KR101349117B1 - 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치에 관한 것으로, 국가기준점을 포함하는 지상구조물이 설치된 위치 등에 변화를 지상에서 실시간으로 측정하고, 지상의 변화에 따른 지상구조물의 위치, 방향, 고도, 및 수평 오차를 자동으로 복구하여, 국가기준점의 오차를 최소한으로 하여 국가기준점의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 지상구조물에 포함된 복수의 레이저 수광부를 통해 자동으로 복수의 지상구조물 사이의 표고차를 계산하므로 측정을 위한 인력이 필요없고, 접안렌즈 등의 구성요소를 포함하지 않아도 되는 효과가 있다.

Description

지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치{Apparatus for measuring National Level Control Point using equal distance survey in geodetic surveying}

본 발명은 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지형변화에 의하여 측량 기준점이 설치된 지상구조물의 위치와 방향(방위)이 변경된 경우 지아이에스 정보 확인을 통하여 기준점이 설치된 정상적인 위치와 방향 정보를 확인하고 변경된 위치와 방향을 자동으로 복구하여 오차를 최소로 하며 인접하고 변경되지 않은 다른 기준점에 설치된 레이저빔을 사용하여 기준점의 위치와 방향을 정밀하게 보정하므로 기준점을 이용하는 수치지도의 정밀도를 높이는 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치에 관한 것이다.

일반적으로 수치지도 등을 제작할 때는 지정된 측량 기준점을 기준으로 주변 지형지물의 각 지점에 대한 좌표값을 정밀하게 측량하며 이를 데이터화하여 관리한다.

또한, 수치지도에는 실사 이미지인 항공 또는 위성 촬영이미지(이하, '항공촬영이미지')가 사용되고 이러한 이미지의 해당 지점에 측량된 좌표값을 반영하므로, 수치지도에 사용되는 이미지를 토지의 지번(地番), 지목(地目), 경계(境界)가 정확히 표시되는 지적도용 이미지, 안내지도, 정보지도 등의 이미지로 사용할 수 있다.

그러므로 측량용 기준점이 설치된 지상구조물의 위치와 방향이 지형변화 등으로 변경되거나 잘못되면 수치지도 전체의 데이터에 오류가 발생될 수 있으므로, 수치지도의 제작시 기준점으로 선정된 지점의 위치를 실측하고 해당 지아이에스(GIS) 정보와 대비하여 오차가 있으면 신속하게 오차를 보정할 수 있도록 하는 시스템이 필요하게 되었다.

한편, 국가적인 국토개발 사업과, 민간업체 등의 건축사업 등은 실제 지형의 빈번한 변화를 가져오고, 이러한 변화는 기존에 작성된 수치지도의 측량된 정보와 이미지에 차이 또는 오차를 발생시키므로 해당 수치지도의 주기적인 갱신 및 수정이 필요하였다.

그런데, 수치지도의 배경이 되는 항공촬영이미지를 수집하기 위해서는 고가의 항공촬영이 반드시 요구되었고, 항공촬영 이후에는 촬영된 항공촬영이미지를 국가정보원 등의 국가기관에 일일이 검수를 받아야하는 등, 비용적으로나 절차적으로 부담스러운 작업을 반드시 거쳐야 하는 곤란함이 있었다.

한편, 고층건물이 밀집된 도심지의 경우엔 해상도가 높은 카메라로 지상을 촬영하더라도 번잡한 지상 모습과 카메라 렌즈의 곡률 및 촬영 각도 등의 광학적 한계로 인해서 완벽한 평면 모습이 촬영될 수 없다. 즉, 촬영 이후에는 왜곡된 항공촬영이미지의 편집이 불가피하고 이 작업 역시 적지 않은 시간이 요구되었다.

결국, 항공촬영을 이용한 수치지도 등의 수정 갱신은 수치지도의 사실감 있는 배경을 제공한다는 장점만 있을 뿐, 효율성과 정확성에 있어선 절대로 유리한 것이 아니었고, 이러한 문제를 해소하면서 보다 정밀하고 정확한 수치지도를 제작할 수 있는 정보 수집 및 측지측량 기술이 요구되었다.

이를 개선하는 종래기술로 특허등록 제1115602호(2012.02.06.) "3차원 기준점이 위치한 지상구조물의 위치확인용 수준측량 확인시스템"이 개시된 바 있다.

하지만, 종래기술이 개시된 특허등록 제1115602호에서 제1,2패널과 제1,2쿠션이 설치면에 접촉지지 되었을 때 수평상태가 아니면 측량오차를 발생시키기 때문에 정확한 수치지도 제작이 곤란한 단점이 있는바, 특히 수평상태를 확인할 수 있는 수단이 결여되어 있어 우수한 성능에도 불구하고 활용도가 낮았다.

