KR200430039Y1 - Ｇｐｓ 및 토탈스테이션이 결합된 이동식 토탈측량시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량에 탑재되는 측량시스템으로서, 인공위성 신호를 수신하는 GPS안테나(110); 및, 상기 GPS안테나로부터 수신된 신호를 처리하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 소프트웨어가 내장된 GPS수신기(120);를 포함하여 구성되는 GPS측량기(100); 각도와 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 펜컴퓨터용 소프트웨어가 내장된 토탈스테이션(200); 상기 GPS안테나(110)의 중심축과 상기 토탈스테이션(200)의 중심축이 일치되도록 일체로 결합시키는 아답터(250); 및, 상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200)과 유선 또는 무선으로 연결되어 데이타 송수신이 가능하고, 상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200) 각각에서 측정된 좌표값의 변환 및 편집이 가능한 작업용컴퓨터(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

GPS안테나, GPS수신기, GPS측량기, 토탈스테이션, 아답터, 작업용컴퓨터

Description

ＧＰＳ 및 토탈스테이션이 결합된 이동식 토탈측량시스템{Total Survey System equipped with Unified GPS and Total Station}

도1은 본 고안을 구성하는 토탈스테이션, GPS측량기, 및, 작업용컴퓨터를 도시한다.

도2는 토탈스테이션과 GPS측량기를 결합하는 아답터를 확대하여 도시한다.

도3은 본 고안의 구체적 실시예를 이용하여 측량을 실시하는 단계를 도시하는 블록도이다.

도4는 종래의 토탈스테이션 및 GPS측량기를 도시하는 것으로서 각각 분리된 별개의 장비를 구성하고 있다.

도5는 본 고안의 구체적 실시예인 카백시스템(Carback System)으로서 차량 후미에 연결되는 트레일러에 토탈측량시스템이 설치된 상태를 도시하고 있다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:GPS측량기

110:GPS안테나

120:GPS수신기

200:토탈스테이션

210:손잡이부 220:삼각대

250:아답터

300:작업용컴퓨터

11:중심축

22:트레일러 적재함

33:절개된 부분

기술분야

본 고안은 차량에 탑재되는 측량시스템으로서, 인공위성 신호를 수신하는 GPS안테나(110), 및, 상기 GPS안테나로부터 수신된 신호를 처리하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 소프트웨어가 내장된 GPS수신기(120)를 포함하여 구성되는 GPS측량기(100)를 각도와 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 펜컴퓨터용 소프트웨어가 내장된 토탈스테이션(200)과 일체로 결합시킨 토탈측량시스템에 관한 것이다.

종래기술

종래의 측량은 인공위성에 의하여 위치를 측정하는 GPS측량과 광학을 이용한 레이저 관측으로 방위각과 거리(경사거리, 수평각, 및 고도각)을 측정하는 토탈스 테이션 측량으로 구분되며, 도4에 도시된 바와 같이 이들 장비는 각각 별개로 분리되어 있다.

우선, GPS에 관한 내용을 설명하면 다음과 같다.

약 20,000km 상공에 24개의 GPS위성으로 구성된 GPS는 무제한 수의 사용자가 지구상 어느 위치에서나 4개 이상의 위성이 관측 가능하도록 구성되어 있으므로, 민간 사용자는 95%의 확률로 약 20m 정도의 평면오차(2drms : distance root mean square) 범위에서 자신의 위치를 계산할 수 있다. 이렇게 GPS를 이용하여 위치를 계산하기 위해서는, GPS수신기의 3차원 위치와 GPS위성에 탑재되어 있는 세시움이나 루비디움과 같은 원자시계에 비해 훨씬 부정확한 GPS수신기 시계의 오차까지 모두 4개의 정보를 기본적으로 구해야 하므로(즉, 풀어야 할 미지수가 모두 4개이므로), 최소한 4개의 GPS위성에서 보내온 데이터를 기초로 하여 위치를 계산해야 한다. 이렇게 사용되는 24개의 GPS위성은 각각 고유의 PRN(Pseudo Random Noise) 코드와 위성의 위치 좌표 등의 정보(항법메세지)를 반송파에 실어 사용자에게 전달한다. 이렇게 사용되는 반송파에는 L1과 L2의 두 가지의 반송파가 있는데, 주파수는 각각 1.575GHz와 1.227GHz이다. 이중 민간인은 L1만 수신하고, 군부(軍府)는 L1과 L2를 모두 수신할 수 있도록 되어 있다.

