KR100529511B1 - 도로경계선 측량을 통한 수치지도의 제작 및 이를 이용한ｇｉｓ의 구축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로경계선 측량을 통한 수치지도의 제작 및 이를 이용한 GIS의 구축방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 GPS 수신기를 통하여 도로경계선상 임의 지점의 좌표값을 실시간으로 획득하고, 그 오차를 보정하여 얻은 보정좌표값들을 연결함으로써 도로경계선에 대한 수치지도를 제작하고 이를 반영하여 GIS를 구축하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라 구축된 GIS에서는 오차가 생기기 쉬운 도로 경계선 및 도로간의 교차점을 보다 정확하고 정밀하게 측정하고, 측정한 좌표값의 오차를 보정함으로써 한층 더 정밀한 도로정보를 제공하는 GIS를 구축하는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따르면 측정일자별로 측량데이터를 분류하여 저장함으로써 GIS에 포함된 정보가 반영된 날짜를 확인하고 측정일자별로 정보를 검색할 수 있도록 한다.

Description

도로경계선 측량을 통한 수치지도의 제작 및 이를 이용한 ＧＩＳ의 구축방법{Method for Producing Digital Map by Road Boundary Measuring and Constituting Geographic Information System Using the same}

발명의 분야

본 발명은 도로경계선 측량을 통한 수치지도의 제작 및 이를 이용한 GIS의 구축방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 GPS 수신기를 통하여 도로경계선상 임의 지점의 좌표값을 실시간으로 획득하고, 그 오차를 보정하여 얻은 보정좌표값들을 연결함으로써 도로경계선에 대한 수치지도를 제작하고 이를 반영하여 GIS를 구축하는 방법에 관한 것이다.

발명의 배경

지리정보시스템은 지리적 자료를 수집, 저장, 분석, 출력 할 수 있는 컴퓨터 응용 시스템으로 지형공간에 관한 모든 정보를 컴퓨터에 저장, 이를 바탕으로 인간이 사는 공간과 관련된 의사 결정을 효율적으로 하려는 시도의 산물로서 국토를 개발하고 제어하기 위한 목적으로 사용되어 오고 있다.

인간이 땅에 대한 정보를 얻는데 전통적인 수단으로 지도가 이용되어 왔으며 지도는 중요지형, 시설물 등 땅에 대한 정보가 기록되어져 각각 해당분야에 필요한 정보를 제공하는 자료원이었다. 그러나, 지도는 수시로 변하는 내용들을 수록하기 어려워 이용에 한계를 느끼게 되고 컴퓨터를 이용하여 자료를 수집, 처리, 분석하는 효과적인 이용방안을 제시하게 되었으며, 방대하고 다양한 자료를 효율적으로 처리할 수 있는 종합적 공간처리 기술인 GIS가 발달하기에 이르렀다. GIS는 자연 및 사회·경제적 정보를 지리적 공간 위치에 맞추어 입력, 저장해서 여러 목적에 맞게 활용, 분석하는 기술로써 각종 데이터의 수집과 처리작업에 대해 경제성과 능률성을 제공해 주며 디지털 컴퓨터의 이용으로 데이터 저장 및 공간 정보 이용에 획기적인 계기를 마련해 주었다.

이러한 GIS를 개발하기 위한 가장 기초적인 자료로서 지도가 있는데 이들 지도는 지형도, 지질도, 토양도, 지적도 및 지하 시설물인 상·하수도, 지하 전화 배선, 지하 가스관 등을 표시한 지도들을 포함한다. 상기 지도들은 대개 항공촬영, 측량 등을 통해 제작되며 지형의 선형만을 얻을 수 있을 뿐, 이들을 GIS에 사용하기 위해서는 별도의 측량해석을 통해서 도로의 상태를 수치화 하는 작업이 선행되어야 하며, 이들의 측량해석은 주로 2차원에 대해서만 이루어지는 경우가 대부분이다. 그러나 현재 레저나 군사적인 목적 혹은 환경과 관련하여 3차원 좌표값(x, y, z)을 포함하는 지형도가 필요한 실정이다.

