KR100784251B1 - 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량방법 - Google Patents

측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량방법 Download PDF

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KR100784251B1
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박기석
권오섭
신우람
이원춘
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Abstract

본 발명은 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하고, 상기 입력된 등거리에 위치시킨 표척을 시준한 다음, 측점, 표척 및 표척 읽음값을 수득하는 단계; (b) 레이저 거리측정기를 이용하여 상기 레벨 장비와 표척간의 거리 데이터를 추출하는 단계; (c) 상기 추출된 거리 데이터 및 상기 입력된 등거리를 데이터 처리장치에 입력받아 적정거리검사를 수행하는 단계; (d) 상기 적정거리검사 결과값이 허용범위 이내인 경우, 해당 표척을 관측하고, 측점, 레벨 장비와 표척간의 거리, 표척 및 표척 읽음값을 포함하는 속성정보를 저장장치에 저장하는 단계; 및 (e) 상기 저장된 속성정보를 측표보정 및 타원보정하고, 다수의 측점을 조합하여 수준망을 형성한 다음, 상기 수준망의 각 측량결과를 평균하여 표고를 산출하는 단계를 포함하는 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 관한 것이다.
본 발명은 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하여 레이저 거리측정기를 이용하여 등거리 관측이 가능하고, 상기 등거리 관측을 통하여 연직축기울음에 의한 기계조정불안정오차, 시준선과 기포관축이 평행하지 않아 발생하는 오차가 소거되어 신속하고 정확하게 측량이 가능하며, 정확한 정보를 빠르게 제공하여 검사 시간 단축 및 비용이 절감되어 측량의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
등거리 관측, 국가기준점측량, 수준측량, 수준기준점측량, 레벨 장비

Description

측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법 {Method for Measuring National Level Control Point using Equal Distance Survey in Geodetic Surveying}
도 1은 측지측량에 사용되는 국가수준기준점의 속성정보, 전국수준기준점망 등을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 국가수준기준점관측 실시작업의 흐름도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비에서의 관측 원리를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비의 내부 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비의 외부 구조를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점 측량 방법에 사용되는 레벨 장비의 접안시 시각정보를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 국가정밀수준점망 102: 국가수준기준점
103: 기준점성과표 501: 레이저거리측정기
502: 초준렌즈 503: 자동수준장치
504: 액정표시장치 505: 데이터연결케이블
506: 접안렌즈 507a: 데이터저장장치
507b: 데이터처리장치 508: 시준선장치
509: 대물렌즈 601: 저장장치
602: 액정표시장치 603: 기능버튼 1
604: 기능버튼 2 605: 확인버튼
606: 취소버튼
발명의 분야
본 발명은 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하고, 상 기 입력된 등거리에 위치시킨 표척을 시준한 다음, 측점, 표척 및 표척 읽음값을 수득하는 단계; (b) 레이저 거리측정기를 이용하여 상기 레벨 장비와 표척간의 거리 데이터를 추출하는 단계; (c) 상기 추출된 거리 데이터 및 상기 입력된 등거리를 데이터 처리장치에 입력받아 적정거리검사를 수행하는 단계; (d) 상기 적정거리검사 결과값이 허용범위 이내인 경우, 해당 표척을 관측하고, 측점, 레벨 장비와 표척간의 거리, 표척 및 표척 읽음값을 포함하는 속성정보를 저장장치에 저장하는 단계; 및 (e) 상기 저장된 속성정보를 측표보정 및 타원보정하고, 다수의 측점을 조합하여 수준망을 형성한 다음, 상기 수준망의 각 측량결과를 평균하여 표고를 산출하는 단계를 포함하는 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
국가수준측량(leveling, plane survey)은 3차원 좌표에서 높이를 결정하기위한 것으로, 표면에 있는 여러 점들 사이의 고저차 또는 표고를 관측한다. 국가수준점측량의 기준은 평균해수면(지오이드)이며, 수준측량의 결과는 지도제작, 설계 및 시공에 필요한 자료를 제공하는 중요한 정보로, 도로, 철도, 운하의 설계, 계획된 높이의 건설구조물 설치, 배수특성조사, 지도제작 등의 분야에서 기준점을 제공하는 역할을 한다. 국가 기준수준기준점측량은 건설교통부고시 제2002-177호 제3장 수준측량 제39조 및 40조를 준용하여 작업계획, 선점, 측량표의 설치, 관측, 계산, 성과정리 단계를 거치는데, 본 발명은 관측단계에 있어 신속하고 정확한 국가수준 기준점측량을 위한 것이다. 관측은 선점도를 기초로 작성된 관측계획도를 따라 레벨 장비 및 수준표척 등에 의하여 관련점 사이의 고저차를 측정하는 작업이며, 이때 레벨 장비의 위치는 후시와 전시의 두 표척사이의 직선상에 거리가 같도록 설치해야 하며 시준거리는 평균 40 m를 취하게 되는데, 이때 최대 60 m까지 취할 수 있으며 0.1mm까지 독취하게 된다.
