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학위논문 동서

GPS 보조에 의한 항공사진측량의 블럭조정

신상철

부산 : 동아대학교 1998.

196장 ; 27cm.

학위논문(박사) : 동아대학교 대학원 : 토목공학과, 1998.8

영문초록 : To apply a kinematic DGPS positioning to aerial triangulation, airborne receiver-positions at the instant of exposing camera have to be determined accurately. But it is very difficult to obtain the required accuracy for block adjustment. The accuracy in determining receiver-positions kinematically is lower than that of ground surveying, because of the ambiguity due to high velocity of aircraft and the cycle slips and the offset of space and time. Therefore in this study, to solve this difficulties the method of upgrading the accuracy in block adjustment was proposed in two steps. First, the gross errors of DGPS-data were eliminated in the preliminary step of block adjustment. And then the program for interpolating the shift errors, the systematic errors, and the drift errors, a time dependent linear and non-linear errors was developed as a functions of time. As a result, positions of the kinematic DGPS projection centers were determined accurately. In the next step, for the kinematic positions to become optimized additional observations, the block adjustments which can eliminate automatically the systematic errors in photo coordinates and projection centers and which has different weights according to the precision of the kinematic positions were performed. To specify these efficiencies. three test areas were selected and the effects of various conditions such as block types, the number and arrangement control points, and the existence of cross strips, on the results of the block adjustments were analyzed. As a result, the following conclusions were obtained. Three dimensional positions of an airborne GPS receiver were determined accurately within ±10㎝ in the kinematic measurement. X_(0) and Y_(0) among the coordinates of GPS projection centers were strongly correlated with a rotational factor, so random errors which remained in the observations were able to be eliminated. But the accuracy of the height was lowered because Z_(0) was weakly correlated with a rotational factor. This defect was perfectly solved with the supplement of vortical control points and the set up of cross strips considering the block type in the block adjustment. As a result of introducing DGPS-data into the block adjustment instead of ground control points, with only the control points located at both ends of blocks, it was possible to get same levels of accuracy as that of conventional block adjustment that needs a fort control points. In case that the geometry of block is good, with one control point or without control points it was possible to adjust, but at least four control positions effectively. Also, the results of block adjustment with DGPS-data were influenced by the existence of cross strips if minimum four control points were set up. But the sizes or types of the blocks, overlaps and the number or arrangement of control points don't influence so much and the accuracy was determined homogeneously. Additional parameters were the most appropriate when they were introduced stripwisely contrary to the conventional block adjustment. This is due to the geometry of satellites in kinematic positioning, dynamic motion of aircraft, and movement of camera or the different capture of exposure time at each strip. Therefore, CPS-photogrammetry can be applied to the basemap production, a land register and NGIS. And from now on, as the increase of CPS receiver rate, the study on the interpolation methods considering the exact movement of an aircraft at photoflight and the study on the supplement of GPS defect by INS are required continuously. / 한글초록 : 항공삼각측량에 동적 DGPS 위치결정을 활용하기 위해서는 우선 카메라의 매 노출순간에 대응하는 항공기에 탑재된 수신기의 위치를 정확하게 결정해야만 한다. 그러나, 동적으로 결정되는 수신기의 위치는 항공기의 빠른 비행속도에 의한 미지정수, 신호의 불연속 등과 같은 동적관측 자체의 특성과 카메라 투영중심과의 편심관측으로 인한 공간과 시각의 불일치 등으로 인하여 지상측량시와 같은 높은 정확도의 확보가 불가능하여 블럭조정을 위한 요구 정확도의 획득이 매우 어렵게 된다. 따라서, 본 연구에서는 아래와 같이 블럭조정을 두 단계의 과정으로 나누어 이러한 문제에 대한 보다 효율적인 해결 방안을 제안하였다. 먼저 블럭조정의 사전단계에서는 동적 관측값의 과대오차를 제거한 후, 정오차인 shift와 시간에 비례하여 나타나는 선형적인 오차인 drift의 소거 및 비선형 오차를 시간의 함수로 보간하는 프로그램를 개발하여 동적 DGPS 투영중심의 위치를 정확히 결정하였다. 블럭조정 단계에서는 동적 위치가 최적의 부가관측값이 되도록 하기 위해 사진좌표와 투영중심에 잔존하는 정오차가 자동 소거되도록 하는 동시에 동적 위치의 정밀도에 따라 경중율을 달리하여 블럭조정을 수행하였다. 이들의 효용성을 입증하기 위해 세 지역의 연구대상지를 선정하여 블럭의 형상, 기준점의 수와 배치, 횡스트립의 유무 등 다양한 분석조건이 블럭조정의 결과에 미치는 영향을 고찰한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 항공기에 탑재된 GPS 수신기의 3차원 위치를 동적으로도 ±10cm 이내의 매우 높은 정확도로 결정할 수 있었다. 특히, 투영중심의 위치좌표 중 X_(0), Y_(0)는 각각 회전인자와 강한 상관관계를 나타내어 관측값에 잔존하는 부정오차가 회전인자에 의해 소거되었으나, Z_(0)는 회전인자와의 낮은 상관관계로 인하여 높이 정확도의 저하를 초래하였다. 이러한 단점은 차후 블럭조정시 블럭의 형상을 고려한 연직기준점의 보강과 횡스트립의 설치로 완전히 해결 가능하었다. 그리고, 지상기준점을 대신하여 동적 위치를 블럭조정에 도입한 결과 블럭의 양단에 설치된 소수의 기준점만으로도 많은 기준점을 필요로 하는 기존의 블럭조정과 같은 수준의 정확도를 얻었다. 블럭의 형상이 양호한 경우에는 1점 또는 기준점없이 조정도 가능하였으나, 동적 위치에 잔존하는 오차를 효과적으로 보정하기 위해서는 최소한 블럭의 모서리에 설치된 4 기준점이 필요함을 알 수 있었다. 또한, GPS 보조에 의한 블럭조정의 결과는 블럭내에 최소 4 기준점만 설치하면 횡스트립의 유무에는 민감하게 반응하나 블럭의 크기나 형상, 중복도, 기준점 수와 배치에는 큰 영향을 받지 않고 대우 동질적으로 정확도가 결정되는 것을 알 수 있었다. 블럭조정시 정오차 보정을 위한 부가변수는 기존의 블럭조정과는 달리 스트립별로 도입하였을 때 가장 효율적이었으며, 이는 동적 위치결정시 위성의 기하, 항공기의 동적거동, 카메라의 움직임이나 노출순간의 포착이 각 스트립마다 상이한 특성에 기인한 것이다. 따라서, 동적 DGPS 위치결정에 의한 항공삼각측량은 국가기본도 작정과 지적재조사 사업을 비롯한 각종 국토개발 분야에 활용할 수 있으며, 앞으로 GPS수신율의 증가와 더불어 촬영시 비행동체의 정확한 움직임을 고려한 보간기법의 개발, 관성측량기에 의한 GPS의 단점보완 등에 관한 지속적인 연구가 요청된다.

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