[기본3]_0214_ Network_RTK-수정.hwp

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1 2012 Network-RTK NerkIRTK I03Network-RTK two NH 4 TEL ISBN :

2 Network-RTK

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4 참여연구진 연구책임자 연구원 공간정보연구원 공간정보연구원 공간정보연구원 강상구 이종민 이민철 심의위원 대 한 지 적 공 사 국 토 지 리 정 보 원 경 상 대 학 교 부 경 대 학 교 동 의 대 학 교 한 국 천 문 연 구 원 조만승강인구유환희이종출문두열최병규

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6 제목차례 제1장서론 1 제1절연구의목적 1 1. 연구배경 1 2. 연구범위와목적 2 제2장네트워크 RTK 측량작업지침현황 5 제1절국내작업지침현황 5 1. 네트워크 RTK 공공측량작업규정 5 제2절국외작업지침현황 영국 일본 미국 스웨덴 20 제3절국내외작업지침비교 네트워크 RTK 주요인자별규정비교 지적측량용네트워크 RTK 작업규정고려사항 26 제3장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 28 제1절네트워크 RTK 인자별성능평가 보정정보시간지연오차 고도차이가적용된다중경로오차검출가능성 네트워크 RTK 망 내외성능비교 42 제2절전리층및대류권에의한오차 전리층오차 대류권오차 53

7 제 3 절현장실험을통한지표산출 측정시간에따른정확도분석 재관측에의한정확도분석 60 제4장네트워크 RTK 지적측량소프트웨어개발 소프트웨어개발필요성 소프트웨어설계 주요기능 70 제5장결론 75 제1절연구결과 75 제2절기대효과및활용방안 77 제3절향후과제 78 제4절제언 78 참고문헌 80 부 록 부록 1 스웨덴네트워크 RTK 규정 83 부록 2 호주지적측량규정 109 부록 3 태블릿 PC 기분네트워크 RTK SW 159 부록 4 가용위성사용자선택 SW 177

8 표목차 < 표 2-1> 공공측량작업규정 11 < 표 2-2> 관측시간에따른재측값의정확도 13 < 표 2-3> 국가별측량규정비교 25 < 표 3-1> 2초지연위성조합별잔차 (Cycle) 31 < 표 3-2> 7초지연위성조합별잔차 (Cycle) 33 < 표 3-3> VRS 관측결과 44 < 표 3-4> 주파수및 TEC에따른 GPS 신호의지연 45 < 표 3-5> 측정시간에따른정확도 1 57 < 표 3-6> 측정시간에따른정확도 2 58 < 표 3-7> 측정시간에따른평면위치정확도 59 < 표 3-8> 반복관측에의한오차 60 < 표 3-9> 재관측간격에따른오차 1 61 < 표 3-10> 재관측간격에따른오차 2 61 < 표 3-12> 본부별관측결과 63

9 그림목차 < 그림 1-1> 연구목적 2 < 그림 1-2> 연구범위및내용 3 < 그림 1-3> 연구방법 4 < 그림 1-4> 공공측량작업규정 5 < 그림 2-5> 공공측량네트워크 RTK 작업규정도출방법 6 < 그림 2-6> 지침 ( 안 ) 도출방법 7 < 그림 2-7> 실험대상지역 8 < 그림 2-8> 다중경로오차발생 8 < 그림 2-9> GDOP와정확도의상관관계 9 < 그림 2-10> 단기간의재측오차 13 < 그림 2-11> CQ와정확도의관계 14 < 그림 2-12> 기준국거리에따른정확도 15 < 그림 2-13> 등급에따른관측방법 19 < 그림 2-14> 시간상관성과정확도 24 < 그림 3-1> 보정정보의지연 29 < 그림 3-2> 보정정보의잔차 ( 시간지연 =0) 30 < 그림 3-3> 보정정보 2초지연시잔차 31 < 그림 3-4> 위성조합별잔차 32 < 그림 3-5> 2155 관측점측위환경 34 < 그림 3-6> 2155 성분별변화량 35 < 그림 3-7> 2155 수평위치변화량 36 < 그림 3-8> 2164 관측점측위환경 37 < 그림 3-9> 2164 성분별변화량 38 < 그림 3-10> 2164점안테나높이에따른수평위치 39 < 그림 3-11> 2165 관측점측위환경 40 < 그림 3-12> 2165점성분별오차 41

10 < 그림 3-13> 2164점안테나높이에따른수평위치 41 < 그림 3-14> 실험지역위치 42 < 그림 3-15> 공간정보연구원 GPS 기준국 43 < 그림 3-16> 망내외부정확도 44 < 그림 3-17> 전리층기하 47 < 그림 3-18> 한반도상공의이온층변화 (2003) 48 < 그림 3-19> 전리층모델의 TEC 변화량 (2002, 14:00) 49 < 그림 3-20> 모델과관측값의비교 (VTEC) 49 < 그림 3-21> GPS오차의 RMSE 비교 50 < 그림 3-22> 태양활동주기 51 < 그림 3-23> 전리층 Index I95( ) 51 < 그림 3-24> 예상되는전리층지연오차 ( ) 52 < 그림 3-25> 예상되는전리층기하오차 ( ) 52 < 그림 3-26> 사상함수의결과비교 55 < 그림 3-27> 한반도상공 GPS 대류층신호지연량 (2010) 56 < 그림 3-28> 측정시간에따른오차변화 59 < 그림 3-32> 서울본부관측결과 63 < 그림 3-33> 부산본부관측값 64 < 그림 3-34> 경기본부관측결과 64 < 그림 3-35> 충북본부관측결과 64 < 그림 3-36> 대전충남본부관측결과 65 < 그림 3-37> 강원본부관측결과 65 < 그림 3-38> 전북본부관측결과 65 < 그림 3-39> 전남본부관측결과 66 < 그림 3-40> 경북본부관측결과 66 < 그림 3-41> 경남본부관측결과 66 < 그림 3-42> 제주본부관측결과 67 < 그림 4-1> 네트워크 RTK 지적측량장비간소화모델 68 < 그림 4-2> 스마트패드기반지적측량 SW 69

11 < 그림 4-3> 애플지도와지적도의중첩 70 < 그림 4-4> 보정정보수신 71 < 그림 4-5> 위성배치확인 71 < 그림 4-6> 관측기능 72 < 그림 4-7> 원시관측데이터 72 < 그림 4-8> NMEA 데이터포맷 73 < 그림 4-9> 관측결과파일 73 < 그림 4-10> 관측파일저장포맷 73 < 그림 4-11> 관측성과실시간공유 74 < 그림 4-12> 환경설정기능 74

12 제 1 장서론 1 제 1 장서론 제 1 절연구의목적 1. 연구배경 과거지적측량은일부지역수치측량을제외하고는대부분종이도면에필지의위치정보를제도하는평판측량이주를이루었다. 그러나 2005년지적도면의전산화작업이이루어지고, 전산화환경에맞추어지적세부측량방법역시기존아날로그식의평판측량방법에서디지털화된전자평판측량방법으로모두전환하였다. 기술의고도화와함께전자평판을대체할수있는기술이제안되고있는데, 대표적인측량방식이 GPS(Global Positioning System) 이다. GPS 측량은이미그정확성이입증되어정지 (static) 측량을활용한기초측량에서는이미실용화되어지적실무에이용되고있다. 그러나정지측량의경우장시간데이터를수신하고 4-5대의 GPS장비가 1개의팀으로운영되므로전자평판과는성격이다르다고할수있고, 이를대체하기에는비효율적이다. 기존기초측량뿐아니라최근세부측량에서도 GPS를활용한연구가활발하게진행중이다. 특히 측량 수로조사및지적에관한법률 제 6 조에따라 2010년부터세계측지계가적용되고있으며, 2021년이후에는지적측량전분야에서의무화됨에따라, 직접적인세계측지계기준의지적측량성과도출이가능한 GPS의활용은점차확대될전망이다. 기존의토탈스테이션기반의측량을보완혹은대체할수있는기술로는 RTK-GPS, 그중에서도네트워크 RTK가가장현실적이며, 이러한현실을반영하여국토해양부국토지리정보원은 2010년 6월 30일 측량 수로조사및지적에관한법률 시행규칙제21조제4항의규정에의거하여 공공측량작업규정 을개정하고네트워크 RTK 측량관련규정을신설하였

13 2 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 다. 이상과같이측지계등의세계적인흐름과경제성면에서네트워크 RT K 방식의지적측량적용이필요하나, 재산권분쟁의여지가있는경계측량이주업무인지적측량분야의특성상기존공공측량작업규정보다보수적으로접근할필요가있다. 이에본연구에서는기존공공측량작업규정을기반으로네트워크 RTK를지적측량분야에적용하기위한지침을구성함에있어기술적인근거가되는연구를수행하고, 이를기반으로하는소프트웨어를개발하고자한다. 2. 연구범위와목적 앞서언급한바와같이본연구는네트워크 RTK 지적측량지침근거제시를위한기술적연구와네트워크 RTK 측량소프트웨어개발을그목표로한다. 이후시범지역내현업적용을통해네트워크 RTK 지적측량기술연구의타당성을검증하고, 개발한네트워크 RTK 소프트웨어의현장실무적용가능성을타진하고자한다. < 그림 1-1> 연구목적

14 제 1 장서론 3 네트워크 RTK 지적측량작업지침 ( 안 ) 근거자료연구수행을위하여지적측량분야의특수성과차별성을기술하고기존공공측량작업규정에신설또는수정할항목을나열한다. 신설또는수정할네트워크 RTK 작업관련항목에대하여이에적용할수있는위성항법고유특성을분별하고, 이에대한기술적검토를수행한후, 제안한지침항목을구체화한다. 이상과같이도출된안을네트워크 RTK 지적측량용소프트웨어에반영하여현장업무에적용가능하도록시스템을구축하고, 특히측량자의지식과경험에의존하여주관적으로결정되던항목에대하여객관화시킬수있는스마트폰등의장비에탑재가능한툴을개발한다. < 그림 1-2> 연구범위및내용 이상과같은연구수행을위하여국내네트워크 RTK 지침인 공공측량작업규정 을근간으로영국, 일본, 미국, 스웨덴등국외네트워크 RTK를비교분석한다. 지침별분석을통해국내규정에추가또는수정할사항을나열하고, 시뮬레이션과실측검사를통해각항목을기술적으로검토한다.

15 4 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 수정된안을네트워크 RTK 지적측량툴에적용하고시범지역의현장 업무에적용하고작업자의 feedback 을수용함으로써현장지향적이고실무 적인소프트웨어를개발한다. < 그림 1-3> 연구방법

16 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 5 제 2 장네트워크 RTK 측량작업지침현황 제 1 절국내작업지침현황 1. 네트워크 RTK 공공측량작업규정 1) 개요최근활용이증대되고있는네트워크 RTK 측량에대한기준을마련하여원활한공공측량사업추진을위해, 국토해양부소속의국토지리정보원은 2010년 6월 30일 측량 수로조사및지적에관한법률 시행규칙제2 1조제4항의규정에의거하여 공공측량작업규정 을개정하고네트워크 R TK 측량관련규정을신설하였다. 제 165조부터제 184조에신설된네트워크 RTK를이용한측량작업규정은네트워크 RTK 적용범위, 작업방법, 계산및오차한계등에대해서기술하고있다. 본연구에서다루고있는네트워크 RTK 작업절차및기술적인부분은주로제 179조와 180조에서다루고있으며, 2010년 1 월대한측량협회에서수행한 네트워크-RTK(VRS) 측량에대한공공측량성과심사관련규정 ( 안 ) 작성에대한연구 의결과에기초한다. < 그림 1-4> 공공측량작업규정

17 6 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 대한측량협회의의 네트워크-RTK(VRS) 측량에대한공공측량성과심사관련규정 ( 안 ) 작성에대한연구 는국외선진국및국내의네트워크 RTK 사용현황을분석하고, 실제측량을통한획득한샘플자료의정확도분석을통해네트워크 RTK 측량방법의기준을제시하였다. 국외사례조사를통해오차의한계및개별작업방법을제시하고앞서분석한샘플자료를이용하여정확도점검및작업성과목록의작성방안을포함한네트워크 RTK 측량규정 ( 안 ) 과심사규정 ( 안 ) 을마련하였다. < 그림 2-5> 공공측량네트워크 RTK 작업규정도출방법 3) 정확도분석네트워크 RTK 측량시실제로는다양한환경이존재하나수신신호에가장큰영향을주는요인인다중경로오차발생가능여부를기준으로실험지역을분류하고, 해당지점에서기존의공공기준점재측량을통해고시좌표와측량좌표의차이를계산하였다. 대한측량협회의의기존연구에서는 GDOP과추정정확도 (Position Quality) 를정확도에영향을미치는주요인자로정하고이들과좌표정확도의상관관계를분석하였다.

18 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 7 < 그림 2-6> 지침 ( 안 ) 도출방법 전국에걸쳐아래그림과같이 6 개지역을선정하고, 각지역별로 7 개 이상의공공기준점 (2 급기준점, 수평허용오차 10cm) 을 2 시간간격으로총 3 회측량하였다.

19 8 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 2-7> 실험대상지역총 335개의위치좌표를산출하고고시된좌표와의잔차를계산한결과전체의약 14% 는 10cm 이상의이상값을보인반면, 85% 이상은 4cm 미만의오차를나타냈다. 또한개방지역에서는모든경우오차크기가 2cm 이하로나타났고, 다중경로발생가능지역에서획득한데이터중약 1 6% 가 10cm 이상의오차가확인되었다. < 그림 2-8> 다중경로오차발생

20 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 9 해당연구에서발견된이상점을귀납적으로분석한결과, 차량등에의한다중경로오차, 컨트롤러미안정화, VRS 서버연결오류로이상점발생케이스를분류할수있었고, 3회에걸친재측과정에서모두이상점이발견되지는않아, 재측을통한이상점검출이가능함을확인할수있었다. 4) 네트워크 RTK 성능인자와수평오차의상관관계앞서획득한측량점의오차를바탕으로연구에서설정한성능인자인 GDOP, PQ와수평오차의상관관계를차례로도출한결과는아래그림과같다. < 그림 2-9> GDOP 와정확도의상관관계

21 10 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 일반적으로주요성능인자로알려진 PDOP의경우수평오차와의상관계수가 0.153으로나타난반면, PQ는 PDOP보다높은값인 0.55가산출되다. 또한 PQ가 0.15m 미만일경우수평오차는모두 0.10m 미만인반면, 0. 15m 이상인경우모두 10cm 이상의오차가발생하여 PQ를네트워크 RT K 정확도판별의중요한인자로판단하였다. 또한해당연구에서특이점은국토지리정보원망내외의정확도비교를수행하고, 3차원오차크기의차이가거의없으므로망외에서도네트워크 RTK를이용한공공기준점측량이충분히가능하다고판단한점이다. 그러나망내지역으로선정한부평구부평동과망외지역으로선정된서구오류동사이의거리가불과 10km 정도에불과하므로그효과를정확히판단하는것은다소무리가있으며, 이에대한추가적인분석이필요하다. 5) 도출된네트워크 RTK 측량작업및기술부분지침 적용범위 ( 제 168조 ) 3등급, 4등급의공공기준점측량에적용하되, 공공수준점측량에는적용할수없다. 일반 RTK-GPS와다르게네트워크 RTK의경우기준점과이동점간기선벡터의결정이라기보다는이동점의위치자체를결정하므로기존트래버스방식의환폐합차나기선벡터의세트간교차를이용한정확도점검대신세션평균을이용하여독립적으로적용한다. 또한지상현황측량, 노선측량, 하천및연안측량, 용지측량, 토지구회정리측량, 지하시설물측량등현황측량에적용할수있다. 기기의점검 ( 제177조 ) 네트워크 RTK 관측정밀도점검을위해좌표값을알고있는점을재측정하여비교한다. 단, 주변에기지점이없는경우에는임의의점을중복측정하여점검한다 ( 제178조 ). 측정정밀도점검은실제관측대상지역에서수행하되작업시작전, 서버와의통신단절후재연결된경우, 장비에서표시하는정밀도가허용범위를초과하는경우, 작업종료후에실시한다.

22 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 11 중복관측점검정밀도점검을위해같은지점을중복관측하는경우는 1 최소 30m 이상이동후모든관측위성초기화 2 측정위치로재이동후고정해취득까지대기 3 재측정한좌표값이요구정밀도 ( 제183조 3항 ) 를만족하는지점검한다. 관측의실시 ( 제179조, 제180조 ) - 위성의최저고도각 : 15 - 사용불가, 장애물에의한수신불가또는다중경로가능위성배체 - 동시수신위성수 : 5개이상 - 고정해산출 20초후기기의관측정밀도점검 (177조제4항 ) - 장비표시허용정밀도 : 수평 5cm, 수직 10cm 이내 - 허용 PDOP : 3 - 관측기간중네트워크 RTK 결과는계속고정해유지 - GNSS 안테나주위 10m 이내자동차접근방지 - 관측중수신기인근에서무전기등전자기파발생장비사용금지 < 표 3-1> 공공측량작업규정구분공공기준점측량현황측량세션수 3회 1회세션관측시간고정해를얻고나서 10초이상고정해를얻고나서 10초이상데이터취득간격 1초 1초 점검계산및재측 ( 제 183 조 ) 네트워크 RTK 관측의세션간교차및허용정밀도 (1σ) : 5cm ( 수평 ), 10cm( 수직 )

23 12 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 1. 영국 제 2 절국외작업지침현황 1) 개요영국의네트워크 RTK 측량에관한규정은뉴캐슬대학 (Newcastle Uni v.) 과측량협회 (TSA, The Survey Association), 육지측량부 (OS, Ordinanc e Survey), RICS(Royal Institute of Chartered Surveyors) 등을중심으로이루어졌다. Leica의 SmartNet과 Trimble의 VRSNow에대한성능검증을위하여 2008년 An examination of commercial network RTK GPS servic es in Great Britain 연구가수행된바있고, 이를바탕으로 Guidance note s for GNSS Network RTK Surveying in Great Britain issue 2가 2012년발간되었다. 전자의문건에서는 Trimble의 VRS 방식과 Leica의 MAC 방식성능에대한비교를통해 OS에서운영하는시스템의달성가능한정확도를산출하였고, 다양한케이스를설정하고권역별로케이스에해당하는측정점을선정하여테스트를수행한후 Bernese 후처리결과와의차이를비교하였다. 이결과를바탕으로 Best Practice Guidance Notes for Network RTK Surveying in Great Britain이 2008년발간되었고 2012년 4월에 issue 2가개정되었다. 2) 기술검토내용전지역에걸친정확도테스트를수행한결과, 수평 10 20mm, 수직 mm 수준의정확도 (RMS) 확보가가능함을확인할수있었고, 수평정확도인자가 50mm, 수직인자가 100mm이하로제한하는 1차필터와 D OP 값이 3이하로제한하는 2차필터를거친결과를유효한값으로선정하여검토를수행하였다. 산출된데이터의정확도향상을위하여 1초, 5초, 18초, 300초의데이터

24 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 13 를평균한값 (single moving window) 을비교한결과와일정시간간격을 두고재측한값을평균한결과 (double window) 는아래표와같다. < 표 2-2> 관측시간에따른재측값의정확도 Window size N (mm) Single window 20 min separation 45 min separation E (mm) U (mm) N (mm) E (mm) U (mm) N (mm) E (mm) U (mm) 위의결과에서와같이 single moving window는 180초이상에서고도방향으로약간의향상이있을뿐큰영향이없었으나, 20분, 45분간격의 d ouble window의경우각각 10 20%, 15 30% 의향상이있어효과가있었다. 그러나 45분이상의시간간격은큰효과가없는것으로드러났다. 특히상공장애가없는 STRE 지역에서측량한결과 ( 보라색 ) 에따르면아래와같이실제위치에서약 50mm 떨어진지역에서반복적으로위치가산출되는경우도확인되므로단기간의재현성은오히려잘못된측량결과를산출할수있으므로조심하도록한다. < 그림 2-10> 단기간의재측오차

25 14 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 추정정확도인 CQ(Coordinate Quality) 와위치오차간의상관관계도출을위해아래와같이 CQ 비율 ( 오차RMS/CQ) 을산출한결과다중경로오차가심한지역이나기준국으로부터먼지역또는고도방향성분은실제오차가제시한오차에비해 3-5배정도크게나오는것을확인할수있었다. 따라서이를주의하여사용하여야한다.< 그림 2-11> < 그림 2-11> CQ 와정확도의관계 또한 OS 기준국망외서쪽지역에배치된 TRET의경우, 오차 RMS는 10mm이내였으나 30mm 수준에이르는순간도빈번히발생되었으므로, 망경계또는망외지역, 그리고기준국으로부터거리가먼지역에대해서는평균및재측방식을적절히사용하도록한다.

26 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 15 < 그림 2-12> 기준국거리에따른정확도 3) 측량작업권고안 Network RTK 정확도 - 일반적으로영국내네트워크 RTK 정확도는수평 10~20mm, 수직 1 5~30mm 수준 (1 sigma) 은달성가능한것으로판단됨 장비설정 - 제조사의가이드라인에따라펌웨어를적절히설정함 - DOP 제한값을 3으로설정하는것이측량좌표의안정적인산출에도움이됨 장비추정정확도 (Quality Indicator) - 시공장애가없는지역에서는대부분시스템성능을잘반영함 - 시공장애가심한지역에서는실제오차보다약 3-5배좋은수준의예측정확도 ( 특히고도방향 ) 를제시하므로주의가필요 측량안정성향상 - 180초의평균결과는단일에포크측량에비해약간의향상된결과를제공하나 300초관측의결과는크게기여하지않음

27 16 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 - 20분간격의재측 (180초평균 ) 결과는약 10~20%, 45분의재측은약 15 30% 의정확도향상결과를제공함. 추가적인위성시스템조합 - 위성시스템추가시가용성은증가되나추가적인테스트가필요함 네트워크한계지점에서의측량 - 네트워크외 / 경계지역또는기준국으로부터거리가먼지역에서는평균또는재측등의방법사용을권장함. 2. 일본일본국토지리원이발간한 네트워크형 RTK-GPS 측량매뉴얼 의경우, 가상기준점 (VRS) 과면보정방식 (FKP) 에대해기술하고있는데, 데이터취득은 1초간격, 관측시간은 10초이상으로 3~4급기준점측량에적용하도록명시하고있다. 전체적인구성은단일기준국 RTK 측량또는기존토탈스테이션기반의규정과동일한형식으로제정되어기지점에서출발하여최종적으로망폐합을하는방식을사용하고있다. 기존대한측량협희의연구결과에서는네트워크 RTK 측량에서각이동점이서로독립적으로결정되며기선벡터는실질적으로무의미하므로일본규정은크게고려하지않고있으며, 본연구에서도그의견에동의하므로본보고서에서는크게다루지않는다. 3. 미국 1) 개요현재미국에서는각주별로네트워크 RTK 망이운영중이며, NGS(Nati onal Geodetic Survey) 에서는 2011년 User Guidelines for Single Base Re al Time GNSS Positioning을발간하였다. 기존의 static 또는 rapid static 방식에비해실시간측위인 RTK의측량신뢰도확보는어려우므로, 잉여 (redundancy) 작업수행을통해실시간한계를극복하고자한다.

28 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 17 NGS 보고서는크게장비설정, 실시간 RTK 측량원리, 측량준비작업, 현장업무고려사항, 측량후내업등에기술하고있으며, 보고서의후미에네트워크 RTK와기존 RTK 차이에대해서언급하고있다. 또한구체적인작업절차보다는 RTK 측량자의이해를도울수있는이론적인설명의비중이매우높다. NGS 보고서가주로단일기준국 RTK에관한권고사항을기술하고있으나, 현장업무의경우네트워크 RTK와기존 RTK는공통점이많으므로본연구에서는현장업무의주요권고사항을분석하고자한다. 2) 현장업무주요권고사항 RTK 작업자가숙지하고현장에서주시해야하는항목은정확도와정밀도개념이해, 다중경로오차, PDOP, RMS, 사이트 calibration, 보정정보시간지연, 보정정보전송통신매체, 신호대잡음비, 유동 / 고정해, 최소앙각, 지오이드모델, PPM 오차, 다중위성조합등이다. 이중네트워크 R TK 및지적측량과관련이높은항목들은다중경로오차, 보정정보시간지연, 신호대잡음비, 유동및고정해, 최소앙각, 기지점테스트, 재측시유의사항등이다. 3) 우주기상상태 NOAA의 SWPC에서제공하는자기폭풍, 태양풍, 전파차단에대한정보에근거하여아래의경우측량을삼가도록한다. - 자기폭풍 (Geomagmetic Storms) : G3 G5 폭풍단계 - 태양풍폭풍 (Solar Radiation Storms) : S4 S5 폭풍단계 - 전파차단 (Radio Blackouts) : R3 - R5 폭풍단계. R2의경우에도주의할것 4) 다중경로오차반경 30m 이내지역에서안테나보다높은위치의장애물과근처의철

29 18 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 제사물, 수역 (water body) 등은모두다중경로오차의원인이된다. 다중경로오차는잘못된미지정수결정을유발할수있고, 특히수평방향으로 20cm 이상의오차가발생하기도한다. 수초~수분의시간은다중경로오차검출에충분한시간이되지않으므로, 위성의배치가완벽히바뀌는 3시간이상의시간간격을두고재측을하는것이권장된다. 5) 시간지연기준국에서생성된보정정보가무선통신을거쳐사용자수신기에전달된후현재에폭의데이터에적용되어위치를결정하고사용자에게도시되는데까지걸린시간을의미한다. 최대 5초까지도시간지연이발생하기는하지만, 2~3초가경험적으로허용가능한최대치로알려져있으므로 2초를최대허용가능한시간지연으로권장한다. 6) 신호대잡음비다중경로오차등의오차가포함된신호를사용할지여부를판단하는데중요한인자로사용될수있는것이신호대잡음비 (SNR, Signal to No ise Ratio) 이다. 그러나수신기제조업체별로 SNR 산출법과표시방식이표준화되어있지않아사용에어려움이있다. 따라서수신기매뉴얼을참고하여최저 SNR을설정하는것이좋다. 7) 유동 (float) 및고정 (fixed) 해위성항법수신기가위성과수신기간반송파의개수를구하고위상에더하여반송파미지정수를구하기위해서는여러번의 least squre iteration 을거친다. 정수가아닌소수의형태로결정되는경우를유동 (float) 해라고하고, 정수의형태로결정해야만고정 (fixed) 해를구할수있다. 사용자는이러한위치상태를주시하고 RTK 측위를하기전에위치해가고정상태로되는것을기다려야한다.