본 발명은 국가 기준수준기준점측량의 관측에서 등거리를 취한다는 것과 평균거리 40M를 취한다는 것에 착안하였으며, 등거리를 취하면 연직축 기울음에 의한 기계조정 불안정 오차, 시준선과 기포 관축이 평행하지 않기 때문에 생기는 오차를 소거하여 정확도를 높일 수 있다. 상기 등거리를 관측하는 방법은 기존 레벨 장비에 레이저거리측정기와 데이터 처리장치, 저장장치 등을 장착하여 관측자가 레벨 장비에 접안하였을 때, 표척과 시준선의 관계를 인식하는 동시에 접안상태에서 시준선 상부에 거리를 수치로 표현하고, 이를 이용하여 적합과 부적합을 나타내는 액정표시창치를 부착하는 것이다. 이를 통하여 관측자는 등거리 관측을 하게 되고, 관측된 거리는 측점과 수치를 데이터 처리장치를 통해 저장장치에 기록된다.
이와 관련된 종래 특허로는 '측량 기준점 표지구를 이용한 측량 표지관리 시스템'(한국특허 등록번호 10-0564145, 2006.03.20) 등이 있으며, 등거리 관측을 이용하지 않아 연직축기울음에 의한 기계조정불안정오차, 시준선과 기포관축이 평행하지 않아 발생하는 오차를 소거할 수 없어 관측결과의 정확성이 낮아지며, 종래 방법은 등거리 관측방법이 용이하지 않았으며, 등거리 관측 정보를 저장할 수 없는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자들은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하여 레이저 거리측정기를 이용하여 등거리 관측이 가능하고, 등거리 관측 정보를 데이터 처리장치 및 저장장치에 입력하여 저장가능하며, 등거리 관측을 하여 연직축기울음에 의한 기계조정불안정오차, 시준선과 기포관축이 평행하지 않아 발생하는 오차를 소거하고, 신속하고 정확하게 측량이 가능한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 신속, 정확한 측량이 가능한 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하고, 상기 입력된 등거리에 위치시킨 표척을 시준한 다음, 측점, 표척 및 표척 읽음값을 수득하는 단계; (b) 레이저 거리측정기를 이용하여 상기 레벨 장비와 표척간의 거리 데이터를 추출하는 단계; (c) 상기 추출된 거리 데이터 및 상기 입력된 등거리를 데이터 처리장치에 입력받아 적정거리검사를 수행하는 단계; (d) 상기 적정거리검사 결과값이 허용범위 이내인 경우, 해당 표척을 관측하고, 측점, 레벨 장비와 표척간의 거리, 표척 및 표척 읽음값을 포함하는 속성정보를 저장장치에 저장하는 단계; 및 (e) 상기 저장된 속성정보를 측표보정 및 타원보 정하고, 다수의 측점을 조합하여 수준망을 형성한 다음, 상기 수준망의 각 측량결과를 평균하여 표고를 산출하는 단계를 포함하는 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 레이저 거리측정기는 파장의 위상차를 이용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 시준거리는 20 ~ 60m인 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1a는 측지측량에 사용되는 국가수준기준점의 속성정보, 전국수준기준점망 등을 도시한 것으로, 공공측량 작업규정 중 계획 단계에 필요한 자료들이다. 국가정밀수준점망(101)자료를 통하여 전국에 분포한 국가수준점중 당해 사업에 필요한 수준점을 선택하게 되며, 국가수준기준점(102)의 형태에서 최초 관측을 한다. 기준점성과표(103)는 국가수준기준점의 속성정보를 담고 있는 중요한 자료로써, 기준점의 위치와 그 지점의 높이 값이 기록되어 있다. 