KR101855010B1 - 군집 지역 별 세계측지계 좌표 변환 장치 및 방법 - Google Patents

군집 지역 별 세계측지계 좌표 변환 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

군집 지역 별 세계측지계 좌표 변환 장치 및 방법이 개시된다. 지역측지계로 표현된 지적도에 대한 세계측지계로의 좌표 변환 방법은 좌표 변환 대상 지역에 존재하는 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 분석하는 단계; 상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하는 단계; 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 지적 기준점들을 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 변환 계수를 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

군집 지역 별 세계측지계 좌표 변환 장치 및 방법{WORLD GEODETIC COORDINATE TRANSFORMER AND METHOD BY CLUSTER REGION}
본 발명은 지적도면의 세계측지계 변환에 대하여 지역 별 세계측지계 좌표 변환 장치 및 방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 좌표 변환 대상 지역에 대하여 기준점의 블록화 분석을 통해 복수의 군집 지역으로 구분하고, 구분된 군집 지역 각각에 대한 변환 계수를 계산하여 상기 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 한 국가의 측지계(Geodetic Reference System)는 법령에 기초하여 국가가 정의하고 유지 관리하고 있다. 우리나라의 측지계는 지난 100여년 동안 사용하던 베셀타원체 기반의 지역측지계에서 2010년 이후 관련 법령을 정비하고 세계측지계로의 변환을 추진하고 있다.
지적도의 세계측지계 변환은 국민의 재산권과 직접적인 관련이 있기 때문에 좌표변환 방법에 있어서 높은 정확도가 요구되고 있다. 왜냐하면 현행의 지역측지계 기준에서는 상대적인 개념에서 지역적인 지적측량 성과 산출이 허용되었으나 세계측지계 기준에서는 전 지구적으로 동일한 기준에 의한 성과 산출이 이루어지기 때문이다.
이에 따라 지역측지계 기준의 지적도를 세계측지계 기준으로 변환하기 위한 많은 시도가 이루어지고 있으나 아직 명확한 방안이 마련되어 있지 않은 실정이다. 따라서, 보다 높은 정확도로 지역측지계 기준의 지적도를 세계측지계 기준으로 변환하기 위한 좌표 변환 방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하고, 구분된 군집 지역 각각에 대한 변환 계수를 계산하여 상기 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행함으로써 보다 높은 정확도로 지적도에 대한 세계측지계로의 변환을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 지역측지계로 표현된 지적도에 대한 세계측지계로의 좌표 변환 방법은 좌표 변환 대상 지역에 존재하는 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 분석하는 단계;
상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하는 단계; 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 지적 기준점들을 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 변환 계수를 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구분하는 단계는 상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 이상치(Outlier)를 제거하는 단계; 및 상기 이상치가 제거된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성에 통계적인 군집 분석 기법을 적용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 군집 지역은 환경 변수를 통해 임의로 조정 가능할 수 있다.
상기 좌표 변환을 수행하는 단계는 2D Helmert 좌표 변환 모델을 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 지역측지계로 표현된 지적도에 대한 세계측지계로의 좌표 변환 장치는 좌표 변환 대상 지역에 존재하는 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 분석하는 분석부; 상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하는 구분부; 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 공통점을 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산하는 계산부; 및 상기 계산된 변환 계수를 이용하여 상기 세분화된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행하는 변환부를 포함할 수 있다.
상기 구분부는 상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 이상치(Outlier)를 제거하고, 상기 이상치가 제거된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성에 통계적인 군집 분석 기법을 적용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분할 수 있다.
상기 복수의 군집 지역은 환경 변수를 통해 임의로 조정 가능할 수 있다.
상기 변환부는 2D Helmert 좌표 변환 모델을 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하고, 구분된 군집 지역 각각에 대한 변환 계수를 계산하여 상기 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행함으로써 보다 높은 정확도로 지적도에 대한 세계측지계로의 변환을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세계측지계의 좌표계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세계측지계로의 좌표 변환 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수치확정사업지구 경계 및 실험에 적용되는 공통점인 지적 기준점을 표시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 좌표 변환 장치가 K-평균 알고리즘을 적용하여 실험 대상지를 군집 지역을 구분한 결과를 보여준다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 실험을 위한 지적 기준점 50점에 대하여 좌표 변환한 성과와 관측성과의 잔차를 도식화한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 좌표 변환 장치를 도시한 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세계측지계의 좌표계를 도시한 도면이다.