또한, 종래기술에 따르면 지상구조물에 발생할 수 있는 위도 오차, 경도 오차, 회전 오차, 고도 오차 등의 다양한 오차를 정확하게 측정할 수 없었을 뿐 아니라 지상구조물의 오차가 확인되더라도 이를 자동으로 복구하여 정확한 지상구조물의 위치를 유지하는 것이 곤란한 문제가 있었다.

또한, 종래기술에 따르면 3차원 좌표에서 높이를 결정하기 위한 국가수준측량이 상술한 바와 같은 오차에 의해 부정확해지는 문제가 있었다.

또한, 종래기술에 따르면 표고측정을 위한 측량장치는 접안렌즈를 통해 사람이 직접 눈으로 확인하고 이를 통해 측량을 해야하므로 오차가 발생하고 측량비용이 증가하는 문제가 있었다.

대한민국 특허등록 제1115602호(2012.02.06.) "3차원 기준점이 위치한 지상구조물의 위치확인용 수준측량 확인시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로 지형변화가 발생한 지역에 설치된 지상구조물 상의 기준점 위치 및 방향 변화를 실시간으로 자체 측정하고 원래 설치된 기준위치와의 오차를 자동으로 복구하여 국가기준점의 정밀도 및 신뢰도를 향상시키며, 나아가 정확한 위치에 있고 인접한 지상구조물의 레이저빔을 이용해서 더욱 정교하게 표고를 측정할 수 있는 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 안출한 수단으로 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치는 국가기준점(national control point)에 설치되며 상기 국가기준점의 기준경도와 기준위도의 값을 표시하며 송출하고 인공위성으로부터 지피에스(GPS) 신호를 수신하여 상기 국가기준점의 이동을 감지하며 8 자형 전계를 갖는 2 개의 안테나를 동시에 회전시켜 전파의 수신 전력이 같은 2 점을 검출하고 분석하여 전파의 도래 방향을 감지하는 무선 방위 측정(radio direction finding) 방법으로 인접한 또는 자체 국가기준점의 이동을 감지하고, 상기 이동에 따른 기준경도와 기준위도의 오차를 위치회복신호에 의하여 복구시키는 2 개 이상 복수개의 지상구조물; 및 상기 지상구조물로부터 상기 국가기준점의 이동을 포함하는 변화감지신호를 수신하여, 상기 복수개의 지상구조물이 설치된 지형의 수치지도 좌표값을 갱신하고, 상기 지상구조물의 오차를 복구하도록 하는 위치회복신호를 상기 지상구조물에 송신하는 중앙통제 서버를 포함하고, 상기 지상구조물은 타 지상구조물을 향해 발진된 레이저빔을 출력하는 레이저 발진부, 상기 레이저 발진부 전단부 일부분에 설치되고 제어신호에 의하여 상기 레이저 발진부의 앞부분을 상하로 이동시켜 상기 레이저빔이 타 지상구조물의 수준측정 유닛을 지향하도록 제어하는 제1 레이저 조절 모터, 상기 레이저 발진부 후단부 일부분에 설치되고 제어신호에 의하여 상기 제1 레이저 조절 모터와 함께 연동하며 상기 레이저 발진부의 뒷부분을 상하로 이동시켜 상기 레이저빔이 타 지상구조물의 수준측정 유닛을 지향하도록 제어하는 제2 레이저 조절 모터, 상기 수준측정 유닛의 전단부 일부분에 설치되어 타 지상구조물의 수준측정 유닛에서 발진 출력한 레이저빔을 1차로 수신하고 해당 전기신호로 출력하는 제1 레이저 수광부, 상기 수준측정 유닛의 후단부 일부분에 상기 제1 레이저 수광부와 소정거리 이격되어 설치되고 타 지상구조물의 수준측정 유닛에서 발진 출력한 레이저빔을 2차로 수신하고 해당 전기신호로 출력하는 제2 레이저 수광부 및 상기 제2 레이저 수광부를 제어신호에 의하여 앞과 뒤 방향으로 이동하도록 가이드하여 상기 이격된 거리를 조절할 수 있게 하는 가이드 레일부를 포함하는 수준측정 유닛; 상기 기준경도와 기준위도를 나타내는 국가기준점 표주부, 중앙에 수직으로 형성된 중공을 포함하는 정육면체 형상으로 상기 국가기준점 표주부의 위치를 고정하는 표주 고정부, 상기 표주 고정부의 하면에 설치되어 상기 국가기준점 표주부가 지면에 대하여 수평을 유지하도록 상기 표주 고정부 하면의 4개 모서리에 각각 설치된 수평조절모터를 조절하는 수평조절부, 및 상기 중공에 설치된 실린더 하단의 고도조절모터를 이용하여 상기 실린더의 높낮이를 변경하며 상기 실린더 상단에 설치된 상기 국가기준점 표주부의 고도를 기준고도와 일치하도록 조절하는 고도조절부를 포함하는 표주 유닛; 상기 표주 유닛의 하단에 설치되고 상기 기준경도의 오차를 보상하기 위해 상기 표주 유닛을 경도방향으로 이동시키는 경도조절 구동부, 상기 표주 유닛의 하단에 설치되고 상기 기준위도의 오차를 보상하기 위해 상기 표주 유닛을 위도방향으로 이동시키는 위도조절 구동부, 상기 표주 유닛의 하단에 설치되고 상기 무선 방위 측정 방법을 이용하여 검출된 상기 국가기준점 표주부의 회전을 보상하기 위해 상기 표주 유닛을 회전시키는 회전조절 구동부를 포함하는 위치 조절 유닛; 상기 제1 레이저 수광부에서 수신한 레이저빔의 입사위치와 상기 제2 레이저 수광부에서 수신한 레이저빔의 입사위치의 