30 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 19 8) 위성앙각적어도 10 이상으로설정하여잡음이많이포함된데이터를제거하되사용가능한데이터가제거되지않도록 15 이상으로는설정하지않는것을권장한다. 9) 기지점테스트기준국데이터유효성, 환경설정 ( 안테나높이및좌표계 ) 적절성, 수신기동작 ( 초기화및미지정수결정 ) 정상확인등을목적으로측량작업에선행하여수행하고, 모두마친후에다시한번수행한다. 10) 작업등급별설정 2σ(95% 신뢰도 ) 의정확도등급에따라 RT1~RT4로분류하고, 각각의가이드라인을아래와같이경험적으로산출한다. < 그림 2-13> 등급에따른관측방법 RT1과 RT2의경우재측의과정을필요로하는데, 재측시아래와같은과정에따라측량을수행한다. - 30m 이상이동 ( 다른다중경로오차조건 ), 재초기화 ( 안테나를아래방향을향하게하거나컨트롤러재초기화명령 ) 후원위치로이동하여재측 - 두측정치의평균과각측정치의차이가요구정확도를만족해야함 - 고도방향체크를위해안테나높이를 10~20cm 변경하여측량

31 20 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 11) 네트워크 RTK 관련지침네트워크 RTK 솔루션이미국전체에확산되고있고, 작업의편이성, ppm 오차제거, 경제성, 표준화된적용을통한관리등의장점을이유로그성장세가높다. 그러나네트워크비용과제한된접근성, 모델링오차와망외지역에서의정확도저하, 기존장비및측지계간호환성등의단점도있다. NGS에서는이러한점을보완하여모든단계에서정확하고균등한성과를도출할수있는사용자와검사관련가이드라인을준비할예정이다. 4. 스웨덴 1) 개요 SWEPOS에의해운영되는네트워크 RTK 서비스의사용자가큰오차를유발하지않고정상적으로활용할수있도록가이드라인을제시하는것을목적으로스웨덴의토지조사부 (LANTM(TERIET, Swedish mapping, cadastral and land registration authority) 에서주관으로제정되었다. 주요지침으로는 Checklista f(r n(tverks-rtk ( ), Studie av noggrannh et och tidskorrelationer vid m(tning med n(tverks-rtk ( ), Detalj m(tning med n(tverks-rtk - ennoggrannhetsunders(kning ( ) 등이있으며관련논문인 Swedish User Guidelines for Network RTK ( FIG) 과 Temporal correlation for network RTK positioning (2011.GP SSolutions) 등에근거하고있다. 방대한경험치와이론적연구, 외국의권고사항을근거로일반적인네트워크 RTK 사용자에게짧고이용하기쉬운가이드라인제공을목적으로하고있다. 이권고사항은장비, 장비설정및소프트웨어, 작업계획및준비, 수신기추정품질, 현장작업절차, 성과조정, 달성가능한정확도수준에대해서다루고있다. 2) 이용장비 RTCM 포맷과의호환성과수신기자체의최신알고리즘적용을위해

32 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 21 최신펌웨어 (firmware) 로업데이트하고, 다중경로오차감소성능이좋은최신안테나와 NGS의정확한안테나모델을사용한다. 또한 GPS와 GLO NASS 형태와같이다중위성항법수신기의사용또는펌웨어 (firmware) 업그레이드를통해빠르고안전한위치결정과장애물이많은지역에서의가용성확대를꾀하는것도권고사항이다. 3) 준비작업상공장애지역에서시간대별위성예측을통해위성가시성확보및고정해산출을좀더용이하게할수있다. 요구정확도에따라 5~7의최소위성수 (GPS+GLONASS 사용시최소 6) 가권장되고, 보통의세부측량은최소 5개, 고정점결정은최소 7개의위성이필요하다. 4) 수신기내주요인자설정 최소앙각대기오차와잡음의크기가크고, 다중경로오차가포함될가능성이높은저고도위성측정치의제거를위해최저앙각설정이필요하다. 13 ~1 5 로설정하는것이권장사항이지만, PDOP 최저요구조건을만족하는위성배치가가능한지를염두에두어야한다. 추후 GPS와 GLONASS, Galil eo, COMPASS 위성이모두가용시점이될때에는 24 까지최소앙각을높여도가능하다고알려져있다. DOP 최대허용값일반적으로최대허용 PDOP을 3~4로설정하는것을권장하지만, 좀더높은정확도가요구될때에는 2 설정하는것을권장한다. 수신기추정정확도대부분의수신기에서는품질인자의 1σ를제공하므로, 적어도 95% 신뢰도수준을유지하기위하여 2를곱하여사용한다.

33 22 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 5) 측량중고려사항대기오차 G3~G5(Geomagnetic Storm), S4~S5(Solar Radiation Storm), R3~R5 (Radio Blackouts) 일때에는주의를기울이고 RTK를되도록사용하지않도록한다. 다중경로오차및수신기추정정확도짧은시간의측량으로는다중경로오차의검출이어렵거나아예불가능하므로, 수신기가제공하는 CQ 값만으로는판단이불가능하다. 오히려영국의연구결과에서확인할수있듯이실제오차에비해 3~5배좋은값을제공한다. 추가적인재측이이러한다중경로오차를줄일수있는방법이다. 고정 / 유동해센티미터 (cm) 수준의정확도확보를위해서는고정해를사용해야하고, 일반적으로미지정수결정에는 10~40초가량이소요되므로, 고정해산출대기시간은 1~2분을권장한다. 미지정수결정에 2분이상이걸릴경우는잘못된미지정수결정확률이높아지므로재초기화를할필요가있다. 신호대잡음비다중경로오차확인가능인자이나표준산출식이나표시방법이없으므로장비매뉴얼에따라경고수준을확인하여적용한다. 측정값및보정정보시간지연측정값시간지연 (latency) : 실측정과좌표표시간시간지연. 5초까지나타날수있다. 보정정보시간지연 (RTK age) : 수초의시연은오차를발생시킬수있으므로 0 1초내여야한다. 측량및품질제어측정잡음과과대오차제거를위하여 3~30회의재측을통해평균값을결정하는것이좋다. 사무실근처의검사점 (check point) 검사의경우고정

34 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 23 장치 (tripod) 로장비설치오차와대기오차모델링이적절하다고가정할 때 95% 수준의허용오차 (2σ) 는아래와같이계산할수있다. 기지점 (known poition) 검사시고정장치를사용하지않으므로구심조 정오차 ( ) 가수평오차에포함되고, 지오이드오차 ( ) 가수직오차에반영되어아래와같이수평 4cm, 수직 6cm 의허용오차가산출된다. 기지점을대신하여동일점을재측량했을때에는두번의측량이서로 독립이므로아래식과같이수평과수직오차는각 6cm 와 8cm 내에서허 용가능하다. 재측간시간간격은최소 5 10 분이상이어야하며, 시간상관성을제 거하기위하여 20~45 분이상의간격을두는것이좋다.

35 24 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 2-14> 시간상관성과정확도

36 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 25 제 3 절국내외작업지침비교 1. 네트워크 RTK 주요인자별규정비교 < 표 2-3> 국가별측량규정비교 구분 국내 영국 미국 스웨덴 동시수신위성수 5기 - 7/6/5( 등급별 ) 5-7개 ( 최소 5기 ) 최저고도각 15도 - 10~15도 13-15도 허용정밀도 5cm( 수평 )/10cm( 수직 ) 10cm 1/1.5/3/5cm( 등급별 ) 허용 PDOP 3 GDOP/PDOP < 3 2/3/4/6( 등급별 ) 3-4 선택적위성배제 사용자판단 다중경로오차 10m이내자동차접근금지 CQ 값실제보다 3-5배좋음 30m 이내장애물영향 초기점검 수행 - 기지점테스트 사무실인근검사점 ( 수평3cm, 수직5cm) 고정해 고정해유지 - 고정해유지 고정해산출시간 : 1-2분권장 관측시간 10epoch 5 초 ( 지형측량 ),3 분 ( 고정밀작업 ) 재측 1 회 ( 현황 )/3 회 ( 공공기준점 ) 20 분 /45 분 ( 재관측간격 ) 재측정방법 최소 30m 이동후위성초기화 3 분 (1 초간격 )/1 분 (10 초간격 ) ( 등급별 ) 1 회 /2 회 ( 등급별 ) 세션간간격 : 4 시간 최소 30m 이동후위성초기화높이 10-20cm 변경 재측정요구정밀도 5cm( 수평 ) / 10cm( 수직 ) 각등급별요구정확도 시간지연 초 기타 네트워크외 / 경계지역또는망외지역정확도저하, 태양활동에따른기준국으로부터거리가먼지역주의경고, 데이텀과의호환성검토필 최소 3 회 (3-30 회 ) 세션간격 : 분권장 기지점검사또는재측검사수행 (tripod 미사용 ) 기지점 : 수평 4cm, 수직 6cm 재측 : 수평 6cm, 수직 8cm 측정값지연 (latency): 최대 5 초보정정보지연 (RTK age): 0-1 초내 태양활동에따른경고각측량방식에대한이론적접근

37 26 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 2. 지적측량용네트워크 RTK 작업규정고려사항 1) 재현성재현성 (repeatability) 은측량자, 측량일시, 측량장비등을다르게하여측량하였을경우측량결과가일치하는정도를말한다. 지적측량의재현성은기속측량이라는원칙에의해그절차와방법을법률에서규정하고있으며네트워크-RTK를이용한지적측량방법도측량당시의결과는시간이경과한후에도그성과를담보할수있어야한다. 네트워크 RTK 측량에미치는오차의원인이다양하며전리층, 대류권지연, 멀티패스, 보정정보의바이어스등과같이완전하게제거할수없는오차를포함하고있다. 따라서요구정확도의재현성을확보하기위해서는오차요인별영향을확인하고요구정확도를확보하기위한세부적인작업지침을도출하여야한다. 2) 정확도네트워크 RTK측량은 2012년부터시행되는지적재조사측량에서사용하기위해작업규정을작성중에있다. 재조사측량의정확도는기준점의경우 ±3cm세부측량 ( 경계, 현황 ) 의경우는 ±7cm로 지적측량활성화를위한네트워크 RTK 지적측량도입방안 (2007) 에서는국토지리정보원 VRS 시스템의정확도를 4cm (95% 신뢰도 ) 인것으로보고되었다. 이는우리나라네트워크 RTK 시스템의경우지적세부측량에적용할수있는정확도를확보하고있는것으로보여진다. 3) 관측성과의실시간품질관리현장관측중네트워크 RTK 측량의성과품질은정확도및재관측여부의판단기준이된다. 성과의품질은가시위성개수, DOP, 보정정보지연시간 (Latency), PQ(Position Quality) 등에의해서판별될수있다. 현장

38 제 2 장네트워크 RTK 작업지침현황 27 에서네트워크 RTK의품질을평가하기위해서는정확도에영향을미치는인자를비교분석하여네트워크 RTK측량의정밀도를높이고측량의적절성및재측여부등을사용자가결정할수있는프로그램이필요하다. 네트워크 RTK 측량의품질평가에사용되는인자는위성배치, 다중경로오차량, 전리층지연량, 위성의신호강도, 장비에서표시되는정밀도등이다.

39 28 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 제 1 절네트워크 RTK 인자별성능평가 1. 보정정보시간지연오차 RTCM version 2 의 MT 18 또는 version 3 의 MT 1003/1004 등의측정 치기반보정정보에포함된 Uncorrected Carrier Phase Measurement' 은 아래와같이구성된반송파측정치 ( ) 와등가의값을가진다. 상기의식에서공통오차성분인위성위치오차 ( ), 전리층오차 ( ), 대류층오차 ( ) 에비해위성으로부터의거리 ( ), 수신기시계오차 ( ), 위성시계오차 ( ) 등의값은그변동범위가크고비선형적이다. 따라서측정치기반의반송파보정정보의메시지이용시기준국과사용자간시간지연이발생할경우이를예측하여보상할필요가있다. 측정치기반메시지의예측을위해사용되는방법으로는 3 state kalma n filtering 방법이주로사용된다. 아래그림에도시된바와같이 (Tom (1 994.), Neumann (1996)), Kalman filtering의 state로는반송파, 반송파변화율 (rate), 반송파가속도 (acceleration) 로하고, measurement update에사용되는측정치는반송파측정치로구성한다

40 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 29 < 그림 3-1> 보정정보의지연 반송파기반의정밀측위를수행하기위해서는일반적으로기준국에서전송된보정정보를사용자측정치에적용하여단일차분한후, 위성간차분을거쳐이중차분된값의미지정수항을구한다. 기준국-사용자간측정치이중차분식은다음과같다 여기서 는위성간차분, 은기준국 - 사용자간차분을의미함. 위식에서기선 (baseline) 거리가짧은경우공통오차성분인 항이 0에가까우므로, 기준국과사용자좌표를적용하고정수항을제거하면잔차는정규 (Gaussian) 분포에가깝다. 실측데이터를이용한성능비교를위해서울대신공학관과정밀연구소에설치된두대의 Trimble NetRS 수신기로약 4500초간수신한데이터를사용하여비교하였고, 아래그림은시간지연이없었을때의잔차분포로 0에가까운잡음수준임을확인할수있다.

41 30 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-2> 보정정보의잔차 ( 시간지연 =0) 보정정보난수신환경에서의시간지연보상성능평가를위하여기준 국데이터에일괄적으로시간지연을인가하고, 앞선수식과같은방식으로 사용자데이터와이중차분을한다. 측정치기반보정정보의경우기준국은위성으로부터의거리와공통오차를예측하므로 와 값이완전히소거되지않는다. 따라서상기식의정수항을제거한나머지잔차분석을통해보상성능을평가할수있다. 측정치예측을위한 Kalman filter 구성과정에서중요상수인수신기잡음은앞선결과에근거하여 0.001cycle로설정하였다. 아래결과는 2초의시간지연에서 Kalman filter로보상한결과잔차를나타낸것이다. 시간지연이없을때의결과에비해서약 10배가량잔차잔차크기가증가하였으나, 길이단위로변환시mm~수cm수준이므로위치영역에서의오차는그리크지않다.

42 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 31 < 그림 3-3> 보정정보 2 초지연시잔차 < 표 3-1> 2 초지연위성조합별잔차 (Cycle) 위성조합 잔차 (cycle) RTK 방식 RMS 최대 비고

43 32 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 그러나 7 초의시간지연에서는아래그림과같이 Kalman filter 로이를 보상하여도최대반파장의오차가발생하여 RTK 정확도에심각한영향을 끼칠수있다. < 그림 3-4> 위성조합별잔차

44 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 33 < 표 3-2> 7 초지연위성조합별잔차 (Cycle) 위성조합 잔차 (cycle) RTK 방식 RMS 최대 비고 2. 고도차이가적용된다중경로오차검출가능성 네트워크 RTK 측량의정확도에영향을미치는주요한오차원인인멀티패스는위성의신호가직접수신기에도달하지못하고건물수목등에의해반사되거나굴절되어안테나에도달하는신호를말한다. 멀티패스에의한영향은위치값이계속변하거나과대오차 (jump) 를발생시키기때문에관측시항상주의하여야한다. 호주 ( 뉴사우스웨일즈 ) 의측량규정은멀티패스에의한과대오차를추출하는방법으로 30분간의시간간격을두고안테나의높이를변경하여위치값을관측하여멀티패스의발생여부를관측하는는방법을권고하고있다. 관측대상지역은경기도오산인근으로멀티패스가발생할가능성이있는지역을선정하여 1초간격으로 15분간관측하였다. 안테나높이는 2.0m, 1. 7m, 1.4m로 30cm 간격으로안테나높이를변경하면서평면위치의변화량을관측하였다.

45 34 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-5> 2155 관측점측위환경 ( 좌상 : 동, 우상 : 서, 좌하 : 남, 우하 : 북 ) 2155점은북쪽방향에수평거리약 15m, 높이약 20m의고속도로가지나고있어멀티패스발생가능성이높은위치이다. 시간에따른동서, 남북, 높이방향의변화량은 < 그림 3-6> 과같이안테나높이가낮아지면서관측값이남서방향으로편위되는경향을보이고있다. 평면오차는대부분 2cm이내로매우안정적으로위치를산출하고있으며안테나의높이변화에따라수평위치의편위량은약 1cm정도발생하였다. 일반적으로네트워크 RTK 시스템의위치정밀도가 2 4cm인것을고려하면이실험에서나타난편위가멀티패스에의한영향인지위성배치의변화등에따른영향인지는구분할수없다.

46 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 35 < 그림 3-6> 2155 성분별변화량 (1: 동서방향, 2: 남북방향, 3: 높이방향, 4: 수평오차, 5: PQ)

47 36 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-7> 2155 수평위치변화량 ( 좌상 : 전체, 우상 : 0~15 분 (2.0m), 좌하 : 15~30 분 (1.7m), 우하 : 30~45 분 (1.4m) < 그림 3-7> 은안테나높이에따른평면위치를나타낸것으로안테나의높이가낮아지면서 RTK 위치값이남서방향으로약 1.5cm편향되어나타나고있다. 하지만 RTK 위치값이편향되어나타나는원인이멀티패스에의한것이라고판단할수없을정도로미세하게나타나고있다.

48 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 37 < 그림 3-8> 2164 관측점측위환경 ( 좌상 : 동, 우상 : 서, 좌하 : 남, 우하 : 북 ) 관측점 2164는서쪽방향으로는저수로위성가시성이매우양호하며남쪽방향에 5m 높이의고속도로가가로막고있다. 또한북방향으로가까운거리 ( 10 m) 에수목이있어남쪽방향의고속도로와북쪽방향의수목에의한다중경로오차가발생할우려가있는지역이다. 관측방법은 1초간격으로 15분간동일한안테나높이를유지하는방법으로 2.0 m, 1.7 m, 1.4 m로안테나의높이를조정하면서 45분간측정하였다.

49 38 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-8> 는 2164점에대한관측결과이며위치변화는동서방향으로 5cm, 남북방향으로 7cm정도나타나는것을확인할수있다. 또한보정정보의단절이없었음에도고정해를산출하지못하는경우도발생하였다. 안테나높이에따른평면위치는 < 그림 3-10> 과같이동서방향에비해상대적으로남북방향으로큰변동을보이고있다. < 그림 3-9> 2164 성분별변화량 (1: 동서방향, 2: 남북방향, 3: 높이방향, 4: 수평오차, 5: PQ)

50 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 39 < 그림 3-10> 2164 점안테나높이에따른수평위치 ( 좌상 : 전체, 우상 : 2.0m, 좌하 : 1.7m, 우하 : 1.4m) < 그림 3-11> 은 2165 점의관측환경이며북동방향에고가도로와수목으로 인한멀티패스가발생할수있는위치이다.

51 40 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-11> 2165 관측점측위환경 ( 좌상 : 동, 우상 : 서, 좌하 : 남, 우하 : 북 )

52 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 41 < 그림 3-12> 2165 점성분별오차 (1: 동서방향, 2: 남북방향, 3: 높이방향, 4: 수평오차, 5: PQ) < 그림 3-13> 2164 점안테나높이에따른수평위치 ( 좌 : 2.0 m, 우 : 1.7 m)

53 42 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 3. 네트워크 RTK 망 내외성능비교네트워크망네 외부의성능비교는 2011년공간정보연구원에서설치한 GPS 관측소를이용하여정확도를비교하였다. 4개의관측소중강화도와영흥도에설치된기준국의국토지리정보원네트워크외부 ( 약 14km) 에위치하고있으며포천시와용인시에설치된기준국은네트워크내부에위치하고있다.< 그림 3-14> 강화 포천 영흥 용인 < 그림 3-14> 실험지역위치 ( 망내부 : 포천, 용인, 망외부 : 강화, 영흥 ) 기존의정지측량모드를이동측량으로변경하고국토지리정보원의보정정보를 1초간격으로 24시간관측하였다. 각관측소는주변에 10도이상의상공장애물이존재하지않아매우좋은위성가시성을가지고있으며멀티패스와사이클슬립이발생하지않으며데이터취득률도 99% 이상으로이

54 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 43 상적인환경에서네트워크 RTK 의정확도를검증할수있는환경을가지 고있다.< 그림 3-15> < 그림 3-15> 공간정보연구원 GPS 기준국 ( 우상 : 강화, 우하 : 영흥, 좌상 : 포천, 좌하 : 용인 ) 기존의정지측량 (static) 모드를이동측량 (RTK) 모드로변경하고국토지리정보원의보정정보를이용하여위치정보를 1초간격으로 24시간관측하였다. 4개기준국에서의관측결과는 95% 신뢰도에서 5cm이내 ( 수평 ) 임을확인할수있다 < 표 3-3>. 지적재조사사업에관한특별법에서규정하고있는세부 경계측량의연결교차가 ± 7cm이내임을감안하면지적세부측량에적용할수있을것으로판단된다. 단, 객관적인측위환경지표를도출하고그에따라측량을수행한경우에해당한다.

55 44 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 표 3-3> VRS 관측결과 구분 강화도 영흥도 포천시 용인시 비고 망내외여부 외부 외부 내부 내부 평균기선길이 18km 14.5 km 47km 44km X방향 RMSE Y방향 Z방향 X방향 성분별 Y방향 최대오차 Z방향 수평정확도 95% 고정해기준 99% < 그림 3-16> 망내외부정확도 ( 상 : 강화, 우하 : 영흥, 좌상 : 포천, 좌하 : 용인 )

56 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 45 제 2 절전리층및대류권에의한오차 1. 전리층오차 일반적으로전리층은고도 km범위를말하며고층대기의이온화된영역을말한다. 전리층은자유전자의밀도에따라서 Topside층, F층, E층, D층으로구분된다. 전리층은주파수에따라서신호를굴절시키는특성을가지고있으며굴절의특성은전리층에포함된총전자함유량 (TEC: Total Electronic Content) 에의해서결정된다. 전리층에포함된자유전자는태양으로부터나오는 X선이나극자외선 (EUV: Extreme Ultra-Violet) 등에의해변화하며일변화, 계절변화, 년변화로구분된다. 일변화는전리층형성의주원인이되는태양광선의유무에따라규칙적으로변화하며계절변화는 4 계절에따라서전리층의높이가변화한다. 또한태양의활동에의한년주기변화가있으며수신자의위치, 시선방향등에따라서전리층의총전자수가변화한다. GPS 신호 (L1, L2) 는전리층을통과하면서서로다른굴절률을보이며이특성을이용하여전리층의지연량과 TEC를추정할수있다. 총전자함유량 (TEC) 은다음식으로표현된다. < 표 3-4> 주파수및 TEC 에따른 GPS 신호의지연 Frequency TEC 10^16 el/m^3 TEC 10^18 el/m^3 비고 100 MHz 40 m 4000 m 400 MHz 2.5 m 250 m 2 GHz 0.1 m 10 m 10 GHz m 0.4 m

57 46 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 전리층의지연량은코드또는위상측위값을이용하여계산할수있으 며위상측정값을이용하여전리층지연량 ( ) 과코드측정에의한전리층 지연량 ( ) 을계산할수있다. 여기서 코드측위에의한지연량 위상측위에의한지연량 정확한이온층의총전자수 (TEC) 추정은지구원격탐사나장기선의정밀측위에필수적이며네트워크 RTK 측량시에도이온층활동에의한위치정밀도에영향을미친다. 현재사용되는이온층모델은 Klobucha 모델 (Klob uchar, 1987), Jet Propulsion Kabortory(JPL) 의 GIM(Global Ionosphere M ap) 모델, IRI(International Reference Ionosphere) 모델등이있다. 총전자수의추정은 < 그림 3-17> 와같이전리층을하나의얇은레이어라고가정하고구면삼각형의특성을이용하여 GPS신호의전리층통과지점, GPS 위성과안테나의관계를통해계산된다 (Alfred Leick).

58 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 47 < 그림 3-17> 전리층기하 < 그림 3-18> 는사각형격자모델로추정한 2003년한반도상공의이온층변화이다. 일변화는오후 1시에서 3시까지총전자수가증가하고오전과저녁시간은총전자수가감소하고있다. 공간적으로는남서쪽으로갈수로높은수치를보이고있다. 일반적으로낮시간대의 TEC값은저녁시간대의 TEC에 4배정도이며위도가낮은지역일수로 TEC 값이높은것으로알려져있다.

59 48 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-18> 한반도상공의이온층변화 (2003)

60 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 49 < 그림 3-19> 전리층모델의 TEC 변화량 (2002, 14:00) 출처 : GPS 정밀도향상을위한전리층지연효과에관한연구 ( 한재호, 2004) < 그림 3-19> 는 2002 년한반도주변상공의 TEC 값이가장높은 14 시 에대한값을모델별로비교하였다. 7 월, 8 월에가장낮은값을가지며 2 월, 3 월에큰값을가지고있어계절적인영향을확인할수있다. < 그림 3-20> 모델과관측값의비교 (VTEC)

61 50 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-21> 은실제관측값과모델을비교한것으로대략 1 2 TECU 정도의 RMSE 를가지고있다. < 그림 3-21> GPS 오차의 RMSE 비교 출처 : GPS 정밀도향상을위한전리층지연효과에관한연구 ( 한재호, 2004) 이러한전리층지연에대한위치오차는태양활동이활발하지않을경우수cm에서수십 m에이른다 (Hofmann-Wellenhof, 1992). < 그림 3-18> 은전리층모델을이용하여계산된 GPS 위치의 RMSE로 L1/L2 신호의바이어스를보정한모델이그렇지않은모델보다정밀하게위치를산출하는것을확인할수있다. 네트워크 RTK 측량시서버에서전송되는보정정보에는전리층과대류층보정정보를포함하고있어전리층지연량에대한정확한추정은정밀한성과산출에직접적으로영향을미친다. 미국, 영국, 스웨덴의측량작업규정에서는전리층의활동에영향을미치는태양활동에대한주의를권고하고있으며특히스웨덴은 2012년부터 2015년까지는활발한태양활동 < 그림 3-22> 에대하여전리층오차정보를사용자에게서비스하고있다.