도 1b는 국가수준측량의 개념을 도시한 것으로, 상기 국가수준측량의 개념자료는 우리나라 인천만의 평균해수면을 높이 0의 수치를 기준으로 하고, 평균해수면은 검조장에서 조석측량을 실시하여 얻어낸 값으로, 이를 기점으로 인하공전에 수준원점을 설치한다. 우리나라 수준원점의 높이값은 26.6871m로, 대한민국 모든 수준측량의 원점이다. 최초의 수준측량은 수준원점에서 시작하여 기지점에서 기지점 또는 기지점을 왕복하여 폐합하는 방식으로 또다른 국가수순기준점을 설치하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법을 도시한 것으로, 시작단계(201)를 거쳐 기준점에 대한 이상 유무를 조사하고, 장비 및 인력배치 등의 실용 가능한 계획을 수립하고, 대상지역 내의 수준점 현황을 확인 조사한다. 대상지역 내의 수준점 현황을 바탕으로, 수준노선 및 수준만을 고려하여 측량 기준점의 위치를 선정하고, 측량표를 설치한다(202). 다음으로, 국가수준기준점관측을 실시하고(203), 측표보정, 타원보정 등을 하고, 다수의 측점을 조합하여 수준망을 형성하고, 각 수준측량결과를 평균하여 표고를 산출한다(204). 관측값 및 계산 결과를 점검하여(205), 관측성과 및 측량 기록을 정리한다(206).
도 3은 본 발명에 따른 국가수준기준점관측 실시작업의 흐름도를 도시한 것으로, 상기 국가수준기준점관측은 프로젝트 설정단계(301)에서는 사업명 및 발주처입력(301a), 작업자 및 사용장비 입력(301b) 및 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하는 단계(301c)를 거친다. 상기 입력된 등거리로 표척을 이동하고, 상기 레벨 장비의 기포관을 중앙으로 맞추고, 표척을 시준하는 단계(302); 상기 표척을 시준한 다음, 측점, 표척 및 표척 읽음값을 수득한다. 다음, 레이저 거리측정기를 이용하여 표척을 향하여 레이저파를 발신하고, 표척에 의한 반사파를 수신하여 거리를 관측하는 단계(303)를 수행한다. 계산된 거리를 기준으로 등거리와 비교하여 허용치 내에 들어올 경우와 그렇지 않은 경우, 상기 관측된 거리와 상기 입력된 등거리를 데이터 처리장치에 입력하여 적정거리검사를 수행한다(304). 상기 적정거리검사는 상기 관측된 거리가 상기 입력된 등거리 이내인 가를 확인하는 작업으로, 상기 적정거리검사 결과값이 허용범위 이내인 경우 해당 표척을 관측하고, 속성정보를 저장장치에 입력하는 단계(305)를 거치는데, 상기 입력단계는 속성저장단계(305a) 및 속성조회, 전송단계(305b)를 거치게 된다. 상기 속성정보는 측점, 레벨 장비 및 표척간 거리, 표척 및 표척 읽음값을 포함하며, 상기 속성조회는 사업명 및 발주처 조회(b10), 작업자 및 장비조회(b11), 관측일자 조회(b2), 거리 조회(b13) 및 데이터 전송(b14)을 한다. 상기 표척시준(303)에서부터 관측 및 입력단계(305) 후에, 상기 레벨 장비 또는 표척을 이동하며(306), 필요에 따라 상기작업을 반복시행한다.
본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에서 레이저 거리측정기, 데이터 처리장치 및 저장장치는 하나의 시스템으로 구현되고 있으며, 레이저 거리측정기를 이용하여 추출된 거리 데이터를 데이터 처리장치에 입력하고, 상기 거리 데이터 및 상기 속성정보를 저장장치에 저장한다.
도 4는 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비에서의 관측 원리를 도시한 것으로, 레벨 장비의 기포관을 중앙으로 맞추고 표척을 시준하는 동시에 레이져 거리측정장치를 통하여 거리를 산출한다. 상기 레이져 거리측정기는 표척을 향하여 레이져파를 발신하고, 표척에 의한 반사파를 수신하게 되며, 이 정보를 데이터 처리장치에서 처리하여 파장의 위상차를 이용하여 정확한 거리를 신속하게 산출한다.