상술한 바와 같이, 도로의 상태를 수치화하거나 측량해석을 통해 얻은 수치화된 도로정보를 얻기 위해 GPS를 장착한 차량을 운행하면서 얻는 정보를 통해 도로의 수치정보를 보정하는 기술들이 제안되어 왔다.

GPS(Global Positioning System)란 미국방성에서 자국의 군사목적을 위하여 개발한 것으로 지구상 어디에서나 기후에 구애 받지 않고 표준좌표계에서의 위치, 속도, 시간 측정을 가능하게 해주는 인공위성을 이용한 첨단 항법체계 이다. 민간이 이용할 수 있도록 개방한 서비스로 C/A(Coarse-Acquisition)코드를 사용하는 신호는 누구나 받을 수 있지만 미 국방성에서 고의적으로 신호의 정밀도를 저하시킨 상황이며, 또한 대기의 상태 등에 따라 오차가 발생한다.

GPS 위치측정의 정확성을 떨어뜨리는 요소들은 크게 3부분으로 나눌 수 있는데, 첫째 구조적 요인으로 생기는 오차로는 인공위성 시간 오차, 인공위성 위치 오차, 전리층과 대류층의 굴절, 잡음(Noise), 다중 경로(Multipath)등이 있다

GPS를 이용하여 측량하는 방법 중, 현지에서 측량가능한 GPS 시스템으로서 실시간 이동측위(RTK)-GPS 방법이 일반적이다. 이러한 방법은 기지점의 보정정보를 실시간으로 미지점에 보내주는 것으로, 일반 GPS 측량에 무선통신을 이용하여 보정정보를 알려줌으로써 두 점간의 거리, 방위 고도차를 실시간으로 측량할 수 있는 측량할 수 있는 측량 방식이다. 주로 방재나 건설분야에서 실시간 처리가 가능한 측량분야와 GIS 데이터 등의 대량 관측의 측량 방법으로서 그 이용가치가 높다.

최근, 수치지도는 다양한 방법으로 업데이트 되고 있는데, GIS의 수요가 가장 많은 도로 수치지도의 정밀도를 보다 높일 필요성이 제기되어 왔다.

이에 본 발명자들은 도로지도에서 정밀도가 떨어지기 쉬운 도로경계선과 교차점을 체계적으로 기록한 수치지도를 개발하고자 예의 노력한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

결국, 본 발명의 목적은 도로 경계선상 다른 도로와 교차점의 좌표값을 우선 측정하고, 나머지 임의의 도로경계선상 좌표값을 측정하고, 좌표값의 오차를 보정함으로써 보다 정밀하고 오차가 적은 도로 경계선이 도시된 GIS를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 GPS 수신기로 측량하여 도로경계선의 좌표값을 획득하고, 획득한 좌표값을 보정하여 수치지도를 제작하고, 이를 반영하여 GIS를 구축하는 방법에 있어서, 상기 수치지도는 다음의 단계를 거쳐 제작하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다:

i) GPS 수신기를 장착한 차량 및 도로 수치지도 데이터베이스를 준비하여 도로경계 좌표값 측정을 준비하는 단계;

ii) 측정대상 도로경계선에 다른 도로와의 교차지점이 존재하는지 여부를 확인하는 단계;

iii) 교차지점이 존재하면 교차지점의 좌표값을 우선 기록하고, 존재하지 않으면 도로경계선상 임의 지점의 좌표값을 기록하여 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 경계선상 임의 지점의 좌표값(Xi, Yi, Zi)을 얻는 단계;

iv) 획득한 좌표값을 보정하기 위한 기준점 위치의 좌표값(SX, SY, SZ) 및 기준점의 GPS 좌표값(GX, GY, GZ)을 획득하는 단계;

v) 기준점의 좌표값(SX, SY, SZ)과 GPS로부터 얻은 좌표값(GX, GY, GZ)으로부터 오차함수(DX=GX-SX, DY=GY-SY, DZ=GZ-SZ)를 얻는 단계;

vi) 상기 측량지점의 좌표값을 단계 iii)의 오차함수로 보정하여 보정좌표값(DX_i, DY_i, DZ_i)을 얻고(여기서 DX_i=X_i-DX, DY_i=Y_i-DY, DZ_i=Z_i-DZ)을 획득하는 단계;

vii) 미리 준비한 도로수치지도 데이터베이스에 좌표값이 저장되어 있는 다른 측정지점과의 거리 및 각도를 측량하고, 상기 보정값을 구한 좌표값의 상대 좌표값을 계산하여 상호 일치하는지 확인하는 단계;

viii) 상기 측정지점의 보정좌표값과 상대좌표값이 일치하지 않으면 iv) 내지 vi) 단계의 좌표값 보정을 반복하고, 일치하면 좌표값을 수치지도 데이터베이스에 저장하는 단계; 및

ix) 상기 저장된 보정좌표값을 연결하여 수치지도를 완성하는 단계.

