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측량

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목차

1. 개요

측량은 토지, 3차원 물체, 점군 및 궤적의 결정, 측정, 표현, 토지 및 지리 관련 정보 수집 및 해석, 토지 및 구조물 관리, 관련 연구 수행을 포함하는 광범위한 분야이다. 측량의 역사는 고대 이집트 시대로 거슬러 올라가며, 인류가 대규모 구조물을 건설하면서 중요한 역할을 해왔다. 측량은 측량 지역의 크기, 사용 기구, 목적, 측량법에 따라 분류되며, 기본측량, 공공측량, 일반측량으로 구분되는 우리나라의 측량법을 따른다. 측량 기술은 거리, 각도, 높이를 측정하고, 위치를 결정하는 데 사용되며, 조잡 오차, 계통 오차, 랜덤 오차 등의 오차가 발생할 수 있다. 측량 관련 직업으로는 측량사, 측량 기술자, 측량 보조원 등이 있으며, 각국 정부와 전문 기관에서 측량을 규제하고 표준을 설정한다.

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측량
개요
경위의
현대적인 경위의
정의점의 위치와 점 사이의 각도 및 거리를 결정하는 과학 및 기술
활용 분야지도 제작
부동산
건설
교통
통신
매핑
역사
고대고대 이집트: 토지 구획 및 나일강 범람 후 재건에 활용
고대 로마: 토지세 부과를 위한 토지 측정
18세기근대적인 측량 기법 발전
20세기전자기파 거리 측정기 (EDM) 개발
GPS (전지구 위치 시스템) 활용
GIS (지리 정보 시스템) 발전
측량 방법
평판 측량측량 결과를 현장에서 직접 도면에 기록
트래버스 측량각과 거리를 측정하여 위치 결정
삼각 측량삼각형의 각을 이용하여 위치 결정
수준 측량높이 차이를 측정
GPS 측량인공위성 신호를 이용하여 위치 결정
항공 측량항공기 또는 드론을 이용하여 지형 정보 획득
사진 측량사진을 이용하여 3차원 지형 정보 획득
측량 장비
레벨높이 측정
경위의각도 측정
토털 스테이션각도 및 거리 동시 측정
GPS 수신기위성 신호 수신
드론항공 사진 촬영 및 데이터 수집
측량 분야
지형 측량지형의 형태 및 특징 측량
지적 측량토지의 경계 및 면적 측정
건축 측량건축물 건설을 위한 측량
하천 측량하천의 형태 및 흐름 측정
해양 측량해저 지형 및 해안선 측정
철도 측량철도 건설을 위한 측량
광산 측량광산 개발을 위한 측량
오차
발생 원인기계 오차
자연 오차
인적 오차
종류과실 오차
계통 오차
우연 오차
오차 처리오차 검정
최소제곱법
참고 문헌

2. 측량의 역사

측량은 인류가 대규모 구조물을 건설하기 시작하면서부터 중요한 역할을 해왔다. 측량의 역사는 고대 이집트 시대부터 현재까지 이어져 오고 있다.[24]

Cassells' Carpentry and Joinery 책에 나오는 수직자


아시아에서도 고대부터 측량이 행해졌으며, 원래는 “측천(測天)”과 “량지(量地)”라는 숙어가 있었고, “측천량지(測天量地)”라고 병칭되다가 시대가 내려오면서 “측량”이라는 숙어가 사용되게 되었다.[24] 일본에서 본격적인 측량의 시작은 1800년에 이노우타다타카가 일본 지도 작성을 위해 에조지(현재의 홋카이도)에서 실시한 것으로 여겨진다. 1871년 12월 9일(메이지 4년 10월 27일), 측량사는 황궁의 후지미야구라에 측량 표식을 세우고 측량을 시작했다.[25]

측량 지점은 일반적으로 건물의 모퉁이나 지하 지물 표면 등 지구 표면에 있으며, 소유권, 부동산 매매, 정부나 민법이 필요로 하는 목적을 위한 지도와 경계를 설정하는 데 자주 사용된다.

2. 1. 고대

고대 이집트에서는 나일 강의 범람 이후 경계를 다시 설정하기 위해 측량줄 사용자가 간단한 기하학을 사용했다. 기원전 2700년경 건설된 기자의 대피라미드의 거의 완벽한 정사각형과 남북 방향은 이집트인들의 측량 능력을 보여준다. 그로마 기구는 메소포타미아(기원전 1천년기 초)에서 유래했을 가능성이 있다.[3] 스톤헨지(기원전 2500년경)는 말뚝과 밧줄 기하학을 사용한 선사 시대 측량사에 의해 설계되었다.[4]

유휘(劉徽)는 263년에 출판된 ''해도산경(海島算經)''에서 먼 거리의 물체를 측정하는 방법을 설명했다.