지구 공간상에서 물체의 위치를 물리적인 지구에 가장 적합하도록 표현하기 위해서는 적당한 차원의 수량적 좌표로 표현하기 위한 체계가 필요하며 이것을 측지계라고 한다. 측지계란 지구를 편평한 회전 타원체로 가정해서 실시하는 위치측정의 기준으로 타원체와 좌표계로 구성되는데 지역적인 위치에 부합되는 측지계를 지역측지계라 하고 전 세계적으로 공통적인 측지계를 세계측지계라고 한다.
실제 지구는 불규칙한 표면으로 구성되어 있어 위치를 표시하기에는 매우 부적절하다. 따라서 지구상에 위치를 표시하기 위해서는 일정한 지구의 크기와 형상이 정의되어야 한다. 이에 각각의 나라마다 물리적인 형상에 근거하여 지구의 크기를 정의하고, 특정지점을 원점으로 설정한 지역 타원체를 사용하고 있다.
예를 들어, 미국, 캐나다 등은 Clark(1986) 타원체를 사용하고 있고, 남미, 영국 등은 Hayford 타원체를 사용하고 있으며, 우리나라, 일본 등은 Bessel(1841) 타원체를 사용하고 있다.
그리고 우리나라의 경우에는 일본의 동경을 원점으로 하는 지역좌표계를 사용하고 있어 지적 측량 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 이에 최근에는 측량법을 개정하면서 우리나라의 측량 기준계를 세계측지계로 고시하면서 왜곡과 오차가 발생한 지적도에 대해서 세계측지계로의 변환을 요구하고 있다.
우리나라가 고시한 세계측지계에서는 ITRF 좌표계를 사용하고 있다. ITRF는 매년 지구회전축의 회전을 계산하고, 이를 준거로 해서 정밀한 계산을 한 지구 좌표계이다. 이때, ITRF는 GPS, SLR(Satellite Laser Ranging), VLBI(Very Long Baseline Interferometer) 및 DORIS(Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite)와 같은 우주측지기술의 관측결과로 구한 측점좌표들과 측점속도들을 결합하여 결정된다.
ITRF 좌표계는 도 1의 (a)와 같이 구성되어 있다.
(1) 원점은 지구의 질량 중심이다.
(2) Z축은 지구의 회전축인 지구자전축(CTP)의 방향과 평행한 회전축이다.
(3) X축은 적도면과 그리니치 자오선이 교차하는 방향이다.
(4) Y축은 Z축과 X축이 이루는 평면에 동쪽으로 90도에 위치한다.
이에 따라 ITRF 좌표계에서 임의의 점 P에 대한 좌표 부호는 도 1의 (b)와 같이 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 세계측지계로의 좌표 변환 방법을 도시한 도면이다.
지적도의 세계측지계 변환에서 전제되는 기술적 요소로 세 가지를 고려할 수 있다. 첫 번째는 변환 과정에서 면적의 변화가 최소화되어야 한다는 점이다. 면적은 토지거래의 기준이 되기 때문에 변환 과정에서 임의로 왜곡이 발생할 경우 혼란이 야기될 수 있기 때문이다. 두 번째는 형상의 변화가 최소화되어야 한다는 점이다. 형상이나 위치는 변환 후 지적측량에 다시 활용되기 때문에 기존의 형상과 위치의 변화가 최소화되어야 한다. 세 번째는 변환 성과의 정확도가 높아야 한다는 점이다. 세계측지계 기준에서는 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 어디에서나 균질한 성과 산출이 가능하여야 하기 때문이다.
전제조건을 고려하였을 때, Bursa-Wolf나 Molodensky-Badekas 등의 7 변환계수를 고려할 수 있다. 이와 같은 모델들은 하나의 변환계수를 이용하여 넓은 지역을 대상범위로 선정하기 때문에 사용방법이나 작업이 비교적 용이한 특성이 있다. 그러나 최대 3m 내외의 오차를 유발할 수 있기 때문에 위치 정확도 측면에서는 활용에 한계가 있다.
따라서, 협소 지역을 대상으로 좌표 변환을 할 수 있는 모델이 필요하다. 이러한 협소 지역을 대상으로 하는 좌표 변환 모델에 있어서는 4변환 계수인 2D Helmert 나 6변환 계수인 Affine을 고려할 수 있다. 하지만 Affine 의 경우 변환 과정에서 도형의 각이 변하는 특성이 있으므로 형상의 변화가 예상될 수 있다. 그러므로 본 특허에서는 2D Helmert 를 좌표 변환을 위한 모델로 이용하였다.
