도면제작 - hjiklee.sangji.ac.krhjiklee.sangji.ac.kr/강의관련/10장 도면제작(2016_2_최종수정완료).pdf · 지형정보공학(2)및활용(10장도면제작) 상지대학교지형정보연구센터

지형정보공학(2)및 활용(10장 도면제작)

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도면제작(Mapping)

지형정보공학(2) 및 활용(10장 도면제작)


상지대학교 지형정보연구센터 2

강의목차

지형도제작 측량(세부측량)Ⅰ

평판측량(PLANE TABLE SURVEYING)

시거측량(STADIA SURVEYING)

T.S. 와 VRS GPS를 활용한 세부측량



제10장 도면제작

도면제작(Mapping)의 정의공간상의 지형지물을 절대좌표계를 통해 점·선·면의 집합으로 표현한 지형도(지도)

(Topogrphic map)로 제작하는 과정으로 세부측량에 해당됨

지형도에는 일반지형도, 특수지형도, 주제도 및 지적도 등이 포함

일반지형도(topographic map) : 국가기본도, 수치지도(1/25,000 1/5,000 1/1,000)

특수지형도(special map) : 영상지도, 정사영상지도, 수치표고모델

주제도(thematic map) : 기본도를 기반으로 다른 주제를 표현한 지도로 도시계획도, 토지피복도, 토지이용도, 임상도, 생태자연도, 녹지자연도 등

지적도(cadastral map) : 토지를 필지단위(parcel based)로 등록하여 토지에 대한 물권이 미치는 한계(위치, 크기, 모양, 경계 등)를 나타낸 지도

도면제작(Mapping)의 방법 종래의 지상측량방법 : 기준점측량 및 세부측량 T.S 및 GPS에 의한 방법 : 토털스테이션과 RTK GPS활용 사진측량에 의한 방법 : 항공사진측량, 지상사진측량, UAV(drone)사진측량 등 원격탐측에 의한 방법 : 고해상도 위성영상 활용 LiDAR에 의한 방법 : 항공레이져측량, 지상 LiDAR, 수중 LiDAR(SHOALS)



종래의 지상측량의한 지형도제작 방법

최근 종합측량기인 토털스테이션의 전자야장

(COGO)기능 활용 : 3차원 측량

현장 작업후 전자야장을 CAD와 연결하여 직접

수치 벡터데이터 생성

장점 ; 소규모 지역의 지형공간 DB 취득 용이

단점 ; 완전한 전산화의 어려움 차츰 변화

측량 원점

도근점 측량

기준점 측량

수평위치결정

• 삼각측량

• 다각측량• 삼변측량

수직위치결정

• 수준측량

지형도제작측량

• 평판측량

• 시거측량

원도 제작 Digitizing 위상관계 설정

COGO

TS에 의한3차원측량

벡터편집전문 S/W

위상관계설정

종래의 지상측량 방법

T.S.에 의한 지도제작



T.S.에 의한 수치지도제작 과정

토털스테이션(TS)에 의한 자료 생성

TS에 의해 생성된 벡터자료

토털스테이션에 의한 현장 관측 토털스테이션에 의한 3차원측량

COGO의 관측점 화일점번호

점 CODE측점의 3차원좌표

벡터화 S/W



GPS를 이용한 수치지도제작 과정

GPS(Global Positioning System) 정의 및 원리

인공위성(NAVSTAR)을 이용한 범세계적 위치결정시스템으로 정확한

위치를 알고있는 위성에서 발사한 전파를 수신하여 관측점 까지 소요

시간을 관측함으로써 관측점의 3차원좌표 및 세계시를 구하는 시스템

Static 방식(DGPS)

Real-TimeKinematic 방식

(VRS/SBAS)

NAVSTAR 위성



항측에 의한 수치지도제작 과정

Ⅱ 기준점측량 및 항삼(AT)

Ⅲ 세부도화(수치도화)

Ⅳ 현지조사 및 보완측량

Ⅴ 편 집

항공사진 촬영Ⅰ 촬영계획항공사진

촬영

측량계획지상기준점측량항공삼각측량(AT)

대공표지설치

항공사진

필름

수치도화도화원도

(전산화일)도화원도출 력

출력도화원도(도면)

지리조사수정도화원도

(도면)

정위치편집

현지보완측량

구조화편집 도면제작편집

사진기준점측량

도면출력

수치지도

수치지도

(출력도면)



PointCloud/DSMㆍDEM/TrueOrthoPhoto/3D Model

UAV를 이용한 지도제작 과정

촬영 대상지역 선정 및 기상 정보 파악

대상지역 지형에 따른 촬영 범위 및 고도 지정

비행 계획 수립

단 방향 및 교차 방향 촬영

작업 시작 지점(UAV 고도 증가 지점) 선점

착륙 지점 선점

- Circular landing 또는 Linear landing

비행 코스 입력

영상 GSD 지정(지정한 GSD에 따라 촬영 고도가 변경됨)

종중복도 및 횡중복도 지정

촬영 정보 입력

기본적으로 SRTM DEM(30m X 30m)이 제공됨

필요에 따라 DSM/DEM을 입력가능

(WGS84 경위도)

DSM/DEM 입력

기체가 비행 코스에 맞춰 비행하는지 파악

비행 신호 송수진이 잘 되는지 파악

베터리 잔량에 따라 landing 후 베터리 교체 필요

UAV 비행 및 촬영 바람의 방향, 풍속 입력 후 시뮬레이션

풍속에 따라 베터리 소모량이 다르며 최대비행

시간에 영향을 미침

시뮬레이션을 통해 최대 비행 시간 및 사고 발생

원인 파악

비행 및 촬영 시뮬레이션

GPS/INS 정보 및 영상 취득

UAV 비행 및 촬영 전 또는 후 지상기준점 측량

도로선과 같이 위치 파악이 쉬운 곳으로 선점

위치 파악이 불가능 한 경우 대공표지 설치

지상기준점 측량

성과품 제작UAV DSM

UAV DEM

실감정사영상

촬영계획 및 PointCloud

회전익 드론 고정익 드론



작업계획 수립

항공 LiDAR측량 & 디지털 항공사진영상 촬영

원시자료 처리

조정, 필터링, 분류 AT계산, 정사영상

DSM/DEM 및등고선도 제작

모자이크 정사영상 제작

데이터 검증 및 확인

3차원 모델 제작

LiDAR 데이터(점) 디지털항공사진영상

DSM

디지털항공사진영상DEM

3D 모델 동영상

항공 LiDAR에 의한 지도제작 과정

종래의 세부측량방법

1. 평판측량(Plane Table Surveying)2. 시거측량(Stadia Surveying)