차이 및 상기 제1, 제2 레이저 수광부의 이격거리 비율과 타 지상구조물과의 표고차 및 타 지상구조물까지의 거리의 비율이 동일함을 이용하여 상기 표고차를 연산하고, 상기 레이저빔이 상기 제2 레이저 수광부에서 수신되지 않을 때 상기 제2 레이저 수광부를 상기 가이드 레일부를 따라 위치이동하여 상기 제2 레이저 수광부가 레이저빔을 수광할 수 있도록 해당 제어신호를 출력하고, 상기 제1 레이저 조절 모터 및 제2 레이저 조절 모터를 제어하여 상기 레이저 발진부가 타 지상구조물을 지향하도록 해당 제어신호를 출력하고, 상기 수평조절부에 포함된 4개의 수평조절모터의 구동량 및 상기 고도조절부에 포함된 고도조절모터의 실린더 위치이동 조절량을 제어하고, 상기 국가기준점 표주부의 회전을 보상하기 위한 표주유닛 회전량을 산출하여 상기 회전조절 구동부를 제어하고, 상기 위치회복신호에 따라서 상기 경도조절 구동부 및 위도조절 구동부의 구동량을 제어하는 해당 제어신호를 각각 출력하는 제어 유닛; 인공위성으로부터 상기 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 수신기, 상기 무선 방위 측정 방법을 이용하여 다른 지상구조물에서 송출한 전파를 수신하는 전파수신기를 포함하는 전파송수신부, 상기 중앙통제 서버와 연결되어 상기 변화감지신호를 송신하고 상기 위치회복신호를 수신하는 서버 통신부를 포함하는 송수신 유닛; 및 상기 표주 고정부의 상면에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판, 상기 태양전지판에서 발생된 전기에너지를 저장하는 배터리, 상기 전기에너지를 상기 제어 유닛의 제어에 따라 상기 수평조절부, 고도 조절부, 위치조절 유닛에 공급하는 인버터로 이루어진 태양전지 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 변화가 있는 지역에 대한 지형 및 지상구조물의 변화를 지상지상구조물 자체에서 실시간으로 측정하고 기준위치와의 오차를 자동으로 복구하여 국가기준점의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 정확한 위치에 있는 지상구조물 사이에서 레이저빔을 이용해 표고를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 지상구조물에 포함된 복수의 레이저 수광부를 통해 자동으로 복수의 지상구조물 사이의 표고차를 계산하므로 측정을 위한 인력이 필요없고, 접안렌즈 등의 구성요소를 포함하지 않아도 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치의 개략적인 설치 개념을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 포함된 지상구조물의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 포함된 수준측정 유닛의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 포함된 수준측정 유닛으로 복수의 지상구조물 사이의 표고차를 계산하는 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 포함된 복수의 레이저 수광부의 위치가 표고차에 따라서 조절되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 포함된 지상구조물의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 포함된 표주 유닛의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 포함된 위치조절 유닛의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 포함된 회전조절 구동부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수 관련 기재된 항목들의 조합 또는 복수 관련 기재된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하의 설명에서 국가기준점과 기준점은 같은 의미로 사용하고 문맥에 따라 적합하게 선택적으로 사용하기로 하며 또한, 방향과 방위를 같은 의미로 사용하고 문맥에 따라 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치의 개략적인 설치 개념을 나타내는 도면이다.

도 1 에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치(100)는 국가기준점을 나타내는 국가기준점 표주부를 포함하고 국가기준점 표주부의 좌표값으로 표시되는 위치와 방향(방위)에 의한 오차를 원래의 값 또는 기준값으로 자동 복구하는 지상구조물(200) 및 지상구조물(200)과 통신으로 연결되는 중앙통제 서버(400)를 포함한다. 여기서 위치는 경도, 위도, 해발 등이 포함되는 좌표값 일 수 있다.