2D Helmert 변환은 등각변환으로서 원점이동, 축척변경, 회전의 변화가 발생하며 총 4개의 변환계수가 필요하다. 이러한 변환계수를 구하기 위해서는 지역측지계 및 세계측지계에 대한 좌표계 상의 위치를 공통으로 알고 있는 지적 기준점들이 필요하며 이를 공통점으로 칭한다.
먼저 단계(210)에서, 좌표 변환 장치는 좌표 변환 대상 지역에 존재하는 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 분석할 수 있다. 예를 들어, 좌표 변환 대상 지역 중 유사한 지역 별 지적 기준점들 간에는 기하학적인 거리와 방위각이 일정한 형태로 유지될 수 있다. 그러나 유사한 지역이 아닌 주변 지역에 존재하는 지적 지준점들은 서로 거리와 방위각이 상이하여 정확한 지적 측량 성과를 산출하지 못할 수 있다.
이때, 분석되는 지적 기준점들은 공통점일 수 있다. 보다 구체적으로 좌표 변환 장치는 복수의 지적 기준점들이 위치한 지역의 일정 공간에 대한 공간적 경향이나 특성을 분석할 수 있다.
단계(220)에서, 좌표 변환 장치는 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분할 수 있다. 이때, 좌표 변환 장치가 단계(210)에서 분석한 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터를 살펴보면 다른 지적 기준점들이 가지는 데이터의 범위에서 많이 벗어난 이상치(Outlier)가 존재할 수 있다.
이러한 이상치는 좌표 변환 장치가 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역을 구분하는 과정에서 부정확한 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 좌표 변환 장치는 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터를 이용하여 이상치가 존재하는 지적 기준점들은 제외한 후 통계적인 군집 분석 기법을 적용하여 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분할 수 있다.
구체적으로 본 발명은 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역을 구분하기 위하여 K-평균 알고리즘을 이용할 수 있다. K-평균 알고리즘은 자료처리 구조가 간단하며, 다양한 환경에서 빠른 수렴을 통해 결과를 신속히 산출할 수 있다.
먼저 좌표 변환 장치는 이상치가 제거된 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터에 K-평균 알고리즘을 적용할 수 있다. 좌표 변환 장치는 군집 지역의 개수 K를 탐색하기 위하여 그리드에 의한 초기분할 방법을 이용할 수 있다. 그리드에 의한 분할방식은 데이터 공간을 직사각형 단위로 분할하는 방법으로 각 셀에 포함된 객체를 이용하여 통계정보를 산출할 수 있다. 그리드에 의한 데이터 공간은 n(row): m(column) 개로 균등하게 나뉘어 군집 지역의 분포가 정의된다. 그리드 분할에 따라 K 개의 군집 지역의 개수가 결정되며, 각 셀의 평균 값이 군집 지역의 초기값으로 이용된다.
초기 군집 지역 설정이 완료되면 유클리드 계산에 이용될 계산용 자료의 정규화가 이루어진다. 자료의 정규화는 하기의 식 1과 같이 범위표준화 방법에 의하여 수행될 수 있다.
[식 1]
Figure 112016127628906-pat00001
범위 표준화가 이루어지면 변수의 할당된 값은 0에서 1사이에 존재하게 되며, 이러한 정보들을 이용하여 군집 계산이 이루어질 수 있다.
단계(230)에서, 좌표 변환 장치는 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 지적 기준점들을 이용하여 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산할 수 있다.
구체적으로 본 발명에서 이용하려는 2D Helmert 모델을 통해 세계측지계로의 변환을 수행하기 위해서는 이상치가 제거된 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터에 최소제곱법을 이용하여 측지계간 연관성을 파악하고 변환 계수를 계산하여야 한다. 2D Helmert 모델의 좌표 변환은 4개의 미지변수인 축척, 회전, 이동량(x축, y축)으로 표현된다. 변환 전의 좌표를 (x,y), 변환 후의 좌표를 (X,Y)로 놓으면 하기의 식 2가 성립될 수 있다.
[식 2]
Figure 112016127628906-pat00002
Figure 112016127628906-pat00003
최소제곱법에 의해 함수를 정의하고자 할때에는 함수 식 내에서 오차를 포함시키기 때문에 하기의 식 3과 같이 정의할 수 있다.