평판측량(Plane Table Surveying)의 정의

판(plan table)과 기타기기(알리다드, 삼각대, 폴)를 이용하여 방향, 거리 및 고저차를 측량함으로써

현지에서 도해법에 의하여 지형, 지물의 위치, 형상을 결정하는 세부측량(지형도제작측량)

용 도

지형도제작, 지적측량, 도해도근점측량, 산림, 광업, 농업 등

특 징

장점 : 1. 현지에서 직접결과를 제도하므로 결측 또는 재측의 위험이 없음

2. 측량의 과실 발견 용이(즉시수정 가능)

3. 측량법이 간단하고, 내업이 적으므로 작업 신속

단점 : 1. 외업이 많으므로 일기가 나쁘면 작업능률 저하

2. 도지에 신축이 생기므로 정밀도에 영향이 큼

3. 높은 정확도를 기대하기 힘듬

4. 수량산출 및 축척변경 곤란

평판측량의 개요

11




평판측량의 정밀도(precision)

폐합비 = (폐합오차 / 측선의 전 길이) 로 표시

평탄지 : 1/1000, 완경사지 : 1/800∼1/600, 산악지 : 1/500∼1/300

평판 측량용 기기

평판(plane table) : 전나무 -> 두께 1.5∼2.0cm

소형(40×30cm), 중형(50×40cm), 대형(60×50cm)

망원경 알리다드용(85×70cm)

삼각(tripod) : traverse type, 중심이동형, Johnson type

알리다드(평판기준기) : 보통알리다드, 망원경알리다드

구심기. 측침. 추, 자침함

12



스케일자 알리다드&구심기

평판 삼각대




평판의 정치(整置)방법

수평맞추기(leveling) : 정준 (整準)

평판면을 수평으로 맞춤

① 평탄지에서는 삼각끝이 정삼각형

② 경사지에서는 1.2는 등고선상에 나머지하나는 높은곳에

③ 두 개의 삼각(1,2)의 방향과 평행하게 기포관위치

④ 남겨진 하나의 삼각(3)만을 좌우로 움직여 기포 조정

⑤ 기포관을 90°회전시켜서 역시 삼각(3)만을 좌우로 움직여 기포 조정

⑥ ④와 ⑤를 반복 => 삼각이 달린 모든 측량기기에 적용(level, 트렌싯 등)

14



중심맞추기(centering) : 구심(求心)

도상측점과 지상측점을 일치, 지도 축척에 따라 다름.

소축척 : 평판중심 = 도상측점,

대축적 : 평판중심 ≠도상측점, 지상측점 = 도상측점

구심허용오차 : 도상오차를 0.2mm로 하였을 때

15




(예제) 1/500 축척으로 평판 측량을 할 때, 추가측점을 반경으로 몇 cm 반경내에 떨어지도록 평판을

표정하면 오차가 도면상에 안 나타날까?

(풀이) 제도의 허용오차

50mme

) 2.0(500

22.0

2

혀용한계제도오차는e

M

eq

16




방향맞추기(orientation) : 표정(標定)

평판이 항상 일정한 방향을 취해야 한다는 조건으로 정치의 조건중 제일 큰영향을 줌.

① 기지방향선에 의한 방법

도상에 a b가 있는 경우 알리다드를 ab선상에 놓고 평판을 지상의 B방향으로 돌린다.

ab // AB

② 도면상의 기지측선의 중간점에서 방향 맞추기

A점에 평판을 못 세울 경우 중간점 C에 평판을 세우고 ba에 알리다드를 맞추고 180°회전(알리다드회전) ab 방향시준.

이때 B에 오면 표정, B′에 오면 반복하여 표정

③ 자침에 의한 방향 맞추기

① ,② 로 평판을 표정 후 자침의 N을 이어 자자오선(磁子午線)도시, 평판을 옮겨 자오선에 자침을 놓고 평판을 돌려 표정

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직접관측법

줄자나 간승 이용 직접관측

간접관측법

망원경 알리다드에 의한법 : 망원경에 장치된 시준선 이용

보통알리다드에 의한법 : 줄자로 사거리를 재고 알리다드의 눈금을 읽어 수평거리를 구하는 방법

)(

}

)100

(1

11{

100

100

100:100:

2

22

22

보정계수

CCllD

nllD

n

lD

nlD

평판측량에 의한 수평위치 관측

18



망원경 알리다드에 의한 법

망원경에 장치된 시준선, 연직분도원 및 표척에 의함

보통 알리다드에 의한 법

망원경에 장치된 시준선, 연직분도원 및 표척에 의함

① 경사의 눈금

• 전시준판의 한눈금은 전후양시준판의 간격에 1/100

• 전시준판 : 양(+)경사 (0∼40) ->우측 하시준공 -> 전시준판

음(-)경사 (0∼35) ->좌측

• 후시준판 : 3개의 시준공(40∼75)

• 시 준 선 : 중시준공과 전시준판의 20 연결선

하->0 중->20 상->35

평판측량에 의한 높이 관측

19



보통알리다드에 의한 법

② 후시의 경우

A점의 표고를 알 경우 B점에 평판을 세우고 높이 결정

)(),( {

)100

(

음경사시양경사시부호는

결정구한후를

a

baa

aab

ba

N

IDN

SHH

HD

20




보통알리다드에 의한 법

③ 전시의 경우

B점의 표고를 알 경우, B점에서 평판 세움

)(),( {

)100

음경사시양경사시는

결정구한후를

c

bcc

cbc

ca

N

ISDN

DHH

HD

21




(예제) 알리데이드의 인출판을 최대로 빼올려 최대로 읽을 수 있는 앙각(+)과 부각(-)은?