62 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 51 < 그림 3-22> 태양활동주기국토지리정보원은 VRS 웹페이지에서는전리층활동상태를나타내는 I onospheric index I95< 그림 3-23>, 전리층지연오차 < 그림 3-24>, 예상되는기하오차 < 그림 3-25> 를 1시간간격으로사용자에게제공하고있다. < 그림 3-23> 전리층 Index I95( )

63 52 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-24> 예상되는전리층지연오차 ( ) < 그림 3-25> 예상되는전리층기하오차 ( )

64 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 대류권오차 GPS 위성의신호는지구대기를통과하면서대류권의수증기, 기온, 압력등에의해서신호가지연되고굴절되어안테나에수신된다. 이러한시간지연 (signal delay) 과굴절은위성과안테나의실제거리를증가시켜위치오차를발생시킨다. 전리층지연은 GPS의 L1, L2 신호가서로다른비율로지연되기때문에무전리층 (ionosphere free) 조합에의해서대부분제거할수있으나대류층의신호지연은 1.5GHz 이상의주파수에서는무관하게발생하여주파수조합에의한보정은불가능하다 (Xu, 2007). 대류층에의한지연은이산화탄소, 질소, 산소등에의한건조지연 (dry delay) 과수증기에의한습윤지연 (wet delay) 으로구분된다. 여기서 대류층총지연량 건조지연량 습윤지연량 건조굴절률 습윤굴절률 굴절률은온도와압력의함수이며다음과같이표현된다. 여기서 ± ± ± 일반적으로건조한대기상태에서연직방향의지연량 (ZTD: Zenith Tot

65 54 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 al Delay) 은대략 2 3m 정도이며, 습윤지연은건조지연의 10% 정도이다. 이러한대류권지연오차를보정하기위해서대류층모델을사용하고있으며 Hopfield 모델, Saastamoinen 모델과같은경험적모델과정밀후처리소프트웨어에서사용되는선험적경험모델을사용한다. 경험적모델또는선험적경험모델에의해산출된대류층신호지연량은천정방향의지연량으로시선방향 (line of sight) 으로변환하기위해서는사상함수 (mapping function) 를이용한다. 사상함수의종류에따라서좌표정확도, 주기성, 편향, 계절적인변동등이상이하게발생한다. 사상함수는건조지연과습윤지연에따라서다르게표현되며시선방향건조지연 (SHD: Sl ant Hydrostatic Delay) 과사선방향습윤지연 (SWD: Slant Wet Delay) 로구분된다. 여기서 건조사상함수 습윤사상함수 위식에서우변의첫째항은천정방향건조지연량 (ZHD: Zenith Hydrost atic Delay), 두번째항은천정방향습윤지연량 (ZWD: Zenith Wet Delay) 이다. 대표적인사상함수 (mapping function) 는 Marini 사상함수, Niell 사상함수이며기존사상함수의문제점인위도방향의편위와남반구의고위도지역에서의큰오차를개선하기위해 Vienna 사상함수 (VMF, VMF1, VMF1 -T) Global 사상함수 (GMF) 가개발되어사용되고있다. VMF(Vienna Mapping Function) 은복잡한중간계산과정을생략하고광선추적 (raytracing) 에활용하기위해서개발된사상함수이며 GMF(Globa l Mapping Function) 은 VMF1을보완대체하기위한사상함수로지구를 간격으로구분하여월평균압력, 기온, 습도를이용하여모델링된

66 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 55 사상함수이다. < 그림 3-26> 는 VMF, NMF, GMF 를비교한것으로 NMF 가계절적인영향을반영하지못하는반면 VMF 와 GMF 는반영하고있는 것으로나타났다. < 그림 3-26> 사상함수의결과비교 우리나라상공의대류층시간지연량은년간 m 범위에서변동하며대류층지연량의약 1/6이수평오차에영향을미친다고알려져있다. 그림 <3-27> 는 2010년에 8개의관측소를이용하여산출한대류층신호지연량을보여주고있다. 천정방향건조지연량이 m로대류층지연의대부분을차지하고있는것으로나타났으며건조지연량은관측소의높이와기압의함수로고도가낮을수록지연량이증가하여 < 그림 3-27> 의좌상과같이 3가지로분리되어나타나는것을확인할수있다. 천정방향의습윤지연량은 6월부터 10월까지증가하는것을볼수있으며그차이는약 40cm정도이며이는여름의고온다습한계절적인영향에의한것으로판단된다.

67 56 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-27> 한반도상공 GPS 대류층신호지연량 (2010) ( 우상 : ZTD, 좌상 : ZHD, 우하 : ZWD, 좌하 : PWW) 출처 : 항공우주연구원, 대류층에의한 GPS 시간지연량산출 (2011) 우리나라의대기환경에의한대류층습윤지연량과경험적인모델을이용한습윤지연량의차이가최대 20cm정도발생하는것으로나타나습윤지연량에대한경험모델의성능이낮음을확인할수있다 ( 대류층에의한 GPS 신호지연량산출, 2011). 최근우리나라의기후는국지성폭우와, 집중호우, 태풍, 강설등에의한수증기량이증가하고있어경험적인모델만으로대류층신호지연량을정확하게추정하기어려우며한반도기상환경에적합한기상모델의개발이필요할것으로예상된다. 이러한대류층의신호지연량의약 1/6이위치오차에영향을미치며 (20 cm인경우 : 3.3cm ), 후처리및실시간측량의기선해석시모호정수 (Integer Ambiguity) 해석에영향을미쳐정확한위치결정에오차가포함된다.

68 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 57 제 3 절현장실험을통한지표산출 1. 측정시간에따른정확도분석현장실험측량은경기도오산인근에서수행되었으며정확도비교는정지측량 ( 관측시간 : 30분 60분 ) 으로산출된지적도근점 38점을이용하였다. 네트워크 RTK의측위환경은위성고도각 15 도이상, PDOP 4이하, 관측점의정밀도한계는수평 5cm이하의결과값만을이용하였다. < 표 3-5> 은 15초, 30초, 60초측정시간에따른 RMSE와최대오차를나타낸것으로측정시간이증가하면 RMSE와최대오차가감소하는경항을확인할수있다. 관측시간을증가시킴으로써멀티패스의영향을줄일수있으며과대오차발생시그영향을감소시키는효과를얻을수있다. 스웨덴, 미국, 영국, 호주등대부분의국가에서는측위환경이좋지않을수록관측시간을늘릴것을권고하고있다. < 표 3-5> 측정시간에따른정확도 1 구분 15 초 (m) 30 초 (m) 60 초 (m) dn de 2D 오차 dn de 2D 오차 dn de 2D 오차 평균오차 RMSE 최대오차 측정시간에따른정확도는시뮬레이션을통해서확인할수있으며 1초간격으로 1시간 (3600개결과값 ) 관측한데이터를이용하여측정시간에따른최대오차값과최소오차값을확인하였다. < 그림 3-28> 와 < 표 3-6> 는관측시간에따른최대오차값과최소오차값을보여주고있다. 1초관측값에비해 15초관측값은최대오차가약 8.9% 감소하였으며 30

69 58 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 초관측값은 15.6%, 60초관측은 17.8%, 120초관측은 26.7%, 180초관측은 33.3% 정도각각최대오차가감소하였다. 관측시간을증가시킴으로서과대오차의영향은감소시킬수있으나관측시간의증가시키는것은작업효율성을저하시키기때문에지적측량의정확도를확보할수있는적정한관측시간을결정하여야한다. < 표 3-6> 측정시간에따른정확도 2 관측시간 최대오차 (m) 최소오차 (m) 오차범위 (m) RMSE 비고 ( 최대오차감소율 ) 1초 ± 초 ± % 30초 ± % 60초 ± % 120초 ± % 180초 ± % < 표 3-6> 과 < 그림 3-29> 는측정시간에따른정밀도와평면오차를나타내고있다. 관측시간의증가는관측값의분포를관측값의평균에가까운값으로성과를산출한다. 즉최대오차는감소시키는반면최소오차의값은증가시켜서오차의폭을감소시킨다. 측정시간은작업효율성을지나치게떨어뜨리지않으며지적세부측량의정확도 (7cm) 를확보할수있는최소 30초이상그리고현장의측위환경에따라서 1분이내로최대측정시간을결정하는것이타당할것으로판단된다.

70 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 59 < 그림 3-28> 측정시간에따른오차변화 < 표 3-7> 측정시간에따른평면위치정확도 정밀도 1초 15초 30초 60초 (cm) 관측점수비율 (%) 관측점수비율 (%) 관측점수비율 (%) 관측점수비율 (%) 1 이하 ~ ~ 초과 합계

71 60 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-29> 관측시간에따른평면오차 2. 재관측에의한정확도분석재관측은시간상관성에따른오차, 즉위성의기하학적배치의변화와보정정보오차의시간적변화에의해발생하는오차를소거또는제거하기위한방법으로수행된다. < 표 3-8> 은반복관측에의한평균오차, RMSE, 최대오차의결과를보여주며반복관측은평균오차와 RMSE를줄여측량성과의안정성을확보할수있다. < 표 3-8> 반복관측에의한오차 구분 1 회관측값 2 회평균값 3 회평균값 dn de 2D 오차 dn de 2D 오차 dn de 2D 오차 평균오차 RMSE 최대오차

72 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 61 < 표 3-9> 재관측간격에따른오차 1 구분 관측오차 (10:30) 관측오차 (12:30) 관측오차 (15:30) dn de 평면오차 dn de 평면오차 dn de 평면오차 평균오차 RMSE 최대오차 < 그림 3-30> 재관측간격에따른오차 1 ( ) < 표 3-10> 재관측간격에따른오차 2 구분 관측오차 (10:30) 관측오차 (12:30) 관측오차 (15:30) dn de 평면오차 dn de 평면오차 dn de 평면오차 평균오차 RMSE 최대오차 < 그림 3-31> 재관측간격에따른오차 2 ( )

73 62 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 국토지리정보원의네트워크 RTK 서비스 (VRS) 의지역적 시간적인변화를확인하기위해대한지적공사각본부에서 1시간간격으로고정해를 30 초간측정하여위치정보를비교하였다. 대한지적공사본부 (11개) 는국토지리정보원의상시관측소망내부에위치하고있으며 15도이상에장애물이없는지역이다. 관측일시는 2012년 9월 12일 09:00 18:00 이며강원본부는 1초간격으로약 85분간관측하였다. 11개본부에서관측한결과값의최대수평오차의평균값은약 6.4cm, 최대연결오차의평균은약 8.7cm로나타났다. 과대오차가발생된것으로판단되는강원본부의관측값을제거하면최대수평오차의평균값은약 3.7cm, 최대연결오차의평균은약 5.8cm낮아진다. 강원, 전남, 경북본부에서관측된데이터의최대수평오차가 5cm이상나타나고있어관측회수를증가시키거나측정시간을늘려과대오차를제거하여야할것으로판단된다. 최대연결교차는관측값들간에오차로경기, 충북, 강원, 전북, 전남, 경북의 6개본부에서 5cm이상나타나고있다. 이는시간에따라서관측값이영향을받고있으며그원인으로는전리층오차의영향과보정정보에포함된오차로판단된다. 그러므로균일하고안정적인네트워크 RTK 측량성과를얻기위해서는관측시간을증가시키거나재관측을통해서과대오차와시간에따른오차를제거해야한다.

74 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 63 < 표 3-12> 본부별관측결과 구분관측점측정시간 ( 초 ) 최대값 ( 단위 :meter) dx dy 수평오차 2D STD 연결교차 비고 서울 부산 경기 충북 충남 강원 전북 전남 경북 경남 제주 평균 < 그림 3-32> 부터 < 그림 3-42> 는각본부별관측값의수평위치 ( 우 ) 와성 분별오차 ( 좌 ) 를보여주고있다. < 그림 3-32> 서울본부관측결과

75 64 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-33> 부산본부관측값 < 그림 3-34> 경기본부관측결과 < 그림 3-35> 충북본부관측결과

76 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 65 < 그림 3-36> 대전충남본부관측결과 < 그림 3-37> 강원본부관측결과 < 그림 3-38> 전북본부관측결과

77 66 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 < 그림 3-39> 전남본부관측결과 < 그림 3-40> 경북본부관측결과 < 그림 3-41> 경남본부관측결과

78 제 3 장네트워크 RTK 지적측량을위한기술분석 67 < 그림 3-42> 제주본부관측결과

79 68 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 제 4 장네트워크 RTK 지적측량소프트웨어개발 1. 소프트웨어개발필요성 현재네트워크 RTK 측량에필요한장비는보정정보수신용휴대폰, 수신기컨트롤러, 현장용노트북, 일체형 GPS 장비로총 4기의장비로구성되어있어장비간통신연결과설정이복잡하고휴대성이낮아현장작업효율성에걸림돌이되고있다. 이에여러장비들의기능을통합하고지적측량성과의신뢰성을확보할수있는지적측량소프트웨어가필요하다. < 그림 4-1> 네트워크 RTK 지적측량장비간소화모델 제조사에서제공하는측량소프트웨어는공사측량이나지형측량에사 용하기위한기능들로구성되어있어지적측량에적용하기엔어려움이있

80 제 4 장네트워크 RTK 지적측량소프트웨어개발 69 다. 그러므로지적측량의특성과사용자편의성을고려한지적측량소프트웨어는휴대성과이동성이높은타블렛 PC, 또는스마트패드를이용하여기존의 GPS 장비를통합하고자한다. 지적측량소프트웨어는지적도를기반으로하여야하며측량성과의신뢰성을확보하기위해 DOP, PQ(Positio n Quality), 위성개수, 보정정보지연 (Latency) 시간, 멀티패스등의정보를확인하여필터링할수있어야한다. 2. 소프트웨어설계소프트웨어는기존의네트워크 RTK 측량시사용되는보정정보송수신용휴대폰, 수신기컨트롤러, 현장용노트북을통합할수있도록스마트패드 ( 아이패드 ) 를이용하였다. IOS 계열의운영체제는제조사의통신정책으로 GPS 수신기와아이패드가블루투스로직접연결되지못하는문제점을가지고있으며통신문제를해결하기위해아이팟 (ipod Touch) 을이용하여무선으로수신기와아이패드를연결할수있도록하여사용자의편의성과휴대성을높였다. 네트워크 RTK 장비의구성은안테나, 수신기일체형 GPS 장비, 아이팟, 아이패드이다.< 그림 4-1> 아이팟의기능은아이패드로부터수신된보정정보를수신기에입력하고수신기에서계산된위치정보를무선으로아이패드에게전송하는역할을수행한다. < 그림 4-2> 스마트패드기반지적측량 SW

81 70 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 설계된지적측량소프트웨어는스마트패드를기반으로지적측량을수행할수있는기능이구현되는지여부와실제로효율적인성능을발휘하는지에대한검증으로현업에적용하기위해서는파일포맷의호환성을확보하고토탈스테이션측량기능과의통합이필요하다 3. 주요기능 1) 영상중첩지적도 ios 기반으로설계된지적측량 SW는애플, ArcGIS 서버를이용하여지적도와하이브리드지도를중첩하여활용할수있도록개발하였다. 애플지도는기존의구글지도를대체하여애플사의벡터기반의랜더링처리시스템을도입한것으로검색과화면로딩에적은데이터를사용하여빠르게검색할수있다. 네트워크 RTK의위치정보는지도상에원으로나타나며위치값의정밀도에따라서빨강, 주황녹색으로표시되어사용자가위치정보에대한정밀도를직관적으로확인할수있다. < 그림 4-3> 애플지도와지적도의중첩

82 제 4 장네트워크 RTK 지적측량소프트웨어개발 71 2) 보정정보수신보정정보는아이패드의 3G 또는와이파이 (Wi-Fi) 를이용하여국토지리정보원의 VRS 서버에접속하여보정정보를수신한다. 필요시서울시네트워크 RTK와공간정보연구원에서시험운영하고있는네트워크 RTK 서버에도접속하여보정정보를수신할수있도록확장기능을가지고있다. < 그림 4-4> 보정정보수신 3) 위성정보관측중위성개수와배치및 PDOP, HDOP, VDOP 등의정보를실시간으로확인할수있도록하여관측중과대오차확인및관측성과의품질을확인할수있다. < 그림 4-5> 위성배치확인

83 72 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 4) 측량기능측정시간은측위환경에따라서자동 (15초, 30초 ) 또는수동으로측정하며관측값은고정해, PDOP 4이하, 수평정밀도 3cm, 수직정밀도 5cm이하인관측값만을가중평균으로계산하여저장한다. < 그림 4-6> 관측기능 5) 데이터저장관측한데이터는기본적으로 GPS 수신기에서제공하는 NMEA 포맷으로저장되며, 위치정보와고정해여부만을제공하는 *raw.txt 파일, 측정시간을평균하여저장되는결과파일로구분된다. < 그림 4-7> 원시관측데이터

84 제 4 장네트워크 RTK 지적측량소프트웨어개발 73 < 그림 4-8> NMEA 데이터포맷 < 그림 4-9> 관측결과파일 < 그림 4-10> 관측파일저장포맷

85 74 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 6) 데이터실시간전송 현장에서관측한위치데이터는 3G 를통해서다른측량사또는서버로 전송할수있어실시간으로관측성과를공유할수있다. < 그림 4-11> 관측성과실시간공유 7) 환경설정관측시간및필터링기능은아이패드의설정메뉴에소프트웨어의환경을설정할수있도록하였다. 주요설정기능은관측시간 (10초, 30초, 수동 ), 결선기능, 고정해 (fix mode = 4) 필터링기능이며관측환경에따라사용자가설정하여사용할수있다. < 그림 4-12> 환경설정기능

86 제 5 장결론 75 제 5 장결론 2012년부터시행되는지적재조사사업은지적불부합지를정리하고지적공부를세계측지계로디지털화하여다목적지적제도를구축하기위한사업이다. 우리나라지적제도가확립된지 100여년만에기존의지적공부를하나로통합하여행정효율성을제고하고항공사진측량, 네트워크 RTK 기술등의최신측량기술을도입하여지적시스템의패러다임이전환될것으로예상한다. 네트워크 RTK기술을이용한측량방법은그효율성과정확성이많은연구에의해서증명되어왔으나지적분야에서는아직까지도입되지못하고있다. 본연구는네트워크 RTK 측량에대한신뢰성과재현성에대한객관적인검토와검증을통해지적측량에적용할수있는방안을제시하였다. 또한스마트패드기반의지적측량소프트웨어를개발하여네트워크 RTK 측량에필요한장비의개수를줄여휴대성과이동성을향상시켰으며포털사이트에서제공하는지도와지적도를중첩하여현장파악을용이하게하였다. 제 1 절연구결과 본과제는측지측량분야에국한되어있던네트워크 RTK 기술을지적측량에도입하기위한과제로네트워크 RTK의기술적인분석과지적측량의특성에맞춘세부사항을도출하였다. 측량작업규정은기술적인검토와타당한근거에의해서작성되어야하며발생가능한문제점들을포괄하여야한다. 본과제에서는국내 국외네트워크 RTK 측량규정을검토하고네트워크 RTK 기술중측정시간, 관측회수, 전리층과대류권에의한오차, 다중경로오차에대한부분에대하여세부사항을도출하였다. 대한측량협회의 네트워크 RTK(VRS) 측량에대한공공측량성과심사

87 76 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 관련규정 ( 안 ) 연구에서는공공기준점을재관측하여고시좌표와의결과를비교하였으며 GDOP와 PQ(Position Quality) 를좌표정확도와상관관계를분석하여장비에서표시되는 PQ가정확도판별의중요한인자로판단하였다. 공공기준점 3, 4급 ( 정확도 : 10cm ) 측량의경우 3회반복관측, 10초이상의측정시간으로작업규정을도출하였으며재관측의오차한계는수평 5cm로규정하였다. 국외측량규정중영국의규정은장비표시정밀도 (PQ) 와 PDOP의한계를두어네트워크 RTK의정확도를확보하는방법을권고하였으며 45 분이상의재관측시간간격이약 30% 의정확도향상을가져온다고보고하였다. 미국의측량규정은단일기준국실시간이동측량 (Single-RTK) 에관한사항을다루고있으나네트워크 RTK에도적용할수있는부분으로보정정보의시간지연과, 다중경로오차, 신호대잡음비 (SNR) 에대하여유의할것을권고하고있다. 보정정보의최대지연시간은 2초이내로하며, 다중경로오차는 SNR에의해서판별이가능하여최저의 SNR을설정하도록하고있다. 스웨덴의측량규정은방대한이론적인연구와외국의권고사항을기준으로작성되었으며최대허용 PDOP는 4이하, 재관측은 3회이상, 고정해산출시간은 2분이내로할것을규정하고있다. 또한보정정보의지연시간은 1초이하로설정하여야하며측량전, 후에정밀도점검을통해서성과의신뢰도를확인하는방법을도입하고있다. 본연구에서추가적인수행한실험결과는네트워크망외부 10km이상에서도특별법에서규정한세부측량정확도인 7cm를확보할수있는것으로확인하였으며측정시간을 60로증가시킬경우 15초측정값의정확도보야약 10% 의정확도향상을가져올것으로분석되었다. 재관측에의한정확도는 1회관측값보다 2회, 3회의관측평균값이약 50% 의정확도향상되는것을확인하였다. 또한공사의본부가위치한지점 (11개소) 을대상으로 1시간간격으로 30초간측정한결과에서는 3개의본부위치에서 5cm이

88 제 5 장결론 77 상의수평오차가발생하였으며 6개의지점에서는 6cm이상의연결교차가확인되었다. 이를통해네트워크 RTK를이용한지적세부측량은최소 30초이상의관측시간과 2회이상재관측, 수평정밀도 5cm이하의관측값만을최종성과에사용할것을제시하였다. 스마트패드기반의네트워크 RTK 지적측량소프트웨어는기존측량장비를통합연계하여휴대성과이동성을향상시킬수있었으며모바일장비의장점인실시간정보공유를통해현장업무도개선할수있음을확인하였다. 다만기존지적측량소프트웨어의주요기능을스마트패드에서도도일하게구현할수있는지에대한시험적인성격으로개발되어추가적인기능을구현하여야한다. 제 2 절기대효과및활용방안 본과제에서는국 내외측량규정을분석하여네트워크 RTK의정확도에영향을미치는주요인자와영향을파악하고현장실험측량을통해지적세부측량에도입할수있는세부규정을제안하였다. 기존의공공측량과일반측량에초점을맞춘연구와다르게지적측량의재현성과복원성등측량성과의신뢰성을기준으로측정시간과재관측회수등을제안하여지적재조사측량규정및지적세부측량규정에반영될수있도록하였다. 공공측량작업규정보다관측회수, 측정시간및정밀도의한계등이엄격하여작업효율성이떨어질것으로예상되나객관적으로인지되지못한오차의영향과지적측량의신뢰도를제고하기위한것이다. 향후항법위성의개수와성능, 오차보정기술이향상된다면네트워크 RTK 기술을이용한지적측량의정확성과효율성은높아질것으로예상된다. 본연구에서제안한관측방법등은현장적용과개선사항도출을통해서수정되어야할것이다. 스마트패드를기반으로한네트워크 RTK 지적측량소프트웨어는새로운모바일운영체제에서지적측량에필요한주요기능을구현할수있음

89 78 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 이확인되었으며기능의추가및보완을통해서현장에적용할수있을 것으로예상된다. 제 3 절향후과제 네트워크 RTK는기존의정지측량방법에비해시간적, 경제적으로효율적인측량방법이다. 하지만다양한오차원인으로그사용이제한적이고객관적인정확도의지표를도출하기어려워관측성과의신뢰성을확보하는데어려움이있다. 따라서네트워크 RTK 측량의재현성과복원성을확보하기위해서는정확도에영향을미치는요소 ( 다중경로오차, 전리층및대류권오차 ) 에대해객관적인검증과보정방법에대한연구가필요하다. 또한현장에서관측성과에대한품질을평가 확인하여측량자가측정시간을증가시키거나재관측여부를판단할수있는도구를제공하여측량작업의효율성을높여야한다. 부록 4에는사용자가위성배치를확인하여선택적으로사용할수있는소프트웨어설계 ( 안 ) 을첨부하였다. 제 4 절제언 네트워크 RTK 기술은 GPS 상시관측소, 중앙제어국, 무선통신환경, 제어및운영기술, 보정정보를위한모델링, 오차보정등여러기반기술과인프라가구축되어야운영할수있는시스템으로기존의정지측량 (Static) 과단일기준국실시간이동측량 (Single-RTK) 에비해높은효율성을가지고있는기술이다. 측지측량및공공측량에는이미도입되어다양하게활용되고있으나지적측량은공적으로토지의물리적인현황과권리관계를확정하는특성을가지고있으며네트워크 RTK의신뢰성과재현성을충분하게담보하지못한다는이유로도입되지못하고있다.

90 제 5 장결론 79 네트워크 RTK 기술이구현할수있는위치정확도는네트워크망의크기, 전리층및대류권활동상태, 멀티패스의영향, 보정정보의지연등에따라취득가능한정확도와신뢰성이달라진다. 따라서독립적으로영향을미치는오차요인에대한연구와복합적으로작용하는오차요인에대한객관적인지표를산출하여네트워크 RTK를이용한지적측량의신뢰성을확보하여야할것이다.

91 80 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 참고문헌 대한측량협회 (2010), Network-RTK(VRS) 측량에대한공공측량성과심사관련규정 ( 안 ) 작성에관한연구 한재호 (2004), GPS 정밀도향상을위한전리층지연효과에관한연구, 인하대학교석사논문 하지현 주정민 조정호 허문범 (2011), 대류층에의한 GPS 신호지연량산출, 항공우주연구원, KARI-NVT-TM 황유라 박관동 박필호 (2003), 지역적인 GPS 관측데이터를이용한이온층모델링및추정, 대한원격탐사학회, 제19권제4호, 대한원격탐사학회지 이창문 박관동 이상욱 (2010), 단일주파수 GNSS 수신기용실시간전리층지연보정모델비교, 한국측량학회, 제28권, 제4호, 한국측량학회지 Guidance note for GNSS Network RTK Surveying in Great Britain (April 2012 issue 2) An examination of commercial network RTK GPS services in Great Britain (November, 2008) 일본국토지리원, 네트워크형 RTK-GPS 측량매뉴얼 NGS User Guidelines for Single Base Real Time GNSS Positioning (Aug, 2011) Checklista f(r n(tverks-rtk ( ) Swedish User Guidelines for Network RTK ( FIG) Studie av noggrannhet och tidskorrelationer vid m(tning med n(tverks-rtk ( ) Detaljm(tning med n(tverks-rtk - en noggrannhetsunders(kning ( ) Temporal correlation for network RTK positioning (2011.GPS

92 참고문헌 81 solutions) Tom J. "A real time floating ambiguity positioning system", ION GPS-94, Salt Lake City, Sep Neumann J. "Test result from a new 2cm real time kinematic GPS positioning system", ION GPS-96, Kansas City, Sep. 1996

93

94 부록 1 부록 83

95 84 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Swedish User Guidelines for Network RTK Robert ODOLINSKI, Sweden Key words: Network RTK, RTK, GNSS, GPS, User guidelines SUMMARY RTK is an effective technique for accurate positioning in real time with GNSS. The d evelopment of the network RTK services based on permanent GNSS reference station s, e.g. SWEPOS in Sweden, has made it possible for basically anyone to use the tec hnique. However, serious errors can be introduced into the positioning if the user ha s no, or only modest, knowledge of the factors affecting the network RTK observatio ns. Hence, the need of user guidelines for this technique is essential. This paper pre sents short and easy-to-use guidelines for the normal network RTK user. The guideli nes are based on experiences, theoretical studies and recommendations from several other countries. The guidelines consist of information or recommendations regarding t he equipment, the equipment settings and software, planning and preparation, quality indicators, field procedures, control procedures, and finally the possible achievable a ccuracy levels. Some examples from the guidelines can be summarized as follows: th e minimum number of available satellites recommended is 5-7 (minimum 6 if both th e GPS and GLONASS system are used), depending on the precision requirements. P DOP recommendations are set to maximum 3-4, and even down to 2 if high precisio n is crucial. An elevation mask recommendation is set to degrees to minimize multipath and atmospheric disturbances. A time separation of minutes (or pref erably more) for control or re-measurement of a point is recommended to reduce th e time correlation effects which influence the observations. Time correlation effects might occur due to multipath effects, the atmosphere, different satellite constellation s, etc. 1. INTRODUCTION GNSS (Global Navigation Satellite Systems) is nowadays a frequently used positioning method and by the RTK (Real Time Kinematic) technique it is possible to achieve ce ntimetre level positioning in real time. Network RTK services based on permanent GN SS reference stations, e.g. SWEPOSTM in Sweden, has made it possible for basically anyone to use the technique. Serious errors can be introduced into the positioning if the user has no, or only modest, knowledge of the factors affecting the network RTK observations. Some of the factors are the satellite constellation, the different equipm ent settings, environmental and atmospheric effects, correlations in time, etc., and th e need of user guidelines for this technique is essential.