GPS 측량 분야에서 1990년대 후반부터 도입되기 시작한 새로운 측량법은 실시간 이동측량 기법(real time kinematic GPS positioning method)이다. 무선 라디오 통신을 이용하여 한쪽 관측 수신기에서 수신한 데이터 중에서 데이터 처리에 필요한 부분을 다른 쪽의 수신기에 전달하는 방법을 사용하여 관측 즉시 두 지점 사이의 정밀한 거리를 계산할 수 있는 기법으로, 정적측량법보다 측량 정밀도는 떨어지나 실시간으로 단시간 내에 위치 측정이 가능하다는 장점이 있다.

이러한 GPS측량은 건물, 수림 등과 같은 지표상의 장애 요소가 없는 개할 지역에서만 측량이 가능하여 GPS측량이 불가능한 지역에서는 토탈스테이션 측량을 수행하게 된다. 이 경우 GPS측량의 결과를 토탈스테이션 측량에 이용하기 위해서 기계점 좌표를 산출하여 입력하는 작업이 필요하다.

왜냐하면, GPS측량의 결과 산출되는 위치좌표는 경도와 위도 및 높이로 표시되는 3차원 측지좌표로서 토탈스테이션 측량에 이용하기 위해서는 방위각과 거리로 표시되는 현행 국가좌표체계로 변환하여 입력해야 하기 때문이다. 따라서 좌표변환 및 변환된 좌표를 토탈스테이션에 입력하는 과정이 수반되어야 하며, 이러한 과정에서 작업자의 실수에 의한 오류의 발생가능성이 높고, 작업효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한 별도의 GPS 장비와 토탈스테이션 장비를 각각 구비하고 이들 장비를 운영하기 위해서는 통상적으로 3인 이상의 인원이 필요하였으며, 장비가 무거워 운반설치의 어려움이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 고안의 목적은 다음과 같다.

첫째, GPS 장비와 토탈스테이션 장비를 유기적으로 결합하여 일체화시킨 통합측량시스템을 제공함을 본 고안의 목적으로 한다.

둘째, 이동수단이 구비된 통합측량시스템을 제공함을 본 고안의 다른 목적로 한다.

셋째, 측량결과를 이용하여 현장에서 지형도 또는 지적도와 같은 측량도를 제작할 수 있는 통합측량시스템을 제공함을 본 고안의 또 다른 목적으로 한다.

넷째, 측량결과 또는 제작된 지형도 등을 제3의 장소로 전송할 수 있는 통신모뎀이 구비된 통합측량시스템을 제공함을 본 고안의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 고안의 기술적 구성은 다음과 같다.

본 고안은 차량에 탑재되는 측량시스템으로서, 인공위성 신호를 수신하는 GPS안테나(110); 및, 상기 GPS안테나로부터 수신된 신호를 처리하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 소프트웨어가 내장된 GPS수신기(120);를 포함하여 구성되는 GPS측량기(100); 각도와 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 펜컴퓨터용 소프트웨어가 내장된 토탈스테이션(200); 상기 GPS안테나(110)의 중심축과 상기 토탈스테이션(200)의 중심축이 일치되도록 일체로 결합시키는 아답터(250); 및, 상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200)과 유선 또는 무선으로 연결되어 데이타 송수신이 가능하고, 상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200) 각각에서 측정된 좌표값의 변환 및 편집이 가능한 작업용컴퓨터(300);를 포함하여 구성되되, 상기 아답터(250)는 토탈스테이션(200) 본체의 상부에 구비된 손잡이부(210)의 중심부에 일체로 고정되어 상향돌출되고 나사산이 형성되어 상기 GPS안테나(110)의 하단부에 형성된 암나사와 체결된다.

이하에서는 본 고안의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 고안을 구성하는 토탈스테이션, GPS측량기, 작업용컴퓨터, 전원공급부를 도시하고, 도2는 토탈스테이션과 GPS측량기를 결합하는 아답터를 확대하여 도시한다.

본 고안은 차량에 탑재되는 측량시스템인 것을 특징으로 한다.

다시 말하면, 도1에 도시된 바와 같이 GPS측량기(100), 토탈스테이션(200), 및 작업용컴퓨터(300)는 모두 차량 또는 차량의 후미에 연결되는 트레일러에 탑재되는 것을 특징으로 한다.

인공위성 신호를 수신하는 GPS안테나(110)는 신호를 보다 효과적을 수신하기 위하여 토탈스테이션(200)의 상부에 설치된다.