국가기준점이란 기준점 중에서 국토지리정보원이 계획하고 실시하는 기본측량에 의해 결정되는 기준점으로 삼각점, 수준점, 중력점 및 지자기점 등이 포함된다. 구체적으로 국가삼각점은 평면위치의 기준이 되는 점이고, 국가수준점은 수직위치의 기준이 되는 점을 의미한다.

구체적으로, 지상구조물(200)은 국가기준점(national control point)이 설치되어 상기 국가기준점의 기준경도 및 기준위도에 의한 좌표값을 무선 또는 유선으로 송출하고, 인공위성으로부터 지피에스(GPS) 신호를 수신하여 상기 국가기준점의 위치이동을 감지하며, 8 자형 전계를 갖는 2 개의 안테나를 동시에 회전시켜 전파의 수신 전력이 같은 2 점으로 전파의 도래 방향을 감지하는 무선 방위 측정(radio direction finding) 방법으로 전파송신기의 전파를 수신하여 상기 국가기준점의 방위변동을 감지하고, 상기 위치이동 및 방위변동에 따른 기준경도 및 기준위도 값과의 오차를 복구하여 원래의 기준값을 갖도록 한다.

지상구조물(200)이 설치된 지형은 지반의 침하 등에 의해서 경도, 위도, 고도, 방향 및 기울기의 값이 변경될 수 있는데, 지피에스 신호를 수신하고 무선 방위 측정을 통해 지상구조물이 설치된 방향을 연산하는 방법으로 상술한 바와 같은 오차를 검출한다. 또한, 지아이에스의 정보를 이용하여 지상구조물 상의 기준점에 대한 원래의 설치 좌표 또는 기준값을 확인하고 변경에 의한 오차를 검출할 수 있다.

특히, 무선 방위 측정 방법이란 지상구조물(200)에 설치된 2개의 안테나를 동시에 회전시켜서 전파의 수신 전력이 같은 2점을 검출하여 전파의 도래 방향을 감지하는 방법이다. 복수의 지상구조물(200)은 서로 상대방이 송출한 소정의 전파를 검출하여 지상구조물(200)이 설치된 방향이 얼마만큼 회전했는지를 검출할 수 있다.

즉, 제1 지상구조물의 정북 방향에 제2 지상구조물이 설치되어 있고, 제1 지상구조물이 제2 지상구조물로부터 송출된 전파를 수신할 때 그 방향이 최초 제1 지상구조물 설치시의 방향과 상이하다면, 제1 지상구조물이 소정의 방향만큼 회전했음을 검출할 수 있다.

지상구조물(200)은 상술한 바와 같은 경도, 위도, 고도, 방향, 및 기울기의 오차를 검출하여 그 정도를 연산하고 국가기준점의 위치 또는 표주부의 위치를 원래의 기준이 되는 위치 값으로 원상복구시킬 수 있다.

또한, 지상구조물(200)은 상기 오차들의 값을 기록한 변화감지신호를 생성하여 중앙통제 서버(400)에 전송할 수 있다.

중앙통제 서버(400)는 상기 지상구조물(200)로부터 상기 국가기준점의 위치이동 및 방위변동을 포함하는 변화감지신호를 수신하여, 상기 복수 개의 지상구조물(200)이 설치된 지형의 수치지도에 의한 해당 좌표값을 갱신 저장하고, 상기 지상구조물(200)의 오차를 복구하도록 하는 위치회복신호를 상기 지상구조물(200)에 송신한다.

이러한 중앙통제 서버(400)는 복수 개의 지상구조물(200)과 통신을 수행하여 복수 개의 변화감지신호를 수신하여 넓은 지형 안에서 일어나는 지형변동을 반영한 수치지도를 생성할 수 있다.

또한, 설정된 모드에 따라서 변화감지신호를 송출한 지상구조물(200)에 오차를 보정하는 명령인 위치회복신호를 송출할 수 있다. 이때 위치회복신호는 변화감지신호에서 입수한 오차값 보다 작은 양의 오차값이 포함되도록 조절할 수 있는데, 이는 복수 개의 변화감지신호를 종합하여 고려한 결과 특정 변화감지신호가 오류를 포함하고 있는 경우 이를 반영하여 더욱 정확한 값으로 오차를 보정하기 위함이다.

이하, 지상구조물(200)을 더욱 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명에 포함된 지상구조물(200)의 일 실시예를 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명에 포함된 수준측정 유닛의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 포함된 수준측정 유닛으로 복수의 지상구조물 사이의 표고차를 계산하는 예를 나타내는 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 포함된 복수의 레이저 수광부의 위치가 표고차에 따라서 조절되는 것을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명에 포함된 지상구조물(200)의 일 실시예를 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 7에서 알 수 있듯이, 지상구조물(200)은 표주 유닛(210), 위치조절 유닛(230), 제어 유닛(250), 송수신 유닛(270), 태양전지 유닛(290), 및 수준측정 유닛(300)을 포함한다.