본 발명에 있어서, 상기 보정좌표값을 수치지도 데이터베이스에 저장하는 viii 단계는, a) 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 주변 도로 시설물, 공사현황을 포함하는 도로 속성정보를 해당 좌표값에 대응되도록 데이터베이스에 입력하는 단계; 및 상기 입력된 도로속성정보를 측량일자별로 분류하여 각 보정된 좌표값에 대응되도록 수치지도 데이터베이스에 저장하는 단계를 거치는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 GPS 수신기를 통하여 도로경계선상 임의 지점의 좌표값을 획득하여 보정하고, 보정좌표값을 저장하고, 보정좌표값을 연결함으로써 도로경계선에 대한 수치지도를 제작하고 이를 반영하여 GIS를 구축하는 것을 특징으로 한다.

특히 본 발명에서는 교차점의 좌표를 보다 정확하게 측정하고, 측정한 좌표값의 오차를 보정함으로써 정밀한 GIS를 제공하도록 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 GIS를 구축하기 위한 수치지도 제작과정의 흐름도를 도시한 것이다.

수치지도를 제작하기 위하여 도 1의 흐름도와 같이, 우선 GPS 수신기를 장착한 차량 및 도로 수치지도 데이터베이스를 준비하여 도로경계 좌표값 측정을 준비한다.

다음으로, 측정대상 도로 경계선상에 도로의 교차지점이 존재하는지 여부를 확인하여(S102) 교차지점이 존재하면 교차지점의 좌표값을 우선 기록하고, 존재하지 않으면 임의 지점의 좌표값을 기록하여 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 경계선상 임의 지점의 좌표값(Xi, Yi, Zi)을 얻는다(S103).

상기 획득한 도로 경계선상 임의 지점의 좌표값(Xi, Yi, Zi)의 오차를 보정한 보정값을 얻고(S104), 보정좌표값을 저장(S105)한 후, 보정좌표값을 연결하여 수치지도를 완성한다(S106).

이때, GPS로 측정한 좌표값에 포함되는 오차를 보정하기 위하여 사용하는 방법은 다음과 같다.

즉, GPS 측정좌표가 포함하는 오차의 원인은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 주변 환경요인에 의한 오차와 GPS 자체가 가지는 요인에 의한 오차가 그것이다. 오차에 영향을 미치는 환경요인은 앞에서 설명한 바와 같이 전리층의 오차와 대류층의 굴절에 의한 오차 및 인공위성의 시간오차이다. 그러나 좁은 지역에서 단시간에 GPS를 사용하여 좌표를 얻는다면, 그 획득 좌표에 영향을 미치는 환경요인은 시간과 공간이 제한되었다는 점으로 미루어 무시할 수 있다. 그러므로 모든 좌표 데이터의 GPS 자체가 가지는 요인에 의한 오차를 보정하여 그 오차를 제거함으로써 GPS를 통해 얻는 보정좌표는 보다 신뢰성이 높은 좌표일 것이다.

보정좌표를 얻기 위한 기준점 위치의 좌표값(SX, SY, SZ)을 얻는다. 다음으로 GPS를 기준점으로 이동시켜 좌표값(GX, GY, GZ)을 획득한 후, 오차함수를 얻어낸다.

오차함수를 구하기 위한 식은 다음과 같다.

오차함수(DX, DY, DZ)=(DX=GX-SX, DY=GY-SY, DZ=GZ-SZ)

상기 오차 함수를 이용하여 실시간으로 측정되는 좌표값(X_i, Y_i, Z_i :i=1,2,......,n)를 얻고, 보정좌표값(DX_i, DY_i, DZ_i)을 얻는다.

