전통적인 측량 폴 없이도 높은 정확도를 달성할 수 있을까요? PIX4Dcatch와 수평이 맞춰진 GNSS 안테나를 장착한 기존의 측량 폴을 비교 테스트해보았습니다.
전통적인 GNSS 측량 방식과 PIX4Dcatch RTK 기반의 워크플로우를 나란히 비교한 결과, 양쪽 모두 X, Y, Z 좌표에서 평균 오차가 1cm 미만으로 매우 유사한 정확도를 보여주었습니다. 모든 결과는 PIX4Dmatic을 통해 처리되었습니다.
두 개의 테스트 현장에서 여러 지점을 반복 측정하였고, 각 방식에 대해 평균값과 통계 데이터를 산출하였습니다. 그 결과 두 방식 모두 X, Y, Z 좌표에서 약 1cm 수준의 표준편차를 보였으며, 측정 지점 간의 차이 또한 평균 1cm 내외로 확인되었습니다. 이러한 결과는 스마트폰 기반의 데이터 캡처 방식이 기존의 측량 폴을 대체할 수 있는 정확하면서도 효율적인 대안이 될 수 있음을 시사합니다.
발행된 논문 전체를 이곳에서 확인할 수 있습니다.
측량 폴에서 스마트폰으로: GNSS 측량 방식 비교
GNSS 포인트 측량은 도로 외곽선, 곡선, 맨홀, 차선 등 다양한 지형 정보를 수집하는 데 널리 활용되며, 이 데이터는 일반적으로 GIS 데이터베이스에 통합됩니다. 이번 연구에서는 두 가지 측량 방식을 비교하였습니다. 하나는 수평이 맞춰진 폴을 이용한 전통적인 방식이고, 다른 하나는 RTK 장치가 연결된 스마트폰으로 PIX4D Autotags를 감지하여 측량하는 최신 방식입니다.
스마트폰으로 스캔한 지역 – 핸드헬드 측량. Autotags 기능은 캡처된 이미지에서 특정 포인트를 자동으로 인식하여 지리 위치 정확도를 향상시켜줍니다.
최신 iPhone Pro 모델은 고해상도 카메라와 내장 LiDAR 센서를 탑재하고 있으며, PIX4Dcatch 앱을 통해 오프라인에서도 정밀한 3D 모델로 변환 가능한 데이터를 수집할 수 있습니다. Autotag 기능을 활용하면 별도의 후처리 없이도 측량 포인트를 바로 인식할 수 있습니다.
두 개의 테스트 현장에서 여러 번 측정을 반복하며, 두 측량 방식의 반복성과 정확도를 비교 평가했습니다. 모바일 트래킹, GNSS 신호, 그리고 사진측량 삼각측량을 결합한 결과, 스마트폰을 이용한 핸드헬드 방식이 전통적인 방식에 비해 더 빠른 작업 흐름을 제공하면서도 유사한 수준의 정확도를 달성한다는 사실을 확인할 수 있었습니다.
평가 방식
이번 평가는 iPhone 15 Pro와 Bluetooth로 연결된 Emlid REACH RX RTK 장비를 사용하여 두 개의 테스트 현장에서 진행되었습니다.
위 이미지는 테스트에 사용된 두 장소를 보여줍니다. 왼쪽 현장은 교차로로, Autotag 6개를 배치하고 전통적인 레벨 폴 방식으로 3회, 핸드헬드 스캐너 방식으로 6회를 동일한 날에 측량했습니다. 오른쪽 현장에서는 Autotag 5개를 사용하였으며, 양 방식 모두 3일에 걸쳐 측량을 진행했습니다.
전통 측량 방식: 안테나를 2m 높이로 설정한 레벨 폴을 사용하였고, PIX4Dcatch의 전통 측량 기능을 통해 각 포인트를 30초간 측정했습니다.
핸드헬드 측량 방식: PIX4Dcatch의 기본 설정을 사용하였습니다.
각 측량에서는 Autotag 전체를 다양한 경로를 따라 측정했으며, 아래 도식에 그 경로가 나와 있습니다.
PIX4Dcatch로 측량한 포인트 측정의 반복 정밀도
두 측량 방식에 대해 독립적인 통계 분석을 수행한 결과, 두 방법 모두 유사한 표준편차(σ)를 보였습니다. 이후 실제 3D 좌표상의 차이를 기준으로 두 방법을 비교했습니다. 아래의 표 2는 실험에 사용된 11개 포인트에 대해 각 방식별 평균값 간의 RMS 오차를 나타낸 것입니다. 결과적으로 두 방식 모두 반 센티미터 이내의 좌표 차이를 보이며, 사실상 동일한 수준의 정밀도를 나타냅니다.
전통적인 방식은 일정 시간 동안 GNSS 신호를 통합하는 측량 폴에 의존합니다. 이번 테스트에서는 30초 동안 관측을 진행했습니다. 폴의 고정된 높이와 정밀한 수평 조정은 GNSS 안테나의 위치를 측량 지점으로 정확하게 변환해 주며, 이 일정한 높이를 기준으로 안정적인 좌표 해석이 가능합니다. 안테나와 측량 지점 간의 이 신뢰할 수 있는 관계는 전체적인 정밀도를 높이는 데 중요한 제약 조건으로 작용합니다.
반면, 핸드헬드 방식은 전혀 다른 방식으로 작동합니다. 사용자가 장치를 들고 이동하면서 이미지는 연속적으로 촬영되며, 각 이미지의 위치는 스마트폰 카메라 중심과 GNSS 안테나 사이의 사전 보정된 상대 위치 및 방향 정보를 기반으로 계산됩니다. PIX4Dcatch가 감지한 각 Autotag는 고정된 폴 방식보다 약한 제약 조건을 제공하지만, 핸드헬드 방식은 훨씬 많은 수의 Autotag를 감지하기 때문에 이를 보완하여 전체적인 정확도를 확보할 수 있습니다.
전체적으로 보면, 이번 연구 결과는 전통적인 측량 방식과 핸드헬드 방식이 유사한 수준의 정확도를 달성함을 보여줍니다. 특히 핸드헬드 방식에서는 하나의 측량 지점이 여러 이미지에 중복으로 등장하기 때문에, 이러한 중복이 정확도 향상에 기여했을 것으로 판단됩니다.
다음 단계로는, 동일한 측량 지점이 적은 수의 이미지에만 포함되었을 경우 정확도가 얼마나 영향을 받는지 테스트해보는 것이 흥미로울 것입니다. 이는 촬영 환경이 까다롭거나 이미지 확보가 제한적인 상황에서, 안정적인 결과를 얻기 위한 최소 이미지 수를 판단하는 데 중요한 기준이 될 수 있습니다.
