관측각과 거리를 이용한 세계측지계 변환 성과의 정확도 분석 및 확대적용 방안 연구

세계측지계 변환 성과의 정확도를 분석하고 지적측량 적용 방안을 연구했다.

GNSS(Global Navigation Satellite System)기반 위성측위기술의 발달로 수치지도 제작, 항법, 지구물리 등 다양한 분야에서 위성측량 기반 정밀위치결정 기술의 활용이 증가하고 있다. 지적측량 분야에서도 GNSS 위성측량을 적용하여 성과의 정밀도를 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, ‘20년까지 모든 지적공부에 대한 세계측지계 변환 사업을 국가 정책으로 추진 중이다. 세계측지계 변환 사업이란, 기존 지역타원체(동경측지계)기반 지형·지물에 대한 위치, 거리 등 지적측량 성과를 글로벌타원체(세계측지계)상의 성과로 변환하는 사업을 말한다. 지적측량 분야에서의 세계측지계 변환 사업이 추진됨에 따라, 많은 연구들이 변환 방법에 따른 성과의 신뢰성, 효율성에 대해 진행되어 왔으며, 국가 지적측량에 대한 업무를 위탁받아 수행 중인 한국국토정보공사에서는 관련 연구 결과를 바탕으로 변환 업무를 진행하고 있다. 세계측지계 변환 업무에 사용되는 방식으로는 공통점에 의한 Helmert 변환 방법, 평균편차조정방법, 현형변환방법, 좌표재계산방법 크게 4가지 방법이 있으며, 현재 공사 내에서 가장 상용화 되고 있는 방법은 Helmert 좌표변환 방식이다. 이 방식은 변환하고자 하는 지역 인근의 공통점 선정 후 산출된 변환계수를 이용하여 좌표 변환을 수행하는 방식이다.

그러나 공사 내 수행 중인 Helmert 변환 방식은 공통점 선정 기준의 부재로 수행자마다 변환계수가 상이하여 유일한 최종성과 도출이 되지 않는 문제점이 있다. 이는 세계측지계 변환 사업 취지인 공신력 확보에 위배될 뿐만 아니라, 최근 지가 상승으로 인한 분쟁 소지 위험을 내포하고 있다. 따라서 현재 지적분야에서는 Helmert 변환 방식이 지니는 한계에 대한 대안으로, 세계측지계 변환 시 기준점으로부터 취득된 관측각과 거리를 수학적 모델로 계산하여 변환 성과를 도출하는 좌표재계산방법에 대한 업무 확대 적용이 논의되고 있다. 좌표재계산방법은 필지 경계점 등록 당시의 관측각과 거리를 이용하여 변환하고자 하는 지역의 세계측지계 좌표를 재계산하는 방법으로, 기존 지적측량 성과를 사용하여 변환 좌표를 산출함에 따라, Helmert 변환 방식과는 다르게 동일 수행자가 아니더라도 유일한 성과가 도출될 수 있다. 그러나 좌표재계산 방법은 일부 소규모 지역에 한해 정확도 분석이 진행되어 대단위 지역에 걸친 효용성 분석이 미흡하며, 확대 적용을 위해 고려해야 할 업무 프로세스가 확립되지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 향후 좌표재계산 방법의 업무 확대 적용을 위해, 안양시와 의왕시에 위치하는 대단위 경계점좌표등록지역 4지구를 대상으로 좌표재계산 방법의 정확도 분석을 수행하고, 업무 프로세스를 정립하였다.

본 연구에서는 정확도 분석을 위하여 해당 지구에 대해 좌표재계산 방법과 Helmert 변환을 이용해 각각 세계측지계 변환을 수행하고, 소관청에서 변환 성과의 검증에 사용하는 Network-RTK 관측치를 진값으로 가정하여 각 변환 결과와의 오차를 비교 · 분석하였다. 분석결과 4개 지구의 좌표재계산 방법을 이용한 세계측지계 변환 성과 정확도는 X좌표 평균 0.034m, Y좌표 평균 0.032m로 지적재조사법 기준 유효 정밀도인 0.07m 이하로 나타났으며, 공통점을 이용한 Helmert 변환의 정확도 차이는 4개 지구 모두 mm 수준으로 차이가 미미했다. 또한 좌표재계산 방법의 세계측지계 변환 사업 확대 적용을 위해, 실제 실험지역에 대해 좌표재계산 변환 성과 결과 도출 시 고려해야 했던 모든 제반사항들을 프로세스로 정립하였다. The development of satellite-based positioning technologies based on a global navigation satellite system(GNSS) has increased the utilization of satellite survey-based precise position technologies across various fields including numerical maps, navigation, and geophysics.

The field of cadastral survey is no exception. It is witnessing active researches conducted to improve the precision of results by applying GNSS satellite survey. There is a national policy project going on, and its goal is to transform all the cadastral records into the World Geodetic System by 2020. The Project of World Geodetic System Transformation will transform the cadastral survey results of geographic features based on the old local ellipsoid(Tokyo Datum) including location and distance into the results based on GNSS-based global ellipsoid(World Geodetic System).

With the project going on in the field of cadastral survey, many researches were done on the reliability and efficiency of results according to the transformation methods. Commissioned to carry out cadastral survey works by the government, the Korea Land And Geospatial Informatix Corporation is working on the transformation based on the findings of concerned studies. There are four major methods used in World Geodetic System transformation, and they are Helmert transformation based on common control points, adjustment of mean deviation, linear transformation, and coordinate recalculation. Of them, Helmert coordinate transformation is used most commonly at the Corporation.

It transforms coordinates by selecting common control points in surrounding areas of the target area and using calculated transformation coefficients. There are, however, no selection criteria of common control points in the Helmert transformation method used by the Corporation, which means that different individuals have different transformation coefficients and fail to generate the only final results. Not only does it damage public confidence, which is the purport of Project of World Geodetic System Transformation, but it also poses the risk of potential disputes due to the recent rise of land prices.

The cadastral field is currently discussing the expanded application of coordinate recalculation as an alternative to compensate for the limitations of Helmert transformation. Coordinate recalculation calculates the observed angles and distance obtained from the reference points with a mathematical model to generate transformation results. Coordinate recalculation uses the observed angles and distance at the time of lot boundary point registration to recalculate the World Geodetic System coordinates of the target area. Since it produces transformation coordinates based on the old cadastral survey results, different individual can generate the only results unlike Helmert transformation.

Coordinate recalculation, however, lacks in efficiency analysis across large areas as accuracy analysis has been restricted to some small areas. There is no established job process to consider for its expanded application, either. This study thus analyzed the accuracy of coordinate recalculation and established a job process for its expanded application in four districts of large unit boundary point coordinate registration in Anyang and Uiwang.

For accuracy analysis, the investigator performed World Geodetic System transformations in coordinate recalculation and Helmert transformation in the districts, assumed the RTK observed values used to test the transformation results at concerned authorities as true values, and compared and analyzed errors in each transformation result. The analysis results show that accuracy of coordinate recalculation was average 0.034m in x, average 0.032m in y within error tolerance 0.07m. And the differences were insignificant between coordinate recalculation and Helmert transformation.

In addition, all the aspects that were considered to produce transformation results based on coordinate recalculation in the subject areas were established as a process to promote the expanded application of coordinate recalculation in the Project of World Geodetic System Transformation. Keywords: World Geodetic System, coordinate recalculation