보정 좌표값(DX_i, DY_i, DZ_i)=(DX_i=X_i-DX, DY_i=Y_i-DY, DZ_i=Z_i-DZ)

도 2는 본 발명에 따른 GIS를 구축하는데 있어서, 측정지점의 보정좌표값을 구하고, 도로 수치지도 데이터베이스에 저장되어 있는 다른 좌표값과의 상대 좌표를 구하여 상호 일치하는지 확인하는 단계를 거침으로써 보다 정밀하게 수치지도를 제작하는 흐름도를 도시한 것이다.

즉, 미리 준비한 도로 수치지도 데이터베이스에 좌표값이 저장되어 있는 다른 측정지점과의 거리 및 각도를 측량하고, 상기 보정값을 구한 좌표값의 상대 좌표값을 계산하여(S205) 상호 일치하는지 확인하여(S206), 상기 측정지점의 보정좌표값과 상대좌표값이 일치하지 않으면 iv) 내지 vi) 단계의 좌표값 보정을 반복하고, 일치하면 좌표값을 수치지도 데이터베이스에 저장한다(S207).

저장된 보정좌표값은 서로 연결하여 수치지도를 완성한다(S208).

도 3은 본 발명에 따른 GIS의 구축에 필요한 도로 경계상 임의좌표의 측정을 위한 임의지점 선정을 나타낸 것이다. 즉, 하나의 도로 경계선상에 다른 도로와의 교차지점(31)이 존재한다면 교차점을 다른 지점보다 우선 측정하여 좌표값을 얻어내고, 교차점이 없는 경우 도로 경계선상의 임의지점(32)을 선정하여 좌표값을 얻어낸다. 이와 같은 방법으로 얻어낸 좌표값을 연결하여 수치지도를 제작하는 것이다. 이에 부가하여 서술한 오차 보정방법을 사용하여 보정좌표값을 얻어냄으로써, 특히 교차점의 오차가 적은 정밀도 높은 수치지도를 제작한다.

도 4는 본 발명에 따라 GIS를 구축함에 있어서, 본 발명에 따라 GIS를 구축함에 있어서 좌표값에 대응되는 도로속성정보를 측량일자별로 함께 저장하는 흐름도를 도시한 것이다.

즉, GPS 수신기를 장착한 차량 및 도로 수치지도 데이터베이스를 준비하여 도로경계 좌표값 측정을 준비하고(S401), 측정대상 도로 경계선상에 도로의 교차지점이 존재하는지 여부를 확인하여(S402) 교차지점이 존재하면 교차지점의 좌표값을 우선 기록하고, 존재하지 않으면 임의 지점의 좌표값을 기록하여 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 경계선상 임의 지점의 좌표값(Xi, Yi, Zi)을 얻는다(S403).

상기 획득한 도로 경계선상 임의 지점의 좌표값(Xi, Yi, Zi)의 오차를 보정한 보정값을 얻고(S404), 보정좌표값을 저장(S406)한 후, 보정좌표값을 연결하여 수치지도를 완성한다(S407).

상기 보정 좌표값의 저장은 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 주변 도로 시설물, 공사현황을 포함하는 도로 속성정보를 해당 좌표값에 대응되도록 데이터베이스에 입력하고(S405), 상기 입력된 도로속성정보를 측량일자별로 분류하여 각 보정된 좌표값에 대응되도록 수치지도 데이터베이스에 저장하는 단계를 거쳐 저장(S406)함으로써, 보다 효과적으로 GIS에 저장된 정보를 활용할 수 있도록 한다.

즉, 측량일자별로 측량 데이터를 분류하여 측정 좌표값에 대응되도록 저장함으로써, GIS에 포함된 지리적 정보가 반영된 날짜를 확인하고 또한 측정일자별로 지리적 정보를 검색할 수 있도록 한다.