[식 3]
Figure 112016127628906-pat00004
이때, n개의 지적 기준점에 대하여 행렬로 나타내고 최종적으로 하기의 식 4와 같은 행렬식에 의해서 반복 과정을 수행함으로써 미지의 변환계수를 구할 수 있다.
[식 4]
Figure 112016127628906-pat00005
단계(240)에서, 좌표 변환 장치는 계산된 변환 계수를 이용하여 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행할 수 있다. 2D Helmert 모델을 이용하기 위하여 계산된 미지의 변환계수는 측지계간 상관관계에 의해서 발생하는 공통점인 지적 기준점의 성과에 따라 결정될 수 있다.
변환 계수가 산출된 이후에는 변환 대상 지역의 공간적 범위를 지정하는 것이 정확도 결정의 중요 요소가 될 수 있다. 즉, 변환 대상 지역 내의 측량 성과의 균질성이 변환 결과의 정확도에 직접적인 영향을 미치게 된다. 따라서, 세계측지계로의 변환에 대한 정확도를 확보하기 위해서는 변환 대상 지역의 공간적 특성이나 유형을 분석하여 동일 패턴의 변환 지역 범위를 선정하는 것이 중요하며, 측량 성과 산출 패턴을 분석함으로써 좌표 변환을 수행하기 위한 복수의 군집 지역을 구분할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수치확정사업지구 경계 및 실험에 적용되는 공통점인 지적 기준점을 표시한 도면이다.
본 발명의 좌표 변환 장치를 이용하여 도 3의(a)와 같은 수치확정사업지구 경계를 가지는 실험 대상지에 대해 세계측지계로의 변환을 수행하였다. 이때, 좌표 변환 장치는 도 3의 (b)와 같이 지역측지계 및 세계측지계에 대한 좌표계 상의 위치를 공통으로 알고 있는 지적 기준점인 공통점을 이용하였으며 실험 대상지를 전체에 고르게 분포되도록 하였다. 세계측지계의 성과는 Network-RTK를 이용하여 산출하였으며, 공통점 중 과대오차가 나타나는 공통점은 제외하고 434점이 좌표 변환을 위한 기초데이터로 이용되었다. 이중 정확도를 점검할 시험용 데이터는 샘플링된 50점을 이용하였다.
먼저 실험 대상지의 윤곽을 확인하기 위하여 실험 대상지 전체를 포괄하는 변환계수를 계산하여 좌표 변환을 수행하였다. 하기의 표 1과 같이 수행 결과 좌표 변환된 최대값과 최소값의 차이는 X축으로는 0.4m, Y축으로는 약 0.5m 이상의 성과 차이가 나는 것을 확인하였다.
[표 1]
Figure 112016127628906-pat00006
좌표 변환 장치가 실험 대상지에 대해서 K-평균 알고리즘을 적용하여 실험 대상지를 총 9개의 군집 지역으로 구분하였다. 구분된 군집 지역의 공간적인 형태는 수치확정 사업지구와 비슷한 형태였으나 특정 군집 지역에서는 사업지구와 상이한 패턴이 나타나는 곳도 있었다.
군집 지역 별로 변환계수를 계산하여 분석해 본 결과 표 2와 같이 15번 군집 지역과 25번 군집 지역은 나머지 군집 지역과 성과 유형에 약간의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 해당 군집 지역이 인접 군집 지역과 비교하여 균질하지 못하다는 것을 예측할 수 있다.
[표 2]
Figure 112016127628906-pat00007
도 4는 본 발명의 일실시예의 따른 좌표 변환 장치가 K-평균 알고리즘을 적용하여 실험 대상지를 군집 지역으로 구분한 결과를 보여준다.
구체적으로 도 4의 (a)는 지적 기준점 간의 관계도를 표시한 네트워크 현황이고, 도 4의 (b)는 군집 지역 별로 지적 기준점의 공간적 버퍼 영향력을 표현하였다.
군집 지역 별로 군집의 응집력과 배타성을 조사해 보면 하기의 표 3과 같이 4번 군집 지역에서 임계치로 제시한 0.1m를 초과하여 최소값이 -0.12m가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 나머지 군집 지역들은 모두 임계치 내에서 계산되었다.