수준측정 유닛(300)은 레이저 발진부(310), 제1 레이저 조절 모터(320), 제2 레이저 조절 모터(330), 제1 레이저 수광부(340), 제2 레이저 수광부(350), 및 가이드 레일부(360)을 포함한다.

레이저 발진부(310)는 타 지상구조물을 향해 레이저빔을 발진한다. 레이저 발진부(310)는 파워소스를 포함할 수 있고, 각각 상하로 움직이는 구동력을 출력하는 제1 레이저 조절 모터(320) 및 제2 레이저 조절 모터(330)에 고정되어 상하 각도가 조절될 수 있다.

제1 레이저 조절 모터(320)는 상기 레이저 발진부(310) 전단부에 설치되어 상기 레이저 발진부(310)를 상하로 이동시켜 상기 레이저빔이 타 지상구조물의 수준측정 유닛을 지향하도록 제어한다.

제2 레이저 조절 모터(330)는 상기 레이저 발진부(310) 후단부에 설치되어 상기 제1 레이저 조절 모터(320)와 함께 연동하여 상기 레이저 발진부(310)를 상하로 이동시켜 상기 레이저빔이 타 지상구조물의 수준측정 유닛을 지향하도록 제어한다.

제1 레이저 수광부(340)는 상기 수준측정 유닛(300)의 전단부에 설치되어 타 지상구조물의 수준측정 유닛에서 발진한 레이저빔을 1차로 수신한다.

제2 레이저 수광부(350)는 상기 수준측정 유닛(300)의 후단부에 상기 제1 레이저 수광부(340)와 소정의 이격거리만큼 이격되어 설치되어 타 지상구조물의 수준측정 유닛에서 발진한 레이저빔을 2차로 수신한다.

가이드 레일부(360)는 상기 제2 레이저 수광부(350)를 가이드하여 상기 이격거리를 조절할 수 있게 한다.

표주 유닛(210)을 설명하기 위해 도 8을 참조하면, 표주 유닛(210)은 국가기준점 표주부(211), 국가기준점 표주부(211)를 고정하는 표주 고정부(212), 국가기준점 표주부(211)의 수평을 유지하는 수평조절부(213), 및 국가기준점 표주부(211)의 고도를 유지하는 고도조절부(215)를 포함한다.

국가기준점 표주부(211)는 기준경도 및 기준위도를 나타낸다. 국가기준점 표주부(211)는 화강암 또는 금속과 같은 경도가 높은 물질로 형성될 수 있다.

국가기준점 표주부(211)의 상면은 사방 15센티미터의 정사각형 형태이며, 중심에는 십자선이 표시되어 있다. 십자선은 각각 동서남북을 가리키도록 표시된다.

표주 고정부(212)는 정육면체의 형상으로 국가기준점 표주부(211)의 위치를 고정한다. 표주 고정부(212)는 중앙에 수직으로 형성된 중공을 포함하는데 상기 중공에는 고도조절부(215)에 포함된 실린더가 삽입된다.

수평조절부(213)는 표주 고정부(212)의 하면에 설치되어 상기 표주부가 지면에 대하여 수평을 유지하도록 한다.

수평조절부(213)는 상기 표주 고정부(212) 하면의 4개 모서리에 각각 설치된 수평조절모터(214a, 214b), 및 표주 고정부(212)에 설치되어 지면과의 수평정도를 측정하는 수평계(미도시)를 포함한다.

수평조절모터(214a, 214b)는 표주 고정부(212) 하면을 관통하여 수평조절부(213) 및 표주 고정부(212)를 고정하는 고정나사를 회전시켜 표주 고정부(212)가 지면에 대하여 수평을 유지할 수 있도록 한다. 수평을 맞추기 위해 4개의 모서리에 각각 설치된 수평조절모터는 고정나사의 회전량을 서로 다르게 한다.

고도조절부(215)는 표주 고정부(212) 중앙에 수직으로 형성된 중공에 설치되어 국가기준점 표주부(211)의 고도가 기준고도와 일치되도록 한다.

고도조절부(215)는 상기 중공을 따라 길이방향으로 설치되어 수직방향으로 이동하는 실린더(216), 실린더 하단 및 고도조절모터(218)를 연결하는 수직축(217), 및 상기 수직축(217)을 통해 상기 실린더(216)를 수직방향으로 구동하는 고도조절모터(218)를 포함한다.

위치조절 유닛(230)은 위도조절 구동부(231), 경도조절 구동부(233), 및 회전조절 구동부(235)를 포함한다.