2. 2. 중세 및 근대

중세 유럽에서는 마을이나 교구의 경계를 유지하기 위해 경계 확인(Beating the bounds)이라는 관습이 있었다. 1086년, 잉글랜드의 윌리엄 1세는 둠스데이 북을 편찬하여 토지 소유 정보를 기록했다.[1] 1620년, 영국의 수학자 에드먼드 건터는 건터 체인을 발명하여 토지를 정확하게 측량하고 법적, 상업적 목적으로 도면을 작성할 수 있게 하였다.

18세기에는 현대적인 측량 기술과 기기들이 사용되기 시작했다. 제시 램스덴은 1787년에 최초의 정밀 세오돌라이트를 소개했다. 램스덴의 세오돌라이트는 기기의 정확도 향상에 큰 발전을 가져왔다.[6] 윌리엄 가스코인은 1640년에 표적 장치로 설치된 십자선이 있는 망원경을 사용하는 기기를 발명했다. 제임스 와트는 1771년에 거리 측정용 광학 계측기를 개발했다.

빌레브로르트 스넬리우스는 삼각측량의 현대적인 체계적인 사용을 도입했다. 1615년 그는 알크마르에서 브레다까지 약 약 115.87km의 거리를 측량했다. 1733년부터 1740년 사이에 자크 카시니와 그의 아들 세자르-프랑수아 카시니 드 튀리는 프랑스 최초의 삼각측량을 실시했다.

1870년에 제작된 인도의 대삼각측량 지도


1784년, 영국측량국(Ordnance Survey)의 윌리엄 로이 장군(General William Roy) 팀은 영국의 주요 삼각측량을 시작했다. 이 측량은 1853년에 완료되었다. 1801년에는 인도의 대삼각측량이 시작되었다. 19세기 초 산업혁명과 함께 측량은 전문적인 직업으로 자리 잡았고, 운하, 도로 및 철도 건설에 활용되었다.

미국에서는 1785년 토지 조례에 따라 공공 토지 측량 시스템이 만들어졌다.[1] 나폴레옹 보나파르트는 1808년 유럽 대륙 최초의 토지대장을 설립했다.

1860년대 애리조나 준주(Arizona Territory) 러셀스 탱크(Russel's Tank)에서의 철도 측량대 야영


로버트 리처드 토렌스는 1858년 남호주에 토렌스 시스템을 도입하여 토지 거래를 단순화했다. 1800년대 철도의 도래와 함께 측량의 중요성이 증가했다.

2. 3. 현대

20세기 초, 측량사들은 기존의 체인과 로프를 개량했지만, 장거리 정밀 측정에는 여전히 어려움을 겪었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 1950년대 트레버 로이드 웨들리(Trevor Lloyd Wadley)는 텔루로미터(Tellurometer)를 개발했다. 텔루로미터는 두 개의 마이크로웨이브 송수신기를 사용하여 장거리를 측정하는 장비였다.[7]

1950년대 후반에는 지오디미터(Geodimeter)가 전자 거리 측정(EDM) 장비를 도입했다.[8] EDM 장비는 빛 파장의 다중 주파수 위상 변화를 이용하여 거리를 측정했다.[9] 이러한 장비는 수일 또는 수주일이 걸리던 체인 측량 대신 한 번에 수 킬로미터 떨어진 지점 간의 거리를 측정할 수 있게 했다.

전자 기술의 발전으로 EDM은 소형화되었다. 1970년대에는 각도와 거리 측정을 결합한 최초의 장비인 토탈스테이션(total station)이 등장했다. 제조업체들은 경사 보정기, 데이터 기록기, 온보드 계산 프로그램 등 더 많은 기능을 추가하며 정확도와 측정 속도를 향상시켰다.

최초의 위성 위치 확인 시스템은 미국 해군의 트랜싯(Transit) 시스템이었다. 1960년에 최초로 성공적인 발사가 이루어졌으며, 폴라리스 미사일(Polaris missile) 잠수함에 위치 정보를 제공하는 것이 주요 목적이었다. 측량사들은 현장 수신기를 사용하여 지점의 위치를 결정할 수 있다는 것을 알게 되었으나, 위성 커버리지가 부족하고 장비가 커서 관측이 어렵고 부정확했다. 주로 외딴 지역에 기준점을 설치하는 데 사용되었다.