[표 3]
Figure 112016127628906-pat00008
하기의 표 4는 좌표 변환 장치가 지역별로 샘플링된 50개의 지적 기준점들을 이용하여 세계측지계로의 좌표 변환 성과의 정확도를 보여준다. 금번 좌표 변환 정확도의 점검은 군집 지역 별로 변환한 성과와 세계측지계 기준으로 현장 관측한 성과를 비교하였다.
[표 4]
Figure 112016127628906-pat00009
동일한 지적 기준점을 대상으로 군집 지역 별로 변환한 성과와 단일계수를 이용하여 변환한 성과를 비교해 보면 군집 지역 별로 변환한 성과는 최대값과 최소값이 대부분 0.1m 이내의 정확도를 보여준다. 그러나 단일계수를 이용하여 변환한 성과는 최대값이 0.3m까지 분포하는 것을 알 수 있다. 따라서, 실험 대상지를 군집 지역 별로 변환계수를 계산하여 좌표 변환을 수행하는 것이 균질하고 정확한 세계측지계의 변환 성과를 산출하는데 효율적이라는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 실험을 위한 지적 기준점 50점에 대하여 좌표 변환한 성과와 관측성과의 잔차를 도식화한 것이다.
도 5를 보면 알 수 있듯이 단일 변환계수를 적용하여 좌표 변환을 하였을 때 군집 지역 별로 변환계수를 계산하여 좌표 변환을 하였을 때보다 위치 오차가 크게 나타나는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 좌표 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 6을 참고하면, 좌표 변환 장치(600)는 분석부(610), 구분부(620), 계산부(630) 및 변환부(640)을 포함할 수 있다. 분석부(610)는 좌표 변환 대상 지역에 존재하는 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 분석할 수 있다. 이때, 분석되는 지적 기준점들은 공통점일 수 있다. 보다 구체적으로 좌표 변환 장치는 복수의 지적 기준점들이 위치한 지역의 일정 공간에 대한 공간적 경향이나 특성을 분석할 수 있다.
구분부(620)는 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분할 수 있다. 이때, 분석부(610)가 분석한 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터를 살펴보면 다른 지적 기준점들이 가지는 데이터의 범위에서 많이 벗어난 이상치(Outlier)가 존재할 수 있다.
이러한 이상치는 좌표 변환 장치가 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역을 구분하는 과정에서 부정확한 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 구분부(620)는 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터를 이용하여 이상치가 존재하는 지적 기준점들은 제외한 후 통계적인 군집 분석 기법을 적용하여 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분할 수 있다.
구체적으로 본 발명은 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역을 구분하기 위하여 K-평균 알고리즘을 이용할 수 있다. K-평균 알고리즘은 자료처리 구조가 간단하며, 다양한 환경에서 빠른 수렴을 통해 결과를 신속히 산출할 수 있다.
먼저 구분부(620)는 이상치가 제거된 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터에 K-평균 알고리즘을 적용할 수 있다. 구분부(620)는 군집 지역의 개수 K를 탐색하기 위하여 그리드에 의한 초기분할 방법을 이용할 수 있다. 그리드에 의한 분할방식은 데이터 공간을 직사각형 단위로 분할하는 방법으로 각 셀에 포함된 객체를 이용하여 통계정보를 산출할 수 있다. 그리드에 의한 데이터 공간은 n(row): m(column) 개로 균등하게 나뉘어 군집 지역의 분포가 정의된다. 그리드 분할에 따라 K 개의 군집 지역의 개수가 결정되며, 각 셀의 평균 값이 군집 지역의 초기값으로 이용된다.
초기 군집 지역 설정이 완료되면 유클리드 계산에 이용될 계산용 자료의 정규화가 이루어진다. 자료의 정규화는 하기의 식 1과 같이 범위표준화 방법에 의하여 수행될 수 있다.
[식 1]
Figure 112016127628906-pat00010
범위 표준화가 이루어지면 변수의 할당된 값은 0에서 1사이에 존재하게 되며, 이러한 정보들을 이용하여 군집 계산이 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 구분부(620)는 환경변수를 통해 복수의 군집 지역을 임의로 조정할 수 있다. 환경변수란 군집을 형성할 때 지정하는 허용오차이다. 예를 들어 설정값 0.2m로 지정하게 되면 변환결과의 최대 허용오차가 0.2m이내에서 군집을 형성하게 된다. 반면에 설정값을 0.1m로 설정하게 되면 0.2m의 군집보다는 좀 더 세밀하게 허용오차 0.1m이내에서 군집을 형성하게 된다.
