatitude real Total latitude totaldeparture real Total departure dmd real Double distance double_area real Double area error_of_closure real Error of closure meridian nez_zp real NEZ Zp op text Instrument station ap text Target point Database of traverse surveying accuracy real Accuracy total_of_double_area real Total of double area area real Area Database of calculated result traverse surveying

22 SQLite Database. Name Type Detail _id integer Primary key hvd_sd real HVD SD hvd_za_d integer HVD ZA(D) hvd_za_m integer HVD ZA(M) hvd_za_s integer HVD ZA(S) hvd_har_d integer HVD HA-R(D) hvd_har_m integer HVD HA-R(M) hvd_har_s integer HVD HA-R(S) nez_np real NEZ Np nez_ep real NEZ Ep nez_zp real NEZ Zp op text Instrument station ap text Target point bsp text Back sight Lat real Target coordinate(lat) Lon real Target coordinate(lon) Database of current status surveying

23 Closed traverse surveying module 트래버스측량모듈은 Survey, Dataview, Process, Mapview 로구성되어있다. Survey : 측정된데이터와기계점과시준점을사용자가입력하여 SQLite Database에저장한다. Dataview : SQLite Database에저장되어있는측정된데이터를보여준다. Process : 측정된데이터를폐합트래버스계산을수행하고, 계산된측량성과와좌표계산결과를 SQLite Database에저장및메일로전송한다. Mapview : 폐합트래버스계산으로결정된미지점의좌표를인터넷지도서비스 (Google, Naver, Daum) 에매핑하는역할을한다.

24 Procedure of Closed travers calculation 초기의방위각계산에사용 토탈스테이션으로측정된지점의 SD, ZA, HA-R 을측정 SD, ZA 값을사용하여거리, 한측점에서 3 회이상관측된 HA-R 을평균하여각값을구함. 방위각을구함 위거와경거를계산 폐합오차를계산 컴퍼스의법칙을사용하여위거와경거를조정 합위거와합경거를계산하여서좌표를구함

25 Procedure of Closed travers calculation Closed travers Process 의 Sequence Diagram

26 Current status surveying module 현황측량모듈은 Survey, Dataview, Mapview 로구성되어있다. Survey : 측정된데이터와트래버스측량에서결정된기준점을 SQLite Database에서로드해서기계점과후시점을설정하여시준점의좌표를결정하여 SQLite Database에저장한다. Dataview : SQLite Database에저장되어있는측정된데이터를보여준다. Mapview : 측정과동시에계산된시준점의좌표를인터넷지도서비스 (Google, Naver, Daum) 에매핑하는역할을한다.

27 Procedure of current status surveying

28 Procedure of current status surveying Current status surveying survey 의 Sequence Diagram

29 Facilities mapping module 현황도작성모듈은현황측량을통해측정된각시준점을사용자가원하는지 점들을선택하여현황도작성. Point : Point 형태로선택된지점들의현황도작성. Line : Line 형태로선택된지점들의현황도작성. Point Line

30 GCPs Surveying APP 의전반적인구성 Bluetooth connection module Coordinate conversion module SQLite Database GCPs Surveying module

31 4. Development of Android-based Smartphone App 기준점측량및현황측량 GCP 측량

32 Implementation of App 개발환경 Item Detail Smartphone Samsung Galaxy Note II Smartphone Operation System Android Jelly Bean Development Tool Programming Language Map API Total station Eclipse IDE Java Google, Naver, Daum SOKKIA CX-105 ERDAS program ERDAS LPS ver. 9.2

33 기준점및현황측량 (b) (c) (a) (d)

34 기준점및현황측량 Survey Data view

35 기준점및현황측량 Map view

36 기준점및현황측량 Survey Map view Data view

37 기준점및현황측량 Point Line

38 GCPs surveying Survey Map view Data view

39 Demo 시준측정 ( 내업 ) 처리 ( 외업 )

40 5. Result GPS surveying Closed traverse surveying Current status surveying Visualization using Google Earth Facilities mapping GCPs Surveying

41 GPS surveying 토탈스테이션을이용한현황측량은대상지역내최소 2개의기준점이확보되어야한다. 토탈스테이션측량을하기전에 SOKKIA사의 GRX1 GPS 수신기를이용하여 network RTK 방식으로두점의절대좌표를취득하였으며, 이두점은트래버스측량에서초기방위각을계산하는데이용 Point Longitude(deg) Latitude(deg) Orthometric height(m) HRMS(m) VRMS(m) A D

42 Closed traverse surveying 폐합트래버스 : 측점 A 로부터시작하여다시측점 A 로폐합하는폐합트래버스 (A-B-C-D-A) 배각법 : 모든측점에서의각관측은오차를줄이기위해각측점에서 3 회이상관측한값의평균을사용하는배각법에의해수행되었다. AB BC CD DA Distance (m) Angle (degree) Azimuth (degree) latitude (m) departure (m) Total latitude (degree) Total departure (degree) Double meridian distance (m) Double area ( m2 ) Error of closure(m): Accuracy: 1/ Area( m2 ):

43 Current status surveying (C) (B) (D) (A)

44 Current status surveying 개발된앱에서측량된결과는 KML 파일로생성이가능하고, 이메일을통해서전송이가능하다. Closed traverse surveying Current status surveying GCPs surveying

45 Facilities mapping 토탈스테이션으로현황측량한지점을선택하여서현황도작성한결과는다 음과같다.

46 GCPs surveying

47 6. Conclusions

48 Conclusions 결론토탈스테이션의현황측량과 GCP 측량을위한안드로이드앱개발 스마트폰과토탈스테이션를블루투스통신으로연결하여측정된데이터수집가능 스마트폰에서트래버스계산및좌표계산구현 현장에서데이터처리및인터넷지도서비스 (Google, Naver, Daum map) 에매핑 토탈스테이션의측량성과를메일로전송가능 KML파일로작성및전송이되어 Google Earth 가시화가가능 측정된데이터를선택하여현황도작성가능 GCP 측량을통한 ERDAS 작업의편의성을제공. 향후과제 2D 좌표계산뿐만이아니라, 3D 좌표계산의필요성 맵으로표출뿐만이아니라편집이가능하도록개선의필요성 토탈스테이션의원격제어에대한필요성 토탈스테이션, GPS수신기와스마트폰과의연계성에대한고려

49 Thank you.

I What is Syrup Store? 1. Syrup Store 2. Syrup Store Component 3.

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