96 부록 85 스웨덴네트워크 RTK 규정 Robert Odolinski 주제어 : Network-RTK, RTK, GNSS, GPS, User guidelines 요약 GNSS(Globral Navigation Satellite System) 에의해 RTK는실시간으로정밀한측량을하기위한효과적인기술이다. 스웨덴의 SWEPOS 같이상시관측소를기준으로구축된네트워크 RTK 서비스의개발은누구에게나이런기술을사용할수있게하였다. 하지만네트워크 RTK의측량의오차에영향을주는요인에대해서잘모르거나초보자인경우에는심각한오류를발생시킬수있다. 이보고서는일반적인네트워크 RTK 사용자를위해서간략하고사용하기쉽게구성하였다. 사용자지침은경험과이론적인연구, 다른국가의권고사항을기본으로하고있다. 지침은 GPS장비, 소프트웨어설정, 작업계획및준비, 품질지표, 현장작업절차, 정밀도점검, 취득가능한정확도레벨등에대한정보와권고사항으로구성되어있다. 본분에나와있는지침을요약하면다음과같다. 측량정밀도에따라서최소가시위성의개수는 5-7이며 (GPS와 GLONASS를동시에사용하는경우는최소 6개 ) PDOP은최대 3-4이하, 정밀측량시최대 2이하로설정할것을권장한다. 위성절사각은다중경로오차와대기의불안에의한오차를최소화하기위해서 13-15도이하로한다 분의재관측시간간격은정밀도점검또는재관측에서시간상관성효과를줄이기위한것으로권고된다. 시간상관성효과는다중경로오차, 대기권오차, 위성의기하하적인배치에의해서발생한다. 1. 서론최근 GNSS는 RTK(Real Time Kinematic) 기술을이용하여위치를측정하는데가장많이이용되고있다. 상시관측소 (CORS: Continuously Operating Referen ce Station) 를기반으로하는네트워크 RTK 서비스는누구나사용할수있다. 그러나사용자가초보자이거나네트워크 RTK측량에영향을주는요인을잘모르는경우에는위치결과에중대한오차가발생할수있다. 주요오차는위성의배치, 잘못된장비설정, 측위환경및전리층 대류권의오차, 시간상관성등이며이러한오차때문에사용자지침서가필요하다.

97 86 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 For that reason this paper presents the results from a project where the objective was to develop short and easy-to-use guidelines for the normal network RTK user. T he user guidelines are based on an extensive material of experiences, theoretical stu dies and recommendations from several other countries. The guidelines consist of inf ormation or recommendations regarding the equipment, the equipment settings and s oftware, planning and preparation, quality indicators, field procedures, control proced ures, and the possible achievable accuracy levels. Guidelines for the RTK/network RT K technique already exist in more extensive formats (e.g. HENNING 2008, NORIN et al. 2006). However, this paper attempts to summarize experiences, studies and guide lines into a short format version, with the addition of some proposed control method s and expected accuracy levels. In this paper it is assumed that the reader has a ba sic knowledge of GNSS and RTK theory. In section 2 the content of the user guideli nes is outlined, in section 3 the user guidelines are briefly listed and summarized an d finally in section 4 a future development of the guidelines is discussed. 2. USER GUIDELINES FOR NETWORK RTK In this chapter some of the content of the guidelines is presented. The chapter is divided into five different sections. In section 2.1 the GNSS receiver and antenna are discussed, followed by recommended preparations in section 2.2. Section 2.3 present s settings and quality indicator information and section 2.4 deals with other recomme nded parameters to consider. Finally in section 2.5 the recommended surveying and control procedures are outlined. 2.1 GNSS receiver Old firmware in the GNSS receiver which is not compatible with recent RTCM form at is not recommended, since a high quality of the measurements can not be guaran teed. Old firmware do not fulfil today s requirements of the algorithms and correction s for positional accuracy, float and fixed ambiguities, etc. It is recommended to upd ate the firmware according to the specification from the network RTK service provider and the manufacturer s instructions (NORIN et. al 2006). An appropriate choice of an tenna and antenna model is required to assure the highest possible precision of the measurements. The antenna phase center (APC) is the point to where the GNSS sign al is measured. The antenna model describes the variations of the antenna phase ce nter (PCVs) relative to the antenna reference point (ARP). Traditionally, NGS (National Geodetic Survey) models the phase center based on a relative variation from an ante nna (AOAD/M_T) used as a reference. This is called a relative antenna model (HENNI NG 2008). The Swedish Network RTK service is today based on these relative model s, which leads to the recommendations for the user to use the NGS relative antenna

98 부록 87 이러한이유로일반네트워크 RTK 사용자를위한간략하고쉬운사용자지침을프로젝트의결과에의해서작성하였다. 사용자지침은폭넓은경험과이론적인연구, 다른국가의권고사항을기초로하고있다. 이지침은 GPS 장비, 장비설정과측량소프트웨어, 작업준비, 정밀도지표, 현장작업절차, 정밀도점검절차, 취득가능한정밀도등에대한일반정보와권고사항으로구성되어있다. 단일기준국 RTK와네트워크 RTK에대한폭넓은지침은이미존재하지만 (Henning 2008, Norin 2006) 이보고서는경험, 연구, 지침을요약버젼으로정리하였고정밀도점검에대한제안과기대정확도에대한사항을추가하였다. 이지침을읽는사용자는 GNSS와 RTK에대한기본적인지식이있는것으로간주한다. 2장에서는전체적인규정의구성을 3장에서는사용자지침에대한설명마지막으로 4장에서는향후논의될지침내용에대한내용을다룬다. 2. 네트워크 RTK 사용자지침이장에서는지침의몇가지내용에대해서기술하며 5개의다른절로구분된다. 2.1절에서는 GNSS 수신기와안테나에대해서논의하며 2.2절에서는권고되는작업준비사항을 2.3절에서는장비설정과품질지표를 2.4절에서는고려해야할계수 (Parameters) 를마지막으로 2.5절에서는측량방법과정밀도점검에대한권고사항에대해서기술한다. 2.1 GNSS 수신기최신의 RTCM 포맷과호환되지않는펌웨어가설치된수신기는되도록사용을자제한다. 그이유는높은정확도를보장하지못하기때문이다. 오래된펌웨어는최근의알고리즘, 보정정보처리및유동해와고정해해석을제대로수행하지못한다. 따라서오래된펌웨어인경우는제조사또는 RTK 서비스제공자로부터펌웨어를업데이트하여사용하는방법이권고된다 (Norin, 2006). 높이의정밀한측정을위해서는적합한안테나와안테나모델이필요하다. 안테나의페이즈센터 (APC: Antenna Phase Center) 란위성신호가관측되는위치이다. 안테나모델은안테나의페이즈센터가안테나기준위치 (ARP: Antenna Referen ce Point) 를기준으로변화하는것을기술한다. 일반적으로미국가측지국 (NGS: N ational Geodetic Survey) 에서는상대적인페이즈센터변화를안테나모델로하고있는데이것을상대적안테나모델이라고한다 (Henning, 2008). 스웨덴네트워크 RTK 서비스는 NGS의상대적안테나모델을기준으로하고있다. 또한안테나의타입은정확한측량에중요한역할을한다. 종류가다른안테나는다양한오차요인에더민감하거나덜민감하다. 즉어떤타입의안테나는낮은

99 88 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 models as well. In addition, the type of antenna is important for accurate positioni ng. Different antennas are more or less sensitive to various disturbances, e.g. one ty pe of antenna might be more appropriate receiving low elevation signals from satellit es, but worse at mitigating multipath errors. In general, newer types of antennas miti gate multipath effects better than old ones (HENNING 2008). The recommendation fo r users requesting higher availability of satellites is to invest in equipment and firmwa re capable of receiving signals from multiple satellite systems, e.g. GPS and GLONAS S, and in the near future integrated with the European satellite system Galileo. More satellites assure a safer and faster determination of the ambiguity fixed solution and i ncrease the satellite availability where obstacles are present (HENNING 2008). 2.2 Preparation Satellite prediction for surveying in obstructed areas might increase the satellite av ailability and make it easier to achieve fixed ambiguities, if an appropriate time-slot i s selected. Additionally control, and if necessary, calibration of the optical plumb of t he antenna pole are important preparations. The minimum number of available satellit es recommended is 5-7 (minimum 6 if both the GPS and GLONASS system are use d), depending on the precision requirements. Minimum 5 satellites for normal detail s urveying and minimum 7 for e.g. determination of a fixed point. Satellite prediction tools can be useful to investigate the satellite geometry at a specific time, investigat e the number of satellites that will be available, etc. (see skyplot in figure 1). Additio nally, in some office software it is possible to set an elevation mask and draw obsta cles, consequently receiving an estimation of the quality indicators for the specific ti me epoch (NORIN et. al 2006).

100 부록 89 위치의위성신호를더잘수신할수있지만멀티패스방지에대해서는더나쁜성능을나타낼수있다. 일반적으로최신의안테나타입이오래된안테나타입에비해멀티패스완화에좋은성능을가지고있다 (Henning, 2008) 좀더좋은위성가용성을이용하기위해서는 GPS, GLONASS, Galileo등의항법위성의신호를수신할수있는펌웨어와장비를구입하여야한다. 많은위성개수는모호정수 (ambiguity) 를해석하는데좀더안정적이고빠르며장애물이있는지역에서위성가용성을증가시킨다고보고되었다 (Henning 2008) 2.2 측량준비 만약관측에적합한위성배치시간이결정된다면, 위성의위치를예상하는것은장애물이많은지역에서것은위성가용성을높여주며고정해를산출하는것을쉽게한다. 추가적으로안테나폴의수직기포를점검하는것도중요한작업이다. 최소위성개수는정밀도에따라서 5 7개로 ( 최소위성개수 6, GPS+GLONASS 동시사용 ) 권장된다. 일반적인현황측량에서의최소위성개수는 5개이며, 고정경계결정을위해서는최소 7개의위성이필요하다. 위성배치를예측하는도구는위성의기하학적인배치와특정시간, 가용위성개수등을파악하는데유용하다. 추가적으로사무용소프트웨어에서는위성고도각과장애물을설정할수있으며특정시간대에대해서예측가능한품지지표를확인할수있다 (Norin 2006)

101 90 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 2.3 Settings and quality indicators in the GNSS receiver The settings in the GNSS receiver are essential to achieve an acceptable quality of the GNSS measurements. The different instrument-reported quality indicators are u seful for real time or post evaluation of the measurements. The elevation cut off angl e prevents the signals from low elevation satellites to be used in processing in the r eceiver. Lower elevation of the satellites consequently yields a longer path for the sig nal to be transmitted through the atmosphere (which disturbs the signal) and increas es multipath influences. The recommendation is to set the elevation cut off angle to degrees, however it is then necessary to make sure that the satellite geometr y is satisfying e.g. low Positional Dilution of Precision (PDOP) (EMARDSON et al , EDWARDS et al. 2008). According to EMARDSON et al. 2009, a full constellation o f GPS, GLONASS, Galileo and COMPASS satellites will in the future probably change this recommendation for the elevation cut off angle to 24 degrees. DOP (Dilution of Precision) is a measure of the geometry of the satellites relative to the receiver. PDOP is Positional DOP (in three dimensions) and is recommended t o maximum 3-4. PDOP of maximum 2 is recommended for even higher precision re quirements (NORIN et al. 2006). A good geometrical dispersion of the satellites yields a lower PDOP. The instrument-reported coordinate quality measures are given by most manufactu rers as 1s. The user should multiply this number by two (2s) to be at least 95% co nfident that the measurements are within this level. However, multipath effects for a short period of time (seconds to minutes) are not included and modelled into these i nstrument-reported values, which can give the user a misleading impression of expe cted accuracy (EDWARDS et al. 2008, HENNING 2008). The user should make sure the best geoid model is downloaded into the receiver to be able to determine accurate orthometric heights. In Sweden the geoid model S WEN08_RH2000 has an accuracy (1s, standard error) of mm in the entire cou ntry, except in the mountainous areas (ÅGREN 2009). Additionally, it is important to use proper coordinate transformation parameters. If a local system is preferred instea d of a national/global reference frame, it is generally necessary to correct for residua ls generated by the transformation by a rubber sheeting model. 2.4 Other parameters to consider while surveying T here are several other parameters to consider while using the network RTK-techni que. In section atmosphere errors and multipath errors will be discussed. In se ction some error indicators will be described, for instance float and fixed ambi guities, radio and GPRS/GSM communication, SNR (Signal to Noise Ratio), latency an d RTK-age.

102 부록 수신기설정및품질지표 수신기의설정은적합한위치정보의품질을취득하는데필수적인절차이다. 장비에서표시되는품질지표는실시간측량이나후처리평가에유용한정보를가지고있다. 위성고도각의설정은위성신호의처리과정에서설정된각도보다낮은고도에서수신한위성신호를제거한다. 낮은고도의위성신호는긴대기권을통과하고다중경로오차발생가능성을증가시킨다. 위성절사각 (Cut-off angle) 은 13 15도로설정할것을권고하고있으나낮은위치정밀도저하율 (PDOP: Position Dilution of P recision) 을만족시키는범위내인것을확인하여야한다 (Emardson 2009, Edwor ds 2008). Emardson에의하면 GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS의위성이모두운영된다면위성절사각은 24도까지변경될것으로예상된다. DOP(Dilution of Precision) 은수신기주위의기하학적인위성배치이다. PDOP 은위치에대한정밀도저하율이며최대 3 4이하여야하며정밀측량시에는최대 2이하로권고된다 (Norin 2006). 좋은기하학적인위성배치는낮은 PDOP을나타낸다. 장비에서표시되는좌표의품질은대부분 1σ ( 표준편차, 약 68% 신뢰도 ) 이다. 사용자는최소한 95% 의신뢰도를보정하기위해서는 2배의 σ값을사용하여야한다. 그렇지만단기간 ( 수초 수분 ) 에발생하는다중경로오차에대한영향은고려되지않았기때문에기대정확도를잘못인식하는경우가발생하기도한다 (Edwor ds 2008, Henning 2008). 정확한정표고산출을위해서사용자는가장적합한지오이드모델을수신기에다운로드하여야한다. 스웨덴에서는 SWEN08_RH2000 지오이드모델이산악지역을제외하고는전국토에걸쳐 mm (1σ) 의정확도를가지고있다. 또한사용자는적합한좌표변환계수를사용하는것도중요하다. 만약지역좌표계가국가또는세계측지계보다정확하다면, 좌표변환에의한오차는 rubber sheeting 모델의해서보정되어야한다. 2.4 기타고려사항 네트워크 RTK 측량시고려하여할여러조건들이있다 항에서는대기오차와다중경로오차에대해서논의되며 2.4.2항에서는몇가지오차지표에대해서기술될것이다. 예를들어유동해와고정해, 무선 GPRS/GSM 통신, 신호대잡음비

103 92 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Atmosphere and multipath errors The troposphere is the lower part of the atmosphere (approximately 0-10 km) con sisting of a wet and dry part, where the wet one is the most problematic part of the troposphere to model. If the reference stations are far away from the receiver or hav e a large height difference in comparison with the receiver, the errors from the tropo sphere increase significantly (especially in the vertical component). To decrease tropo sphere errors the user should, if possible, survey when the weather is similar, or clos e to similar, at the reference stations and at the location of the receiver (HENNING 2 008). The ionosphere is the upper part of the atmosphere and the impact on the ionos phere comes primarily from solar activity, contributing to the number of free electrons in the ionosphere, which disturbs the network RTK measurements. These disturbance s involve radio communication loss, initialization problems, loss of tracking of GNSS satellites, low precision of the measurements, etc., and they might occur more or les s in different locations and at different times of the day and year. The number of sol ar cycle sunspots affects the total amount of electrons in the ionosphere and accord ing to predictions made by NOAA Space Weather Prediction Center the next solar cy cle sunspot maximum will occur in the end of 2013 (figure 2). Figure 3 shows an ionospheric scintillation map and illustrates the parts of the wo rld that will be mostly affected by a solar maximum, where the equator will be affect ed up to 100 days per year, pole-ward latitudes will be affected less, and finally the mid-latitudes will be affected a few to ten days per year. Scintillation is a kind of sp ace-based multipath effect, where a planar

104 부록 93 (SNR: Signal to Noise Ration), 보정정보지연시간 (Latency), 위치값계산시간 (RTK age) 등이있다 기상상태및멀티패스 대류권은지구대기의하층부 (0 10km) 이며습윤과건조부분으로구분되어진다. 습윤상태는대류권모델을하는데있어서가장문제가되는부분이다. 만일기준국이이동국과멀리떨어져있거나큰표고차이가있다면, 대류권의오차가상당히증가하게된다 ( 특히수직부분 ). 대류권의오차를줄이기위해서이동국과기준국은가능한한근거리를유지해야하고비슷한기상환경을이어야한다 (Hennin g 2008). 전리층은대기권의상층부에해당하며태양활동에의해서전리층의자유전자에의한네트워크 RTK의성과에영향을미치게된다. 전리층의급격한변화는무선전파의손실, 초기화실패, 위성추적의어려움, 정밀도저하등의문제들이나타나게된다. 이러한전리층의활동은장소에따라서다르게나타나며 1일, 1년중에서도시간에따라서변화한다. 태양흑점개수는전리층의전자개수에영향을미치며 NOAA의우주기상관측센터에서예측한태양의흑점개수는 2013년도에가장클것으로예상된다 ( 그림 2). 그림 3은전리층의활동지도로적도부근은 1년에 100일까지태양활동의영향을받고있으며극지방은다소적으며중위도지방에서는수일만영향을받고있는것을보여주고있다. 전리층활동은일종의우주에서발생하는다중경로오차

105 94 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 radio wave strikes a volume of irregularities in the ionosphere, and then emerges as a surface of nearly constant amplitude but variable phase (KINTNER et al. 2009). Reports of geomagnetic storms, solar radiation storms and radio blackouts can be fo und and described at Geomagnetic storm s of scale G3-G5, solar radiation storms of scale S4-S5 and radio blackouts of scal e R3-R5 are levels where the user should be cautious and preferably not use the RT K technique (HENNING 2008). In addition SWEPOS (network RTK service provider in Sweden) will hopefully in th e future present real time measurements of the solar activities at com, informing and warning the users of possible problems of high ionosphere activit y. A recommendation to discover tendencies of possible problems with the ionospher e is to control a well-known fixed point located close to the office and pay close att ention to the accuracy, especially in the vertical component. Multipath errors over a short period of time (seconds to minutes) are difficult, or even impossible, to model and the serious problem with these multipath errors is that the receiver does not reveal them in the instrument-reported coordinate quality meas ures. Redundant measurements with different satellite constellations are a possible w ay to mitigate multipath errors. Figure 4 is taken from an evaluation study of the Great Britain network RTK servic e, by EDWARDS et al. 2008, where Trimble and Leica were network RTK correction p roviders (and equipment manufacturers). The results are shown in pink and purple co lour, not revealing which one is Leica or Trimble. The figure shows measurements of a point in an environment with multipath effects, where the vertical axis shows the ra tio of the obtained RMS-value (compared to a known point) divided by the instrum ent-reported coordinate precision indicators. In a best possible case the ratio should obviously be equal to 1, but the pink equipment (light grey in a black and white pr int-out) shows an overoptimistic instrument-reported precision of a factor 3-5.

106 부록 95 이며평면전파가전리층의불규칙한상태에부딪히는것이며전리층표면에서거의일정한진폭으로나타나나페이즈에변화가발생한다 (Kintner 2009). 지구의자기폭풍보고서에의하면태양폭풍과전파의블랙아웃 (Black out) 은 지자기폭풍의 G3- G5 강도와태양폭풍의 S4-S5 강도, 전파블랙아웃 R3-R4 강도에서는네트워크 RTK 기술사용에주의를기울여야하며사용하지말것을권고하고있다 (Hennin g 2008). 더구나 SWEPOS( 스웨덴의네트워크 RTK 서비스제공자 ) 는웹사이트 ( ww.sewpos.com) 에서태양활동을실시간으로관측하여사용자에게네트워크 RT K의사용가능여부를경고하기위해준비중이다. 전리층의활동에의한측량가능여부에대한권고는사무실근처의기지점을관리하고정확도, 특히수직방향에대한정확도에주의를기울이는것이다. 단시간 ( 수초 수분 ) 의다중경로오차에대한모델링, 과대오차의검출은장비에서표시되는좌표정밀도의관측으로검출하거나확인하는방법은매우어렵거나불가능하다. 위성배치가변한후에시행되는추가적인관측작업으로다중경로오차를완화시키는것이가능하다. 그림 4는트림블사와라이카가제공하는보정정보를이용하여영국의네트워크 RTK 평가연구에서인용한것이다 (Edwards 2008). 결과는분홍색과자주색으로표현되며제조사는구분하지않았다. 그림은다중경로오차의영향이있는지역에서의관측결과이며수직측은 RMS와장비에서표시되는좌표의정확도지표의비율이다. 이상적인경우는비율이 1인경우이나분홍색으로표시된결과를보인장비사는장비에서표시되는값보다 3 5배정도좋은결과값을보이고있다.

107 96 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Error indicators A fixed ambiguity is reached when the receiver has locked the carrier phase and calculated the integer value of the whole cycle counts from the receiver to each sate llite for each frequency. This integer value is then added to the partial cycle which th e receiver record and the surveyor can start measuring at a centimetre level (called f ixed solution). Float solution is when the receiver still has not been able to fix the w hole cycle counts to an integer (decimal count) and the precision is obtainable at m eter to sub-meter level. A correctly calculated fixed ambiguity resolution is according to most of the manufacturers possible to obtain with a confidence of 99.9% (HENNIN G 2008). Normally (in 68 % of the cases) it takes seconds to obtain a fixed s olution (JOHANSSON & PERSSON 2008, JOHNSSON & WALLERSTRÖM 2007). The recommendation of waiting time for a fixed solution is 1-2 minutes dependin g on the precision requirements. A longer time of waiting yields a higher probability of an incorrect fixed solution and it is recommended to reinitialize if 2 minutes is exc eeded to obtain an independent new solution of fixed ambiguity (NORIN et al. 2006). On an everyday basis the surveyor should regularly control the obtained fixed solu tion by remeasuring a point originally measured with another fixed solution, or control a known fixed point, to minimize the probability of an incorrect fixed solution. Som e receivers have an automatic function to control the fixed solution.