미국 공군은 1978년에 GPS(Global Positioning System, 전지구측위시스템)의 최초 시제 위성을 발사했다. GPS는 더 많은 위성으로 구성된 시스템과 개선된 신호 전송을 사용하여 정확도를 향상시켰다. 초기 GPS 관측은 측량 정확도를 위해 정지형 수신기를 사용하여 수 시간 동안 관측해야 했다. 이후 위성과 수신기의 개선을 통해 실시간 이동 측량(RTK, Real Time Kinematic)이 가능해졌다. RTK 측량은 고정 기준국과 두 번째 이동 안테나를 사용하여 고정밀 측정을 제공하며, 이동 안테나의 위치를 추적할 수 있다.

현재 시준기, 토탈스테이션, 실시간 이동 측량(RTK) GPS 측량이 주요 방법으로 사용되고 있다.

원격 탐사 및 위성 영상은 지속적으로 개선되고 저렴해짐에 따라 더욱 널리 사용되고 있다. 주목할 만한 새로운 기술로는 3차원(3D) 스캐닝과 라이더를 이용한 지형 측량이 있다. 무인 항공기(UAV) 기술과 사진 측량 이미지 처리도 활용되고 있다.

드론 측량에서는 3차원 점군 데이터와 정사영상의 두 가지 데이터를 얻을 수 있다.[39] 3차원 점군 데이터는 드론을 이용하여 상공에서 획득하는 3차원 정보이며, X축, Y축, Z축 정보로 구성된다. 드론에 탑재된 기압계로 고도 정보를, GNSS(위성항법시스템) 등의 인공위성으로 위치 정보를 얻고, 이들을 광학 카메라나 레이저 거리 측정 장치로 얻은 데이터와 결합하여 위치 정보를 점의 집합으로 표현한다. 이렇게 얻어진 점군 데이터는 전용 소프트웨어로 가공하여 특정 지점 간의 거리 측정, 도면 작성, 3D 모델 생성 등에 활용할 수 있다.

정사영상(Orthophoto)은 드론으로 촬영한 여러 장의 사진을 이어 붙여 기울기와 왜곡을 제거하고 보정한 것이다. 보정 작업을 통해 위치 관계와 크기를 정확하게 표현할 수 있으므로, 영상에서 면적이나 거리 등을 측정할 수 있다. 정사영상을 3차원 점군 데이터와 함께 활용하면 드론으로 촬영한 장소의 상황을 정확하게 파악할 수 있다. 예를 들어 공사 현장에서는 작업 효율을 높여 공사 기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있다.

드론 측량의 세 가지 장점은 다음과 같다.

① 광범위한 지역을 측량할 수 있다.

② 사람이 접근할 수 없는 지역도 측량할 수 있다.

③ 점군 데이터의 밀도가 높다.

3. 측량의 분류

측량은 위치 결정을 위해 거리, 각, 고저차를 측정하고 지형지물을 표현하는 것을 포함하며, 다양한 기준에 따라 분류된다.[45][46]

넓은 지역을 측량하여 요구되는 정확도를 얻으려면, 측량 구역 전체에 측점을 설치하고 정밀하게 측량해야 하는데, 이를 골조측량 또는 기준점측량이라고 한다. 기준점측량 방법으로는 삼각측량, 삼변측량, 트래버스 측량, 수준측량 등이 있다.

섬의 도로에서 탑콘(Topcon)사의 전자식 시도라이트(소키아(Sokkia)·논프리즘 토탈스테이션 Series50RX 2010)를 사용하여 측량하는 모습(가케로마섬)


측량은 사용되는 기구 및 방법에 따라서도 분류할 수 있다. 또한, 우리나라의 측량법에서는 측량을 기본측량, 공공측량, 일반측량으로 분류한다.

3. 1. 측량 지역의 대소에 따른 분류

측량 지역의 크기에 따라 측지측량과 평면측량으로 구분한다. 이때 사용되는 정도는 \frac{d-D}{D}=\frac{1}{12}\left( \frac{D}{r} \right)^2이다. d는 지표상 두 지점의 직선 거리이고, D는 곡선거리이며, r은 지구 평균 반경 6370km이다. \frac{d-D}{D}값이 10-6 이상인지 이하인지에 따라 측지측량과 평면측량을 구분한다.[45]
측지측량(geodetic surveying영어)은 지구의 곡률을 고려한 정밀한 측량으로, 넓은 지역의 측량에 사용되며 국가기준점인 측지기준점(삼각점, 수준점, 중력점 등)을 설정하기 위한 측량이다. 대지측량이라고도 한다. 반경 11km 이상인 지역에서는 지구 곡률과 기상 조건에 영향을 받게 되므로, 기준면(평균 해수면)이나 지도 평면으로의 투영 보정 계산이 필요하다.[45]