위도조절 구동부(231)는 상기 표주 유닛(210)의 하단에 설치되어 상기 기준위도의 오차를 보상하기 위해 상기 표주 유닛(210)을 위도방향으로 이동시킨다.

경도조절 구동부(233)는 상기 표주 유닛(210)의 하단에 설치되어 상기 기준경도의 오차를 보상하기 위해 상기 표주 유닛(210)을 경도방향으로 이동시킨다.

이를 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 9를 참조한다. 도 9는 본 발명에 포함된 위치조절 유닛(230)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 9의 (a)에서 알 수 있듯이, 표주 유닛(210)은 국가기준점 표주부(211)를 고정하고 있으며, 경도조절 구동부(233) 및 위도조절 구동부(231)의 중앙에 위치한다.

그러나, 지상구조물(200)이 설치된 위도, 경도 변화가 감지되면, 도 9의 (b)에서 알 수 있듯이, 경도조절 구동부(233) 및 위도조절 구동부(231)가 가동하여 오차를 보상한다.

즉, 경도조절 구동부(233)는 D1 거리만큼 이동하여 경도 오차를 보상하고, 위도조절 구동부(231)는 D2 거리만큼 이동하여 위도 오차를 보상한다.

회전조절 구동부(235)는 상기 표주 유닛(210)의 하단에 설치되고 2 개의 돌출부(238)는 표주 유닛(210)의 하단부에 대응 형성된 홈에 삽입되어 결합되며, 상기 무선 방위 측정 방법을 이용하여 검출된 상기 국가기준점 표주부(211)의 회전을 보상하기 위해 상기 표주 유닛(210)을 회전시킨다.

돌출부(238)은 필요에 의하여 3 개 이상 다수를 구비할 수 있고 표주 유닛(210)의 하단부에 대응 형성된 홈이 대응되는 숫자로 구비된다.

이하, 회전조절 구동부(235)를 더욱 구체적으로 설명하기 위해 도 10을 참조한다. 도 10은 본 발명에 포함된 회전조절 구동부(235)의 일 실시예를 나타내는 도면이다.

도 10에서 알 수 있듯이, 회전조절 구동부(235)는 상부회전판(236), 하부회전판(237), 및 돌출부(238)를 포함한다.

상부회전판(236) 및 하부회전판(237)은 회전축을 중심으로 맞물려서 형성되고 측면에는 소정의 눈금이 표시되어 있어 상부회전판(236) 및 하부회전판(237) 사이에 각도가 얼마만큼 차이나는지 확인할 수 있다.

상부회전판(236)은 표주 유닛(210)의 하면에 고정되는데, 이때 조립 상의 공차 및 불량을 예방하기 위해 상부회전판(236)의 상면에는 소정의 돌출부(238)가 형성되어 있다.

다시 도 2 내지 도 7을 참조하면, 제어 유닛(250)은 상기 제1 레이저 수광부(340)에서 수신한 레이저빔의 입사위치와 상기 제2 레이저 수광부(350)에서 수신한 레이저빔의 입사위치의 차이 및 상기 이격거리의 비율과 타 지상구조물과의 표고차 및 타 지상구조물까지의 거리의 비율이 동일함을 이용하여 상기 표고차를 연산한다.

제어 유닛(250)이 표고차를 측정하는 원리를 설명하기 위해 도 4를 참조하면, 상기 이격거리는 d1이고 상기 제1 레이저 수광부(340)에서 수신한 레이저빔의 입사위치와 상기 제2 레이저 수광부(350)에서 수신한 레이저빔의 입사위치의 차이는 d2와 같다.

타 지상구조물까지의 거리는 D1과 같고, 타 지상구조물과의 표고차는 D2와 같다.

이때, d1/d2 = D1/D2 와 같으므로 제어 유닛(250)은 비례식을 이용해서 D2를 연산한다.

제어 유닛(250)은 상기 레이저빔이 상기 제2 레이저 수광부(350)에 수신되지 않을 때 상기 제2 레이저 수광부(350)를 상기 가이드 레일부(360)를 따라 위치이동하여 상기 제2 레이저 수광부(350)가 레이저빔을 수광할 수 있도록 제어한다.

이를 구체적으로 설명하기 위해 도 5 및 도 6을 참고하면, θ1이 작을 때는 제2 레이저 수광부(350)를 상기 가이드 레일부(360)를 따라 후방으로 이동시켜 이격거리 d1을 증가시키고, θ2가 클 때는 제2 레이저 수광부(350)를 상기 가이드 레일부(360)를 따라 전방으로 이동시켜 이격거리 d3을 감소시킨다.

즉, 레이저빔의 입사각도에 따라서 제2 레이저 수광부(350)의 위치를 이동시켜 제1 레이저 수광부(340) 및 제2 레이저 수광부(350) 모두가 레이저빔을 수광할 수 있도록 한다.