108 부록 오차지표 고정해는수신기가각각의위성에대해서반송파위상을계속고정하여관측하고관측된모든신호에대해서모호정수를계산하여산출된다. 산출된모호정수 (in tger value) 는수신기가저장하고있는부분파장과더해지며측량사는cm급의정확도로관측을시작한다 ( 이것을고정해라부름 ). 유동해는수신기가계속해서위성과수신기사이의전체정수파장개수를계산하지못하여 m급의정확도를얻는것을말한다. 정상적으로계산된모호정수는대부분의장비제조사에서 99.9% 의신뢰도에의한결과이다 (Henning 2008). 일반적으로 68% 의신뢰도로고정해를얻는시간은약 10 40초정도소요된다 (Johansson & Persson 2008, Johnsson & Wallerstrom 2007). 권장되는고정해산출대기시간은요구정확도에따라서약 1 2분정도이다. 고정해산출시간이길어질수록잘못된고정해를산출할확률이높아지며고정해산출대기시간이 2분이상이소요되면재초기화할것을권고하고있다 (Norin 200 6). 1일오차 (bais) 에대해서는잘못된고정해산출확률을최소화하기위해서측량사는고정해를얻을수있는기지점에대해서정기적으로새로운고정해의값을

109 98 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 This function is calculating another fixed solution and comparing it with the initial one. However, the recommendation to manually control the fixed solution still remains (HENNING 2008). Discontinuities of the communication link for the radio or GPRS/GS M should always be avoided as it might yield low precision measurements. The user should pay close attention to the quality of the communication and one indicator for this is quality of radio link, which normally is shown in percent. Additionally, the us er should avoid using electronic equipment (e.g. mobile phones) nearby, which might disturb the communication (HENNING 2008). One indicator in the receiver for discovering possible multipath errors is the SNR (Signal to Noise Ratio), which additionally indicates if there is a problem with atmosp heric disturbances. However, no standard presentation or standard algorithm is availa ble for this indicator, and the user is recommended to read the manufacturer s manu al to obtain the presentation and the warning level (HENNING 2008). Some users might not be aware of the fact that the coordinates are displayed wit h latency. In worst-case scenarios the latency can be up to 5 seconds, which can l ead to unacceptable coordinates. Another important indicator to pay close attention t o is the RTK-age, which should be around zero or one second. Corrections older th an a few seconds might be erroneous corrections sent to the receiver (HENNING 2008). 2.5 Surveying and control procedures The centering error is important to consider if the measurements are required to have a high precision (horizontally), and a tripod (or supporting legs) for the antenna pole is needed to minimize this error. The centering standard error (1s) has been est imated to 14 mm for an antenna pole of two meters in height and without a tripod (ODOLINSKI & SUNNA 2009). Redundant measurements (averaging) are important to minimize noise in the GNS S observations and to find gross errors. In addition redundancy increases the user s confidence of the measurements. The recommended minimum number of observation s to average is 3-30, depending on the precision requirements (NORIN et al. 2006). Control of a well-determined check point (e.g. determined with GNSS) near the office might help the user on an everyday basis (before and after surveying) to guar antee that all receiver settings are correct, assure that no atmospheric disturbances will have an effect on the measurements, etc. An accepted deviation ( expected ac curacy level) when controlling a check point might be ± 30 mm in the horizontal and ± 50 mm in the vertical component (at least 95 % confidence level and with no erro r assumed in the check point). The expected accuracy levels were calculated using t he error propagation law and estimated standard errors from earlier studies in Swede n (with the assumption of no correlations in the measurements and a tripod (or supp orting legs) used for the antenna pole):

110 부록 99 관측하여원래의값과비교하여야한다. 일부 GPS장비는자동으로고정해를관리할수있는기능을가지고있다. 이기능은다른고정해를계산하고초기값과비교한다. 하지만수동으로고정해를관리하는방법은아직도유효하다 (Henning 2 008). 전파또는 GPRS/GSM의끊김은관측값의정밀도저하를야기하므로항상피해야한다. 측량사는통신의품질과퍼센트로표시되는통신접속품질 (quality of radio link) 지표에대해서주의를기울여야한다. 또한측량사는통신방해를일으킬수있는전자기기를근처에서사용하지말아야한다 (Henning 2008). 일부의사용자는보정정보지연시간이표시되는것을인식하지못하고있다. 최악을경우보정정보지연시간이 5초이상이면허용오차보다큰오차를발생시킬수있다. 또다른중요한지표은위치계산시간 (RTK age) 이며이것은 0초또는 1초이내여야한다. 수신기로보내진보정정보가수초이상지연될경우잘못된보정정보일가능성이있다 (Henning 2008). 2.5 측량및성과관리절차 정밀한측량 ( 수평 ) 이요구되는경우에는중심오차 (centering error) 에대한고려가중요하며중심오차를최소화하기위해서는트라이포드 (tripod) 또는안테나폴의지지대 (supporting lag) 의사용이필요하다. 중심오차의표준편차 (1σ) 는 2m 안테나폴에서약 14mm 발생하는것으로측정되었다 (Odolinski & Sunna 2009). 추가적인관측 ( 평균값 ) 은 GNSS 관측의노이즈를최소화하고전체오차를발견하는데중요하다. 또한재관측은관측값의신뢰도를증가시킨다. 요구정확도에따라서권장되는최소재관측회수는약 3 30회이다 (Norin 2006). 정밀하게결정된사무소근처의검사점 (check point) 을관리하는것은수신기의설정상태와 1일바이어스 ( 측량전 후 ), 관측에영향을미치는대기불안정상태등을확인하는데유용하다. 검사점이수평방향으로 ±30mm, 수직방향으로 ±50mm(9 5% 신뢰도, 검사점에는오차가없다고가정 ) 인경우허용오차 ( 기대정확도 ) 는오차전파법칙과이전에수행된연구의추정표준오차에의해서계산된다 ( 관측값에상관관계가없다는가정과안테나폴을고정하기위한트라이포드에관한연구 ).

111 100 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Note that the geoid standard error is eliminated when measuring a point originally measured with GNSS, due to the fact that the two measurements have the same geo id error (assuming that the same geoid model was used). Additionally, the standard e rrors from the earlier studies (e.g. EMARDSON et. al 2009) were estimated with a sat ellite constellation of GPS + GLONASS and in a network with a distance of 70 km be tween each reference station. Control of known points or revisits of points during field work can be used to c heck all points measured with a certain fixed solution or to check the recently obtain ed fixed solution. In the calculation of the following expected accuracy levels it is as sumed that no tripod (or supporting legs) is used during field work. An accepted dev iation ( expected accuracy level) for a control of a known point might be ± 40 mm in the horizontal and ± 60 mm in the vertical component (at least 95 % confidence l evel and no error in the known point). These levels were calculated analogously to th e previous levels, except of the addition of a centering standard error in the horizont al component (it is assumed that the centering error does not affect the height com ponent) and a geoid standard error (from the network RTK measurement) in the verti cal component:

112 부록 101 기지점은 GNSS에의해관측되었고두번의관측은모두동일한지오이드모델을사용한것으로가정했기때문에지오이드모델에의한표준오차은제거되었다. 또한이전의연구에의한표준오차는 GPS와 GLONASS에의한위성배치이며상시관측소와의거리는 70km인경우에추정되었다. 기지점의관리또는현장관측중동일한점의재관측은고정해로측정된모든점과최근의고정해에대한검사방법으로사용된다. 다음의기대정확도는현장관측에서안테나폴지지대를사용하지않은경우의정확도계산에사용된다. 기지점에대한허용오차 ( 기대정확도 ) 는수평방향으로 ±40mm, 수직방향으로 ±60mm(95% 신뢰도, 기지점에는오차가없다고가정 ) 이경우이다. 네트워크 RTK에의해측정된점을재관측하기전에독립적인고정해를얻기위해재초기화하는것이중요하다. 측량사는또는재관측하기전관측값에영향을주는시간상관성에대해서고려하여야한다. 시간상관성영향은다중경로오차, 대기오차, 다른위성배치등에의해서발생한다. 재관측점에대해서 20분 45분의시간간격을두는것은시간상관성효과를줄이고관측정확도의신뢰성을확보하기위한것이다. 5분 10분의시간간격은최소시간상관성에대한영향을줄인다 (Odolinski 2010, Edward 2008, Norin 2006).

113 102 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Before revisiting a point originally measured with network RTK it is important to re initialize to obtain an independent calculated fixed solution. When revisiting a point th e user also has to consider the time correlations which affect the measurements. Ti me correlation effects might occur due to multipath effects, the atmosphere, different satellite constellations, etc. Time separation of minutes (or preferably more) fo r controlling or re-measuring a point is recommended to reduce the time correlation effects and to assure a more confident estimation of the accuracy obtainable. Note t hat even 5-10 minutes of time separation decreases at least some of the time correl ation effects (ODOLINSKI 2010a, EDWARDS et al 2008, NORIN et al 2006). An accepted deviation ( expected accuracy level) for a revisit of a point original ly measured with network RTK might be ± 60 mm in the horizontal and ± 80 mm in the vertical component (at least 95 % confidence level). The expected accuracy level s were calculated using the error propagation law and the same standard errors and assumptions as before (note that the geoid standard error is eliminated when revisitin g a point originally measured with network RTK): If all these expected accuracy levels are exceeded there might be gross errors an d the measurements should be further investigated. According to a study of the netw ork RTK service in Great Britain a horizontal standard error was estimated to mm and the standard error in height to mm (1s, geoid standard error exclude d) (EDWARDS et al. 2008). The study used a tripod for the antenna and the measure ments were carried out during normal environmental conditions and during normal sol ar activity conditions. The study confirms the standard errors used in this paper in th e calculation of the different expected accuracy levels. The upcoming solar cycle sun spot maximum in the year of 2013 will probably worsen the accuracy, in particular in the vertical component. 3. SUMMARY The user guidelines can be briefly summarized as follows: GNSS receiver It is recommended to update the firmware according to the specification from t he network RTK service provider and the manufacturer s instructions Choose appropriate type of antenna (and antenna PCV model) Use a GNSS receiver capable of receiving GPS and GLONASS corrections when surveying in areas with many obstacles

114 부록 103 네트워크 RTK에의해관측된점의재관측허용오차 ( 기대정확도 ) 는수평방향으로 ±60mm, 수직방향으로 ±80mm이다 (95% 신뢰도 ). 기대정확도는오차전파법칙과동일한표준오차그리고이전가정과동일한가정하에서계산된다 ( 네트워크 RTK에의해관측된점의재관측은지오이드의표준오차는제거됨 ). 만일위의기대정확도값들이허용오차를초과하는경우, 총오차와관측값들은좀더자세한조사가필요하다. 영국의네트워크 RTK 서비스에대한연구결과에서는수평표준오차 mm, 수직방향표준오차는약 15 30mm 추정하였다 (1σ, 지오이드표준오차를포함 )(Edward 2008). 위의연구는안테나정중을위해트라이포드를사용하였으며표준측위환경과표준태양활동조건에서관측되었다. 또한이보고서에서계산된다른기대정확도와표준오차에대한근거를확인한다. 2013년도태양측정의최대활동은수직방향으로정확도저하가발생할것이다. 3. 결론 사용자지침은다음과같이요약된다. GNSS 수신기 장비제조사또는네트워크 RTK 서비스제공자에의해서펌웨어를업데이트할것을권장한다. 적합한안테나타입을선택한다 ( 안테나 PCV 포함 ). 측량지역에장애물이많은경우 GPS와 GLONASS의보정신호를처리할수있는수신기를사용한다.

115 104 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Preparation Control, and calibrate the optical plumb of the antenna pole if necessary Use satellite prediction tools if high satellite availability and good satellite config uration is necessary Settings and quality indicators in the GNSS receiver The elevation cut off angle is recommended to degrees for today s satell ite constellation PDOP recommendations are set to maximum 3-4 depending on the precision re quirements (even a maximum of 2 if high precision is necessary) The instrument-reported coordinate quality measures should, for the most manuf acturers, be multiplied by two (2s) to be at least 95% confident that the measuremen ts are within the desired accuracy level. Note that multipath effects for a short period of time (seconds to minutes) are not included and modelled into these instrument-re ported values Other parameters to consider while surveying Maximum of 1-2 minutes of initialization time is recommended depending on th e precision requirements The GSM/GPRS communication should be continuous, a possible indicator in th e receiver is quality of radio link Pay attention to the SNR (Signal to Noise Ratio) for an indication of possible m ultipath errors, atmospheric disturbances, radio frequency collisions, etc. Read the m anufacturer s manual for the presentation and the warning level Pay attention to if RTK-age (age of the correction data) exceeds several secon ds as that might influence the precision of the measurements Surveying and control procedures Minimum averaging recommendation is set to 3 measurements (preferably 3-30) to mitigate GNSS noise and to find gross errors Use a check point close to the office on a regular basis (before and after sur veying) to control the settings in the receiver, to investigate if atmospheric disturbanc es affected the network RTK measurements, etc. An accepted deviation from a chec k point might be ± 30 mm horizontally and ± 50 mm vertically (95 % confidence lev el, tripod used and no error assumed in the check point) Control the fixed solution and the network RTK measurements on a regular basi s by measuring a known point, or by revisiting a point originally measured with net work RTK technique

116 부록 105 작업준비 필요한경우안테나폴의수직기를점검하고관리한다. 높은위성가시성을확보하고좋은위성의기하학적인배치를이용하고자한다면위성배치소프트웨어를이용한다. 수신기설정및품질인자 위성의절사각은현재위성의배치상태를고려하여 13 15도로유지할것을권장한다. 요구정확도에따라서 PDOP의최대값은 3-4이하로하며정밀측량시에는최대 2 이하로한다. 대부분의장비제조사에서제공하는위치정밀도에두배 (2σ) 를하여 95% 의신뢰도로요구정확도를계산한다. 단단시간 ( 수초 수분 ) 에발생하는다중경로오차의영향은장비에서표시되는정확도에서제외되어있다. 기타고려사항 정밀도요구측면에서최대 1 2분이내의초기화시간을권장한다. GSM/GPRS 통신은반드시연속적이어야하고방송접속의품질 (radio link of quality) 을수신기에서확인한다. 다중경로오차, 대기불안, 다중경로오차, 방송전파의산란등의지표인신호대잡음비 (SNR) 에주의한다. 장비제조사에서제공하는사용자가이드를참고해서경고레벨을확인한다. RTK 계산시간 ( 보정정보의시간지연 ) 이수초를초과하면관측값의정밀도에영향을미치므로주의한다. 관측및정밀도점검방법 GNSS의잡음과오차를확인하기위해서는최소 3회 (3-30회권장 ) 관측하여평균한다. 사무실인근에검사점을이용하여정기적으로장비의설정을확인하고대기산란이네트워크 RTK의관측값에미치는영향을조사한다. 검사점과의허용오차는수평방향으로 ±30mm, 수직방향으로 ±30mm 이다 (95% 신뢰도, 안테나폴지지대사용, 검사점은오차가없다는가정 ). 고정해산출과네트워크 RTK의관측값의적정성을확인하기위해네트워크 RTK로관측된기지점을정기적으로재관측한다.

117 106 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 An accepted deviation from a known point might be up to ± 40 mm horizontall y and ± 60 mm vertically (95 % confidence level, no tripod used and no error assu med in the known point) An accepted deviation for a revisit might be up to ± 60 mm horizontally and ± 80 mm vertically (95 % confidence level and no tripod used). When revisiting it is im portant to use a time separation of at least 5-10 minutes, even though minutes or m ore are preferred to reduce time correlation effects (e.g. by receiving a different sate llite constellation) and to assure a more confident estimation of the accuracy obtaina ble 4. FUTURE The recommendations will probably improve over the years, and it is of great imp ortance to keep the guidelines updated. The accuracy levels will most likely improve with additional satellite constellations, e.g. Galileo. According to EMARDSON et al , the elevation cut off angle recommendation might change from to 24 degr ees for a full constellation of GPS, GLONASS, Galileo and COMPASS satellites. Additi onally, more information about possible real time measurements of solar activity (e.g. by SWEPOS) might be inserted into the guidelines, etc. In the future guidelines for G NSS integrated with a totalstation (e.g. Leica Smartstation or Trimble IS Rover), or po ssible integrated with INS (Inertial Navigation Systems), will be an important issue to consider. These network RTK user guidelines are published in a report called User Guidelin es for Network RTK at the Geodetic Research Department of Lantmäteriet (Swedish mapping, cadastre and registry authority) (ODOLINSKI 2010b) (In Swedish). REFERENCE EDWARDS S, CLARKE P, GOEBELL S, PENNA N, 2008: An examination of comme rcial network RTK GPS services in Great Britain. School of Engineering and Geoscien ces, Newcastle University, Newcastle. EMARDSON R, JARLEMARK P, BERGSTRAND S, NILSSON T, JOHANSSON J, 200 9: Measurement accuracy in Network-RTK. SP Technical Research Institute of Swede n and Chalmers University of Technology. HENNING W, 2008: National Geodetic Survey user guidelines for classical real tim e GNSS positioning. National Geodetic Survey, v september 2008.

118 부록 107 기지점의허용오차는수평방향으로 ±40mm, 수직방향으로 ±60mm 이다 (95% 신뢰도, 안테나폴지지대사용하지않음, 기지점은오차가없다고가정 ) 재관측의허용오차는수평방향으로 ±60mm, 수직방향으로 ±80mm 이다 (95% 신뢰도, 안테나폴지지대사용하지않음 ). 재관측시최소시간간격을 5 1 0분, 가능하며 20 45분이상, 구분하는것은시간상관성효과를제거하는데중요하며좀더최득가능한정확도의신뢰성을높일수있다. 4. 향후과제 권고사항은시간에따라서계속보완 수정될것이며사용자는업데이트된규정에따라서측량을하는것은매우중요하다. 정확도는추가적인위성항법시스템 ( 갈릴레오 ) 이개발됨에따라서계속높아질것이다. Emardson(2009) 의논문에따르면 GPS, GLONASS, Galileo 그리고 COMPASS 등의위성이모두사용된다면위성절사각은 13 15도에서 24도까지높아질수있다고보고되었다. 추가적으로태양활동에의한실시간이동측량에대한영향도사용자지침에추가될것이다. 개정될사용자지침에는 GPS/TS 통합장비와관성시스템 (INS) 에관한사항도고려되어야할주요한주제이다. 이네트워크 RTK 사용자지침은스웨덴지적 등록청에서 User Guidelines fo r Network RTK 라는이름으로출판되고있다. 참고문헌 EDWARDS S, CLARKE P, GOEBELL S, PENNA N, 2008: An examination of comm ercial network RTK GPS services in Great Britain. School of Engineering and Geoscienc es, Newcastle University, Newcastle. EMARDSON R, JARLEMARK P, BERGSTRAND S, NILSSON T, JOHANSSON J, 2 009: Measurement accuracy in Network-RTK. SP Technical Research Institute of Swede n and Chalmers University of Technology. HENNING W, 2008: National Geodetic Survey user guidelines for classical real time GNSS positioning. National Geodetic Survey, v september 2008.

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120 부록 2 부록 109

121 110 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Surveyor General s Directions No. 9 GNSS for Cadastral & Mining Surveys (Global Navigation Satellite System for Cadastral & Mining Surveys)

122 부록 111 측량사규정 No. 9 지적측량및자원탐사측량을위한 GNSS ( 지적측량및자원탐사측량을위한전지구항법위성시스템 )

123 112 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 GNSS for Cadastral and Mining Surveys Contents Page 1. Introduction Limitations Datum Line GNSS Requirements GNSS Measurement Validation Survey Validation Annual Validation State GNSS Test Networks Choice of GNSS Observation Technique Guidelines for GNSS Surveys Observational Guidelines Practical Considerations Grid Distance to Ground Distance Corrections Orientation of surveys Making Natural boundaries Field Notes Datum Station for GNSS Data Processing Data Archiving AUSPOS Continuously Operating Reference Station (CORS) Information Shown on Deposited Plans or Mine Plans Top Ten Tips for GNSS Users Conclusion Appendix A - Contact Details

124 부록 113 GNSS for Cadastral and Mining Surveys 목차 페이지 1. 개요 제한조건 Datum Line GNSS 필수사항 GNSS 관측값점검 측량점검 연간점검 GNSS 실험네트워크 GNSS 관측기준 GNSS 측량작업규정 관측규정 실무상고려사항 그리드거리와지상거리의보정 표정작업 표지설치 자연경계 현장기록 GNSS 데이터처리를위한기준점 데이터저장 AUSPOS 상시관측소 (CORS) 도면정보 GNSS 사용자주의사항 결론 부록 A 담당자연락처

125 114 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 1. Introduction This Surveyor General s Direction outlines the recommended procedures for use of Gl obal Navigation Satellite System (GNSS) observations to undertake cadastral and mini ng surveys, in accordance with the Surveying and Spatial Information Regulations & 2012 under the Surveying and Spatial Information Act The use of GNSS for control surveys is dealt with by the Intergovernmental Committe e on Surveying and Mapping (ICSM) through the publication: Standards and Practice s for Control Surveys (SP1). The SP1 publication can be accessed on the ICSM Inte rnet site at As GNSS is an evolving technology, this Direction will be subject to review. 2. Limitations GNSS observations are currently NOT traceable to a recognised value standard. This should NOT deter Surveyors from using this technology for legal purposes provided t hat they: a) Adopt GNSS best practice guidelines as set out in this document and SP1, and b) Confirm GNSS observations by connecting from at least two established survey m arks or reference stations, or include conventional EDM measurements for each surve y, and c) Validate their GNSS techniques annually against permanent survey marks with high accuracy (Class B, Order 2 or better) in the State Survey Control network. The legal traceability of GNSS measurements is an extremely complex and as yet unr esolved issue at a State, Federal and International level. In the interim, Surveyors are strongly encouraged to connect to accurate marks in the NSW State Survey Control n etwork for each survey. These include: a) Active control marks, that is GNSS Continuously Operating Reference Stations (CO RS), such as CORSnet-NSW, or b) Established survey marks, or c) Survey marks with Accurate AHD values (as per the Surveying and Spatial Informat ion Regulation 2006/2012), or d) Survey marks that have a Regulation 13 certificate (under the National Measureme nt Regulation 1999) (i.e. recognised value standard of position, e.g. CORS sites). Similarly, connections to higher order National and/or International geodetic networks that have precise and universally recognised coordinates are approved and include: a) International GNSS Service (IGS) stations, b) International Terrestrial Reference Frame (ITRF) stations, c) Australian Fiducial Network (AFN) stations, d) Australian National Network (ANN) stations, and e) Australian Regional GNSS Network (ARGN) stations. Many new GNSS techniques employ CORS that may be located interstate or even int ernationally. Interstate CORS are approved only if they: a) Have an accuracy of Class B, Order 2 or better, and b) Are listed in that State s register of public surveys or equivalent.

126 부록 개요측량에대한감독방침은측량및공간정보법률 (2002) 하의측량및공간정보규정 2006 및 2012에준하여지적및광산측량을수행하기위한 GNSS 관측에관한권고프로세스개요를서술하고있다. 기준점측량을위한 GNSS사용은 ICSM에서발간한기준점측량을위한기준및실습 (SPI) 에서다루어진다. (SPI에관한내용은 ICSM 인터넷사이트 : GNSS는점차발전하는기술이기때문에이방침은향후재검토될수있다. 2. 제약 GNSS 관측은현재일정하게인식된기준값으로추적이불가능하다. 이러한문제가측량사로하여금법적인이유등으로기술사용을포기하지않도록해야한다. a) 이문서와 SPI를정리하여 GNSS의본보기적가이드라인 (BP) 을채택한다. b) 최소 2개의기설치측량점또는기준점마크들연결하거나각측량을 EDM측정을포함시켜 GNSS측량을검증한다. c) 관할주의기준네트워크의영구측량점들을고정확도로확보하기위해 GNSS기술을매년검증한다 ( 정확도 : Class B, 등급 : 2 또는이상 ) GNSS측정의법적사항의추정은매우복잡하고관할주, 연방, 국제수준에서도해결되지않은이슈이다. 임시적으로측량사들은각측량당 NSW주측량기준네트워크의정확한기준점에확인연결하여측량하도록강력히권고하고있다. 이들은아래의사항들을포함한다. a) CORSnet-NSW와같은 GNSS 상시관측소기준점마크 b) 설치된측량마크 c) 정확도높은수준측지계 (AHD) 를포함한측량마크 ( 측량및공간정보규정 2006/2012 참조 ) d) 국가측정규정 1999의규정 13 인증을가진측량마크 ( 예 : 인식된포지션값기준, CORS 사이트 ) 정확하게인지된좌표를가진국가및국제측지네트워크와같은상위레벨로연결은가능하며이는다음의사항들에해당한다. a) IGS b) ITRF c) 호주 AFN 기준국 d) 호주 ANN 기준국 e) 호주 ARGN 기준국많은새로운 GNSS기술은지역간및국가간에위치한 CORS를사용하고있고국내 CORS는오직다음과같은사항에서만허용된다. a) 정확도 : Class: B, 등급 2 또는이상 b) 해당주의공공측량등록에리스트되어있을때와이에준할때기준국에관한규정 13 인증은뚜렷하게이득이된다. 국제 CORS는오직 IGS와 ITRF의승인에만유효해진다.

127 116 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Regulation 13 certification for the station is a distinct advantage. International CORS are approvedonly if listed as an approved IGS and/or ITRF station. A list of approved IGS stations can be accessed on the Internet at sa.gov. Similarly, approved ITRF stations can be accessed at Foremost, it is the responsibility of the Surveyor to ensure that their GNSS equipment and the techniques they employ in a measurement will achieve a result in terms of t he accuracy required. The most appropriate way to ensure accuracy is by connection to the State Survey C ontrol network. This will also ensure the survey s reliability, scale and orientation. The use of GNSS allows these connections to be made effectively and efficiently. These directions are specific to the use of GNSS as a means of measurement. All e xisting regulations, specifications, procedures and practices still apply. 3. Datum Line The position of survey marks defining the datum line of any survey must be determin ed specifically for each survey to ensure the survey marks veracity and stability. If a cadastral or mining survey uses GNSS surveying techniques, then at least two indepe ndent connections must be made from two established survey marks or reference sta tions. The orientation of the survey must be based upon the Map Grid of Australia (MGA) with the appropriate zone noted on the survey plan. 4. GNSS Requirements The results from using GNSS techniques are dependent upon factors such as: The GNSS technique used, Session length, Redundancy, Proximity to existing control, Atmospheric conditions, Obstruction of the antenna, and Homogeneity with existing control. GNSS produce either three-dimensional absolute (i.e. position) or relative (i.e. vector) results. These must be converted to two-dimensional (Grid bearing and horizontal gr ound distance) observations for inclusion on the survey plan. These will be deemed as a measured dimension if derived from a single GNSS vec tor which was observed simultaneously at each end of the line (e.g. Static). Alternati vely, they will be deemed as a calculated rather than measured dimension, if deriv ed from non-simultaneous GNSS observations at each end of the line (e.g. RTK). Any bearings and distances shown on the plan must satisfy all angular, length and misclose requirements stated in the Surveying and Spatial Information Regulation All lengths quoted on a Deposited Plan must attain an accuracy of 10 mm + 15 p arts per million (ppm) or better at a confidence interval of 67% (as per Clause 25(2) of the Surveying and Spatial Information Regulation 2006). This accuracy tolerance is proposed to be changed to 10 mm + 50 parts per

128 부록 117 승인된 IGS의기준국들의리스트와 ITRF리스트는인터넷에서접속이가능 ( 가장중요한측면에서측량사들이요구된정확도를얻기위해그들이사용하는기술과장비를확증해야하는책임이가진다. 이러한정확도를가장신뢰성있게확증하기위해서는주측량기준네트워크에연결하여야한다. 이러한것은측량의신뢰성, 규모, 방향을증가시킨다. GNSS의사용은보다효율적으로연결작업을용이케한다. GNSS의사용은측정의방법으로서특수한방법인데모든존재하는규정, 특성, 프로시저, 실습이여전히적용중에있다. 3. 측지계라인어떠한측량기준선을정의하는측량마크의위치는측량마크들의안정성과진실성을확증해야한다. 만약에지적및광산측량에 GNSS측량기술을사용한다면적어도 2개의독립연결이기준국또는기설치된측량마크들과연결이필요하다. 측량의방향은측량도면명시된적절한구획정보와 MGA( 호주평면좌표계 ) 에기초해야한다. 4. GNSS 요구사항 GNSS 기술사용의결과는다음과같은요인에의존하여얻어진다. 사용된 GNSS 기술 세션길이 여분측정 존재하는기준국으로의인접성 대기권환경조건 안테나방해물 존재하는기준국의동종성 GNSS는 3차원절대 ( 포지션 ) 및상대위치 ( 백터 ) 결과중하나를제공한다. 이결과는측량도면에포함하기위한 2차원관측으로변환되어야한다 ( 평면거리와격자방위 ). 도선의각마지막에관측된싱글 GNSS 백터로부터얻어진다면측정방법차원으로여겨질것이다. 대안적으로도선의마지막이비동시 GNSS 관측에서얻어진다면측정방법차원보다는계산방법차원으로여기어질것이다. 도면에보여진방위및거리는측량및공간정보규정 2006에명시된모든각도, 길이, 요구사항을만족해야한다. 디포짓트플랜에인용된모든길이는 67% 신뢰수준에서 10mm +15 ppm 또는이상이어야한다. ( 측량및공간정보규정 2006의 25항명시 ) 이정확도는 95% 신뢰수준에서 10mm + 50ppm