측지측량은 기하학적 측지학과 물리학적 측지학, 두 종류로 나뉜다. 기하학적 측지학은 지구 및 천체에 대한 점들의 위치를 결정하는 것이고, 물리학적 측지학은 지구 내부 특성, 지구 형태, 운동을 측정하는 것이다.
평면측량(plane surveying)은 지표를 평면처럼 생각할 수 있을 때 사용하는 측량이다. 정확도 1/1,000,000 이하로 할 때, 반경 11km의 지역에서 평면측량을 할 수 있다. 소지측량이라고도 한다. 평면측량에서는 지구의 곡률과 타원체 형태는 무시하며, 측량선을 연결하여 형성된 모든 삼각형을 평면 삼각형으로 간주한다. 지구 형태로 인한 오차가 무시해도 될 정도로 작은 소규모 측량 작업에 사용된다.[18]

지오데틱 측량에서는 고저, 각도, 방위각 및 거리를 계산할 때 지구의 곡률을 고려한다. 이 유형의 측량은 일반적으로 대규모 측량 작업에 사용된다. 260km2까지의 측량 작업은 평면 측량으로, 그 이상은 지오데틱 측량으로 처리된다.[19] 지오데틱 측량에서는 고저, 방위각 및 기타 관측치에 필요한 보정을 적용한다.[18]

3. 2. 사용 기구에 따른 분류

체인 측량(Chain surveying)은 체인, 테이프 등을 이용해 거리를 측정하는 측량이다.[36] 트랜싯 측량(Transit surveying)은 트랜싯, 데오돌라이트 등을 이용해 각을 측정하는 측량이다.[36] 수준측량(Leveling)은 레벨 등을 이용해 높이를 측정하는 측량이다.[36] 평판측량(Plane table surveying)은 평판을 이용해 현장에서 측정과 제도를 동시에 수행하는 측량이다.[36]
1960년대 초 한 공항에서 평판측량을 하고 있는 모습
스타디아 측량(Stadia surveying)은 트랜싯의 스타디아선을 이용해 거리 및 높이를 간접적으로 측정하는 측량이다.[36] 트래버스 측량(Traverse surveying)은 데오돌라이트 등으로 수평각, 강철테이프, 광파측거기 등으로 수평거리를 측정하는 측량이다.[36] 삼각측량은 삼각형의 원리를 이용해 수평 위치를 결정하는 정밀 측량이다.[36] -- 사진측량(Photogrammetry)은 사진을 이용해 지형지물을 측정하는 측량이다.[36]

3. 3. 측량 목적에 따른 분류

측량 목적에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

  • 지형도측량(Topographic surveying): 지형, 지모, 지물 등을 측정하여 지형도를 만들기 위한 측량이다.
  • 노선측량(Route surveying): 폭이 비교적 좁고 거리가 먼 선형 구조물(철도, 도로, 하천 등)에 대한 측량으로, 철도, 도로, 하천 등의 신설 및 개량 계획과 공사에 필요한 도면을 만들기 위한 측량이다.
  • 하해측량(Hydrographic surveying): 치수 및 이수에 관한 측량으로, 하천측량, 항만측량, 운하측량, 해양측량 등이 있다.
  • 시가지측량(City surveying): 도시 계획 및 공사에 필요한 도면 및 자료를 얻기 위한 측량이다.
  • 터널측량(Tunnel surveying): 터널 공사에 필요한 자료를 얻기 위한 측량이다.
  • 광산측량(Mine surveying): 광산 구역 및 광석 매장량을 파악하고, 채굴 및 운반 계획을 세우기 위한 측량이다.
  • 농지측량(Farm surveying): 농지의 경계를 측정하고 면적을 계산 또는 분할하며, 고저 및 유량을 측정하여 관개, 배수 공사에 필요한 자료를 얻기 위한 측량이다.
  • 삼림측량(Forest surveying): 농지측량과 동일하게 농지의 경계를 측정하고 면적을 계산 또는 분할하며, 고저 및 유량을 측정하여 관개, 배수 공사에 필요한 자료를 얻기 위한 측량이다. (내용 중복으로 인한 수정)
  • 건축측량(Architectural surveying): 건축물의 계획 및 설계 자료를 얻고 공사 시공 기준을 설치하는 측량이다.
  • 지적측량(Cadastral surveying): 토지의 위치, 경계, 면적, 종류 등을 파악하기 위한 측량이다. 지적측량사는 정부의 면허를 받는다. 미국에서는 국토관리청 (Bureau of Land Management, BLM)의 지적측량 부서가 대부분의 지적측량을 수행한다.[21] 이들은 산림청, 미국국립공원관리청 (National Park Service), 육군 공병대, 미국 인디언 사무국 (Bureau of Indian Affairs), 어류 및 야생 동물 관리국, 개척국 등과 협의한다.
  • 천문측량(Astronomical surveying): 지구 상의 점의 위치(경도, 위도)와 진북방향을 정하고, 천체 간의 상호 위치 관계를 측정하는 측량이다.

