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Motion Sensor를 이용한 MBES 오측자료 제거 연구
A Study on MBES Error Data Removing using Motion Sensor

강문권    (대한측량협회 측량정보기술연구원   ); 최윤수    (서울시립대학교 공간정보공학과   ); 장민철    (국토해양부 국립해양조사원 해양영토정보실   ); 윤하수    (서울시립대학교 공간정보공학과 대학원  );
  • 초록

    수심측량 자료는 선박의 항행안전을 위한 필수자료이며 해양의 합리적 이용과 보전을 위한 기초자료이다. 최근 IT기술과 측위장비(GPS와 INS), 수심관측 장비(Echo Sounder)의 발달로 멀티빔(Multi Beam Echo Sounder) 방식을 이용하여 정밀한 해저지형 자료DB를 구축하고 있다. MBES 자료에는 다양한 요인으로 인하여 오차를 포함하고 있으며, 일부 자료에서 지형이 지그재그한 물결현상을 발생하는 오차들이 발생한다. 물결무늬를 발생시키는 오차는 MBES 자료 처리결과의 정확도를 저해하는 요인이며, 발생 원인을 파악하여 이러한 오측자료 제거를 통하여 정확도를 향상시키고자 한다. 본 연구에서는 MBES 자료를 이용하여 물결 무늬 현상이 발생하는 자료에 대한 Motion sensor 값을 분석하여 오측자료의 원인을 파악하였다 분석결과, 물결무늬 현상은 Roll의 표준편차와 상관관계를 갖으며, 이러한 물결무늬 오측자료는 급격한 Roll 값의 변화로 인하여 Swath 자료와 Roll 값의 불일치 결과로 나타났다. 이를 근거로 Swath 자료의 기울기와 Roll 값의 비교하여 오측자료를 선별하여 제거하였다 오측자료를 제거한 결과. Motion sensor의 Roll 값의 표준연차 등을 이용하여 MBES 자료의 품질을 판단하고, 불일치 자료를 최소화하는 추가적인 오차 요인을 계산할 수 있을 것이라 예상된다 또한, 해황조건이 고르지 못한 상황 및 Sensor의 움직임이 크게 일어나는 소형 선박 등에 척용을 하면 수심측량 정확도 개선에 기여할 수 있을 것이다.


    Sounding data is the essential source for the safety of ships navigation system, and fundamental to the reasonable usage and maintenance of the ocean as well. As IT tech, positioning equipment such as GPS and INS, echo sounder are developed, recently, the precise submarine topography database bas been built by Multi-Beam Echo Sounder. However, MBES data includes some inevitable error caused by several factor, and some data have errors where the terrain is wobble. The error, which causes the $moir\acute{e}$ pattern error is the main factor hindering the accuracy of MBES data results, and therefore it is necessary to figure out the main cause of the error for the improvement of the accuracy by removing error data. On this research, the main cause of the error data is studied by analyzing motion sensor value of data including the $moir\acute{e}$ pattern error. Thus, as the result of examination, it turns out that the $moir\acute{e}$ pattern error is related to the standard deviation of Roll, and error data values are results of the non-correspondence between Swath data and Roll values caused by the drastic change of Roll values. Accordingly, the error data is removed by comparing between the gradient of Swath data and Roll values. Finally, as the result of removing error data, it is expected to be able to estimate the quality of MBES using the standard deviation of Motion sensor's Roll value, and calculate the additive error factor, which minimize non-corresponding data, and also this research must be contributed to improve the accuracy of sounding for small vessels with lots of motion in the bad circumstance for navigation.


  • 주제어

    멀티빔음향측심기 .   모션 센서 .   Swath 자료 .   물결무늬 현상.  

  • 참고문헌 (12)

    1. 박요섭, (2004), 다중빔음향소해탐사시스템 자료의 오차분석 및 처리 기술 연구, 인하대학교 대학원, 박사학위 논문, pp. 35-182. 
    2. Anna M. Crawford, (2003), Removing Roll and Heave Artifacts from High-Resolution Multibeam Bathymetric Dato,DRDC Atlantic. 
    3. Fanlin Yang, Jiabiao Li, Fengyou Chu, and Ziyin Wu, (2007), Automatic Detecting Outliers in Multibeam Sonar Based on Density of Points, OCEANS 2007 - Europe, IEEE Conference Proceedings, pp. 1-4. 
    4. Hare, R, (1995), Depth and position error budgets for multi-beam echo sounding, International Hydrographic Review, Monaco, pp. 37-69. 
    5. United States Army Corps of Engineers (USACE), (2004), Hydrographic Surveying Manual (EM 1110-2-1003) -Chapter 11: Acoustic Multibeam Survey Systems for Deep-Draft Navigation Projects. 
    6. 김가야, 서동주, 문두열, (2006), 보간기법에 따른 해저지형의 정확도 분석, 한국해양공학회지, 한국해양공학회, 제20권, 제3호, pp. 67-76.     
    7. 김주연, 김대철, 서영교, 임문수, (2008), 다중빔 음향측심 오측자료 제거기법 개발, 2008년도 한국해양과학기술협의회 공동학술대회, 한국해양과학기술협의회, p.550. 
    8. John E. Hughes Clarke, (2003), Dynamic Motion Residuals in Swath Sonar Data : Ironing out the Creases, International Hydrographic Review. 
    9. CARIS, (2007), HIPS and SIPS 6.1 User's Guide. 
    10. International Hydrographic Organisation, (1998), IHO Standards for Hydrographic Surveys, International Hydrographic Organisation, Special Publication No 44, 4th Edition, p. 23. 
    11. (주)해양정보기술, (2009), 군장항 항로준설공사 중 일반수로조사 측량보고서, pp.4-12. 
    12. 국립해양조사원, (2007), 국가해양기본도 자료처리 매뉴얼, pp. 3-4. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Kim, Jin Soo 2013. "Calibration of Hydrographic Survey Multibeam System Using Terrestrial Laser Scanning and TS Surveying" 한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, 31(3): 199~207     

 저자의 다른 논문

  • 최윤수 (73)

    1. 1985 "경위도(經緯度) 좌표(座標) φ, λ에 의한 측지망(測地網)의 동시조정(同時調整)" 대한토목학회논문집 5 (4): 121~127    
    2. 1986 "$varphi,\lambda$망과 X, Y망의 조정에 관한 비교 연구" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 4 (1): 37~42    
    3. 1988 "사진기준점측량을 이용한 저등급 기준점의 좌표결정" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 6 (2): 34~41    
    4. 1990 "우리나라 삼각점 실용성과 산정에 관한 연구" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 8 (1): 1~13    
    5. 1991 "우리나라 지자기측량에 관한 연구" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 9 (1): 1~15    
    6. 1992 "국가삼각점 성과의 갱신방안에 관한 연구" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 10 (2): 13~24    
    7. 1993 "우리 나라 정밀측지망(精密測地網)의 동시조정(同時調整)" 대한토목학회논문집 13 (1): 151~159    
    8. 1994 "우리나라 정밀 1차 측지망 측량의 성과분석" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 12 (1): 15~24    
    9. 1999 "GIS를 이용한 교량재해관리시스템 개발" 지형공간정보 = Journal of the Korean society for geospatial information system 7 (2): 69~80    
    10. 1999 "EGM96 모델을 이용한 Bessel 지오이드고의 계산" 한국측지학회지 = Journal of the Korean Society of Geodesy, Photogrammetry, and Cartography 17 (1): 33~39    
  • 윤하수 (4)

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