129 118 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 million (ppm) or better at a confidence interval of 95% (as per Clause 25(2) of the p roposed Surveying and Spatial Information Regulation 2012). As the new tolerance is specified at confidence interval of 95%, it is much more stringent. Minimum requirements for testing GNSS Equipment The network must include permanent survey marks with Geocentric Datum of Austra lia 1994 coordinates (GDA94) recorded in SCIMS of Order 2 or better. Receivers should be set to record at a 5 second data collection rate. The minimum constellation specification to be simultaneously observed by all receiv ers is: 5 common healthy satellites having an elevation angle of 15º or more above t he horizon and a GDOP of 8 or less. Enough data must be observed to produce an Ambiguity Fixed baseline solution an d/or a Standard Deviation of less than 3 mm. A braced quadrilateral formed between at least four (4) established permanent surv ey marks shall be observed. The six baselines are to be observed and processed as independent vectors. Users should follow the recommendations set out in the manufacturer's handbook a nd manuals. All ancillary equipment must be checked and be in good adjustment and repair. Field observation log sheets should be completed for each session. The receiver ty pe, serial number and firmware used must be recorded on these sheets. A GNSS log sheet can be obtained from rvey_information Meteorological readings are optionally recorded but should not be used in the GNS S processing. The reduction software defaults for tropospheric modeling are to be us ed. A minimally constrained least squares adjustment of the observed baseline network must be carried out holding one permanent survey mark fixed at the official SCIMS value, to verify that the survey meets the required standards. All adjustments of GNS S data should be 3 dimensional in terms of the Geocentric Datum of Australia. Post adjustment base line vectors (chord distances - mark to mark) should then be compared with the recorded SCIMS values. Acceptance criteria are given as 10 millim etres or better. 4.1 GNSS Measurement Validation Validation is NOT calibration. Unlike EDM equipment, GNSS receivers cannot be calibrat ed for scale because the definition of scale is inherent in the satellite and orbit data. All GNSS are operated by international parties. Most GNSS augmentation systems (e.g. CORSnet-NSW, GPSnet, WAAS, etc.) are operated by Government or commerci al third parties. These are NOT under the Surveyor s direct control. As such, any GN SS equipment and techniques used must be validated: a) In each and every survey that they are employed - (Survey Validation), and

130 부록 119 또는이상으로변경하는것으로제안변경되었다.( 측량및공간정보규정 항명시 ). 새로운허용오차 95% 신뢰수준은매우엄격하게변한것이다. GNSS 장비테스트를위한최소요구조건 네트워크는영구측량마크를포함해야하며이는등급 2이상의 SCIMS로기록된 GDA 1994( 호주측지계 ) 여야한다. 수신기는 5초데이터수집으로세팅되어야하다. 최소위성가용성은동시에모든수신기가 5개의공통위성과 GDOP 8이하, 평면위 15도이상의고도각을확보해야한다. 모호정수해결을위해충분한관측이이루어져야하며 3mm 이하표준편차를가져야한다. 적어도 4개의기설치영구측량마크사이에한쌍의 4변형이측정되어야한다. 6개의베이스라인은독립백터로관측되고처리되어야한다. 사용자들은제조자핸드북과가이드라인에있는추천사항을따라야한다. 모든보조적인장비는체크되어야하고조정및수리가적절히되어야한다. 현장관측로그시트는각세션별로기록해야한다. 수신기타입, 시리얼넘버, 펌웨어등사용된내역을기록해야한다. GNSS 로그시트는 ion 에서얻을수있다. 기상학적내용도기록하되 GNSS 프로세싱에는사용하지않으며대류모델링을위한감소소프트웨어기본값이사용되어야한다. 관측된베이스라인네트워크의최소제곱법조정은공식 SCIMS 값에서수정된하나의영구측량마크와조정되어야한다. 이것은그측량이요구된기준에부합되는지를확증하는것이다모든 GNSS조정은 GDA의형태로 3차원형태로되어야한다. 후조정베이스라인백터는기록된 SCIMS 값과비교해야하고허용기준은 10mm이상이다 GNSS 측정검증입증은캘리브레이션과다르다. EDM 장비와는다르게 GNSS 수신기는스케일캘리브레이션되어질수없다. 왜냐하면스케일의정의는위성과궤도데이터에내재되어있기때문이다. 모든 GNSS는국제적수준에서작동되어지고대부분의 GNSS 증강시스템 (CORnet-NSW, GPSnet, WAAS 등 ) 은정부또는상업적제3자에의해작동된다. 이러한것들은측량자의직접적으로조정할수있는위치에있지않다. 어떠한 GNSS장비와기술이던지입증이명확히되어야한다. a) 수행된각각, 모든측량 측량입증

131 120 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 b) Annually against higher order established marks in the State Survey Control Networ k (Class B, Order 2) or special GNSS Test Networks - (Annual Validation). Validation must occur for each GNSS technique that is used to determine survey acc urate observations for inclusion on a survey plan. The techniques include: a) Post processing single baseline solutions, e.g. typical commercial GNSS softwar e including static, fast/rapid static, kinematic, pseudo kinematic, etc, b) Post processing multi baseline solutions, e.g. AUSPOS - Geoscience Australia s Online GPS Processing Service, c) Real Time single base solutions, e.g. Real Time Kinematic (RTK), d) Real Time Network Real Time Kinematic (NRTK) solutions, e.g. using the Virtual Reference Station (VRS) or the Master-Auxiliary Concept (MAC) for CORS, e) Precise Point Positioning (PPP), and f) Differential GNSS techniques such as differential pseudo range (DGPS), Wide Area Differential Service (WADS), High Accuracy Differential Service (HADS) or similar. This list is not exhaustive and will expand with evolving GNSS technology. Validation is not required for any GNSS technique used to determine only approximat e positions of survey marks (i.e. to within 10 metres). This typically includes the GPS Standard Positioning Service (SPS), e.g. code-based handheld receivers. Validation is not required for GNSS techniques used for surveys not requiring strict accuracy un der Clause 9 of the Surveying and Spatial Information Regulation 2006/2012. Howeve r, it would be good practice to verify the field coordinates against an established sur vey mark to ensure the datum and projection parameters are set correctly. Any other GNSS survey technique should include validation against higher order estab lished marks (i.e. Class C or better) in the State Survey Control network in each a nd every survey. The comparison must be shown on the survey plan. However, the c alculated length, angular and positional differences must suit the nature of the survey and must not exceed the accuracy requirements of the Surveying and Spatial Informa tion Regulation 2006/ Survey Validation This is a basic, two-dimensional, relative check. It must be conducted for all GNS S equipment or technique used in a survey. If an MGA orientation is used, then inde pendent observations from at least two established survey marks are required to verif y length and orientation. External sources of measurement verification may include: a) The MGA bearing and ground distance between a pair of permanent survey marks shown on a survey plan, or b) A distance observation from any non-gnss source shown on a survey plan, or c) An independent distance verification measurement by an alternative accurate mean s, e.g. distance measurement by EDM. Validation is achieved if the comparison of bearings and distances between the GNS S result and the measurement shown on a survey plan satisfy: a) The accuracy of the length between the established survey marks according to th e Class and Order of the coordinate recorded in the Survey Control Information Mana gement System (SCIMS), or b) The accuracy of length and angular measurements stated in Clause 24 of the Sur veying and Spatial Information Regulation 2006/12, and

132 부록 121 b) 매년주지역측량기준네트워크의설치마크들 ( 클래스 B, 등급 2) 혹은특별한 GNSS 테스트네트워크 ( 연단위입증 ) 입증은측량도면에있어정확한관측및측량을결정하는데사용된 GNSS 기술들에관해서시행되어야하며이기술들은다음과같다. a) 후처리과정 단독베이스라인솔루션 ( 예 : 정지측위, 신속측위, 이동측위, 의사이동측위등전형적상업 GNSS 소프트웨어 ) b) 후처리과정 멀티베이스라인솔루션 ( 예 : AUSPOS - 지오사이언스오스트레일리아온라인 GPS 프로세싱서비스 ) c) 실시간 단일베이스솔루션 ( 예 : RTK) d) 실시간 네트워크 RTK(NRTK) 솔루션 ( 예 : VRS, MAC, 상시관측소활용 ) e) 정밀포인트프로세싱 (PPP) f) 상대 GNSS 기술 (DGPS, WADS, HADS 등 ) 이리스트는완전하지못하므로향후 GNSS 기술발전과함께개선할것이다. 검증은측량마크의대략적인포지션만을결정하기위해사용되는모든 GNSS기술을위해요구되는것은아니다 (10미터이내 ). 이것은전형적으로 GPS 기준포지셔닝서비스 (SPS) 를포함한다.( 예 : 코드베이스핸드리시버 ). 검증은측량및공간정보규정 2006/2012 의 9절의엄격한정확도를요하지않는 GNSS측량에는적용되지않는다. 그러나, 투영파라미터가올바르게설정되고좌표계를확증하기위해설치된측량마크와필드측량좌표를확인하는것은좋은방법이될것이다. 그밖에다른 GNSS 측량기술은각측량마다주지역측량기준네트워크상위등급의기설치마크들에대해검증을포함해야한다. 이비교사항은측량도면에서보여줘야한다. 그러나계산된길이, 각도, 위치편차는측량기준에부합되어야하고정확도요구조건인측량및공간정보규정 2006/2012에부합되어야한다. 4.2 측량검증이것은기초, 2차원, 상대체크방법이다. 측량에서사용된모든 GNSS 장비혹은기술을대상으로적용되어야한다. 만약에하나의 MGA방향이사용된다면적어도 2개의기설치측량마크의독립적인관측이요구되는데이는길이와방향을확증하기위한것이다. 측정확인의외부적소스는다음의것들이있을수있다. a) 측량도면에나타난영구측량마크한쌍사이의 MGA 방위와그라운드거리 b) 측량도면에나타난비 GNSS로부터관측된거리관측 c) 대안적정확도높은방법에의한독립거리검증측정 ( 예 : EDM에의한거리측정 ) 만약에측량도면에나타난측정및 GNSS 결과사이에방위및거리의비료가다음을만족한다면검증이되어진것으로본다. a) SCIMS에서기록된좌표의등급과클래스에의해기설치된측량마크사이에거리의정확도 b) 측량및공간정보규정 2006/12의 24항에언급된각측정과거리측정의정확도

133 122 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 c) The accuracy of length measurement stated in Clause 25 of the Surveying and Sp atial Information Regulation 2012 (i.e. 10 mm + 50 ppm or better at a confidence int erval of 95%), For example: Measuring a 200 metre line, the allowable difference in ground length must be equal to or less than (10 mm + 50 ppm) = (10 mm +10 mm) = 20 mm at a 95% confidence interval. Therefore, an allowable measurement at 95% confidence is a measurement in the ran ge from to m. 4.3 Annual Validation This is a rigorous, three-dimensional, absolute validation. It must be conducted an nually for any GNSS equipment or technique used. A separate validation must be do ne for each GNSS technique used. Field and reduction techniques used for the valid ation must conform to those typically used by the Surveyor and the manufacturer s g uidelines. In the annual validation, a minimum of four marks with a horizontal Order of 2 and v ertical Order of L3 or 2 or better, preferably with the same SCIMS Source ID No. (i. e. the same adjustment) are required. Never use marks that have transformed GDA v alues (e.g. Order = U ). Trigonometrical Stations and Permanent Marks should be us ed in preference to State Survey Marks due to their superior stability. The latest coor dinates (GDA94/AHD71) must be obtained from the Survey Control Information Manag ement System (SCIMS). By holding the values of one of these marks fixed, the three -dimensional GDA94/AHD71 coordinates for the other non-fixed marks are derived u sing the GNSS technique (see Figure 1). Preference should be given to using a GNSS Test Network where possible. Note that the Test Networks have their own value coordinate which has a higher accuracy than the value recorded in SCIMS. The difference between derived coordinates and those provided by SCIMS (or the Te st Network values) are used to determine whether or not the validation is acceptable. Surveyors should bear in mind that co-ordinates in SCIMS are derived from adjusted networks, and reflect adjusted bearings and distances, not direct observations. If sig nificant difference is found when using the State Survey Control Network, please cont act your local Survey Control office to clarify the accuracy of the local network. Surveyors should be concerned if this difference is more than twice 10 mm + 50 pp m for horizontal coordinates and twice 15(d + 0.2) for height. If these differences ar e determined, then Surveyors are advised to contact their local Survey Control office or Senior Surveyor in Appendix A. The part per million (ppm) component is computed using the distances between the non-fixed marks only (see Figure 1). The distance between the fixed and non-fixed marks is irrelevant. Infact, the GNSS technique may use multiple fixed stations that m ay be located interstate or even internationally.

134 부록 123 c) 측량및공간정보규정 2012의 25항에있는거리측정의정확도 (10mm +50ppm 이상, 95퍼센트신뢰수준 ) 예 : 200미터도선을측정하면허용가능한그라운드거리의수치는 10mm +50ppm보다적거나같아야한다. =(10mm +10mm) = 20mm (95퍼센트신뢰수준 ) 따라서 95퍼센트신뢰수준에서허용가능한측정치는 에서 사이이다. 4.3 연간검증엄격한 3차원절대적검증이다. 모든 GNSS장비및기술이사용된것에매년적용되어야한다. 분리된검증은각각의 GNSS기술에적용되어야한다. 검증을위해사용된필드및감소기술은측량사및제조자의가이드라인에따라야한다. 매년검증과정에서 2등급평면좌표과 3등급이상의수직점들을포함한 4개이상의마크점들, 혹은동일한 SCIMS 소스 ID와함께검증하는것이우선적으로고려되어질수있다. 단 GDA변수로변환한마크점들을사용하는것은지양되어야한다 ( 예 : U등급 ). 안정성이높기때문에삼각기준망혹은영구마크점들이사용하는것이우선적으로고려되어야한다. 가장최근의기준계인 GDA94 및 AHD71가측량컨트롤정보관리시스템 (SCIMS) 로부터수집되어야한다. 고시된마크점들중에하나의변수들을가짐으로써비고시된마크들에관한 3차원 GDA94/AHD71 좌표들을 GNSS기술을사용함으로써얻을수있다. 가용가능한 GNSS 테스트네트워크들사용하는것이선호되어진다. 테스트네트워크자체의변수좌표들을가지고있고이는 SCIMS에기록된변수들보다높은정확도를보유하고있다. 얻어진좌표들과 SCIMS에의해제공된것들사이에상이점은타당성이있는지없는지를결정하기위해사용된다. 측량사들은 SCIMS의좌표들은조정된네트워크로부터얻어지고직접관측이아닌조정된베이링들과거리들을반영하는것을유념해야한다. 만약에주정부측량컨트롤네트워크를사용할때중대한상이점이발견될시지역측량컨트롤관리소에문의하여지역네트워크의정확도를명확히해야한다. 만약에차이가평면좌표 10mm+50ppm의두배, 높이기준 15(d+0.2) 의두배이상이라면측량사는이를면밀히파악해야한다. 만약에이러한차이들이결정되어진다면측량사는지역측량컨트롤사무소혹은첨부물A에있는측량전문가들에문의해야한다. 단위 ppm 요소는비고시된마크들사이간의거리만을사용하여계산되어진다 ( 그림 1참조 ). 고시및비고시된마크들사이의거리는관계성이없다. 사실적으로 GNSS기술은관할주내혹은국외지역에위치할수있는다수의고시된기준국들을이용한다.

135 124 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Figure 1: Annual Validation. The results of the annual validation must be forwarded to the Surveyor General if req uested. 4.4 State GNSS Test Networks To enable the rigorous testing of new GNSS technology the Surveyor General has est ablished two precise GNSS test networks. Both are based upon existing EDM calibrati on testlines. They are located in Sydney (Bass Hill area) and Newcastle (Newcastle U niversity area), see Figures 2A & 2B. These may also be used for the annual validati ons. Precise three-dimensional local GDA94 and AHD71 coordinates are available for all marks in the test networks. These precis e coordinates should be used in annual validations as they may differ slightly to thos e in SCIMS. Detailed instructions for both GNSS Test Networks may be obtained from:

136 부록 125 그림 1 : 연간타탕성검사 4.4 주관할 GNSS 테스트네트워크측량관련국은엄격한 GNSS기술테스트를위해서두개의정확한 GNSS 테스트네트워크를만들어야한다. 두개모두 EDM 캘리브래이션테스트라인에기초해야한다. 그들은시드니와뉴캐슬지역에위치에있다 ( 그림 2A & 2B 참조 ). 이러한것들은또한연간타당성조사를위해사용된다. 정확도높은 3차원지역 GDA94 및 AHD71 좌표들은테스트네트워크들의모든마크들에서접근가능하다. 좌표들은그들이 SCIMS의자료들은조금씩변동가능성이있기때문에이러한정확도높은연간타당성검사를위해사용되어야한다. 두개의 GNSS 테스트네트워크를위한세부사항은다음의웹사이트에서접근가능하다. ections

137 126 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Figure 2A: Newcastle GNSS Test Network

138 그림 2A : 뉴캐슬 GNSS 테스트네트워크 부록 127

139 128 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Figure 2B: Bass Hill GNSS Test Network Also see the Surveyor-General of the Australian Capital Territory - Guideline No 9. GNSS Equipment Verification for details of the GNSS Verification network within the Australian Capital Territory. data/assets/pdf_file/0009/21 222/Guideline_No_9_-_GNSS_Verification.pdf 5. Choice of GNSS Observation Technique Any GNSS equipment/technique may be used provided that: a) It will achieve a result in terms of the accuracy required (for cadastral or mining s urveys the accuracy requirement is 10 mm + 15 ppm at a confidence interval of 67% S & SI Regulation 2006), or 10 mm + 50 ppm at a confidence interval of 95% S & SI Regulation 2012 and b) It is validated in each and every survey that it is employed, and c) It is validated on an annual basis against established marks that have a Class B, Order 2 or better in the State Control Network.

140 부록 129 그림 2B : Bass Hill 지역 GNSS 테스트네트워크 호주수도지역의측량국의가이드라인 No 9 (GNSS 장비확증 ) 는호주수도지역의 GNSS 입증네트워크에관한자료를제공한다. Actpla.act.gov.au/_data/assets/pdf_file/0007/.21222/Guideline_No_9_- _GNSS_Verification.pdf 5. GNSS 관측기술의선택 GNSS 장비및기술은다음의조건일때사용될수있다. a) 정확도가보장되어야한다. ( 지적및광산측량사들은 S&SI 규정 (2006) 에의해 6 7% 의신뢰수준에서 10mm + 15ppm 의정확도를확보, S&SI 규정 (2012) 에의해 9 5% 신뢰수준에서 10mm + 50pmm 확보요구 ) b) 각각의모든측량에서타당성검사가요구되어지고적용되어진다. c) 주관할컨트롤네트워크에서클래스 B, 2 등급혹은이상의구축된마크점들에기준해연간기초들이타당성검사가이루어져야한다.

141 130 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 The techniques used must be recognised by Surveyors as good practice and should support running the boundary where appropriate. If the accuracy required is at the limits of the GNSS technique, then the Surveyor should be conservative and select a different technique that will ensure the accuracy required. Predominantly, only GNSS receivers capable of using carrier phase observations are t o be used. The general exception being code only receivers that may be used to determine the approximate location of survey marks. GNSS techniques that involve distant CORS sites or similar may produce results that are not homogeneous with the local horizontal and vertical networks. This may result from: a) The CORS site using a completely different datum (e.g. ITRF or WGS84), or b) The CORS site using a different regional or local realisation of GDA94/AHD71 (e. g. a Reg 13 recognised value standard for position), or c) The accuracy of the CORS site survey, or d) Distortions in the national horizontal geodetic and vertical levelling networks, or e) Local distortions in the State Survey Control Network. When selecting a GNSS technique the Surveyor should fully understand the nature, e xtent and impact of that technique and how it affects the local coordinates determin ed. A significantly wider variety of GNSS techniques may be used under Clause 9 of the Surveying and Spatial Information Regulation 2006, i.e. Surveys Not Requiring Str ict Accuracy. 6. Guidelines for GNSS Surveys 6.1 Observational Guidelines Many different GNSS techniques can be used in cadastral and mining surveys. It is t he Surveyor s responsibility to ensure survey accuracy required by the survey and/or client is achieved in all circumstances. It is up to the Surveyor s professional discreti on to judge the most appropriate manner in which the survey should be performed. These guidelines provide a framework on which to base best practice. Good survey control practice is to work from the whole to the part by observing a pr imary network to establish the datum, then in-fill other control as necessary. Where possible, connections to accurate height control should include additional marks to v erify the datum. The overall network geometry must be fit-for-purpose. This implies redundancy, clo sed figures and no unchecked radiations. LPI s policy is that multiple observations to the same setup over a mark is a radiation and that redundancy is only achieved by a new setup (new occupation) - preferably observed from a different CORS/base sta tion. Tripod setups should be used for all temporary base stations, high accuracy and/or static (including fast or rapid) techniques. Bipods are superior to range poles and sh ould be used by the rover for static surveys using kinematic techniques. Bipods/rang e poles with low specification bulls-eye bubbles can introduce significant errors. It is the Surveyor s responsibility to ensure all surveying equipment including tribrach, bipo ds and range poles are maintained in correct adjustment.

142 부록 131 사용된이기술은측량사들에게바람직한기준으로인식되어야하며적절하게이용되어야한다. 만약에요구된정확도가 GNSS기술의한계수준이라면측량사들은보다보수적으로요구정확도를확보할수있는다른기술을선택해야한다. 대부분반송파측정이가능한 GNSS 수신기들이사용된다. 예외적으로코드사용수신기가사용되어측량마크들의대략적위치를결정하는사용된다. 원거리 CORS 사이트들과관계되는 GNSS 기술등은지역평면및수직네트워크들과일관성이없는결과들을만들어낸다. 이러한사항들은다음과같은상황에서초래된다. a) 확연히다른측지계를사용하는 CORS 사이트 ( 예 : ITRF 혹은 WGS84) b) 상이한 GDA94 및 AHD71 기준을사용한 CORS 사이트 c) CORS 사이트측량의정확성혹은 d) 국가평면측지및수준측량네트워크의왜곡혹은 e) 주관할측량컨트롤네트워크의지역적왜곡 GNSS 기술을선택할때에는측량자들은환경, 범위및기술의영향을포괄적으로이해해야하고얼마나결정된지역좌표에영향을미치는지를고려해야한다. GNSS 기술들의폭넓은다양성은측량및공간정보규정 (2006) 의 9항에의해사용된다 ( 엄격한정확도를요하지않는측량 ). 6. GNSS 측량을위한가이드라인 6.1 관측가이드라인많은상이한 GNSS 기술들은지적및광산측량에서사용되어질수있는데측량에요구된측량정확도를확보하는책임을측량사들은어떠한상황에서도가져야한다. 측량이수행되어지는것이적절한가에대한판단은측량사의전문가적자유재량이다. 이러한가이드라인은기본본보기로서의체계를제공한다. 바람직한측량컨트롤수행은필요한한측지계를설립하기위한주요네트워크를설립하고다른컨트롤을추가함으로써전체로부터부분으로확장하는것이다. 가능하다면정확한수준기준점으로이러한연결은추가적인마크들을포함하여측지계의타당성을점검해야한다. 전체적네트워크기하학은목적맞춤형이되어야하는데이는여분이충분함과폐합된도형형태및전량체크등을의미한다. LPI의정책은하나의마크점으로같은설정을한다수의측정을요하고있으며여분성은새로운설정에의해성립이되는형태를요구한다 ( 상이한 CORS나기준국을측정한결과를선호적으로이용한다 ). 삼각대설정은높은정확도및정지측위기술에의한모든임시기준국에적용되어야한다. 쌍각대형사용이유리한경우가있으며이동형기술을사용하는정지측위를위한로버에의해사용되어야한다. 저품질의쌍각대및거리측정용폴은심각한에러를초래할수있다. 측량자는쌍각대, 거리측정용폴, 정준위등을올바르게조정해야한다.

143 132 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 A proven independent check for antenna heights is to take a second measurement u sing imperial units (inches) and ensure the two measurements agree. GNSS is a three-dimensional (3D) measurement technique. GNSS observations are m easured to the Antenna Phase Centre (APC). Exact offset measurements from the gr ound mark to the electrical phase centre of the antenna are always required. The a ntenna height is best measured vertically from the ground mark to the base of the antenna, commonly referred to as the Antenna Reference Point (ARP). The correction from the ARP to the APC is applied by either: a) An offset value usually specified in millimetres which is sufficient for most standar d applications, or b) Applying a specific antenna model that specifies the offset and also accounts for the elevation and azimuth of each satellite and variations in the APC for higher accur acy, which is particularly important for heighting applications and when mixing antenn as from different manufactures (e.g. CORS). The horizontal location of the electrical phase centre of the antenna, especially in ol der models, does not always align with its physical/rotational centre. This can introdu ce a significant error intoevery measurement. As such, all antennas used for static s urveys should be oriented to True North. The dilution of precision (DOP) is a measure of the diluting effect of satellite geomet ry on GNSS outputs such as position, height and time. Many DOP values exist. The PDOP (Position) or GDOP (Geometric) value are most commonly used by Surveyors. During the observation it must be as low as possible to ensure accurate results. A G DOP/PDOP value less than eight (8) is typically acceptable. However, it is different f or many techniques so the recommendations as set out in the manufacturer s handb ooks should be followed. Planned GDOP/PDOP values may differ to those actually en countered in the field due to satellite availability and local obstructions. Local obstruc tions at both ends of any baseline and their combined effect must be considered in all relative GNSS techniques. The minimum number of satellites observed at any one time must be at least four. Many GNSS techniques (rapid/fast static, on-the-fly ambi guity resolution, etc.) generally require at least five satellites. Surveyors should note when using GPS + GLONASS that one satellite may be used to account for time offs ets between the two systems as you will have one less satellite available than those tracked. All techniques benefit from additional satellites. Observation/epoch rates should follow the recommendations as set out in the manufa cturer s handbooks. A useful GNSS equipment validation method is to measure a zero baseline, which i s achieved by connecting a single GPS antenna to two GPS receivers using a specia l antenna cable splitter. A zero baseline test can be used to determine the precision of the receiver measurements, cabling and the data processing software, and hence the correct operation of the surveyor s GNSS system. The test should be performed f or all pairs of receivers when the GNSS equipment is first acquired, immediately after any repairs. As the two receivers share the same antenna, biases such as those which are satelli te dependent (clock and ephemeris) and atmospheric path dependent (troposphere a nd ionosphere), as well as errors such as multipath, cancel during data processing. The quality of the resulting baseline is therefore a function of random observation err or (or noise), and the propagation of any individual receiver biases (Boey & Hill, 199 5, p. 108).