3. 4. 측량법에 따른 분류

우리나라 측량법에서는 측량을 기본측량, 공공측량, 일반측량으로 분류하여 규정하고 있다. 따라서 측량법에 의한 분류는 기본측량, 공공측량, 일반측량과 측량법에 규정되지 않은 기타 측량으로 나눌 수 있다.[32][33][34][35]

  • 기본측량: 건설부장관의 명을 받아 국립지리원장이 실시하는 측량으로, 측량의 기초가 된다. 삼각점, 수준점, 천측점, 자기점, 중력점 등에 관한 국가기준점 측량, 지도 및 연안해역도 제작, 측량용 사진 촬영 등을 포함한다.[32][33][34][35]

  • 공공측량: 기본측량 외의 측량 중 국가, 지방자치단체, 정부투자기관이 실시하는 측량으로, 공공의 이해와 관계가 있다. 단, 대통령령에 따라 건설부장관이 지정하는 측량은 제외된다. 공공측량은 기본측량 또는 다른 공공측량의 측량성과를 기초로 해야 하며, 공공측량 계획기관은 건설부령에 따른 작업규정을 작성하여 사전에 건설부장관의 승인을 받아야 한다.[32][33][34][35]

  • 일반측량: 기본측량 및 공공측량 이외의 측량으로, 법인 또는 개인이 계획하고 실시한다. 관계법령에 따른 허가, 인가, 면허, 등록, 승인 등에 필요한 첨부도서 작성을 위한 측량도 포함된다. 단, 공공의 이해에 중대한 관계가 있는 일반측량은 공공측량으로 지정하여 공공측량을 따르도록 하고 있다. 공공측량으로 지정된 경우는 다음과 같다.[32][33][34][35]


구분내용
면적이 1km2 이상인 지역삼각측량, 지형측량, 평면측량
노선길이가 10km 이상수준측량, 트래버스 측량
기타국립지리원장이 발행하는 지도와 동일한 축적의 지도 제작, 면적이 1km2 이상인 지역의 측량용 사진 촬영, 사설철도 부설, 간척 및 매립사업에 수반되는 측량


  • 기타 측량: 공공측량이나 일반측량에서 제외된 측량으로, 측량법에 저촉되지 않는다.[32][33][34][35]
  • 국지적 측량 또는 고도의 정확도를 필요로 하지 않는 측량
  • 지적법에 의한 지적측량
  • 수로업무법에 의한 수로측량

4. 측량의 정의

국제측량사연맹은 측량을 다음과 같이 정의한다.[2] [26]


  • 토지, 3차원 물체, 점군 및 궤적을 결정, 측정 및 표현
  • 토지 및 지리적으로 관련된 정보를 수집 및 해석
  • 토지, 해양 및 그 상의 구조물의 계획 및 효율적인 관리를 위해 해당 정보를 사용
  • 상기 관행에 대한 연구를 수행하고 이를 개발


측량사는 이러한 활동을 수행하기 위한 학력과 기술적 전문 지식을 갖춘 전문가이다.

5. 측량 기술

측량 기술은 각도와 거리를 측정하여 물체의 위치를 결정하고, 이를 바탕으로 벡터, 방위각, 좌표, 표고, 면적, 체적, 계획, 지도를 작성하는 데 사용된다. 측량 시에는 관측 정확도에 영향을 미치는 요소들도 함께 측정하며, 계산을 간편하게 하기 위해 측정값을 수평 및 수직 구성 요소로 나누기도 한다. GNSS와 천문 측정에는 시간 요소의 측정도 필요하다.