계산부(630)는 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 지적 기준점들을 이용하여 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산할 수 있다.
구체적으로 본 발명에서 이용하려는 2D Helmert 모델을 통해 세계측지계로의 변환을 수행하기 위해서는 이상치가 제거된 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성 데이터에 최소제곱법을 이용하여 측지계간 연관성을 파악하고 변환 계수를 계산하여야 한다. 2D Helmert 모델의 좌표 변환은 4개의 미지변수인 축척, 회전, 이동량(x축, y축)으로 표현된다. 변환 전의 좌표를 (x,y), 변환 후의 좌표를 (X,Y)로 놓으면 하기의 식 2가 성립될 수 있다.
[식 2]
Figure 112016127628906-pat00011
Figure 112016127628906-pat00012
최소제곱법에 의해 함수를 정의하고자 할때에는 함수 식 내에서 오차를 포함시키기 때문에 하기의 식 3과 같이 정의할 수 있다.
[식 3]
Figure 112016127628906-pat00013
이때, n개의 지적 기준점에 대하여 행렬로 나타내고 최종적으로 하기의 식 4와 같은 행렬식에 의해서 반복 과정을 수행함으로써 미지의 변환계수를 구할 수 있다.
[식 4]
Figure 112016127628906-pat00014
변환부(640)는 계산된 변환 계수를 이용하여 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행할 수 있다. 2D Helmert 모델을 이용하기 위하여 계산된 미지의 변환계수는 측지계간 상관관계에 의해서 발생하는 공통점인 지적 기준점의 성과에 따라 결정될 수 있다.
변환 계수가 산출된 이후에는 변환 대상 지역의 공간적 범위를 지정하는 것이 정확도 결정의 중요 요소가 될 수 있다. 즉, 변환 대상 지역 내의 측량 성과의 균질성이 변환 결과의 정확도에 직접적인 영향을 미치게 된다. 따라서, 세계측지계로의 변환에 대한 정확도를 확보하기 위해서는 변환 대상 지역의 공간적 특성이나 유형을 분석하여 동일 패턴의 변환 지역 범위를 선정하는 것이 중요하며, 측량 성과 산출 패턴을 분석함으로써 좌표 변환을 수행하기 위한 복수의 군집 지역을 구분할 수 있다.
도 6의 (b)는 본 발명의 좌표 변환 장치(600)를 이용하여 세계측지계로의 좌표 변환 수행 예를 보여준다. 도 6의 (b)에서 공통점인 지적 기준점들의 색깔 별로 군집의 형태가 이루어졌으며 군집 지역별(블록별)로 좌표변환을 수행할 수 있다. 도 6의 (b)에서 좌측 상단의 박스는 복수의 군집 지역으로 구분된 지적 기준점들에 대하여 블록ID를 지정하고 군집 지역별(블록별) 지적 기준점들에 따라 정확도를 사전에 점검할 수 있다.
도 6의 (b)에서 좌측 하단의 박스는 군집 지역별(블록별)로 산출된 변환계수를 보여준다. 좌표 변환 장치(600)는 이와 같은 변환계수를 이용하여 지적 기준점들이 군집 지역별(블록별)로 구분된 지적도를 해당 군집 지역별 변환계수를 적용하여 좌표변환을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
600 : 좌표 변환 장치
610 : 분석부
620 : 구분부
630 : 계산부
640 : 변환부

Claims (9)

  1. 지역측지계로 표현된 지적도에 대한 세계측지계로의 좌표 변환 방법에 있어서,
    상기 지역측지계와 세계측지계의 좌표 변환 대상 지역에 동시에 존재하는 지적 기준점인 복수의 공통점들 간의 기하학적인 거리 및 방위각을 통해 상기 좌표 변환 대상 지역에 대한 공간적 경향 또는 공간적 특성을 분석하는 단계;
    상기 분석된 좌표 변환 대상 지역에 대한 공간적 경향 또는 공간적 특성을 이용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 동일 패턴을 가지는 복수의 군집 지역으로 구분하는 단계;
    상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 공통점들을 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 변환 계수를 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 변환 계수는,
    상기 분석된 좌표 변환 대상 지역의 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 공간적 경향 또는 공간적 특성을 나타내는 데이터를 이용하여 지역측지계와 세계측지계 간의 연관성을 파악함으로써 계산되는 좌표 변환 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구분하는 단계는,
    상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 이상치(Outlier)를 제거하는 단계; 및
    상기 이상치가 제거된 복수의 공통점들에 대한 경향 또는 특성에 통계적인 군집 분석 기법을 적용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하는 단계
    를 포함하는 좌표 변환 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 군집 지역은,
    환경 변수를 통해 임의로 조정 가능한 좌표 변환 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 좌표 변환을 수행하는 단계는,
    2D Helmert 좌표 변환 모델을 이용하는 좌표 변환 방법.