144 부록 133 안테나높이에관한독립적체크는인치단위를사용한초측정과두개의측정결과를확인하기위한과정이다. GNSS 는 3 차원기반측정방법이다. GNSS 관측은안테나단계센터 (APC) 에서평가되어진다. 지상마크점들로부터안테나의안테나전기파장중심으로의정확한오프셋측정은항상요구되는사항이며지상마크점으로부터공통적으로안테나기준점 (ARP) 를참조한안테나베이스를수직측정하는방법이최선이다. ARP 에서 APC 의보정이다음둘중에하나에의해적용되어진다. a) 대부분의표준응용분야를위한밀리미터로특성화된오프셋값 b) 오프셋을특정화하는특별한안테나모델을적용하고높은정확도를위한 APC 의변동및각위성의높이및방위, 특히나다른제조자의안테나를혼용할때높이응용을위해매우중요하다. 구형모델에서더욱두드러지는안테나전기파장중심의평면위치는, 항상물리적, 회전중심부에배열되지않는다. 이것은모든측정에막대한오류를초래할수있다. 이렇기때문에정지측위를위해사용된모든안테나들은정북방위로위치해야한다. DOP 는시간, 높이, 위치와같은 GNSS 결과물에서위치기하학적효과를저하시키는것들에대한측정이다. 많은 DOP 값들은존재한다. PDOP 혹은 GDOP 값은대부분측량사들에의해공통적으로사용되어진다. 관측동안에정확한결과도출을위해낮게유지되어야한다. 8 보다낮은 GDOP 및 PDOP 값은보통유효하게받아들여진다. 그러나, 많은기술에따라이는매우다르게나타나기때문에제조자별로요구조건을확인하여야한다. 계획된 GDOP 및 PDOP 값은변동가능하고현장에서나타나기쉬운데이는위성가용성과지역적장애물에기인한다. 베이스라인의양끝의방해물과그들의취합된효과는모든상대적 GNSS 기술에서고려되어져야한다. 최소가시위성수는적어도 4 개여야하고많은 GNSS 기술들 ( 신속, 정지, 이동식모호정수해석등 ) 은일반적으로 4 개의위성을요구한다. 측량사들은 GPS 와 GLONAS S 의혼용시두개의상이한시스템의시간오프셋을고려해야하기때문에하나의가시위성이부수적으로필요하다. 모든기술들은위성수가증가함으로써이익이된다. 관측및에폭비율은제조자의추천사항을따라야한다. 유용한 GNSS 장비입증방법은특수한안테나케이블스플리터사용함으로써싱글 GPS 안테나와두개의 GP S 수신기을연결함으로써제로베이스라인을측정하는것이다. 제로베이스라인테스트는수신기측정의정확도, 케이블링및데이터프로세싱 S/W 의정확도, 측량사의올바른 GNSS 장비작동을결정하기위해사용될수있다. 이테스트는 GNS S 장비가처음사용할때나수리후에모든수신기세트를위해수행되어야한다. 두개의수신기는같은안테나, 궤도력및시계오류와같은위성의존바이어스오류들과대기권및전리층관련바이어스오류들, 또는시간지연, 데이터를공유하기때문에데이터프로세싱을통해에러가수정된다. 베이스라인결과의품질은무작위관측에러 ( 혹은노이즈 ) 의기능과수신기각기바이어스에러의전파에기인한다 (Boey & Hill, 1995, p. 108).

145 134 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 The computed baseline should theoretically be equal to zero and any variation will re present a vector of receiver errors. It is suggested that the derived slope distance between the two positions should be better than 3mm at the 95% confidence interval. The Zero Baseline test is only applicable for older receivers that use a remote anten na connected via a cable. Modern GNSS surveying equipment have the receiver and antenna integrated into the one unit ( the magic pudding ), therefore it is impossible to separate the receiver from the antenna. For modern GNSS units it may be benefici al to use a very short base-bar ( mm long) that accommodates two GNSS un its via constrained centering over a very short, but known distance. The derived dista nce between the two positions should agree to the known distance ±3mm at 95% c onfidence interval. The elevation mask used in typical processing should usually be set at 15º and not be less than 10º above the horizon. Do not take or use meteorological readings; use software default values. For baselines less than 50 kilometres, the observation period (i.e. session length) sh ould be sufficient to enable ambiguity resolution (i.e. a FIX solution). To achieve this, follow the recommendations as set out in the manufacturer s handbooks. It may be p rudent to exceed the manufacturers recommendations to ensure a reliable fix, e.g. L PI uses as a rule of thumb for static surveys: session length = 10 min + 2 min/km. Ambiguity FLOAT (i.e. unresolved ambiguity) solutions are acceptable on longer lines (>50 km) or lower accuracy surveys. Single frequency receivers should not to be used to measure accurate baselines over 10 km or more. Multipath is the reception of reflected signals and is primarily caused by large regular ly shaped flat metallic surfaces such as buildings, vehicles and large water surfaces. Multipath errors are not constant. They change rapidly over time and are therefore pa rticularly hard to detect. However, the errors tend to reduce over a reasonably short period of time, e.g. two to thirty minutes. Session lengths should be increased to mi nimise the effects of multipath and/or reoccupation should occur at a different time of day, resulting in different satellite geometry to avoid multipath effects. Incorrect ambiguity resolution during initialisation and re-initialisation may occur in m ultipath environments, especially when using real time techniques, and can cause err ors of decimetres, i.e. multiples of 0.2 metres. Short occupation periods used in real time techniques are very susceptible to multipa th and can cause significant errors. Observing longer periods of GNSS data will not eliminate multipath, but it should reduce its effect if it exists. GNSS observations, and in particular kinematic methods, may contain small biases th at cannot be accounted for by even the most rigorous surveying practice. The result is an error in the computed baselines in the order of a centimetre. This is at the acc uracy threshold of the Regulation and such techniques should be avoided on short di stances (i.e. less than 100 metres). Ideally the Surveyor should be conservative and select a non-gnss measurement technique. If it is necessary to use a kinematic tec hnique on short distances, then the surveyor must ensure that the accuracy of the

146 부록 135 계산된베이스라인은기본원리에기초하여제로와동일한결과이며어떠한변화도수신기에러들의하나의벡터로나타날것이다. 두개의포지션에서얻어진경사거리는 95프로의신뢰수준에서 3mm보다좋아야한다. 제로베이스라인테스트는케이블로연결된하나의떨어진안테나를사용하는구식의수신기를위해적용가능한다. 현대 GNSS 측량장비는하나의유닛으로통합된안테나및수신기를가진다. 따라서안테나와수신기를분리하는것은불가능하다. 매우짧으면서명시된거리를통해두개의 GNSS 유닛들을수용하기위해매우짧은기준막대 ( mm) 를사용하는것은현대 GNSS 유닛을위해매우효과적일것이다. 두개의위치사이에얻어진거리는 95프로신뢰수준에서 3m m의기지거리를만족해야한다. 전형적인프로세싱에서사용되는고도마스크는보통 15도로설정되어야하고평면위로 10도보다작지않아야한다. 기상학적표기를사용하지말고 S/W의디폴트값을사용해야한다. 50킬로미터이하의베이스라인을위해관측시간 ( 세션길이 ) 이충분해야모호정수를해석할수있다 (FIX 솔루션 ). 이것을성취하기위해제조자의권고대로설정하여따라야한다. 신뢰있는 FIX을확보하기위해제조사의요구사항을초과할시신중히고려해야한다 (LPI 는정지측위제1의원칙을추구하며세션길이는 10 min + 2 min/km가되어야한다. 모호정수 FLOAT 솔루션 ( 비해석된모호정수 ) 은 50km보다길거나낮은정확도의측량등에는받아들여질수있다. 단주파수신기들은 10km 이상의정확한베이스라인측정을위해서는사용하지말아야한다. 다중경로오차는반영된신호들의수용이며거대물표면, 자동차및빌딩과같은거대한평편한모양의표면에의해주로발생한다. 다중경로에러는지속적이지않다. 그들은시간에따라크게변동하며발견하기가쉽지않다. 그러나에러는짧은기간에충분히줄어들수있는경향이있다 (20~30분). 세션길이는다중경로오차를최소화하기위해증가해야하며재사용은다중경로효과들을피하기위한상이한위성기하학을나타내는하루의시간변화에따라일어난다. 초기화나재초기화동안의맞지않는모호정수해결은특별히실시간기술을사용할때다중경로환경에서일어나며데시미터의에러를초래할수있다. 실시간기술에서사용하는단시간점유방법은다중경로에매우영향받기가쉬우며중대한에러로발전될수있다. GNSS 데이터의장시간관측은다중경로오차를제거하지않지만존재하는효과를최소화할것이다. GNSS 관측과특별히 RTK방법은가장신뢰할만한측량방법에의해서도해결되지않는작은바이어스요인들이포함된다. 그결과는센티미터의수준으로계산된베이스라인에서의에러이다. 이것은규정의정확도발단이며이러한기술은단거리에서는지양되어야한다 (100 미터이내 ). 이상적으로측량자들은비 GNSS 측정기술을선택해야한다. 만약에이동측위기술을짧은거리에서사용해야한다면

147 136 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 measurement is assured by including a closed figure and EDM/angle measurements, or the measurement is used only for lower accuracy applications. In real time GNSS, additional field procedures must be included to ensure an accurate outcome. These include initialisation at an established control mark or re-initialisation a t a proportion of surveyed points. This is achieved by: a) Moving the rover 10 metres away from the surveyed mark, i.e. out of the local multi path environment, and b) Re-initialising the rover receiver (i.e. by a user command, or turning the receiver off and on again or turning the antenna upside down so that lock is lost to all satellites), and c) Reoccupying the mark and comparing the position difference. For a better check, the base station should be relocated to a different established mar k or a different CORS station selected and all surveyed points reoccupied. Note: Movin g the base station to another mark that was originally surveyed from the first base stat ion and re-using its previously determined coordinates is NOT good survey practice. A single occupation using two or more base stations or CORS stations simultaneously do es not constitute reliable redundancy. In RTK and NRTK surveys, Land and Property Information, uses the following rules of t humb: Observe for 60 seconds to obtain an averaged position. Averaging reduces the effect of individual outliers. Averaging for 60 seconds rather than 15 seconds delivers a huge improvement in positioning quality, Averaging for longer than one minute, is generally not expected to provide substantia l further improvements, Reoccupy each point after waiting 30 minutes, Waiting any longer is not likely to provide any further benefits, Beware that coordinate quality indicators provided by GNSS rover equipment are ofte n overly optimistic, even under favourable satellite visibility and multipath conditions. In any GNSS survey, the robustness and redundancy of the measurements can be furt her increased by: Moving all receivers at the end of static observations instead of leap frogging them, Closing onto established survey control where available, Checking and closing all measurements as part of a closed figure. This may not be possible where natural feature boundaries are being surveyed. Observing for longer if there is likely to be interference nearby (i.e. multipath or sign al loss due to tree cover), and Making an independent measurement of the antenna height (i.e. metric and imperial). Overall, it is up to the Surveyor s professional discretion to judge the most appropriate manner in which the survey should be performed. 6.2 Practical Considerations Grid Distance to Ground Distance Corrections As previously noted, GNSS produce either three-dimensional absolute (i.e. position) or relative (i.e. vector) results. These should be converted to two-dimensional (Grid beari ng and horizontal ground

148 부록 137 측량사들은측정정확도를폐합도선및 EDM 및각도측정에의해서확인되어야한다. 혹은측정은낮은수준의정확도응용분야에서사용되어야한다. 실시간 GNSS 방법에서부가적인필드작업과정은무조건포함되어야하는데이는정확도높은결과물을보증하기위함이다. 설치된컨트롤마크들에서작업을시작하고측량점들에비례하여시작과정을포함시켜야한다. 이러한것들은다음에의해서수행되어질수있다. a) 측량된마크로부터이동국을 10 미터이상으로이격한다 ( 다중경로환경의밖 ). b) 이동국수신기를재시작한다 ( 사용자명령, 수신기전원 OFF 및 ON, 안테나를위아래로이동 ). c) 마크점들을측정하고포지션차이를비교한다. 더나은확인을위하여베이스스테이션은점유된측량된점들, 선택된 CORS 다른점, 혹은상이한기설치된마크로재위치하여확인해야한다. 이전에결정된좌표들을재사용하고첫번째기준국점을측량한다른마크들로기준국점을이동하는것은좋은선택이아니다. 두개혹은그이상의기준국들혹은 CORS 기준국을사용하는단일작업은동시에신뢰할만한여분측정을구성할수없다. RTK 와 NRTK 측량에서토지및자산정보는다음의제 1 일의법칙을사용한다. 평균값위치를얻기위한 60 초동안관측, 평균값사용은각개의튀는점들을줄이는효과가있다. 15 초보다 60 초측정을평균화하는것은포지션품질에상당한개선을가져다준다 1 분보다는그이상의시간을평균화하는것이일반적으로추가적인개선을제공하기위해기대되어진다. 30 분대기후에각포인트를재작업 그이상을기다리는것은추가적인이익을제공하지는않기쉽다. GNSS 이동국장비에의해제공된좌표품질인수를확인하는것은긍정적위성가시성및다중경로환경조건하에매우낙관적으로작용한다. 어떠한 GNSS 측량에서도측정의여분확보및완전성은다음에의해확보되어질수있다. 정지측위가끝나면모든수신기를이동 가용가능한설치된측량컨트롤을폐합 폐합된형태의부분으로모든측정들을체크 ( 자연경계가측량되는곳에서는사용불가능 ) 주변에방해가가능한요소가있으면장시간관측 ( 나무등에의한다중경로및신호손실 ) 안테나높이의독립적측정필요 ( 미터단위등 ) 전체적으로어떠한측량이수행되어져야할지에대한측량사의전문가적인판단에따라결정될수있다. 6.2 실용적고려사항 지상거리보정의격자거리이전에언급되었듯이 GNSS 는 3 차원절대 ( 위치 ) 및상대결과 ( 벡터 ) 를도출한다. 이것들은측량도면에부합시키기

149 138 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 distance) observations for inclusion on the survey plan. A combined scale factor (using the sea level factor and either point or line scale fac tor) will be required to convert GNSS ellipsoidal distances, or calculated MGA ellipsoi dal distances, to horizontal ground distances required by cadastral surveys. The com bined scale factor will be different for each survey. It will also vary in a survey that has a large east-west extent and/or a large height variation. Geoid-Ellipsoid separati on values should be added to the AHD height when calculating the height componen t of a combined scale correction. The combined scale factor will usually inflate the Grid distance or ellipsoidal distance to horizontal ground distance; however, it is dep endent upon the distance from the central meridian and the height of the survey. Prior to the field observations, especially those employing real time techniques, it ma y be advantageous to conduct a precalc in which the MGA coordinates are determi ned for all reference marks, i.e. ground distances are usually deflated to grid distanc es using the combined scale factor and coordinated via local or assumed MGA contr ol. All field work and calculations may be conducted on the grid. The final survey dis tances should then be inflated to ground distances, i.e. the terrain, for the Deposited Plan. The Surveyor should fully understand the interaction between any calculated combine d scale factor and any transformation parameters (e.g. site transformations, site calib rations or localisations) used in their GNSS equipment/technique/software. This step or understanding may not always be clearly disclosed by all manufacturers. To date, all distances shown on Deposited Plans in New South Wales have been hori zontal ground distances, i.e. the measured slope distances are reduced to horizontal distances using the vertical angle measured in the field. GNSS techniques enable effi cient measurement of long lines from CORS and/or established Base Stations to the survey site. The use of horizontal ground distances for lines in excess of 5,000 m is not the best format to describe the line. The difference in elevation from the Base St ation to the surveyed site may be large, and therefore affect the quote length of the line. For a 1000-metre difference in height the height scale factor is 157 ppm and if the distance in an east-west direction is 5,000 metres then the scale factor can be up to approximately 40 ppm. The scale correction is dependent upon the distance of the surveyed site from the central meridian (i.e. the Easting of the site). Therefore, f or long lines from a CORS and/or established Base Stations to the survey site that is in excess of 5,000 metres it is recommended that the PM-to-PM distances be descri bed as Grid Distances on the Survey Plan, not horizontal ground distances. The surv ey plan must clearly state the format of the distance quoted. That will enable a more rigorous reduction of measurements from the survey. An example of such a survey is shown in Figures 3 & 4 and Tables 1 3.

150 부록 139 키기위한 2차원관측으로변환되어야한다 ( 격자그리드베이링과평면지상거리 ). 결합된축척인자 ( 점및선축척인자와해수면레벨인자를사용 ) 는 GNSS 타원체거리나계산된 MGA 타원체적거리를지적측량에의해요구되는평면지상거리로변환하는데요구되어진다. 결합된축척인자는각측량에따라다르게나타난다. 또한, 거대한동-서범위및큰높이변화를가진측량에서변화할것이다. 지오이드와타원체의분리값은결합된축척보정의높이요소를계산할때 AHD 높이로추가되어야한다. 그결합된축척요인은보통그리드격자거리혹은타원체거리를평면지상거리로부풀릴것이다. 그러나이것은중심자오선과측량높이값에따라다르다. 필드측량이전에특별히실시간측량을위해서는 MGA 좌표가모든마크들에서결정되어진선계산을실행하는것은이득이될것이다 ( 보통결합축척인자와가정 MGA 컨트롤를통해좌표화된값을사용함으로써지상거리는격자는수축된다.). 모든현장업무및계산은격자형태를기본으로수행되어져야한다. 마지막측량거리는그다음에지상거리로팽창되어져야한다. 측량사들은계산된결합축척인자와 GNSS 장비, 기술, S/W에서사용된변환계수들사이에상호작용을이해해야한다 ( 예 : 사이트변화, 사이트캘리브래이션혹은지역화 ). 이과정및이해는모든제조자들에의해항상명확하게밝혀지지는않는다. NSW주의도면에서보여진모든거리들은평면지상거리이다 ( 즉, 측정된경사거리는현장에서측정된수직각을사용함으로써평면거리로줄어든다 ). GNSS 기술은 CORS와설치된베이스기준국으로부터측량사이트로긴기선의충분한측정을가능케한다. 5000미터를능가하는기선을위한평면지상거리의사용은기선을묘사하기위한가장좋은형식은아니다. 베이스기준국으로부터측량된사이트로높이값차이는클수있고따라서기선의인용길이에영향을미칠수있다. 높이에서 1000미터차이는높이축척인자가 157ppm이고만약에동서방향거리가 5000 미터이면축척인자는대략 40ppm까지상승할수있다. 축척보정은중심자오선중심부터측량점까지의거리에의존한다. 따라서 CORS나기설치된베이스기준국으로부터측량된사이트의거리가 5000미터를초과할정도로길면 PM to PM거리평면지상거리가아닌측량도면에그리드격자거리로서명사되는것이추천된다. 측량도면은인용된거리의형식을명확히기입해야한다. 그것은더욱엄격하게하여측정을최소화할것이다. 그림 3과 4, 표 1과 3은이러한측량의예이다.

151 140 네트워크 RTK 지적측량실용화연구

152 부록 141 그림 3: COR 및기준국으로부터장거리연결 그림 4: 사이트의단거리연결과 CORS 및베이스기준국으로장거리연결 표 1: 설립또는위치한영구마크들의 MGA 평면직각좌표

153 142 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Extreme care and meticulous data archiving/quality assurance procedures are required to avoid grid and ground/terrain confusion at all stages of the survey. Note: The precision required to express bearings in order to maintain acceptable acc uracy is not realistic. For a line 30,000 metres long the bearing would have to be ex pressed to 0.07 of arc to achieve 10 mm accuracy Orientation of Surveys It is strongly recommended that every GNSS survey connect directly from at least tw o established survey marks and adopt an MGA orientation Marking Ideally, the survey marks should be inter-visible, particularly Boundary and Reference Marks, to aid future surveys where conventional survey techniques may be used Natural Boundaries GNSS is an acceptable technique and can be an efficient method of surveying point s at each change in direction in a natural feature boundary provided sufficient check s are used to ensure gross errors are avoided.

154 부록 143 엄격한관찰및꼼꼼한데이터아키아빙과모든측량단계에서지상상태의혼돈을피하기위한품질확약과정이요구되어진다. 수용가능한정확도를유지하기위한베어링을표현하기위해요구된정밀도는현실적이지않다. 10mm 정확도를실현하기위한 3000미터길이의베어링은호 0.07 로표현될수있다 측량의방향모든 GNSS 측량연결은적어도두개의기구축된측량마크들로직접연결을요하고 MGA 방향을채택하는것은강력히요구된다 마킹이상적으로측량마크들은잘보여야하고특별히경계및기준점마크들은더욱이잘보여야한다. 이는기존측량방법이사용하는향후측량시도움이될것이다 자연고정물 GNSS가가용가능한기술이고점측량을위해매우효과적인측량방법이될수있다. 제공된자연고정물의충분한확인은거대에러들을피하기위해서사용되어진다.

155 144 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 6.3 Field Notes Field notes and log sheets are an invaluable record of what was actually surveyed a nd must be kept for each GNSS occupation. They should contain the following infor mation: Project name, Observers name, Date and session start/stop times, Mark type and name/number, Receiver filenames, Equipment details (receiver/antenna) including models, serial numbers and antenna types, Antenna height measurement and confirmation (check cm & inches), Antenna height measurement method used (e.g. vertical or slant distance, ARP or APC), a simple sketch is clear and easy, and GDOP/PDOP and number of observed satellites. A copy of LPI s GNSS Log Sheet is available from: A session-by-session observation diagram allows for easy analysis of network design and, in particular, redundancy. Surveyors must suitably archive field booking sheets, raw observational data and adju stment results. As there are many software updates and upgrades during the life spa n of GNSS equipment, the use of old GNSS Test Data is essential to ensure accur ate processing of results is achieved after each software upgrade. Usually software u pgrades happen much more frequently the equipment upgrade and the orderly storag e and retrieval of GNSS data will be beneficial. 6.4 Datum Station for GNSS Data Processing In order to minimise processing errors and biases, calculation of baselines must start f rom a mark which has a MGA coordinate and ellipsoidal height. The accuracy of these values must be better than 10 metres both horizontally and vertically. These coordinate s help ensure that baselines have the correct scale and ambiguity resolution. For exam ple: a 10 metre error in the starting coordinate will result in a 1 ppm baseline error. Connection to the State Survey Control network is the most appropriate way to ensur e that anaccurate starting coordinate is used. GDA94 coordinates are equivalent to W GS84 (to about 1 metre). Ellipsoid height is obtained from AHD with the appropriate Geoid-Ellipsoid separation value applied. Geoid-Ellipsoid separation values, commonl y referred to as N values, should be sourced from the latest AUSGeoid product. Th ey range from approximately +5 to + 40 metres throughout NSW. The latest AUSGeoid product can be accessed on the Internet at desy/ausgeoid/nvalcomp.jsp. Processed baselines should form part of a closed figure. In this way, the misclose c an be checked, and adjustments made if necessary. The adjustment technique adopt ed may vary from no adjustment to a Least Squares adjustment depending upon the nature of the survey.

156 부록 현장노트 필드노트와로그시트는무엇이실제로측량되었는지를기록하는매우중요한기록이다. 따라서각 GNSS 작업에서항시수반되어야한다. 노트는다음의정보들을포함해야한다. 프로젝트명칭 관측자이름 날짜및세션시작 / 종료시간 마크타입및이름 / 연번 수신기파일이름 모델, 시리얼넘버, 안테나타입등장비세부사항 ( 수신기 / 안테나 ) 안테나높이측정및확인 (cm 및인치 ) 사용된안테나높이측정방법 ( 수직및편향높이, ARP 혹은 APC), 명확하고쉬운스케치 GDOP/PDOP, 관측위성수 LPI 의 GNSS 로그시트는 세션별관측다이어그램은네트워크디자인의손쉬운분석을가능케하고특별히여분을확보할수있게한다. 측량사들은필드시트, 관측 Raw 데이터, 조정결과를올바르게보관해야해야한다. 수많은 S/W 업데이트와업그레이드가 GNSS 장비수명동안에있기때문에오래된 GNSS 테스트데이터의사용은결과의정확한프로세싱을위해필수적이다. 보통 S/W 업그레이드는장비업그레이드보다빈번히나타나며 GNSS 데이터복구와저장은도움이될것이다. 6.4 GNSS 데이터프로세싱을위한측지계기준국바이어스에러및프로세싱에러를최소화하기위해서, 베이스라인의계산은 MGA 좌표와타원체고를가진마크점으부터시작해야한다. 이러한값의정확도는평면및수직방향에서 10 미터이상이어야한다. 이러한좌표들은베이스라인이올바른축척및모호정수해결을가진다는것은확증하는데도움을준다. 예를들어, 시작좌표에서 10 미터에러는 1ppm 베이스라인에러의결과를초래할것이다. 해당주의관할측량컨트롤네트워크로의연결은정확한시작좌표가사용되는것을확증하기위한가장적절한방법이다. GDA94 좌표는 WGS84 와동등하다 ( 대략 1 미터정도 ). 타원체고는적용된지오이드 - 타원체의구분을통해 AHD 로부터얻어진다. 지오이드 - 타원체구분값은공통적으로 N 값이라하고최신 AUS 지오이드로근거해야한다. 이높이는 NSW 주에걸쳐 +5 에서 +40 미터정도의범위에있다. 최근의 AUS 지오이드는인터넷 ( 를통해얻을수있다. 베이스라인은폐합된형태로형성되어야한다. 비폐합은따라서확인되어질수있고필요하다면조정이이루어진다. 채택된조정기술은비조정으로부터최소제곱법까지변화하며이는측량의환경에좌지우지된다.