<풀이> 앙각 : +75, 부각 : -70

· 양경사(+) : 후시준판을 추출하고 전시준판 밑에 있는 시준공으로 35/100

또는 40/100 이상의 양경사를 읽음

· 음경사(-) : 후시준판을 뽑아서 상시준공으로 보아서 -75/100까지의 음경사 읽음

22




(예제)그림에 있어서 n = 12.5, D = 50m, S = 1.5m, I = 1.10m, Ha =26.85m 일 때 점 B의 표고는 ?

풀이>

mSHIHH

mnD

H

ab 70.325.125.610.18.26

25.6100

505.12

100

23




(예제) 그림에서 표척높이 h=2.50m, n1 =25.0, n2 = 20.0일 때 두점간 A∼B의 거리는?

풀이) mnn

hD 0.50

0.200.25

5.2100100

21

24




측량은 용이하나, 조사하기 힘듬

중심부에 평판설치 방사형으로 측량 수행

방사법

장애물이 적고 넓게 시준할 경우 이용 : 단지 및 택지개발지역

가옥, 도로, 하천, 수목 등의 위치도 같은 방법으로 관측

평판측량법

25



전진법

측량구역이 좁고 길거나, 장애물 때문에 교회법이 불가능할 때

각 측점에 평판을 세우고 차례로 방향, 거리 관측

측량 도중 조사 가능

(1) 복전진법

매측점마다 평판 설치

(2) 폐합오차 조정

폐합이 생긴 방향과 평행

평판측량법

폐합오차총합측선거리

추가거리점의할보정해야출발점에서보정오차

26



단점 : 자기(磁氣)의 국소인력이 있는 곳은 수행하지 못함

전진법

(3) 단전진법

자침상자를 사용하여 표정하는 방법으로 평판을 격점에 세움 (복전진법과의 차이)

평판측량법

A점에 평판을 세워 a, A를 구심한 후, B점과 D점

을 바라보고, ab, ad를 그은 후 자침함으로 방위

표시를 한 후 C점으로 옮겨 자침에 의해 표정하여

bc, dc를 그림

27



교회법

2~3개 기지점에서 그은 방향선의 교점으로 측점위치 결정

교각이 30°∼50°범위(90°일 때 최적)

(1) 전방교회법(intersection : 미지교회법)

2-3개 기지점(A,B,C)에 평판을 설치하여 미지점 P의 위치를 도상결정

시오삼각형(Triangle of Error)

내접원 지름 ≤0.4mm일 때 중점을 교점으로 함

평판측량법

28



시오삼각형 조정방법

세방향선이 일치하지 않아서 만드는 삼각형

조정방법 : Lehman 법, Bessel 법, 투사지법

평판측량법

교회법

(2) 후방교회법(resectiom : 기지교회법)

기지점 P에 평판 설치. 기지점(A,B,C)으로 부터의 역방향선으로 위치 결정

※ 독도법 : 지도상 뚜렷한 지형지물 위치로부터 자기 위치를 찾음

29



평판측량법

교회법

(3) 측방교회법

전진법과 교회법의 원리 혼합

최초 측선 ap (두점 A,P의 도상위치)가 결정되어있을 때 측점 A,B,C…를 따라 전진하면서

역방향선 pa, pb … 와의 교점으로 측점위치 결정

30



일반적인 지형 지형지물의 평판측량에서 방사법, 전진법, 교회법을 병용

교회법 적용시 주의할 사항

교각은 30°∼150°(최적 90°)

내접원지름이 도상에서 5mm이내 : 시오 삼각형

삼각망을 만들 경우 평면위치의 폐합차는 (단, n은 삼각형수)

도상에서 50cm 마다 1점씩 배치할 것

방향선의 길이는 보통알리다드는 도상 10cm이내, 망원경알리다드는 도상 15cm이내

방향선의 수 : 전방, 측방교회법→3방향이상, 후방교회법→4방향이상

평판측량법

31



평판측량법

교회법

(4) 3점문제(Three point problem)

후방교회법중 대표적인 것으로 도면상에 기재되지 않은 미지점에 평판을 세워 3점을

기지점을 이용하여 평판을 세운 미지점의 위치를 도면상에 정하고 이것을 표정하는

작업

주로 도해법으로 해석 : 레만법(시오삼각형법), 베셀법, 투사지법

기지 3점으로 부터의 역방향선의 교점으로 평판을 세운 미지점위치를 도상교회법으로 결정

3점문제 2번적용→2점 도상위치결정→두점을 이은 직선으로 평판 표정가능하며, 주로 지적측량 등에서 이용

해양측량에서 해안의 목표물을 sextant로 시준하여 얻은 두각 (3방향선)을 해도상에서 배의 위치를 결정하는데

이용하는 방법도 동일 원리

32




후방교회법중 3선이상의 교차로 인해 생기는 시오삼각형의 구점의 위치를 결정하는 방법으로

Lehman 법, Bessel 법, 투사지법 이 있음

① 투사지법(Tracing Paper Method)

ⅰ) 미지점 P에 평판을 세우고 투사지를 덮은 다음 구심(지상 P점에 추가 오도록 하고

구심기 끝에 pin을 꽂음)

ⅱ) 투사지 P점에서 세점 A,B,C의 방향선을 긋는다.

ⅲ) 투사지를 들어내고 평판도지상에 이미 그려져 있는 세점 A,B,C를 투사지의 방향선이

지나도록 투사지를 맞추고 투사지상 P점에 pin을 꽂는다.