제어 유닛(250)은 상기 제1 레이저 조절 모터(320) 및 제2 레이저 조절 모터(330)를 제어하여 상기 레이저 발진부(310)가 타 지상구조물을 지향하도록 제어한다. 즉, 제1 레이저 조절 모터(320) 및 제2 레이저 조절 모터(330)의 제어에 따라 레이저 발진부(310)의 각도를 조절하여 타 지상구조물을 지향하도록 한다.

제어 유닛(250)은 상기 수평조절부(213)에 포함된 4개의 수평조절모터의 구동량 및 상기 고도조절부(215)에 포함된 고도조절모터의 실린더 위치이동 조절량을 제어하고, 상기 국가기준점 표주부(211)의 회전을 보상하기 위한 표주 유닛 회전량을 산출하여 상기 회전조절 구동부(235)를 제어하고, 상기 위치회복신호에 따라서 상기 경도조절 구동부(233) 및 위도조절 구동부(231)의 구동량을 제어한다.

제어 유닛(250)은 설정된 모드에 따라 독자적으로 표주 유닛(210)의 오차를 보상할 수도 있고, 중앙통제 서버(400)의 위치회복신호가 수신되어야만 표주 유닛(210)의 오차를 보상하도록 설정될 수도 있다.

송수신 유닛(270)은 인공위성으로부터 상기 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 수신기, 상기 무선 방위 측정 방법을 이용하여 다른 지상구조물(200)에서 송출한 전파를 수신하는 전파수신기를 포함하는 전파송수신부, 및 상기 중앙통제 서버(400)와 연결되어 상기 변화감지신호를 송신하고 상기 위치회복신호를 수신하는 서버 통신부를 포함한다.

태양전지 유닛(290)은 상기 표주 고정부(212)의 상면에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판, 상기 태양전지판에서 발생된 전기에너지를 저장하는 배터리, 상기 전기에너지를 상기 제어 유닛(250)의 제어에 따라 상기 수평조절부(213), 고도 조절부, 위치조절 유닛(230)에 공급하는 인버터를 포함한다.

태양전지 유닛(290)은 별도의 외부 전원의 공급없이도 충전된 태양에너지를 사용하여 지상구조물(200)이 독자적으로 통신하고 오차를 보상할 수 있도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

100 : 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치
200 : 지상 구조물 210 : 표주 유닛
211 : 국가기준점 표주부 212 : 표주부 고정부
213 : 수평조절부 214 : 고도조절부
230 : 위치조절 유닛 231 : 위도조절 구동부
233 : 경도조절 구동부 235 : 회전조절 구동부
250 : 제어 유닛 270 : 송수신 유닛
290 : 태양전지 유닛 300 : 수준측정 유닛
310 : 레이저 발진부 320 : 제1 레이저 조절 모터
330 : 제2 레이저 조절 모터 340 : 제1 레이저 수광부
350 : 제2 레이저 수광부 360 : 가이드 레일부
400 : 중앙통제 서버

Claims (1)