이상에서 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 GIS 구축방법은 GPS 수신기로부터 실시간으로 도로경계선상 좌표값을 측정하고, 특히 교차점의 좌표값을 우선적으로 측정하고, 측정값을 오차함수를 이용하여 보정함으로써 보다 정밀하고 유용성 있는 GIS를 구축할 수 있도록 한다. 또한 본 발명에 따른 GIS 구축방법을 통하여 측량일자별 도로속성 정보를 기록함으로써 업데이트된 날짜를 확인하고 날짜별 정보를 검색할 수도 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

본 발명에 따라 구축된 GIS에서는 오차가 생기기 쉬운 도로 경계선 및 도로간의 교차점을 보다 정확하고 정밀하게 측정하고, 측정한 좌표값의 오차를 보정함으로써 한층 더 정밀한 도로정보를 제공하는 GIS를 구축하는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따르면 측정일자별로 측량데이터를 분류하여 저장함으로써 GIS에 포함된 정보가 반영된 날짜를 확인하고 측정일자별로 정보를 검색할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 GIS를 구축하기 위한 수치지도 제작과정의 흐름도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 GIS를 구축하는데 있어서, 측정지점의 보정좌표값을 구하고, 도로 수치지도 데이터베이스에 저장되어 있는 다른 좌표값과의 상대 좌표를 구하여 상호 일치하는지 확인하는 단계를 거침으로써 보다 정밀하게 수치지도를 제작하는 흐름도를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 GIS의 구축에 필요한 도로 경계상 임의좌표의 측정을 위한 임의지점 선정을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 GIS를 구축함에 있어서, 본 발명에 따라 GIS를 구축함에 있어서 좌표값에 대응되는 도로속성정보를 측량일자별로 함께 저장하는 흐름도를 도시한 것이다.

Claims (2)

1. GPS 수신기로 측량하여 도로경계선의 좌표값을 획득하고, 획득한 좌표값을 보정하여 수치지도를 제작하고, 이를 반영하여 GIS를 구축하는 방법에 있어서,

   상기 수치지도는 다음의 단계를 거쳐 제작하는 것을 특징으로 하는 방법:

   i) GPS 수신기를 장착한 차량 및 도로 수치지도 데이터베이스를 준비하여 도로경계 좌표값 측정을 준비하는 단계;

   ii) 측정대상 도로경계선에 다른 도로와의 교차지점이 존재하는지 여부를 확인하는 단계;

   iii) 교차지점이 존재하면 교차지점의 좌표값을 우선 기록하고, 존재하지 않으면 도로경계선상 임의 지점의 좌표값을 기록하여 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 경계선상 임의 지점의 좌표값(Xi, Yi, Zi)을 얻는 단계;

   iv) 획득한 좌표값을 보정하기 위한 기준점 위치의 좌표값(SX, SY, SZ) 및 기준점의 GPS 좌표값(GX, GY, GZ)을 획득하는 단계;

   v) 기준점의 좌표값(SX, SY, SZ)과 GPS로부터 얻은 좌표값(GX, GY, GZ)으로부터 오차함수(DX=GX-SX, DY=GY-SY, DZ=GZ-SZ)를 얻는 단계;

   vi) 상기 측량지점의 좌표값을 단계 iii)의 오차함수로 보정하여 보정좌표값(DX_i, DY_i, DZ_i)을 얻고(여기서 DX_i=X_i-DX, DY_i=Y_i-DY, DZ_i=Z_i-DZ)을 획득하는 단계;

   vii) 미리 준비한 도로수치지도 데이터베이스에 좌표값이 저장되어 있는 다른 측정지점과의 거리 및 각도를 측량하고, 상기 보정값을 구한 좌표값의 상대 좌표값을 계산하여 상호 일치하는지 확인하는 단계;

   viii) 상기 측정지점의 보정좌표값과 상대좌표값이 일치하지 않으면 iv) 내지 vi) 단계의 좌표값 보정을 반복하고, 일치하면 좌표값을 수치지도 데이터베이스에, a) 수치지도를 제작하고자 하는 대상 도로의 주변 도로 시설물, 공사현황을 포함하는 도로 속성정보를 해당 좌표값에 대응되도록 데이터베이스에 입력하는 단계; 및 b) 상기 입력된 도로속성정보를 측량일자별로 분류하여 각 보정된 좌표값에 대응되도록 수치지도 데이터베이스에 저장하는 단계를 거쳐 저장하는 단계; 및

   ix) 상기 저장된 보정좌표값을 연결하여 수치지도를 완성하는 단계.
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