ⅳ) 도지상에 결정된 p점에 구심기를 맞추고 평판이동→정확하게 구심

평판측량법

33



평판측량법


② 레만법(시행착오법, Lehman’s Method)

ⅰ) 구점의 위치를 신속하게 구할 수 있으나, 숙련도 요구됨

ⅱ) 시오삼각형의 크기 ∽ 평판표정의 각오차

ⅲ) 평판을 조금씩 회전→방향선을 다시 그으면→시오삼각형 크기 줄어듬→반복조작

구점위치 결정방법

ⅰ) 참위치에서 시오삼각형의 각변까지의 수선길이(l1 ,l2 ,l3 )는 세 기지점의 방향선의 길이( L1 ,L2 , L3 ) 에 비례

c

3

3

2

2

1

1

L

I

L

I

L

I

34



(1)

(3)

(2)

(4)

레만법에 의한 시오삼각형 조정방법

시오삼각형이 ABC의 외접원 밖에 있을 때 (CASE 1)

구점 P는 위치는 제일 먼쪽의 방향선을 중심으로 다른 두 방향선의 교점과 같은 쪽

시오삼각형이 ABC의 외접원상에 있을 때 (CASE 2)

구점 P는 위치는 부정(평판을 옮기거나 다른 기지점 선택)

시오삼각형이 ABC의 밖, 외접원내에 있을 때 (CASE 3)

구점 P는 중앙점 방향선에서 볼 때 다른 두방향선 교점의 반대쪽

시오삼각형이 ABC안에 있을 때 (CASE 4)

구점 P는 시오삼각형안에 있음

35

평판측량법



베셀법에 의한 시오삼각형 조정방법

③ 베셀법

ⅰ) 원의 기하학적 성질 이용, 매우 정확

ⅱ) 경험은 요하지 않으나 작업시간 많이 걸림

ⅲ) 3점 위치에 따라 해법이 불가능한 경우도 있음

평판측량법

36

구점위치ⅰ) △abc중 한점 a를 지상측점에 구심하고 (a=P) 한변 ab 로 표정 한후, a→c 시준하여 방향선 ab 를 긋는다. ( I )

ⅱ) b점을 지상측점에 구심하고 (b=P) ba로 표정 b→c 시준하여, 방향선 bd 를 긋는다. (Ⅱ) ad 와 bd 의 교점을 →d로 한다.

ⅲ) cd에 알리다드 일치, 평판 회전, c점 시준하여 표정 A→P, B→P 시준 후방교회법의 교점 => P(구점위치) (Ⅲ)

ⅳ) 평판이 △abc의 외접원상에 있을 때 p는 부정



평판측량의 오차

기계오차(정오차) : 알리다드와 외심오차, 알리다드 시준오차, 자침오차

정치오차(정오차) : 평판 경사에 의한 오차(정오차), 구심오차

측량오차(우연오차) : 방사법에 의한 오차, 전진법에 의한 오차, 교회법에 의한 오차

* 도상표시오차(우연오차,부정오차)

표시오차라 하며, 도상식별 최소거리는 0.1mm 이나 실제는 0.2mm 까지를 한도로 한다.

평판측량의 오차 및 정확도

37



평판측량의 오차

(1) 기계오차

1) 알리다드의 외심오차 : e1 (mm)

보통 알리다드의 자와 시준선의 간격은 약 25-30mm이며, 이때 생기는 오차

( e1= 도상오차, q = 25-30mm, M = 축척분포)

(중앙시준공에서 전시준판 20눈금을 이은 선)


M

qe 1

38



(예제)

d = f = 0.4mm, C = 22cm 일 때 도상위치오차 e2 ≤ 0.2mm이면

방향선 길이?

풀이)

2) 알리다드의 시준오차(축척무관) : e2 (mm)

알리다드의 시준공의 크기와 시준사의 굵기에 의하여 생기는오차.

(d : 시준공의 직경, f :시준사의 직경 C : 전후시준판 간격 l : 도상 시준선의 길이)


lC

fde

2

22

2

)(155 2202

4.04.02.0

22

축척무관따라서 mmll

39



3) 자침오차 : e3(mm)

자침의 바늘이 일치하지 않는데서 생기는 오차

(2k : 자침의 전체 길이 , l : 방향선 길이 )

(2) 정치오차

1) 평판이 수평이 아닌 경우 방향 및 고저차에 의해 생기는 오차 : e4(mm)

( b : 기포변위량, r = 기포관 관의 곡률반경, n = 전시준판눈금, n/100 : 평판경사, l : 방향선의 길이)


lk

e 2.0

3

ln

r

be

1004

40

<예제> r=1m, l=0.2m, n=20, 평판경사에 의한 위치오차 한계가 0.2mm 일때 기포변위량은?

sol)mme

rn

rb 5

20020

2.010001001004



(2) 정치오차

2) 구심오차 : e5 (mm)

도상의 점과 지상의 측점이 동일 연직선에 있지 않는 경우

( e=도상측점과 지상측점의 편이량, M=축척분포 )


M

ee

25

(예제) 축척 1/1000 , 제도오차 0.2mm 일 때, 허용 편이량은?

풀이)mmm

Mee 1.0100

2

10002.0

25

41



(3) 측량오차

1) 방사법에 의한 오차(S1)

시준오차(m1)와 거리오차 및 축척에 의한 오차 (m2)를 종합한 오차.

2) 전진법에 의한 오차 (S2)

( m1 =0.25mm , m2 =0.25mm)

즉, 1개 측선에 대한 오차 = 방사법에 경우와 같음, n개 측선에 대한 오차 = M22 = n * (m1

2 + m22 )

mms

mmmmmmex

mmMmms

33.025.025.0

25.0,25.0)

)(

22

1

21

2

2

2

1

2

1

2

2

2

11

하면라

우연오차전파

)(33.0)(2

2

2

12 mmnmmns

42


3) 교회법에 의한 오차 (S3)

두 방향선의 교각을 θ, 방향선의 변위를 a (보통 0.2mm) 라 하면

(a= 방향선 오차 (0.2mm) θ=두 방향선 교각 )

)(sin

2.02

sin23 mm

as



평판측량의 정밀도

- 측량방법 사용기기, 도면의 축척, 지형에 따라 다름

· 평탄지 : 1/1000

· 완경사지 : 1/800 ∼ 1/600

· 산지, 복잡한 지형 : 1/500 ∼1/300

- 평판의 의한 다각측량의 정확도 : 폐합비로 계산

43


시거측량(Stadia Surveying)



정의

측량기의 광학적 상사성을 이용하여 경사거리, 수평거리, 수직거리(표고)를 간편하게구하는 간접측량에 의한 세부측량 방법

트랜싯이나 망원경 알리다드의 협장과 연직각을 관측하여 두점간의 거리와 고저차를구하는 측량

종류

트랜시트 시거법, 시거의, 수평표척, 알리다드, range finder 등 전자시거의.