방위각을 측정하기 위한 추가 시야가 있는 나침반.
지리학자, 지질학자, 측량사가 현장 측정에 여전히 일반적으로 사용하는 표준 Brunton Geo 나침반

5. 1. 거리 측정

과거에는 체인, 테이프 등을 사용하여 거리를 측정했으나, 현재는 주로 전자 거리 측정(EDM) 장비를 사용한다.[15]

식민지 이전 시대 미국에서는 원주민들이 "활쏘기"(활에서 화살을 쏠 수 있는 거리)를 거리 기준으로 사용했다.[15] 유럽인들은 건터 체인과 같이 길이가 알려진 고리로 연결된 체인이나 강철 또는 인바로 만든 측량 테이프를 사용했다.[15] 수평 거리를 측정하기 위해 이러한 체인이나 테이프는 처짐과 느슨함을 줄이기 위해 팽팽하게 당겼으며, 열팽창에 대해 거리를 조정해야 했다.[15] 경사면을 측정할 때는 측량사가 측정을 "끊을"(체인을 끊을) 수도 있었다. 즉, 체인의 전체 길이보다 작은 증분을 사용했다.[15] 측량 바퀴는 더 긴 거리를 측정하는 데 사용되었지만 정확도는 높지 않았다.[15] 타키오메트리는 EDM이 발명되기 전, 험한 지형으로 인해 체인 측정이 실용적이지 않을 때 사용된, 크기가 알려진 물체의 양 끝 사이의 각도를 측정하여 거리를 측정하는 방법이다.[15]

토탈스테이션은 전자식 거리 측정 장치(EDM)가 장착된 도립각도기의 발전된 형태이다.[10]

5. 2. 각도 측정

과거에는 컴퍼스를 사용하여 수평각을 측정하고 자기 방위각이나 방위각을 구했다.[38] 이후, 더 정밀한 눈금이 새겨진 원판이 각도 분해능을 개선했다. 원판에 레티클을 부착한 망원경을 사용하면 더 정확한 조준이 가능했다.(세오도라이트 참조).[38]

버니어는 19세기 말 세오도라이트 등에서 어느 정도의 측정을 가능하게 했다.[38] 평면측량대는 각도를 기록하고 측정하는 그래픽적인 방법을 제공하여 필요한 수학의 양을 줄였다.[38] 1829년 프랜시스 로널즈는 옥탄트를 수정하여 각도를 그래픽으로 기록하기 위한 반사식 계측기를 발명했다.[38]

오늘날에는 토탈스테이션을 주로 사용한다.[10] 토탈스테이션은 전자식 거리 측정 장치(EDM)가 장착된 도립각도기의 발전된 형태이다.[10]

5. 3. 수준측량 (레벨링)

레벨과 측량봉을 이용하여 두 점 간의 높이 차이를 측정한다.[31]

높이를 측정하는 가장 간단한 방법은 고도계를 사용하는 것이지만, 더 정밀한 측정이 필요한 경우 정밀 수준측량(차등 수준측량)을 사용한다. 정밀 수준측량에서는 기기와 측량봉을 사용하여 두 점 사이의 높이 차이를 측정하고, 이 값들을 더하고 빼서 두 끝점 사이의 높이 차이를 구한다. GNSS를 사용하면 위성 수신기로 고도를 측정할 수 있지만, 일반적으로 GPS는 기존의 정밀 수준측량보다 정확도가 떨어진다.

삼각대 위에 광학 수준기를 설치하는 여성.
메인 주 리치먼드에서 미 육군 공병대를 지원하기 위해 해양 운영 제품 및 서비스 센터 직원이 조위 관측소 수준측량을 실시하고 있습니다.


광학 수준기를 사용할 때, 끝점이 기기의 유효 범위를 벗어나거나 장애물 또는 큰 높이 차이가 있을 수 있다. 이때는 수준기를 이동하여 다른 위치에서 고도 측량을 수행하는 "전환"이 필요하다. 수준기를 "전환"하려면 먼저 측량봉이 있는 지점의 고도를 기록하고, 측량봉을 같은 위치에 유지한 채 수준기를 새로운 위치로 이동한다. 새 위치에서 판독값을 취하고 높이 차이를 사용하여 수준기의 새로운 고도를 찾는다. 이 과정을 반복하여 측정 시리즈를 완료한다. 유효한 측정값을 얻으려면 수준기가 수평이어야 하며, 기기의 수평십자선이 측량봉의 바닥보다 낮으면 측량사는 측량봉을 조준하여 판독값을 얻을 수 없다. 측량봉은 일반적으로 약 7.62m 높이까지 올릴 수 있으므로, 수준기를 측량봉의 바닥보다 훨씬 더 높이 설정할 수 있다.

5. 4. 위치 결정

과거에는 천문 관측을 통해 위치를 결정했다. 항해 기술을 사용하여 태양, 달, 별을 관측하여 기기의 위치와 별에 대한 방위각을 결정하고, 이 방위각을 지구상의 기준점으로 옮겨 위치를 결정하는 방식이었다. 그러나 이러한 방식은 관측과 계산이 어렵다는 단점이 있었다.