1. 국가기준점(national control point)에 설치되며 상기 국가기준점의 기준경도와 기준위도의 값을 표시하며 송출하고 인공위성으로부터 지피에스(GPS) 신호를 수신하여 상기 국가기준점의 이동을 감지하며 8 자형 전계를 갖는 2 개의 안테나를 동시에 회전시켜 전파의 수신 전력이 같은 2 점을 검출하고 분석하여 전파의 도래 방향을 감지하는 무선 방위 측정(radio direction finding) 방법으로 인접한 또는 자체 국가기준점의 이동을 감지하고, 상기 이동에 따른 기준경도와 기준위도의 오차를 위치회복신호에 의하여 복구시키는 2 개 이상 복수개의 지상구조물; 및
   상기 지상구조물로부터 상기 국가기준점의 이동을 포함하는 변화감지신호를 수신하여, 상기 복수개의 지상구조물이 설치된 지형의 수치지도 좌표값을 갱신하고, 상기 지상구조물의 오차를 복구하도록 하는 위치회복신호를 상기 지상구조물에 송신하는 중앙통제 서버를 포함하고,
   상기 지상구조물은
   타 지상구조물을 향해 발진된 레이저빔을 출력하는 레이저 발진부, 상기 레이저 발진부 전단부 일부분에 설치되고 제어신호에 의하여 상기 레이저 발진부의 앞부분을 상하로 이동시켜 상기 레이저빔이 타 지상구조물의 수준측정 유닛을 지향하도록 제어하는 제1 레이저 조절 모터, 상기 레이저 발진부 후단부 일부분에 설치되고 제어신호에 의하여 상기 제1 레이저 조절 모터와 함께 연동하며 상기 레이저 발진부의 뒷부분을 상하로 이동시켜 상기 레이저빔이 타 지상구조물의 수준측정 유닛을 지향하도록 제어하는 제2 레이저 조절 모터, 상기 수준측정 유닛의 전단부 일부분에 설치되어 타 지상구조물의 수준측정 유닛에서 발진 출력한 레이저빔을 1차로 수신하고 해당 전기신호로 출력하는 제1 레이저 수광부, 상기 수준측정 유닛의 후단부 일부분에 상기 제1 레이저 수광부와 소정거리 이격되어 설치되고 타 지상구조물의 수준측정 유닛에서 발진 출력한 레이저빔을 2차로 수신하고 해당 전기신호로 출력하는 제2 레이저 수광부 및 상기 제2 레이저 수광부를 제어신호에 의하여 앞과 뒤 방향으로 이동하도록 가이드하여 상기 이격된 거리를 조절할 수 있게 하는 가이드 레일부를 포함하는 수준측정 유닛;
   상기 기준경도와 기준위도를 나타내는 국가기준점 표주부, 중앙에 수직으로 형성된 중공을 포함하는 정육면체 형상으로 상기 국가기준점 표주부의 위치를 고정하는 표주 고정부, 상기 표주 고정부의 하면에 설치되어 상기 국가기준점 표주부가 지면에 대하여 수평을 유지하도록 상기 표주 고정부 하면의 4개 모서리에 각각 설치된 수평조절모터를 조절하는 수평조절부 및 상기 중공에 설치된 실린더 하단의 고도조절모터를 이용하여 상기 실린더의 높낮이를 변경하여 상기 실린더 상단에 설치된 상기 국가기준점 표주부의 고도를 기준고도와 일치하도록 조절하는 고도조절부를 포함하는 표주 유닛;
   상기 표주 유닛의 하단에 설치되고 상기 기준경도의 오차를 보상하기 위해 상기 표주 유닛을 경도방향으로 이동시키는 경도조절 구동부, 상기 표주 유닛의 하단에 설치되고 상기 기준위도의 오차를 보상하기 위해 상기 표주 유닛을 위도방향으로 이동시키는 위도조절 구동부, 상기 표주 유닛의 하단에 설치되고 상기 무선 방위 측정 방법을 이용하여 검출된 상기 국가기준점 표주부의 회전을 보상하기 위해 상기 표주 유닛을 회전시키는 회전조절 구동부를 포함하는 위치 조절 유닛;
   상기 제1 레이저 수광부에서 수신한 레이저빔의 입사위치와 상기 제2 레이저 수광부에서 수신한 레이저빔의 입사위치의 차이 및 상기 제1, 제2 레이저 수광부의 이격거리 비율과 타 지상구조물과의 표고차 및 타 지상구조물까지의 거리의 비율이 동일함을 이용하여 상기 표고차를 연산하고, 상기 레이저빔이 상기 제2 레이저 수광부에서 수신되지 않을 때 상기 제2 레이저 수광부를 상기 가이드 레일부를 따라 위치이동하여 상기 제2 레이저 수광부가 레이저빔을 수광할 수 있도록 해당 제어신호를 출력하고, 상기 제1 레이저 조절 모터 및 제2 레이저 조절 모터를 제어하여 상기 레이저 발진부가 타 지상구조물을 지향하도록 해당 제어신호를 출력하고, 상기 수평조절부에 포함된 4개의 수평조절모터의 구동량 및 상기 고도조절부에 포함된 고도조절모터의 실린더 위치이동 조절량을 제어하고, 상기 국가기준점 표주부의 회전을 보상하기 위한 표주유닛 회전량을 산출하여 상기 회전조절 구동부를 제어하고, 상기 위치회복신호에 따라서 상기 경도조절 구동부 및 위도조절 구동부의 구동량을 제어하는 해당 제어신호를 각각 출력하는 제어 유닛;
   인공위성으로부터 상기 지피에스 신호를 수신하는 지피에스 수신기, 상기 무선 방위 측정 방법을 이용하여 다른 지상구조물에서 송출한 전파를 수신하는 전파수신기를 포함하는 전파송수신부, 상기 중앙통제 서버와 연결되어 상기 변화감지신호를 송신하고 상기 위치회복신호를 수신하는 서버 통신부를 포함하는 송수신 유닛; 및
   상기 표주 고정부의 상면에 설치되어 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판, 상기 태양전지판에서 발생된 전기에너지를 저장하는 배터리, 상기 전기에너지를 상기 제어 유닛의 제어에 따라 상기 수평조절부, 고도 조절부, 위치조절 유닛에 공급하는 인버터로 이루어진 태양전지 유닛; 을 포함하는 지아이에스정보 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작장치.
   

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