아답터(250)는 GPS안테나(110)와 토탈스테이션(200)을 일체로 결합하기 위하여 구비되는 것으로서 토탈스테이션(200) 본체의 상부에 구비된 손잡이부(210)의 중심부에 일체로 고정되어 상향돌출되고 나사산이 형성되어 있다.

아답터(250)는 토탈스테이션(200)의 중심축(11) 상에 정확하게 위치하도록 설치한다.

GPS안테나(110)의 하단부에 형성되는 암나사의 위치는 GPS안테나(110)의 중심축(11) 상에 정확하게 위치하도록 가공한다.

이와 같이 아답터(250)를 설치하고 GPS안테나(110)의 하단부에 암나사를 가공한 후 아답터(250)에 GPS안테나(110)의 암나사를 체결하면 자동적으로 GPS안테나(110)와 토탈스테이션의 중심축이 일치하게 된다.

따라서, GPS측량기(100)를 이용하여 측정된 좌표값을 변환하여 토탈스테이션(200)의 기계점(토탈스테이션이 설치된 위치의 좌표)으로 이용할 수 있다.

GPS수신기(120)는 GPS안테나(110)로부터 수신된 신호를 처리하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 소프트웨어가 내장되어 있으며, 작업용컴퓨터(300)와 유선 또는 블루투스(Bluetooth)와 같은 근거리무선통신으로 연결되어 데이터의 송수신이 이루어진다. 또한, 기준국GPS와 오차보정 신호를 송수신하는 RFM모뎀이 구비되어 있다.

토탈스테이션(200)은 각도와 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 펜컴퓨터용 소프트웨어가 내장되어 있다.

토탈스테이션(200)도 GPS측량기(100)와 마찬가지로 작업용컴퓨터(300)와 유선 또는 블루투스와 같은 근거리무선통신으로 연결되어 데이터의 송수신이 이루어진다.

트레일러에 설치하는 경우에는 토탈스테이션(200)의 삼각대(220)가 트레일러 적재함(22)의 상부면에 고정된 상태에서, 상기 토탈스테이션(200)의 중심축과 일치하는 트레일러 적재함(22) 부분을 절개하여 절개된 부분(33)을 통하여 육안으로 지면을 관측할 수 있도록 한다.

또한, 절개된 부분(33)은 투명한 재질의 유리 또는 아크릴 판재로 덮는다.

이와 같이 트레일러 적재함(22)의 일부를 절개하는 이유는 레이터포인터 시스템을 이용하여 트레일러에 설치된 토탈스테이션(200)의 중심축을 지상의 기준점과 일치시킬 수 있기 때문이다. 다시 말하면, 토탈스테이션(200)의 기계점을 지표상의 기준점에 일치시키는 시준작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

작업용컴퓨터(300)는 GPS측량기(100) 및 토탈스테이션(200)과 유선 또는 블루투스와 같은 근거리무선통신으로 연결되어 데이타 송수신이 가능하고, GPS측량기(100) 및 토탈스테이션(200) 각각에서 측정된 좌표값의 변환 및 편집이 가능한 소프트웨어가 내장된다.

따라서, GPS측량의 결과 산출되는 경도, 위도 및 높이로 표시되는 위치좌표를 토탈스테이션 측량에 이용하기 위하여 방위각과 거리로 표시되는 현행 국가좌표체계로 변환하는 좌표변환 작업을 자동적으로 실행할 수 있으며, 별도의 좌표변환 및 입력작업이 불필요하다.

또한, GPS측량의 결과와 토탈스테이션 측량의 결과를 상호비교하여 검증할 수 있는 효과도 있다.

이와 같은 좌표변환 작업은 작업용컴퓨터(300)에서 수행할 수도 있고, GPS수신기(120)의 내부에 좌표변환을 위한 소프트웨어가 내장되어 변환된 좌표값을 작업용컴퓨터(300)가 GPS측량기(100)로부터 수신할 수도 있다.

작업용컴퓨터(300)는 GPS측량기(100) 및 토탈스테이션(200)으로 수신된 위치좌표 데이타를 이용하여 지형도 또는 지적도와 같은 측량도 작성 및 편집이 가능한 CAD 프로그램이 내장될 수 있다.

이와 같은 CAD프로그램이 내장되는 경우 위치좌표에 관한 데이터를 확보함과 동시에 현장에서 지형도 또는 지적도와 같은 측량도를 작성할 수 있다.

작업용컴퓨터(300)는 사무실의 메인컴퓨터와 연결되는 무선통신모듈이 구비되어 현장에서 측량된 결과에 대한 데이터를 사무실의 메인컴퓨터로 송신하거나 메인컴퓨터에 저장된 자료를 수신할 수 있다.