현대에는 GPS/GNSS(전지구적 항법 위성 시스템)를 주로 사용한다. GPS, 글로나스, 갈릴레오, 베이더우, 미치비키 등의 위성 시스템을 이용하여 위치와 높이를 측정한다. 기준점과 측점 두 곳에 GNSS 관측 장비를 설치하고, 항법 위성에서 발신되는 전파를 수신하여 측정한다.

2011년 4월, 기존의 "GPS측량"이라는 명칭은 "GNSS측량"으로 변경되었다.[30] 이는 미국의 GPS뿐만 아니라 러시아의 글로나스 등 여러 GNSS가 운용되기 시작하면서 이들을 조합하여 측량하게 된 데 따른 것이다.

GNSS 측량은 기존 측량에 비해 인력과 시간이 적게 소요되지만, 장비 비용이 높고 근처에 징크판이나 금속 재질의 간판이 있으면 전파가 다중 반사되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

6. 측량 오차 및 정확도

측량에서는 항상 오차가 존재하며, 이는 크게 세 가지로 분류된다.[17][40]


  • 조잡 오차 (실수): 측량자가 측량 중 저지르는 실수로, 장비 설치 오류, 표적 조준 실수, 측정값 오기 등이 있다. 이러한 오차는 중복 측정 및 독립적인 검사를 통해 측량 초기에 감지해야 한다.
  • 계통 오차: 일정한 패턴을 따르는 오차로, 온도 변화에 따른 체인 또는 EDM 측정 오차, 수준기 오조정으로 인한 기기 또는 표적 폴의 기울어짐 등이 있다. 알려진 계통 오차는 보정하거나 수정할 수 있다.
  • 랜덤 오차: 피할 수 없는 작은 변동으로, 측정 장비, 시력, 환경 조건의 불완전성 때문에 발생한다. 측정 반복 및 불안정한 조건 회피를 통해 최소화할 수 있다.


측량사는 장비 교정, 일관된 방법 사용, 기준 네트워크 설계를 통해 오차를 최소화한다. 반복 측정을 평균 내고 이상치는 제거하며, 두 개 이상의 위치에서 측정하거나 두 가지 다른 방법을 사용하는 등 독립적인 검사를 수행하여 오차를 감지하고 중복성을 활용한다.

측량사는 작업에서 오차 수준을 계산한 후 조정을 통해 모든 측정값에 오차를 분배한다. 각 관측값은 총 오차 발생 가능성에 따라 가중치가 부여되며, 그 오차의 일부가 비례적으로 할당된다. 가장 일반적인 조정 방법은 보위치 방법(나침반 규칙)과 최소 제곱법 원리이다.

측량사는 정확도와 정밀도를 구별할 수 있어야 한다. 미국에서는 측량사와 토목 기사가 피트 단위를 사용하며, 측량 피트는 10분의 1과 100분의 1로 나뉜다.

7. 측량 관련 직업

측량사는 도로, 철도, 저수지, 댐, 파이프라인, 옹벽, 교량 및 건물의 위치를 결정하고, 법적 설명과 행정 구역의 경계를 설정하며, 지리 정보 시스템(GIS)에 대한 자문과 데이터를 제공한다.[41] 측량사는 대수학, 기본 미적분학, 기하학 및 삼각법에 대한 지식과 측량, 부동산, 계약 관련 법률을 알아야 한다.

대부분의 관할 구역에서는 다음과 같은 세 가지 자격 수준을 인정한다.

자격 수준설명
측량 보조원 (체인맨)
측량 기술자
면허 또는 등록된 측량사 (공인 측량사)



관련 직종으로는 지도 제작자, 수로 조사관, 측지학자, 사진 측량사, 지형도 제작자, 토목 기술자 및 지리 정보 공학자가 있다.

8. 측량 관련 기관

대부분의 국가 정부는 측량의 일부를 규제한다. 해당 국가의 측량 기관은 규정과 표준을 설정한다. 표준은 정확도, 측량 자격, 경계 표지 및 지오데틱 네트워크 유지 관리를 통제한다. 많은 국가는 이러한 권한을 지역 단체 또는 주/도에 위임한다. 지적 측량은 작업의 영속성 때문에 가장 엄격하게 규제되는 경향이 있다. 지적 측량에 의해 설정된 필지 경계는 수백 년 동안 수정 없이 유지될 수 있다.

대부분의 관할 구역에는 지역 측량사를 대표하는 전문 기관이 있다. 이러한 기관은 종종 잠재적인 측량사를 승인하거나 면허를 부여하고 윤리적 기준을 설정하고 시행한다. 가장 큰 기관은 국제측량사연맹(FIG)이다.