157 146 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 6.5 Data Archiving All practically available observations must be retained when GNSS observations are u sed in the preparation of a survey plan. Exemptions include many real time GNSS t echniques, where it is not possible to retain correction/augmentation signals. Similarl y, when online processing is used (e.g. AUSPOS), the Surveyor need only retain a copy of their own GNSS data. 6.6 AUSPOS AUSPOS is an example of absolute positioning whereby coordinates are derived ind ependent to the local datum (e.g. GDA94 (1997)). Further, heights are derived from ellipsoid values with geoidellipsoid separation applied; therefore they are not strictly A HD. Accuracy of the technique is dependent on observation length, the antenna mod el and the satellite orbit data adopted for processing. LPI uses coordinates from precisely determined AUSPOS sites for quality assurance o f the existing survey control network, and the data will be included in future re-adjus tments of the datum. The major issue with AUSPOS surveys is their proximity to existing control. In some a reas of the State, the difference between absolute (GDA94 (2012)) and locally (GDA 94 (1997)) derived GDA and AHD is significant. If local coordinates are required, s ome form of site transformation (also known as site calibration or localisation) may b e necessary. With regard to network design, a single AUSPOS observation is a radiati on (or an unchecked measurement) and is treated accordingly. Good survey practice is to ensure all measurements are verified. Surveyors wishing to contribute AUSPOS data to the State Survey Control Network sh ould consult Surveyor General s Direction No. 12: Control Surveys and SCIMS, available at: Horizontal accuracy up to and including Class A may be assigned. AHD accuracy will not exceed class C. 6.7 Continuously Operating Reference Station (CORS) CORSnet-NSW ( is a network of GNSS co ntinuously operating reference stations (CORS) providing fundamental positioning infra structure for New South Wales that is accurate, reliable and easy to use. The CORSn et-nsw network continuously observes and corrects satellite navigation signals in ord er to provide international standard, highaccuracy positioning across NSW. Real-time data is streamed to users via a wireless internet connection. The following discussion applies to all CORS networks. Various observation techniques are used in conjunction with CORS networks: Post processing, where static observations are made in the field and baseline vect ors from the stations are computed later using processing software. Single-base RTK, where the roving user receiver computes the baseline vector from the reference (base) station using correction data transmitted via a communication lin k in real time.

158 부록 데이터아키아빙 GNSS 관측이측량도면의준비과정에서사용될때는사용가능한모든관측값들은꼭보유상태에있어야한다. 예외는증대및보정신호를보유하기불가능한많은실시간 GNSS 기술을포함한다. 유사하게온라인프로세싱이사용되며 ( 예 : AUSPOS) 측량사들은오직본인의 GNSS데이터만을필요로한다. 6.6 AUSPOS AUSPOS는절대측위방법의한예이다. 이로인하여좌표들은지역측지계 (GDA94) 와는독립적인형태로좌표를제공한다. 또한, 높이는적용된타원체및지오이드분리와함께타원체값으로부터얻어진다. 따라서엄격히따지면 AHD 가아니다. 기술정확도는관측길이, 안테나모델, 프로세싱을위해채택된궤도데이터에따라다르다. LPI는정확하게결정되어진 AUSPOS사이트로부터얻어진좌표들을사용하며이는존재하는측량컨트롤네트워크의확인을위해서필요하다. 또한데이터는측지계의재조정을위해포함되어질것이다. AUSPOS측량의주요한이슈는존재하는컨트롤로의근접성이다. 주지역의어떤지역에서는 GDA 및 AHD로부터얻어진절대 GDA94(2012) 와지역 GDA94(1997) 사이의차이가매우중대하다. 만약지역좌표가요구된다면사이트변화의형태 ( 사이트캘리브래이션혹은지역화 ) 가필요할수있다. 네트워크디자인에관해서는싱글 AUSPOS관측은방사형태 ( 미확인된측정 ) 가되고여겨진다. 좋은측량방식은모든측정이확인되는것이다. 주의관할측량컨트롤네트워크및 AUSPOS데이터에역할을하길원하는측량사는측량국방침 No12( 컨트롤측량및 SCIMS) 을참조 ( rections) 클래스 A수준을포함한평면정확도는할당되며 AHD정확도는클래스C를능가하지않을것이다. 6.7 상시관측소 (CORS) CORSnet-NSW( 는 GNSS 상시관측소의한네트워크이다. 이는기본포지셔닝인프라를 NSW주내지역을대상으로, 신뢰할만하고쉽게사용가능하도록제공하고있다. CORSnet-NSW 네트워크는국제표준, 고정확도위치정보을제공하기위해올바른위성항법신호를계속해서관측한다. 실시간데이터는무선통신을통해서사용자에게전달된다. 다음의논점은모든 CORS 네트워크에적용되는사항이다. 후처리 : 정지측위는필드에서만들어지고각수신국의베이스라인벡터는프로세싱 S/W를사용하여계산된다. 싱글RTK : 이동국사용자는실시간으로전송매체를통해받은보정데이터를사용하는기준국으로부터의베이스라인벡터를계산한다.

159 148 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Network RTK (NRTK), where the roving user receiver computes its position based o n connections to multiple reference stations surrounding the user in real time. There are benefits from AUSPOS or CORS networks in cadastral or mining surveying. However, fundamental surveying principles and accuracy requirements still apply. Although CORSnet-NSW reference stations are assigned local GDA94(1997) and AH D71 values(available through SCIMS), the coordinates derived directly from CORSnet- NSW using RTK/NRTK refer to GDA94(2010) and are absolute in terms of adjacent existing marks. Therefore, as with AUSPOS, the proximity of the survey to existing lo cal control must be taken into consideration. If local GDA94(1997) coordinates are required, a site transformation (also known as site calibration or localisation) needs t o be applied. In instances where local coordinates are not required (e.g. distance an d bearing) absolute coordinates are sufficient and a site calibration is not necessary. With regard to network design, a single CORS observation is a radiation and is treate d accordingly. For CORS results under optimal conditions, horizontal accuracy up to and including Class C may be achieved, however AHD vertical accuracy will not exceed Class C. 7. Information Shown on Deposited Plans or Mine Plans Where coordinates derived from GNSS observations are being shown on a survey pla n, they shall be provided as MGA coordinates (i.e. E, N) with the appropriate Zone (see Table 1). The use of GNSS leads to a variety of outcomes not achievable by traditional cadast ral or mining survey methods. Therefore, it is desirable that the next user of a Depos ited Plan or Mine Plan is made aware that GNSS observations were used to derive s ome of the measurements shown. It is required that all Survey Plans where GNSS me asurements are involved must be annotated as per Clause 67 of the Surveying and S patial Information Regulation The results of the Survey Validation, i.e. the comparison of a GNSS observation and the external source, must be clearly shown on the survey plan (see Tables 2 & 3). If the connections from CORS and/or established Base Stations to Permanent Marks i n the area subject to survey are greater then 5,000 metres, then the long connection should be described as a Grid Distance. See Table 3 and Section Grid Distan ce to Ground Distance Corrections for a full description of requirements. Where heights from a GNSS technique are shown on a survey plan, GNSS ellipsoidal heights must be transformed to AHD71 orthometric heights, e.g AHD. 8. Top Ten Tips for GNSS Users 0. Know your Kit. Surveyors are encouraged to know how to drive their equipment. A thorough understan ding of the instruments settings is required and how those settings affect the results.

160 부록 149 네트워크 RTK(NRTK) : 이동국사용자는실시간으로사용자를둘러싸인다중기준국들의연결에기초해위치를계산한다. 지적및광산측량분야에서 AUSPOS 혹은 CORS네트워크의장점은많다. 그러나기초측량원리및정확도요구사항은여전히적용되고있다. 비록 CORSnet-NSW 기준국이지역 GDA94(1997) 및AHD71 값 (SCIMS제공) 으로할당되었다고할지라도 RTK/NRTK를사용함으로써 CORSnet-NSW로직접적으로얻어진좌표는 GDA94(2010) 을참조한다. 또한그좌표는존재하는인접마크들의관점에서절대적이다. 따라서 AUSPOS의경우기존지역컨트롤과측량과유사성은고려되어져야한다. 만약에지역 GDA94(1997) 좌표가요구되어진다면사이트변환 ( 사이트캘리브래이션혹은지역화 ) 을필요로한다. 지역좌표를요하지않는다면 ( 예 : 거리및베어링 ), 절대좌표는충분하고사이트캘리브래이션을필요로하지않는다. 네트워크디자인에서싱글 CORS관측은하나의방사형태일뿐이다. 최선의조건, 평면정확도하및클래스 C를포함하는 CORS 결과가만족되어야하나 AHD의수직정확도는클래스 C를능가하지않을것이다. 7. 도면에나타난정보 GNSS 관측으로얻어진좌표는측량도면에표시되어질때적절한 Zone정보와함께 MGA좌표로제공될수있다 ( 표 1참조 ). GNSS의사용은전통적지적및광산측량방법에의해성취불가능한다양한결과를도출할수있다. 따라서도면의다음사용자가측정값을얻기위해사용된 GNSS 관측사항을알수있게하기위해이상적이다. GNSS 측정이관계된모든측량도면들을측량및공간정보규정 2006의 67항에명시되어있다. 측량타당성조사의결과로 GNSS 관측과외부자료의비교는명백하게도면에보여줘야한다 ( 표 2와 3). CORS 및기구축된베이스기준국으로부터영구마크점들로의연결이 5000미터보다크다면장거리연결은하나의격자거리로서묘사되어야한다. 요구조건의모든설명은표 3과 6.2.1파트 ( 지상거리보정의격자거리 ) 를참조하면된다. GNSS 기술에서높이는측량도면에보여진다. GNSS 타원체고는 AHD71 정표고로변환되어야한다 ( AHD). 8. GNSS 사용자를위한 10가지팁 0. 사용장비를인지측량사들은장비를어떻게사용하는지를파악해야한다. 장비의세팅이결과에많은영향을미치는것을인식해야한다.

161 150 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 1. Traceability Surveyors must adopt GNSS best practices to ensure results. GNSS observations are currently NOT traceable to a recognised value standard. 2. Averaging (Windowing) RTK surveys should observe for 1-2 minutes to remove large outliers. 3. Double Occupations Double occupations are required to eliminate blunders. The height of the antenna sh ould be varied. Re-occupation should be after 30 minutes has elapsed. 4. Site Transformation Occupy at least 3 established survey marks that have accurate AHD values. 4 marks will give a better result. The marks should surround the survey project. 5. Antenna Models & Heights Only use ABSOLUTE antenna models. Use IGS models and consult your GNSS dealer for assistance. Measure the antenna height using cm and inches to check precision. 6. Network RTK Network RTK has the same look and feel as single base RTK, only Better, Faster and More Reliable.

162 부록 추적성측량사들은결과를확신하기위한 GNSS 의최적의활용을채택해야한다. GNSS 관측은인식된값의기준으로추적가능한형태가현재지원되지않는다. 2. 평균화 ( 윈도윙 ) RTK 측량은아웃라이어를소거하기위해 1~2 분관측을해야한다. 3. 반복관측이중작업은큰실수를제거하기위해요구된다. 안테나의높이는변해야만한다. 재작업은 30 분경과후에시행해야한다. 4. 사이트변환정확한 AHD 값을가진기구축된측량마크들을적어도 3 개이상점유해야한다. 4 개의마크들은더욱나은결과를제공할것이다. 마크들은측량지역에포함되어야한다. 5. 안테나모델및높이절대형안테나모델을사용해라. IGS 모델을사용하고 GNSS 딜러와상의하여도움을받는다. 정확도체크를위해센티미터및인치를사용하여안테나높이를측정해라. 6. 네트워크 RTK 네트워크 RTK 는싱글 Base-RTK 와매우유사하지만빠르고더욱더신뢰도가높은방법이다.

163 152 네트워크 RTK 지적측량실용화연구

164 부록 153 NRTK vs RTK: 평균으로부터편차 NRTK vs RTK: 평균으로부터거리편차

165 154 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 7. Cadastral Surveys The Surveying & Spatial Information Regulation specifies outcomes from surveys, not techniques. 8. AUSGeoid09 Use AUSGeoid09, rather then AUSGeoid98. AUSGeiod09 give superior results for COR S and AUSPOS users.

166 부록 지적측량측량및공간정보규정은기술기법아닌측량의결과물들을명시한다. 8. AUS지오이드09 98버전보다는 AUS지오이드09를사용해야하는데이는 AUSPOS 사용자및 CORS에관한최우선의결과를제공한다.

167 156 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 9. Nearest Base Use the nearest Base Station for single base users. 10. Poor Mobile Coverage Mobil communications will be dependent upon signal strength. If signals are week it may be possible to rebroadcast the signal, however special permission may be requir ed. 9. Conclusion Many GNSS techniques may be used in cadastral and mining surveys but it is up to the Surveyor s professional discretion to determine the most appropriate GNSS techni que having regard to the accuracy required by the survey. Contact Details: Senior Surveyor Survey Infrastructure and Geodesy Land and Property Information PO Box 143 Bathurst NSW 2795 Ph: GNSS Test Networks available from:

168 부록 최인접기준싱글기준의사용자를위한최인접기준국을사용해야한다. 10. 저성능통신범위통신방법은신호세기에따라유동적이다. 신호가약하다면신호를재전송하는것은가능할수있으나특별허가가요구되어진다. 9. 결론많은 GNSS 기술이지적및광산측량에서사용되어지고있으나측량에서요구된정확도를가지기위한가장적절한 GNSS 기술을결정하는것은측량사의전문적재량에의존되어진다.

169

170 부록 3 부록 159

171 160 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Cedars RTK Library Reference Documentation 태블릿 PC 기반 Network RTK 측량소프트웨어

172 부록 161 Introduction 본기술문서에서는 Cedars RTK Library 에대하여소개한다. 해당라이브 러리는 RTK 서버접속과 RTCM 메시지분석, 위성정보표시및 RS-232 케이블을통한 RTK GPS 연결제어기능을포함하고있다. System Requirements 다음은본라이브러리가작성되고테스트된환경이다. Mac OS X XCode 4.5 Automatic Reference Counting (ARC) ios 5.0 or later The New ipad, iphone 4S Frameworks 다음은본라이브러리가실행되기위해필요한프레임워크이다. Core Foundation Core Location External Accessory

173 162 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 CLNTRIPConnector Class Reference 상속프로토콜프레임워크헤더 NSObject CLNTRIPConnectorDelegate Core Foundation Core Location CLNTRIPConnector.h Overview CLNTRIPConnector 클래스는 NTRIP 얻기위하여사용된다. 서버에접속하여데이터스트림을 (weak, nonatomic) id<clntripconnectordelegate>delegate; 서버로부터얻은데이터를처리할수있는 delegate. CLNTRIPConnector Delegate (nonatomic) CLLocationCoordinate2D location; NTRIP 서버에보정정보를요청할때사용되는위치정보. Latitude와 long itude 값을대입한다. Notifications #define CLNTRIPConnectorDidReceivedNotification NTRIP 서버로부터데이터를받았을때사용되는 notification이다. 받아온데이터의크기를 NSNumber 형태의 object로가져온다.

174 부록 163 Methods + (id)sharedconnector; Singleton 형태의객체 (instance) 를불러온다. 이는어떤뷰컨트롤러에서본클래스를호출할때라도손쉽게하나의객체에접근하기위해서사용된다. Parameters 없음 Return Value 처음호출하는경우객체를하나생성해서반환하고, 그이후에호출한경 우에는이전에생성한객체의 reference 를반환한다. Methods (cont d) - (void)startconnectionwithhost:(nsstring *)host port:(nsuinteger)port mountpoint:(nsstring *)mountpoint userid:(nsstring *)userid password:(nsstring *)password; 지정한 parameter 값들에대하여접속을시작한다. 사용자가지정한 locat ion에값에근거해서 NTRIP 서버에요청 (request) 를보내고그결과로받은데이터에대하여 delegate 객체의 connector:didreceivedata:length: 메소드를호출한다. Parameters host port 접속하려는 NTRIP 서버의호스트 ( 예 : vrs.ngii.go.kr) 서버의포트번호

175 164 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 mountpoint 마운트포인트 userid NTRIP 사용자아이디 password 사용자패스워드 Return Value 없음 Example 서버접속에사용되는코드는다음과같이호출이가능하다. [[CLNTRIPConnector sharedconnector] setdelegate:segue.destination ViewController]; [[CLNTRIPConnector sharedconnector] startconnectionwithhost:_host Label.text port:_portlabel.text.intvalue mountpoint:_mountpointlabel.text userid:_usernamelabel.text password:_passwordlabel.text]; Methods (cont d) - (void)stopconnection; NTRIP 서버와의연결을끊고데이터스트림받는것을중지한다. Parameters 없음

176 부록 165 Return Value 없음 CLReceiverManager Class Reference 상속 프로토콜 NSObject CLReceiverManagerDelegate 프레임워크 헤더 CLReceiverManager.h Overview CLReceiverManager 클래스는 ipod 커넥터를통하여연결된 RTK-GPS와의연결상태관리및데이터입출력을관여하는매니저클래스이다. 어플리케이션에서 RedPark 케이블을통한접근을하기위해서는다음과같이 com.redpark.hobdb9 스트링을지원하는외부액세서리목록 plist에추가하여야한다. Definition typedef enum { CLReceiverManagerStatusDisconnected, CLReceiverManagerStatusConnected, CLReceiverManagerStatusDataReceived, } CLReceiverManagerStatus;

177 166 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 (strong, nonatomic) CLReceiverLocationData *locationdata; (strong, nonatomic) CLReceiverSatellitesData *satellitesdata; (weak, nonatomic) id<clreceivermanagerdelegate> delegate; GPS로부터받은위치 / 위성정보를핸들할수있는 delegate를지정한다. Notifications #define CLReceiverManagerDidReceivedNotification GPS로부터데이터를받아온경우바이트크기를 NSNumber의형태로포함하여 notification이이루어진다. #define CLReceiverManagerLocationDidChangedNotification GPS로부터위치정보를받아온경우. #define CLReceiverManagerSatellitesDidChangedNotification GPS로부터위성정보를받아온경우.

178 부록 167 Methods + (id)sharedmanager; Singleton 형태의객체 (instance) 를불러온다. 이는어떤뷰컨트롤러에서본클래스를호출할때라도손쉽게하나의객체에접근하기위해서사용된다. delegate가설정되어있다면 RTK GPS로부터수신받은 NMEA 스트링을내부적으로 decoding하게된다. 그결과에따라서위치정보가없데이트된경우 receivermanager:didreceivelocationdata: 메소드를호출하고, CLReceiverManagerLocationDidChangedNotification 알림을한다. 위성정보가업데이트된경우 receivermanager:didreceivesatellitedata: 메소드를호출하게된다. 동시에 CLReceiverManagerSatellitesDidChangedNotif ication 알림을한다. Parameters 없음 Return Value 처음호출하는경우객체를하나생성해서반환하고, 그이후에호출한경 우에는이전에생성한객체의 reference 를반환한다. Methods (cont d) - (void)beginemulation; 디버깅을위한메소드이다. 샘플 NMEA 스트링을생성하여 parsing하여준다. Parameters 없음

179 168 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Return Value 없음 Remarks 다음과같은데이터가 0.3 초간격으로생성되게된다. $GPGGA, , ,N, ,E,1,04,1.9, ,M,19.281,M,,*5F $GPGSV,4,1,11,17,30,292,30,19,21,081,,20,38,148,40,8,32,234,42*4B $GPGSV,4,2,11,32,39,107,,28,57,311,33*79 $GLGSV,4,3,11,79,44,282,36,80,16,330,,81,49,321,,72,12,029,*67 $GLGSV,4,4,11,78,26,207,*5B $GNGSA,A,2,20,8,28,,,,,,,,,,1.9,1.9,0.0*1D $GNGSA,A,2,79,,,,,,,,,,,,1.9,1.9,0.0*23 $GPGGA, , ,N, ,E,1,04,1.9, ,M,19.281,M,,*59 $GPGSV,4,1,11,17,30,292,,19,21,081,,20,38,148,39,8,32,234,41*45 Methods (cont d) - (void)endemulation; 디버깅을위한메소드이다. NMEA 스트링생성을중지한다. Parameters 없음 Return Value 없음

180 부록 169 CLReceiverLocationData Class Reference Overview 위치정보를기록하기위한데이터클래스이다. (nonatomic) double (nonatomic) double (nonatomic) double (nonatomic) double (nonatomic) int (nonatomic) int (nonatomic) double (nonatomic) double height; Methods - (BOOL)isValid; 위치데이터가유효한지확인한다. GPS Time 값을기준으로 0.0이면유효하지않은것으로판단한다.

181 170 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 CLReceiverSatellite Class Reference Overview 하나의위성정보를기록하기위한데이터클래스이다. Definition typedef enum { CLReceiverSatelliteTypeGPS = 0, CLReceiverSatelliteTypeGLONASS = 1, } CLReceiverSatelliteType; (nonatomic) CLReceiverSatelliteType (nonatomic) int (nonatomic) double (nonatomic) double (nonatomic) double signalstrength; Methods - (BOOL)isValid; 위치데이터가유효한지확인한다. Signal strength 값이 0.0보다크면유효한것으로판단한다.

182 부록 171 CLReceiverSatellitesData Class Reference Overview 복수의위성정보를기록하기위한데이터클래스이다. (atomic) int (atomic) double (atomic) double (atomic) double (atomic) NSMutableArray (atomic) NSArray *validsatellites; Methods - (void)clear; 현재저장중인위성의목록을초기회한다. - (CLReceiverSatellite *)objectatprn:(int)prn; PRN에해당하는위성정보를반환한다.

183 172 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 CLSatelliteViewController Class Reference 상속 UIViewController 프로토콜 프레임워크 UI Kit 헤더 CLSatelliteViewController.h Overview CLSatelliteViewController 클래스는위성정보를표시하기위한 view cont roller 클래스이다. (weak, nonatomic) CLReceiverSatellitesData *satellitedata; 최근에수신된위성정보. Resources 위성정보를표시하기위하여다음과같은이미지파일이사용된다. bg-satellites 위성정보가표시되는배경 sat-gps-green 활성화된 GPS 이미지 sat-gps-grey 비활성화된 GPS 이미지 sat-glonass-green 활성화된 GLONASS 이미지 sat-glonass-grey 비활성화된 GLONASS 이미지

184 부록 173 Methods - (void)refresh; 화면을새로운위성정보에맞게업데이트한다. Parameters 없음 Return Value 없음 Remarks 이함수는직접호출하기보다는 CLReceiverManagerSatellitesDidChange dnotification 알림에따라서호출되는것이기본이다. 본 view controller

185 174 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 에는 viewdidload: 메소드에서다음과같이알림을등록하고있다. [[NSNotificationCenter defaultcenter] addobserverforname:clreceive rmanagersatellitesdidchangednotification object:nil queue:[nsoperatio nqueue mainqueue] usingblock:^(nsnotification *note) { self.satellitedata = note.object; [self refresh]; }]; Methods (cont d) - (void)beginemulation; 디버깅을위한메소드이다. 샘플 NMEA 스트링을생성하여 parsing 하여준다. Parameters 없음 Return Value 없음 Remarks 다음과같은데이터가 0.3 초간격으로생성되게된다.

186 부록 175 $GPGGA, , ,N, ,E,1,04,1.9, ,M,19.281,M,,*5F $GPGSV,4,1,11,17,30,292,30,19,21,081,,20,38,148,40,8,32,234,42*4B $GPGSV,4,2,11,32,39,107,,28,57,311,33*79 $GLGSV,4,3,11,79,44,282,36,80,16,330,,81,49,321,,72,12,029,*67 $GLGSV,4,4,11,78,26,207,*5B $GNGSA,A,2,20,8,28,,,,,,,,,,1.9,1.9,0.0*1D $GNGSA,A,2,79,,,,,,,,,,,,1.9,1.9,0.0*23 $GPGGA, , ,N, ,E,1,04,1.9, ,M,19.281,M,,*59 Methods (cont d) - (void)endemulation; 디버깅을위한메소드이다. NMEA 스트링생성을중지한다. Parameters 없음 Return Value 없음

187 176 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 Sample Application 본라이브러리의활용을위하여다음과같은 sample application이존재한다. 화면의구성은오른쪽과같으며, 세종류의탭 (tab) 으로이루어져있다. 첫번째탭은 NTRIP 서버에접속을테스트할수있다. 호스트이름과포트, 마운트포인트및사용자이름, 암호를입력하여접속을시도할수있다. 두번째탭은 NMEA parsing을테스트할수있다. Emulate 버튼을누르면샘플메시지가생성되기시작하면세번째탭에서위성정보를확인할수있다. 세번째탭은 GPS로부터수신된위성정보를화면에표시해주는컴포넌트를테스트할수있다.

188 부록 4 부록 177

189 178 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 가용위성사용자선택소프트웨어 최근출시되고있는스마트폰의가상현실기능을이용하여, 가시위성의위치를상공화면에투영하면아래그림과같은소프트웨어를개발할수있다. 현재위치와위성의개별위치간상관관계를통하여현재위성의방위각과앙각을구하고, 이를카메라에비치는영상부분중해당하는위치의픽셀에도시함으로위성과상공장애물간의관계를표시할수있다. 또한화면에도시된위성아이콘은버튼기능을하여 DOP 산출식에선택적으로사용할수있다. 소프트웨어의하단과오른쪽의기포기는스마트폰이수평을유지할수있도록도움을준다. [ 가용위성선택소프트웨어 ] 상기의스마트폰용장치는아래와같은구성으로이루어지는데, 스마트 폰의가속도계 (accelerometer) 와자기센서 (magnetometer), 카메라는가상현 실구현환경을제공하고, GPS 궤도정보를제공하는 RTCM version 3 의

190 부록 179 MT1019 수신을통해현재위성의기하학적배치를계산할수있다. [ 프로그램의구성 ] [ 위성궤도의좌표변환 ]

191 180 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 1) 스마트폰화각측정 [ 아이폰의센서 ] [ 스마트폰화각측정 ] 본연구에사용된스마트폰은 apple사의 i-phone3gs이고탑재된카메라가상공장애물을충분히담을수있는지를확인하기위하여위와같은방식으로카메라화각을측정하였다. 화각측정을위해천장타일의크기가 61cm로규격화되어있다는점을착안하여공간정보연구원의문서고내에서촬영을하여이를사용하였다. 사진촬영결과아래그림과같이촬

192 부록 181 영된사진너비의절반은약 67.7cm 로관측되었고, 수직거리가 199cm 임 을감안할때화각은약 40 도로예상된다. 이경우 elevation angle 이 70 도 이상인위성만사용가능하므로, 측량업무에활용은사실상불가능하다. [ 아이폰카메라의화각 ] 2) 스마트폰화각개선장비화각이 40도인스마트폰의화각개선을위하여아래와같은보조장치를사용하도록한다. 본제품은 schneider의 ipro lens로광각렌즈와어안렌즈패키지로구성되고어안렌즈의경우긴쪽방향으로약 62도의기존화각을 165도까지늘려 10도이상의위성앙각도시에활용이가능할것으로보인다. [ 렌즈별사양 ] LENS DESIGN FOV STILL FOV VIDEO 35MM EQUIVALENT STILL 35MM EQUIVALENT VIDEO iphone N/A mm 42mm Fisheye 3 elements mm 16mm

193 182 네트워크 RTK 지적측량실용화연구 [ 아이폰용광각카메라 ] [ 일반렌즈와어안렌즈의비교 ]