특징1) 작업이 간편하고 신속하다.

2) 지형기복에 무관

3) 높은 정밀도를 요하지 않음, 다각측량, 지형측량, 평판세부측량, 수준측량 등에 효과적

시거측량의 개요

45



수평시준일 경우

△Fa′b′∽ △FAB ( f : 대물렌즈의 초점거리, AB = l : 양시거선 사이에 낀 협장)

시거공식의 유도

D

l

협장

i

a’

b’

F

A

B

l

d

i

f

Cki

ffcdfcD )()(

(k = 승정수 , C = 가정수 )

K=100, C=30cm 의 되도록 일반화 시킴 CKD

시거측량의 원리

시거선 간격 / 초점거리 = 협장 / 수평거리d

l

f

i

46



경사시준일 경우

∠A′= ∠B′= 90°로 간주하면, ℓ’ = ℓ cosα , D’ = K ℓ’ + C

∴ D = D’ cosα = (Kℓcosα+C)cosα = Kℓ cos α2 + C cosα

K=100, C=0 → D = 100ℓ cos2α

∴ H = D’ sinα = Kℓcosαsinα + C sinα = ½ Kℓsin2α + C sinα

K=100, C=0 → H = 50ℓsin2α

D

H

α

시거공식의 유도

47



기계높이 H1

표척 HA 를 알고 기계높이 H1를 구하려면

∴ H1 = HA + RA - VA

RA : 십자횡선이 A점의 표척에 일치하는 곳의 눈금

VA : 각각 기계의 중심과 A에 세운 표척에 십자 횡선이 일치하는 점 사이의 고저차

미지점 C의 높이 HC

HI를 알고 표척점 C의 높이 HC

∴ HC= HI + VC - RC

기계를 설치한 높이 HB

HI를 알고 기계를 설치한 지점의 높이 HB

∴ HB = HI - I

수직위치의 계산

48



수평으로설치

ℓ = 50cm ℓ = 100cm

(50+C)m(100+C)m

시거정수인 승정수 K와 가정수 C 를 유도하는 과정

기정시거선 (시거선 간격 I 를 조정가능)

K=100인 경우 ℓ = 50cm 되도록 i 조정

ℓ = 100cm 되도록 i 조정

(시거선 조절나사를 이용, 시거선 조정 가능)

고정시거선 (망원경수평)

<간략법> Kl50 + C = 50

Kl100 + C = 100 --> K, C 결정

<엄밀법> : 최소제곱법

D , l 를 n 회 관측하고 각 관측값의 오차를

V1 , V2 , V3 , … Vn 이라 할 때

시거상수의 결정

nnn

nn

n

VCKlD

VCKlD

VCKlD

DCKl

DCKl

DCKl

VVVV

)(

)(

)(

,,,

222

111

22

11

321

때할이라

49



시거정수인 승정수 K와 가정수 C 를 유도하는 과정

이때 최소제곱법의 원리를 적용하여 K, C의 최확값을 구하면

시거상수의 결정

]][[][

]][[]][[,

]][[][

]][[][

0][][

0][][][

][

][

][

][

0)(22)(22)(22

0)(22)(22)(22

min)()(2)()(2)()(2

min

21

21

2211

2211

2211

22221111

222

222

2

2

2

111

2

1

22

2

2

1

lllln

lDlDllC

lllln

DllDnK

nClKD

lCllKDl

DDDD

llll

llllllll

lDlDlDDl

CklDCklDCklDC

F

lCkllDlCkllDlCkllDK

F

CklCklDDCklCklDDCklCklDDF

VVVF

n

n

nn

nn

nn

nnnn

nnnn

n

50



시거계산기(stadia computer)

협장이 ℓ = 0.85m 고저각이 α=15°였다면 K ℓ =100×0.85 = 85m 이므로 내측원판의 0을 외측의

85에 맞춘후 수평거리자에서 15°에 대응하는 외측 눈금 79.1m를 읽으면 수평거리 결정 고저차가( 1/2 sin2α) 의 15°대응하는 외측눈금 2.12m를 읽으면

->고저차 결정( K=100, C=0일 때 )

시거도표(stadia table)

계산이 필요한 항을 도표로 만든 것

-> 실내용(정확도가 높다.), 야외용

시거측량의 종류

수평거리Cos 2α대수

1/2 sin2α대수고저차

51



시거다각측량

지형측량에 많이 이용됨

노선의 예측, 경계의 예측 및 기타 세부측량에 매우 유효

삼각 및 다각측량으로 몇 개의 기준점관측 한 후 삼각형내부는 시거다각측량 수행(방위각, 고저각, 표척읽음값)

시거측량의 종류

52



시거정수 (K,C)의 부정확에 의한 오차 (기상조건)

정오차, 승정수검토

표척눈금이 일정하지 않으므로 인한 오차

정오차, 별로크지 않다. ->기준줄자와 비교하여 보정

표척읽기 오차

부정오차 -> 관측결과에 큰 영향

예) 150mm에서 ±3mm 읽기오차-> 수평거리에 미치는 오차 30cm -> 정밀도 1/500

시거측량의 오차

53



시거측량의 오차

54

표척의 경사에 의한 오차

표척의 경사 -> 협장이나 시준고에 의한 오차 -> 수평거리와 고저차 오차로 나타남

우연오차이나 개인에 따라선 정오차가 될 수도 있음 -> 고저각이 클수록 커다란 값

고저각 관측이 바르지 않으므로 인한 오차

수평거리 보다 고저차의 정확도에 더 큰 영향을 준다.

tan

tan

tan

,

, , , '

tan'

H

H

D

D

HH

DD

HDHD

ll

lll

하면라오차를의고저차와수평거리인한경사짐으로표척이

고저각기울기표척의올바른협장협장때의경사졌을



측량지형, 측량기, 시준거리, 고저각의 크기, 표척의 연직여부

거리 관측의 정밀도 : 1/500 이내

고저차 관측의 정밀도 : 30cm 이하 영향을 준다.