  5. 지역측지계로 표현된 지적도에 대한 세계측지계로의 좌표 변환 장치에 있어서,
    상기 지역측지계와 세계측지계의 좌표 변환 대상 지역에 동시에 존재하는 지적 기준점인 복수의 공통점들 간의 기하학적인 거리 및 방위각을 통해 상기 좌표 변환 대상 지역에 대한 공간적 경향 또는 공간적 특성을 분석하는 분석부;
    상기 분석된 좌표 변환 대상 지역에 대한 공간적 경향 또는 공간적 특성을 이용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 동일 패턴을 가지는 복수의 군집 지역으로 구분하는 구분부;
    상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 포함된 공통점을 이용하여 상기 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 좌표 변환을 수행하기 위한 변환 계수를 계산하는 계산부; 및
    상기 계산된 변환 계수를 이용하여 상기 세분화된 복수의 군집 지역 각각에 대한 좌표 변환을 수행하는 변환부
    를 포함하고,
    상기 변환 계수는,
    상기 분석된 좌표 변환 대상 지역의 구분된 복수의 군집 지역 각각에 대해 공간적 경향 또는 공간적 특성을 나타내는 데이터를 이용하여 지역측지계와 세계측지계 간의 연관성을 파악함으로써 계산되는 좌표 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구분부는,
    상기 분석된 복수의 지적 기준점들에 대한 경향 또는 특성을 이용하여 이상치(Outlier)를 제거하고, 상기 이상치가 제거된 복수의 공통점들에 대한 경향 또는 특성에 통계적인 군집 분석 기법을 적용하여 상기 좌표 변환 대상 지역을 복수의 군집 지역으로 구분하는 좌표 변환 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 군집 지역은,
    환경 변수를 통해 임의로 조정 가능한 좌표 변환 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 변환부는,
    2D Helmert 좌표 변환 모델을 이용하는 좌표 변환 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110941669A (zh) * 2019-11-18 2020-03-31 内蒙古师范大学 基于属性信息的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统
KR102189818B1 (ko) * 2019-06-18 2020-12-11 국방과학연구소 게임이론 기반의 융합 주파수 지정 방법 및 주파수 지정 시스템
CN112946691A (zh) * 2021-02-06 2021-06-11 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局 顾及高程异常趋势变化的带状区域坐标转换分段方法
KR102386171B1 (ko) * 2020-10-22 2022-04-13 한맥엔지니어링(주) 토지이용규제지도의 허용 오차와 고시 결정 방법 및 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100446195B1 (ko) * 2001-07-10 2004-08-30 (주)한양 3차원 위치 측정 장치 및 그 방법
KR101055419B1 (ko) * 2011-04-29 2011-08-09 (주) 이우티이씨 지상 라이다를 이용한 지형측량 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100446195B1 (ko) * 2001-07-10 2004-08-30 (주)한양 3차원 위치 측정 장치 및 그 방법
KR101055419B1 (ko) * 2011-04-29 2011-08-09 (주) 이우티이씨 지상 라이다를 이용한 지형측량 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102189818B1 (ko) * 2019-06-18 2020-12-11 국방과학연구소 게임이론 기반의 융합 주파수 지정 방법 및 주파수 지정 시스템
CN110941669A (zh) * 2019-11-18 2020-03-31 内蒙古师范大学 基于属性信息的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统
CN110941669B (zh) * 2019-11-18 2023-04-11 内蒙古师范大学 基于属性信息的空间矢量数据存储方法及坐标系转换系统
KR102386171B1 (ko) * 2020-10-22 2022-04-13 한맥엔지니어링(주) 토지이용규제지도의 허용 오차와 고시 결정 방법 및 장치
CN112946691A (zh) * 2021-02-06 2021-06-11 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局 顾及高程异常趋势变化的带状区域坐标转换分段方法
CN112946691B (zh) * 2021-02-06 2024-03-12 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局 顾及高程异常趋势变化的带状区域坐标转换分段方法

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