도3은 본 고안의 구체적 실시예를 이용하여 측량을 실시하는 단계를 도시하고 있는데 그 구체적 내용은 다음과 같다.

(1)GPS측량단계

기준국GPS로부터 수신된 오차보정 신호와 GPS위성으로부터 수신된 반송파를 이용하여 상기 GPS측량기(100)의 위치좌표(경도,위도 및 높이)를 산출한다.

(2)GPS좌표송신단계

산출된 상기 GPS측량기(100)의 위치좌표를 상기 작업용컴퓨터(300)로 송신한다. 송신은 유선 또는 블루투스와 같은 근거리무선통신의 방법으로 이루어진다.

(3)좌표변환단계

상기 작업용컴퓨터(300)에서 수신된 상기 GPS측량기(100)의 위치좌표(경도, 위도 및 높이)를 상기 토탈스테이션(200)에서 사용가능한 좌표(방위각 및 거리)로 변환한다.

(4)기계점설정단계

변환된 상기 GPS측량기(100)의 위치좌표를 상기 토탈스테이션(200)의 기계점으로 동기화한다.

(5)토탈스테이션측량단계

상기 토탈스테이션(200)을 사용하여 측정점의 방위각 및 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출한다. 측정과정은 일반적인 토탈스테이션을 이용한 측정과 마찬가지로 이미 알고 있는 지상의 기준점을 시준하는 후시(backsight) 및 측정하고자 하는 지점(측정점)을 시준하는 전시(foresight) 작업으로 이루어진다.

(6)토탈스테이션좌표송신단계

산출된 측정점의 위치좌표를 상기 작업용컴퓨터(300)로 송신한다. 송신은 유선 또는 블루투스와 같은 근거리무선통신의 방법으로 이루어진다.

(7)측량도작성단계

수신된 측정점의 위치좌표를 이용하여 측량도 작성 및 편집을 한다.

(8)메인컴퓨터송신단계

상기 GPS측량기(100) 또는 상기 토탈스테이션(200)으로부터 상기 작업용컴퓨터(300)에 송신된 측정점의 위치좌표를 상기 작업용컴퓨터(300)에 내장된 무선통신모듈을 이용하여 사무실의 메인컴퓨터로 송신한다. 또한 작성된 측량도에 관한 그림파일도 메인컴퓨터로 송신할 수 있다.

(9)자료수신단계

현장작업에 필요한 경우 작업용컴퓨터(300)의 무선통신모듈을 이용하여 사무실의 메인컴퓨터에 저장된 자료를 수신받는다. 이와 같이 사무실의 메인컴퓨터에 저장된 자료를 수시로 수신받아 현장작업에 활용함으로써, 현장작업의 효율을 배가할 수 있다.

상기한 바와 같이 구체적 실시예를 기준으로 본 고안을 설명하였으나 본 고안의 보호범위는 구체적 실시예에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상의 범위 내에서 관용수단의 부가나 삭제, 단순한 설계변경 등도 본 고안의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

상기한 구성의 본 고안에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, GPS 장비와 토탈스테이션 장비를 유기적으로 결합하여 일체화시킨 통합측량장비를 제공한다.

다시 말하면, 토탈스테이션의 손잡이부 상부에 GPS안테나를 고정하고, 토탈스테이션의 중심축과 GPS안테나의 중심축을 일치시킴으로써, GPS측량의 결과를 작업용컴퓨터의 좌표변환을 통하여 토탈스테이션의 기계점으로 사용할 수 있다. 또한, 토탈스테이션의 측량 결과도 작업용컴퓨터의 좌표변환을 통하여 GPS측량의 결과와 비교할 수 있는 바, 상호 측량결과를 검증할 수 있는 효과도 있다.

둘째, 이동수단이 구비된 통합측량장비를 제공한다.

다시 말하면, 토탈스테이션, GPS측량기, 이들과 유선 또는 무선으로 연결되는 작업용컴퓨터가 모두 한 대의 차량에 탑재되어 하나의 시스템을 구성하는 바, 작업현장으로 보다 신속하고 편리하게 이동할 수 있으며, 이들 장비가 차량에 탑재된 상태에서 측량이 가능하여 작업의 효율성도 제고할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 측량결과를 이용하여 현장에서 지형도 또는 지적도를 제작할 수 있는 통합측량장비를 제공한다.