① 기복이 많은 지역에서 긴 거리를 실측하고 고저각을 1´까지 읽을 수 있으나, 정오차를

제거하기 위해 특별한 주의를 하지 않았을 때

② 어느정도 평탄한 지형에서 ①과 같은 조건으로 관측하였을 때

시거측량의 정확도

이하거리오차고저차의

이하거리평면위치에서폐합오차

)(80:

)(7:)(

kmcm

kmm

이하고저차이하폐합오차 15cm : (1km) , 4m : (1km)

55



③ 고저각이 15° 쯤의 경사지에서도 각을 분까지 읽으며, 표척을 똑바로 연직으로

세우고 시준거리 400m 이하로 하여 전후시를 관측하였을 때

④ 고저각이 작은 평탄한 지역에서 ③ 과 같은 조건으로 관측

이하시준거리오차고저차의

이하시준거리폐합오차

)(20:

)(4:

kmcm

kmm

이하시준거리오차고저차의

이하시준거리평면위치에서폐합오차

)(10:

)(3.1:)(

kmcm

kmm

시거측량의 정확도

56



예제

K= 100, C= 0인 트랜싯을 사용하여 시거측량을 한 결과, l=100cm, α=30 °일때 D= 75m를 얻었다.

이 관측에서 K는 △K=±0.3, l 에 △l = ±0.5cm, α에 △α=±3′의 오차와 표척에 d= ±2°의 경사가있었다. 이때 관측거리의 종합오차는?

풀이)

시거측량

cmD

D

cmklD

DIiv

cmDD

Ddiii

cmklD

Dii

cmklD

DKi

I

I

dd

d

k

k

4.136

)5.12()7.133()6.7()5.22(

5.1230cos5.0100cos

][][)

7.1333

1

28.57

2970030tan

28.57

29700tan

)(][ )

6.760sin'3437

'3100100)302sin('31001002sin

][][)

5.22)2

3(100)3.0(30cos100)3.0(cos

][ ][ )

0

22222

0

22

222

오차전파법칙

영향미치는거리에가읽음값표척의

영향미치는거리에가오차의한경사에표척의

영향의오차의한연직각에

영향미치는거리에가오차대한시거정수에

57

Total Station에 의한 지도제작



Total station 정의

Total Station 측량의 정의

광파거리측정기(EDM)의 거리 관측과 디지털 데이돌라이트의 각 관측을 결합한 종합 측량기기로3차원 위치결정(기준점측량)이 가능하고 전자야장을 통해 생성된 측점을 CAD와 결합하면 지형도 제작(세부측량)도 가능하여 시공현장이나 측량현장에서 가장 많이 이용

반사프리즘을 이용하는 방식과 무타켓 방식이 있음

1971년 Sweden의 Geodimeter사에서 최초로 개발

59



평판측량의 이용한 세부측량의 특징

온도와 습기에 의해 종이의 신축이 크므로 오차의 원인

수량(각,거리)의 산출이 복잡함

관측치를 다른 목적으로 사용시 작업이 부정확함

측량성과로서 표시되는 도면이므로 모든 관측지는 도면으로부터 다시 측정할 수 밖에 없으므로 정확도의 저하

측량작업시 신속하고 작업의 성과를 현장에서 바로 확인 가능

Total Station의 장점

Computer와 Total Station을 바로 연결하여 현장에서 작업성과 확인

내장 프로그램을 사용하여 더욱 간편하고 신속하게 작업 가능

Total Station의 특성

60



Total Station의 구조

TOPCON GTS-721

TOPCON GTS-721 구조

61



Total Station의 구조

TOPCON사의 GTS 700 Serise

GTS 700의 특징

320KB의 내부 메모리 용량 탑재

양축 보정장치의 적용으로 정밀도 향상

MS-DOS 운영체재 탑재로 응용프로그램 개발 및 다양한 소프트웨어 지원 가능

PCMCIA를 장착하여 메모리 확장 가능

다양한 측량 프로그램 지원

1″ 정밀도의 각 측정 가능

62



Total Station의 주요 기능

TOPCON사의 GTS 700 Serise

GTS700에서 지원하고 있는 측량용 프로그램

방위각 세팅 (BS)

스트링 측설 (String Set Out)

좌표 기억 측정 (STORE)

도로 측설 (Road Set Out)

원격 높이 측정 (REM)

트래버스 조정 (Traverse)

대변 측정 (MLM)

후방 교회법 (Resection)

배각 측정 (REP)

기계점 높이 계산

횡단 측량 (Croose section survey)

교차점 높이 계산 (Intersection)

OFF-SET 측정

두 점간의 방위각 및 거리 계산

좌표 측설 (Point Set Out)

면적 계산 (Area)

63



Total Station의 기능

Total Station 일반적인 기능

1. 수평각, 수직각 측정

2. 경사거리 측정, 수직거리, 수평거리 측정

3. 위의 측정들을 동시 측정

Total Station 자동화 기능

1. Dual Axis Compensator

2. Autolock

3. Robotic

4. 기상보정 프로그램

64



수직각 보정


양축 보정(Dual Axis Compensator)

Total Station을 설치하였을 때 기울기를 측정하여 3차원좌표를 자동으로 보정

Total Station의 3차원 좌표의 정확도 향상


수평각 보정

65





Autolock 기능

Total Station에 Reflector를 자동 탐색 및 시준기능을 가진 Sensor를 부착

작업시간 절약 및 정확도 향상

Autolock 기능 장비 Autolock 기능 작업모습

66





Robotic 기능

Total Station에 원격조정장치를 하여 무인측량 가능하게 하는 장치

관측점의 3차원 좌표 취득, 기록, 검사, 계산과정을 자동 실행

현재 가장 진보된 형태의 지상측량시스템

인력 절감효과와 작업효율 향상

Robotic 기능을 이용한 작업모습 과 장비

67





기상보정 프로그램

광파가 대기중을 통과할 때 온도 기압에 의해 속도가 변화하는데, 이 변화량을온도, 기압을 입력 또는 기상보정상수를 입력하여 본체 내에서 자동적으로 측량 Date를 보정하는 기능

기상보정 후 거리 (L)은 다음과 같다.