도 5는 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비의 내부 구조를 도시한 것으로, 원격에서 정확한 거리산출을 위한 레이저 거리측정기(501), 대상물과 시준선의 초점을 맞추기 위한 초준렌즈(502), 기포관이 허용 반지름 안에 들어올 시 자동으로 기포관을 표정하는 자동수준장치(503), 적정거리를 관측자에게 표시해주는 액정표시장치(504), 데이터의 송수신을 위한 데이터연결케이블(505), 관측을 위한 접안렌즈(506), 거리데이터를 계산하고, 처리된 데이터를 저장하기 위한 데이터저장장치(507a) 및 거리계산과 속성정보처리를 위한 데이터처리장치(507b), 표척에 대응하여 관측 값을 얻기 위한 시준선장치(508) 및 원거리 대상물을 가까이 보기 위한 대물렌즈(509)로 구성된다.
도 6은 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비의 외부 구조를 도시한 것이다. 상기 레벨 장비의 외부 구조는 속성정보 입력, 조회 및 저장장치로, 입력, 조회 및 저장정보를 알려주는 액정표시장치(602), 각종 문자와 숫자를 이용하여 측점을 입력, 조회, 저장하는 기능버튼1(603), 각종 문자와 숫자를 이용하여 측점을 입력, 조회, 저장하는 기능버튼2(604), 확인버튼(605) 및 취소버튼(606)으로 구성되며, 상기 속성정보 입력, 조회 및 저장장치(601)는 데이터처리장치와 연결되어 정보를 입출력한다.
도 7은 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법에 사용되는 레벨 장비의 접안시 시각정보를 도시한 것으로, 데이터처리장치에 의해 적합 또는 부적합 경보등이 점등되고, 우측에는 표척과 레벨 장비간 거리의 수치가 액정표시장치에 출력된다. 관측자는 액정표시장치의 정보를 판독하여 표척의 수치를 기록하거나 표척과 레벨 장비간 거리를 조절하게 된다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그 것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 신속하고, 정확하게 측량이 수행가능한 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법을 제공하는 효과가 있다. 본 발명에 따른 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법은 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하여 레이저 거리측정기를 이용하여 등거리 관측이 가능하고, 등거리 관측 정보를 데이터 처리장치 및 저장장치에 입력하여 저장가능한 효과가 있다. 상기 등거리 관측을 통하여 연직축기울음에 의한 기계조정불안정오차, 시준선과 기포관축이 평행하지 않아 발생하는 오차가 소거되어 신속하고 정확하게 측량이 가능하다. 뿐만 아니라, 측점 및 관측데이터가 함께 저장되어 검증에 효과적이며, 각종 속성정보를 저장하여 향후 측량 기준점관리 시스템의 자동화 및 계산 검산을 용이하도록 하는 효과가 있으며, 정확한 정보를 빠르게 제공하여 검사 시간 단축 및 비용이 절감되어 측량의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. (a) 레벨 장비에 시준거리를 등거리로 입력하고, 상기 입력된 등거리에 위치시킨 표척을 시준한 다음, 측점, 표척 및 표척 읽음값을 수득하는 단계;
    (b) 레이저 거리측정기를 이용하여 상기 레벨 장비와 표척간의 거리 데이터를 추출하는 단계;
    (c) 상기 추출된 거리 데이터 및 상기 입력된 등거리를 데이터 처리장치에 입력받아 적정거리검사를 수행하는 단계;
    (d) 상기 적정거리검사 결과값이 허용범위 이내인 경우, 해당 표척을 관측하고, 측점, 레벨 장비와 표척간의 거리, 표척 및 표척 읽음값을 포함하는 속성정보를 저장장치에 저장하는 단계; 및
    (e) 상기 저장된 속성정보를 측표보정 및 타원보정하고, 다수의 측점을 조합하여 수준망을 형성한 다음, 상기 수준망의 각 측량결과를 평균하여 표고를 산출하는 단계를 포함하는 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 거리측정기는 파장의 위상차를 이용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시준거리는 20 ~ 60m인 것을 특징으로 하는 측지측량에서 등거리 관측을 이용한 국가수준기준점측량 방법.
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