  • 인도측량국
  • 영국군사측량국
  • 미국국립측지측량국
  • 미국해안 및 측지측량국

참조

[1] 서적 Manual of Instructions for the Survey of the Public Lands of the United States 1973 United States Government Printing Office
[2] 웹사이트 Definition http://www.fig.net/a[...] 2016-02-17
[3] 논문 International Symposium on History of Machines and Mechanisms: Proceedings of HMM 2008 Springer
[4] 서적 Solving Stonehenge: The New Key to an Ancient Enigma Thames & Hudson
[5] 서적 Surveying Instruments of Greece and Rome https://books.google[...] Cambridge University Press 2001-04-23
[6] 서적 Nineteenth Century Scientific Instruments Sotheby Publications
[7] 웹사이트 The History of the Tellurometer http://www.fig.net/p[...] International Federation of Surveyors 2014-07-20
[8] 웹사이트 Geodimeter-The First Name in EDM http://www.profsurv.[...] 2014-07-20
[9] 웹사이트 Electronic Distance Measurement http://jerrymahun.co[...] 2014-07-20
[10] 웹사이트 Robotic Total Stations https://www.gim-inte[...] 2020-10-17
[11] 웹사이트 Real-Time Kinematic (RTK): Chapter 5- Resolving Errors https://novatel.com/[...] 2021-09-05
[12] 웹사이트 Toni Schenk, Suyoung Seo, Beata Csatho: ''Accuracy Study of Airborne Laser Scanning Data with Photogrammetry'', p. 118 http://www.isprs.org[...]
[13] 웹사이트 View DigitalGlobe Imagery Solutions @ Geospatial Forum http://www.gisuser.c[...] 2010-06-04
[14] 웹사이트 CAD for Surveying https://tutorgram.ne[...] 2020-09-09
[15] 웹사이트 National Register of Historic Places - Registration form for Antietam Village Historic District https://apps.mht.mar[...]
[16] 서적 Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph Imperial College Press
[17] 서적 Surveying https://books.google[...] de Gruyter 1988
[18] 서적 Surveying by BC Punmia https://books.google[...] Firewall Media
[19] 서적 Surveying and Levelling https://books.google[...] McGraw Hill Education
[20] 웹사이트 Building Surveyors London - ZFN Chartered Surveyors https://www.zfn.co.u[...]
[21] 서적 A History of the Rectangular Survey System U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Land Management
[22] 논문 Use of extrinsic evidence to aid interpretation of deeds
[23] 간행물 A new age of geodesy begins: 1970-1990 https://aagsmo.org/w[...] American Congress on Surveying and Mapping
[24] 보고서 測量業の動向と人材育成 https://www.tetras.u[...] 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校基盤整備センター
[25] 서적 明治前期財政経済史料集成　17　工部省沿革報告 大蔵省
[26] 웹사이트 Definition http://www.fig.net/a[...]
[27] 서적 Surveying by BC Punmia https://books.google[...]
[28] 서적 Surveying and Levelling https://books.google[...]
[29] 서적 Surveying by BC Punmia https://books.google[...]
[30] 웹사이트 2011年度施行改正公共測量作業規程の準則（基準点測量）解説 http://www.aisantec.[...] アイサンテクノロジー 2011-04-18
[31] 웹사이트 標高の決め方 変わります https://www3.nhk.or.[...] NHK 2018-03-26
[32] 웹사이트 近代地図(陸地)年表 International Cartographic Information Center News Vol.23 No.3 通巻87号 https://chizujoho.sa[...]
[33] 논문 明治初期フランス地図測量技術の導入とその後 : －全国地形図測量と工兵測量の分離－ https://doi.org/10.1[...] 日本地理学会
[34] 웹사이트 習志野原及周回邨落図〔陸軍作図〕 https://adeac.jp/fun[...]
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[36] 서적 ジオインフォマティックス入門 理工図書 2002
[37] 문서 공공측량작업규정의 준칙
[38] 서적 Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph Imperial College Press
[39] 웹사이트 드론 측량의 메리트와 데메리트-비용 상황과 주의점도 함께 해설 https://product.acsl[...]
[40] 서적 Surveying https://books.google[...] de Gruyter 2014-08-10
[41] 웹사이트 고대 여행 1시간 ~피타고라스 수와 함께하는 고대 세계~ http://math-info.cri[...]
[42] 문서 축척이 큰 순서대로 편집
[43] 서적 A History of the Rectangular Survey System U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Land Management
[44] 논문 Use of extrinsic evidence to aid interpretation of deeds
[45] 서적 측량학
[46] 웹사이트 측량이란? cfile208.uf.daum.net[...]

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