다시 말하면, 토탈스테이션 및 GPS측량기와 유선 또는 무선으로 연결된 작업용컴퓨터에 지형도 또는 지적도를 제작할 수 있는 CAD파일이 내장되어 있는 바, 측량과 동시에 현장에서 측량된 좌표값을 이용하여 지형도나 지적도를 제작할 수 있다.

넷째, 측량결과 또는 제작된 지형도 등을 제3의 장소로 전송할 수 있는 통신모뎀이 구비된 통합측량장비를 제공한다.

다시 말하면, 무선통신모뎀이 구비된 작업용컴퓨터를 통하여 사무실 등의 메인컴퓨터와 자료의 교환이 가능하여 필요한 정보를 현장에서 즉시 수신하여 작업에 활용할 수 있고, 작업의 결과물이라고 할 수 있는 측량도나 그 밖의 자료들을 사무실 등이 메인컴퓨터로 송신할 수도 있다. 즉, 사무실과 현장 사이의 거리가 없어지는 효과가 있어 작업효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 차량에 탑재되는 측량시스템으로서,

   인공위성 신호를 수신하는 GPS안테나(110); 및, 상기 GPS안테나로부터 수신된 신호를 처리하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 소프트웨어가 내장된 GPS수신기(120);를 포함하여 구성되는 GPS측량기(100);

   각도와 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 펜컴퓨터용 소프트웨어가 내장된 토탈스테이션(200);

   상기 GPS안테나(110)의 중심축과 상기 토탈스테이션(200)의 중심축이 일치되도록 일체로 결합시키는 아답터(250); 및,

   상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200)과 유선 또는 무선으로 연결되어 데이타 송수신이 가능하고, 상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200) 각각에서 측정된 좌표값의 변환 및 편집이 가능한 작업용컴퓨터(300);

   를 포함하여 구성되되,

   상기 아답터(250)는 토탈스테이션(200) 본체의 상부에 구비된 손잡이부(210)의 중심부에 일체로 고정되어 상향돌출되고 나사산이 형성되어 상기 GPS안테나(110)의 하단부에 형성된 암나사와 체결되는 것을 특징으로 하는 GPS 및 토탈스테이션이 결합된 이동식 토탈측량시스템.
2. 차량의 후미에 연결되는 트레일러에 탑재되는 측량시스템으로서,

   인공위성 신호를 수신하는 GPS안테나(110); 및, 상기 GPS안테나로부터 수신된 신호를 처리하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 소프트웨어가 내장된 GPS수신기(120);를 포함하여 구성되는 GPS측량기(100);

   각도와 거리를 측정하여 측정점의 위치좌표를 산출하여 표시하고 저장하는 펜컴퓨터용 소프트웨어가 내장된 토탈스테이션(200);

   상기 GPS안테나(110)의 중심축과 상기 토탈스테이션(200)의 중심축이 일치되도록 일체로 결합시키는 아답터(250); 및,

   상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200)과 유선 또는 무선으로 연결되어 데이타 송수신이 가능하고, 상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200) 각각에서 측정된 좌표값의 변환 및 편집이 가능한 작업용컴퓨터(300);

   를 포함하여 구성되되,

   상기 아답터(250)는 토탈스테이션(200) 본체의 상부에 구비된 손잡이부(210)의 중심부에 일체로 고정되어 상향돌출되고 나사산이 형성되어 상기 GPS안테나(110)의 하단부에 형성된 암나사와 체결되고,

   상기 토탈스테이션(200)의 삼각대(220)가 트레일러 적재함(22)의 상부면에 고정된 상태에서, 상기 토탈스테이션(200)의 중심축과 일치하는 트레일러 적재함(22) 부분을 절개하여 절개된 부분(33)을 통하여 육안으로 지면을 관측할 수 있고, 절개된 부분(33)은 투명한 재질의 유리 또는 아크릴 판재로 덮여지는 것을 특징으로 하는 GPS 및 토탈스테이션이 결합된 이동식 토탈측량시스템.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 작업용컴퓨터(300)는,

   상기 GPS측량기(100) 및 상기 토탈스테이션(200)으로 수신된 위치좌표 데이타를 이용하여 측량도 작성 및 편집이 가능한 CAD 프로그램이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 GPS 및 토탈스테이션이 결합된 이동식 토탈측량시스템.
4. 제3항에서,

   상기 작업용컴퓨터(300)는,

   사무실의 메인컴퓨터와 연결되는 무선통신모듈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 GPS 및 토탈스테이션이 결합된 이동식 토탈측량시스템.

Images