기상보정 계산식

𝐾𝑎 = 279.66 −(106.033 × 𝜌)

(273.15 + 𝑡)× 10−6

𝐾𝑎 = 기상보정치

𝜌 = 기압(𝑚𝑚𝐻𝑔)

𝑡 = 기온(°𝐶)

𝐿 = 𝑙(1 + 𝐾𝑎)

𝑙 = 기상보정 하지않았을 때의 거리단위 : 𝑚

68



원격높이측정

Total Station을 이용한 측량3차원 Date 취득

3차원 좌표취득 모듈 호출

기지점의 좌표, 기계고, 프리즘고 입력후 미지점에 프리즘 시준하는 것 만으로미지점 좌표 측정

기계중심점좌표로부터 프리즘 중심까지의 좌표 (n, e, z)

기계중심점의 좌표(𝑁0,𝐸0,𝑍0 + inst.h)

기계점좌표 (𝑁0,𝐸0,𝑍0)

관측점 좌표(𝑁1,𝐸1,𝑍1)

원격높이측정

프리즘을 직접 세우기 힘든 구조물이나 지형 등의 높이 측정방법

• 목표점의 연직선상 밑에 프리즘 설치

• 프리즘 시준하여 측정 후 목표점을 시준하면 높이 자동 계산

• N1 = N + A

• E1 = E + A

• Z1 = Z + Inst.H(기계고) + R.h(프리즘고)

69



도로 측설 대변 측정

Total Station을 이용한 측량

대변측정

기계를 이동하지 않고 프리즘까지의 거리 측정

대변측정 프로그램 모듈 실행 후 프리즘에 시준

시준만으로 각각의 점들의 수평거리, 수직거리, 사거리, 연락거리 등 계산

도로 측설

도로상 임의의 장소의 절토, 성토고 측정

클로소이드 측설 가능

현구배 및 확폭을 각각 독립적으로 설정 가능하여 작업효율 증가

70



Total Station을 이용한 측량

측량용 내장 프로그램

내장 프로그램 이용으로 현장의 작업효율 극대화 가능

71



Total Station Mapping system

Total Station을 이용한 Mapping system

Mapping system

Total Station, Computer, 측량용 소프트웨어, 플로터, 프린터 등으로 구성

Total Station의 Date를 처리하여 지도를 출력하는 측량 및 Mapping software에의해 완성

Total Station Mapping system 작업도

72




Mapping software의 기능

1. DATA의 통신 및 편집

Data교환을 위해 주변기기들과의 통신기능과 취득한Data편집 저장 관리 등 자료Database관리기능 등 포함

자료 입력 도구로서 Total Station system뿐만 아니라 디지타이져, 마우스 등에 의한Data의 입력, 편집 가능

2. 지형측량 Data처리를 위한 도화

Total Station의 Data들을 이용하여 지도로 도화하고 출력 기능 수행

3. 등고선 작성

Total Station의 Data 사용으로 등고선도 작성 및 DTM, DEM 등 작성 기능

4. 종, 횡단면도 작성

단면, 등고선 모델의 입력된 지형의 단면 등을 도화

5. 측량 좌표계산 기능

면적계산, 트래버스 입력 및 조정, 직선상 한점의 좌표, 건물의 좌표, 두방향선의 교점, 두거리간의 교점, 방향과 거리의 교점 등의 계산 수행기능



Total Station Mapping system의 주변기기

전자야장

빠르고 효율적인 Data수집, 저장, 계산, 전송 가능

Total Station, 컴퓨터, 프린트, 모뎀 등 기기들과 Data 송수신 가능


SOKKIA사 전자야장 SDR33

1. 5000Point 이상의 좌표 Date 저장 가능 메모리 내장

2. 통신용 소프트웨어 COMMS 내장

3. COGO(좌표변환기능)

4. Resection, Traverse, Leveling 프로그램 내장

5. 사용자 트래버스와 네트워크 Data 수집과정 구성 가

능한 Set Collection기능 내장

현장 작업시간 단축 및 작업효율 과 작업의 편리성 향상



프리즘의 Center point 와

Plumbing & Pivot Point 위치

Total Station Mapping system의 주변기기

Reflecting Prism

각측량, 거리측량의 정확도 크게 향상

측량시 정확도는 Total Station의 중앙점의 위치와 프리즘의 중앙점(Center Point)과Plumbing & Pivot Point의 위치가 정확하게 정렬되어야 함

프리즘 구조에 따라 에러의 크기를 감소 가능




프리즘 에러


프리즘의 이상적인 Center point 와 Plumbing & Pivot Point의 위치와 반사점

76



매핑용 프로그램

SOKKIA사의 SDR MAP

Total Station을 이용한 측량작업 Data를 사용하여 매핑작업 수행

그 외 계획 수립, DTM 작성, 작업 Data 작성 및 편집 가능 소프트웨어


77





SDR MAP은 독립된 Package로 구성

SDR MAP은 다양한 분야에서도 작업 가능한 측량 및 매핑용 소프트웨어

SDR MAP 응용 분야 SDR MAP Package


78






SDR MAP & CAD는 가장 핵심적인 모듈로 매핑 작업에 사용

SDR Profile은 측량 Data의 고도정보를 이용하여 단면도 작성에 사용

SDR MAP & CAD를 이용한 지형도 작성

SDR Profile을 이용한 단면도 작성

79





LEICA사의 LISCAD

SOKKIA사의 SDR MAP과 비슷한 구성

MS Window를 지원 Multi Taking이 가능하여 작업효율 극대화

LISCAD를 이용하여 다양한 작업 가능

LISCAD의 응용분야

80



TS에 의한 수치지도제작 과정

토털스테이션(TS)에 의한 자료 생성

TS에 의해 생성된 벡터자료

토털스테이션에 의한 현장 관측 토털스테이션에 의한 3차원측량

COGO의 관측점 화일점번호

점 CODE측점의 3차원좌표

벡터화 S/W

T.S.와 VRS GPS를 이용한 세부측량 실습



T.S. 을 이용한 세부측량 실습

토탈스테이션을 이용한 이공1관 세부측량 실습

1. 본관앞 통합기준점을 VRS GPS측량으로 4개의 기준점측량 수행

2. 이공1관 주변에 있는 4개의 기준점을 이용하여 이공1관의 세부형상 측량

3. 기준점을 기계점과 후시점으로 이용 : 프리즘의 타켓고 1.8m로 할 것

4. 이공1관 건물과 주변 화단 등 세부측량

5. 세부측량 결과를 전자야장을 통해 text 파일로 내보내기 : 관측점의 좌표

6. 세부측량 결과를 AutoCAD로 데이터로 export하여 도면 제작

7. CAD의 포인트를 연결하여 이공1관 및 화단의 선 그리기

83



Network-RTK장비인 VRS GPS를 이용한 도근점 측량

컨트롤러 인터넷 연결

좌표계 설정

관측(측량)

