3차원 지적공간정보기반 구축방안에 관한 연구 = (A) study on construction method of 3 dimensional cadastral spatial information base data

입체적 토지관리와 소유권 보호를 위한 3차원 지적정보 구축 방안을 연구했다.

<국문초록> 우리나라의 2차원 지적제도는 지적공부에 등록하는 정보의 범위가 한정되어 있어 빠르게 변화하는 사회환경에 부적합하고, 복잡 다양해진 수요자 요구사항을 충족시키지 못하고 있는 실정이다. 그리고 국가공간정보의 인프라 구축 차원에서 다양한 공간정보들이 3차원으로 규격화되어 표현되고 있지만, 토지에 대한 가장 원초적인 데이터라 할 수 있는 지적정보는 아직까지 2차원에 머물러 있어 지적정보와 공간정보의 완벽한 융합을 기대하기 힘든 상황이다. 이로 인해 입체적 토지관리 및 소유권 보호 제도의 신뢰성 확보를 위해 현재의 2차원 지적정보 뿐만 아니라 지표면의 표고를 포함한 토지의 3차원 지적정보는 물론 필지 상․하에 존재하는 다양한 시설물의 공간정보를 등록․관리할 수 있는 3차원 지적제도의 도입 필요성이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 지적에 대한 개념을 재정립하고, 토지의 평면위치(X, Y)와 함께 높이(H)를 지적공부에 등록할 수 있는 방안과 이후 지속적으로 지적공부를 등록․관리할 수 있는 3차원 토지이동정리방안을 제시하였다. 아울러 3차원 지적정보와 각종 공간정보를 효율적으로 관리 및 활용할 수 있는 3차원 지적공간정보시스템 구축방안을 연구함으로써 미력하나마 평면지적의 한계를 뛰어넘는 선진 지적제도로의 발전에 기여하고자 하였다.

구체적인 연구방법으로는 첫째, 3차원 지적에 대한 국․내외 연구동향을 분석하여 3차원 지적의 정의를 새롭게 정립하였으며, 2차원 지적의 문제점 분석을 통해 3차원 지적의 필요성을 도출하였다. 둘째, 지적도면을 세계측지계로 좌표변환하고 항공 LiDAR 데이터와 중첩하여 별도의 보간 알고리즘을 개발 적용함으로써 토지경계점의 표고 추출을 통한 3차원 지적도를 제작하였다. 셋째, 다양한 3차원 지적측량방법의 특성을 비교하고 그 중 Network RTK 측량의 활용 가능성을 검토하여 토지의 절․성토 등 지형변화지역을 대상으로 3차원 토지이동정리 방법을 제시하였으며, 3차원 지적측량의 경제성 분석을 실시하였다. 넷째, 3차원 지적정보를 토대로 지상, 공중, 지하에 걸친 각종 토지 관련 정보를 융합한 3차원 지적공간정보시스템 구축방안 및 3차원 지적공부 모델을 제시하고 이에 따른 기대효과를 분석하였다. 결론적으로 3차원 지적도 제작을 위해 항공 LiDAR 원시데이터 중 지표면 데이터만을 분류 추출하고, 이를 vector 구조로 변환하여 세계측지계로 변환된 지적도와 중첩을 통해 거리제곱반비례가중평균 보간 알고리즘을 개발 적용함으로써 0.1～0.15m 내외의 수직정확도를 확보한 지적경계점 표고데이터를 추출할 수 있었다.

그리고 3차원 토지이동측량에 Network RTK 기법중 하나인 VRS 측량을 적용하였으며, VRS 측량의 정확도 검증을 위해 검사점의 static 측량성과와 비교한 결과 최대편차가 ±0.04m로 매우 양호하였다. 또한 3차원 토지이동정리를 위해 VRS 측량데이터로부터 1m 격자간격의 DEM을 새로이 생성하였으며, 이로부터 보간을 통해 토지이동필지의 경계점 표고값을 추출하는데 있어 30° 내외의 경사도에서도 ±0.12m 이내의 표고추출 정확도를 확보할 수 있었다. 3차원 토지이동측량의 비용 추산을 통해 기존의 2차원 토지이동측량 및 국가고도자료 갱신에 따른 비용편익을 비교한 결과, 2차원 토지이동측량에 비해 동일한 비용 수준에서 정성적 효과 등 다양한 분야의 편익이 유발되었으며, 소규모 지역에 대해서는 기존의 2차원 지적측량과 병행 실시할 경우 국가고도자료 갱신 등 많은 편익이 발생할 수 있을 것으로 경제성이 분석되었다. 그리고 3차원 지적도를 기본도로 토지특성정보, 지상 건축물정보, 지하 시설물정보를 지적등록하고 각종 토지 관련 정보시스템을 연계하여 가시권 분석, 체적량 산출, 버퍼링 분석, 고도 분석 등의 수행이 가능한 3차원 지적공간정보시스템을 구축하였으며, 각종 대장정보와 도면정보를 통합한 3차원 지적공간정보대장 모델을 제작하였다.

이상과 같이 3차원 지적공간정보기반이 구축되면 사회적인 측면에서 공간정보산업 활성화에 기여하고 지적측량 수요 확대 및 측량산업 고용 창출이 기대되며, 토지이용의 합리화와 소유권 보호 제도의 안정적 정착을 기대할 수 있다. 또한 행정적인 측면에서 국토공간정보의 효율적 관리와 행정비용 절감 효과가 기대되며, 대민서비스의 질적 향상 및 국가공간정보인프라(NSDI)의 구심점으로서 역할이 증대될 것으로 기대된다.

제1장 서 론 1 1. 연구배경 및 목적 1 2. 연구동향 4 1) 국외 연구동향 4 2) 국내 연구동향 5 3. 연구범위 및 방법 8 1) 연구범위 8 2) 연구방법 9 제2장 3차원 지적의 이론적 고찰 12 1. 3차원 지적의 개념 정립12 1) 차원의 정의 12 2) 3차원 지적의 정의 13 2. 2차원 지적의 문제점17 1) 2차원 지적측량의 한계 17 2) 토지등록 정보의 범위 협소 19 3) 입체적 소유권 보호 제도 미비 20 4) 제도적 이원화 21 3. 3차원 지적의 필요성 24 1) 입체적 토지관리 24 2) 소유권 보호 제도의 신뢰성 제고 25 3) 지적측량의 경쟁력 확보 25 4) 공간정보산업 활성화의 역할 증대 27 4. 3차원 지적의 객체 및 등록대상 28 1) 3차원 지적의 객체 28 2) 3차원 지적의 등록대상 29 5. 3차원 공간정보 취득기법 32 1) 사진측량 32 2) 고해상도 위성영상 및 SAR 영상 33 3) ALS 및 지상 LiDAR 35 4) MMS 36 5) 지상측량 37 6) 수치지도 38 7) 3차원 공간정보 취득기법의 특성 비교 40 6. 소 결 41 제3장 LiDAR를 이용한 3차원 지적 공간정보 취득 42 1. 연구대상지 선정 42 2. 지적도면의 세계측지계 좌표변환 44 1) 좌표변환 공통점 선점 44 2) 좌표변환 모델의 선정 46 3) 좌표변환계수 산출 48 4) 좌표변환 왜곡량 계산 50 5) 지적도면 좌표변환 52 6) 좌표변환 정확도 평가 53 3. LiDAR 자료처리 및 DEM 제작 57 1) LiDAR 자료취득 57 2) 자료처리 58 3) 지