반복적 해안 드론 모니터링의 효율 증진 및 정확도 확보를 위한 고정 구조물 지상기준점 활용 방안
Enhancing Efficiency while Maintaining Accuracy in Repeated Coastal Drone Monitoring through the Use of Fixed Structures as Ground Control Points
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초록
정확한 해안지형 측량은 해안관리 측면에서 필수적이다. 최근에는 RTK(real-time kinematic) 수신기를 장착한 드론을 활용하여 해안 지형측량의 효율성을 높이려는 시도가 이어지고 있으나 신뢰성 확보를 위해 여전히 노동집약적인 지상기준점(GCP, ground control point) 측량이 필요하다는 한계가 있다. 본 연구에서는 일반 드론과, RTK 드론으로 획득한 지형 모니터링 데이터를 보정할 때, 고정형 지상기준점을 활용하는 방법을 제안하고 지상기준점 조건에 따른 측량 정확도를 평가하였다. 본 연구는 경상북도 영덕 장사해수욕장에서 일반드론을, 전라북도 부안군 변산해수욕장에서 RTK 드론을 적용하였다. 그 결과 RTK 드론 이용 시 타원체고와 지오이드고 간 약 23.5 m의 오차가 존재함을 확인하였으며, 지오이드고를 보정한 뒤에도 카메라 초점 위치와 센서 오프셋에 의한 약 0 .125 cm 수준의 편차가 잔존함을 발견하였다. 그러나 고정 구조물을 해변 전역에 고르게 배치할 경우, 기존의 이동형 GCP만 활용한 케이스와 유사한 약 0.04 m 내외의 정확도를 확보할 수 있었다. 반면 국부적으로 GCP를 설치하거나 이동형GCP만 사용할 때는 중앙부 또는 특정 지역에서만 정확도가 향상되거나, 해변 경계부에서 오차가 커지는 경향이 뚜렷하였다. 특히 일반 드론은 RTK 드론보다 센서 기반 위치 정확도가 낮아, 고정형 GCP를 듬성듬성 배치하는 것만으로는 수치표고모형의 충분한 정합도를 얻기 어려웠다. 따라서 일반 드론을 활용할 경우 고정형 GCP를 보다 촘촘히 배치하거나, 부족한 지역에 이동형 GCP를 추가하는 보완 전략이 필요하다. 반면 RTK 드론은 3개 이상의 GCP 를 활용하는 경우 국부 설치 케이스에서도 0 .05 m 이내의 정확도가 나타났다. 결과적으로 반복 측량 시 기존에 측량된 안정적 구조물을 GCP로 활용하면 추가 GCP 설치 부담을 크게 줄이면서도 충분한 정확도를 유지할 수 있음을본 연구에서 확인하였다. 이를 통해 반복적 해안 모니터링 시 기존에 측량된 고정구조물을 기준점으로 활용하면 추가적인 지상기준점 조사에 따른 비용 및 시간 부담을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
Accurate coastal terrain measurement is essential for effective coastal management. While drones equipped with real-time kinematic (RTK) receivers have improved the efficiency of beach surveying, laborintensive ground control point (GCP) measurements are still required to ensure reliability. This study proposes using fixed GCPs (i.e., stable structures) to correct and validate topographic data acquired by both a conventional drone and an RTK drone and evaluates how different GCP configurations affect measurement accuracy. Experiments were conducted at Jangsa Beach using a conventional drone and Byeonsan Beach using an RTK drone. The analysis revealed a vertical discrepancy of approximately 23.5 m between ellipsoidal height and geoid height using the RTK drone. Even after geoid correction, an additional offset of about 0.125 cm persisted due to discrepancies between camera focal plane positioning and sensor alignment. However, when fixed GCPs were uniformly distributed across the beach, a DEM accuracy of around 4 cm, comparable to using only mobile GCPs, was achieved. In contrast, locally placed GCPs or configurations relying solely on mobile GCPs resulted in improved accuracy only in specific regions (e.g., the central area), while substantial errors remained in boundary regions. This issue was more pronounced with conventional drones, which have lower sensor-based positioning accuracy than RTK drones. Notably, RTK drones achieved an accuracy within 0.05 m even when using only three or more fixed GCPs, demonstrating that minimal GCP placement can still ensure reliable results. In contrast, conventional drones required denser GCP placement or additional mobile GCPs in underconstrained areas to maintain DEM accuracy. These findings confirm that integrating stable pre-surveyed structures as GCPs can significantly reduce the burden of additional GCP installation while maintaining sufficient accuracy. This approach offers a practical and efficient solution for repeated coastal monitoring, minimizing cost and time while ensuring reliable geospatial data acquisition.