데이터 입력/출력

프로젝트 생성

GeoMax사의 VRS GPS장비



VRS GPS 컨트롤러의 인터넷 연결

컨트롤러의 시작하면에서 설정 -> 연결 -> Wi-Fi

(스마트폰의 핫스팟으로 VRS 컨트롤러의 Wi-Fi 연결)



VRS 컨트롤러의 신규 프로젝트 생성

컨트롤의 시작하면에서 FieldGenius-> 신규 -> 프로젝트 입력 -> ok



마운트포인트 연결을 관측 준비

프로젝트 생성 후 GPS 이동국 -> 연결-> 마운트포인트 요청



VRS GPS 장비를 이용한 통합기준점 관측

관측을 위한 준비가 끝나면 컨트롤러 우측의 RTK-Fixed를 터치(클릭)하여 관측 수행

측량이 가능한 정확도가 확보되었을 때 RTK Fixed로 나타남

정확도가 높은 순서는

RTK Fixed > RTK Fixed > DGPS > Autonomous

RTK Fixed가 아닌 경우 관측되지 않으며, 건물이나 나무 등에 의해 GPS 신호 수신이 되지 않는 경우임



관측 후 원하는 data 형식으로 출력가능

메뉴 -> 가져오기/ 내보내기 -> (원하는 형식) 내보내기

(내보내기에서 데이터 저장 경로 지정 )

GPS 측량(측량 data 출력)



통합기준점 성과

교내에 설치되어 있는 통합기준점

통합기준점 설치 위치



VRS GPS를 이용한 도근점측량

일반적으로 측량 기준점을 활용하여야 하지만, VRS를 이용하여 기계점을 설치할 경우

보다 쉽고 빠르게 설치할 수 있음

VRS 기준점 측량

T.S 이용한 측량 기준점 후시측량



T.S.을 이용한 세부 측량 작업 파일 생성

토탈스테이션 컨트롤러의 응용프로그램의 신규 JOB 생성

토탈스테이션의 전원을

키고 컨트롤러 모바일

화면에 tpsMainOB

라는 응용프로그램을

실행

메뉴 창에서 JOB을

클릭 후 신규를 선택하여

새로운 JOB 생성

기존에 측량했던 JOB을

이용할 경우 열기 선택

신규 JOB 생성 시 이름,

측량자, 주석을 선택할

수 있으며, JOB의

이름은 필수 입력

신규 JOB을 생성하면

그림과 같이 흰 바탕의

화면이 나타나며 이

화면에 관측점들이

나타남



T.S.을 이용한 기계점 및 후시점 관측

후시측량을 하기 위해

HI(기계고) 와

HR(타겟고)를 입력

입력 후 후시검사 실행

기계점/후시측량 설정

메뉴창에서 측량을 클릭

후 기계/후시 설정을

선택하여 후시설정

T.S 이용한 측량 기준점 후시측량 측점 위치를 알기 쉽게 하기위해 차선 직각 부분에 설치



기준점 이동을 위한 방사관측

후시검사가 끝난 후

후시측량을 종료한 후

방사관측을 선택하여

방사관측 실행

방사관측을 실행한 후

HR(타겟고)를 설정한 후

점, 코드 설정 후 측정

기준점 이동을 위한 방사관측 이공 1관으로 기준점 이동을 위한 방사관측



이공 1관 주변 측량기준점 설치

12

3

4

이공 1관 주변에 4개의 기준점을 좌표를 기계/후시점 으로 활용하여 세부측량 실습



이공 1관 세부측량

토탈스테이션을 이용한 이공1관 세부측량 실습

1. 이공1관 주변에 있는 4개의 기준점을 이용하여 이공1관의 세부형상 측량

2. 기준점을 기계점과 후시점으로 이용 : 프리즘의 타켓고 1.8m로 할 것

3. 이공1관 건물과 주변 화단 등 세부측량

4. 세부측량 결과를 전자야장을 통해 text 파일로 내보내기 : 관측점의 좌표

5. 세부측량 결과를 AutoCAD로 데이터로 export하여 도면 제작

6. CAD의 포인트를 연결하여 이공1관 및 화단의 선 그리기



1

2

3

4

• 1번 기준점을 기계점으로이용할 경우 후시점으로2번 또는 4번을 이용

• 측량기의 <방사관측>을통해 전시 관측 수행

후시관측

후시관측 전시관측

기계점/후시점 설정 후 방사관측을 통해 전시 관측


97



1

2

3

4

• 기계를 1번에서 2번으로이동하였으르 경우 1번또는 3번을 후시점으로설정

• <방사관측>을 통해 전시관측

후시관측

후시관측

전시관측

토탈스테이션의 위치 이동(기계점 및 후시점 변경)


98




토탈스테이션의 방사관측 기능을 활용하여 이공1관 건물 및 화단, 나무 등의 위치 관측

이공 1관 방사관측

이공 1관 방사관측



토탈스테이션을 이용한 세부측량 결과(CAD File)

TS 측량 전시 관측 결과 관측 점 연결 결과


100

• TS 실습 범위 : 이공 1관및 주변 화단

이공 1관

한울관

Documents

도면제작 - hjiklee.sangji.ac.krhjiklee.sangji.ac.kr/강의관련/10장 도면제작(2016_2_최종수정완료).pdf · 지형정보공학(2)및활용(10장도면제작) 상지대학교지형정보연구센터