해양 지구물리학 데이터 후처리를 위해 선택된 Qinertia GNSS/INS
해양 지구물리 측량의 정밀한 위치 결정을 위해 INS 데이터를 후처리하는 데 사용되는 SBG의 Qinertia GNSS/INS PPK 소프트웨어.
“SBG Systems의 하드웨어와 소프트웨어는 확실히 우리의 기대를 충족했습니다!” | Luke G., 남뎁(Namdeb) 수로 측량사 겸 해양 지질학자
남뎁 다이아몬드 코퍼레이션(Namdeb Diamond Corporation)은 남미 남부 오란제문트에 위치한 충적 다이아몬드 광산 회사입니다. 이들은 탐사, 채굴 및 복구 작업을 수행합니다. 남뎁의 유구한 역사는 1920년까지 거슬러 올라갑니다.
이 회사는 광석체의 충적 광상에서 다이아몬드를 추출하기 위해 여러 혁신적인 채굴 기술을 사용합니다. 조사를 위해 육상 및 해양 환경에서 다양한 방법론을 채택하여 채굴 활동을 정량화하고 잠재적인 신규 채굴 후보지를 탐사합니다.
견고하고 비용 효율적인 하드웨어
Namdeb 팀은 기존의 노후화된 관성 항법 시스템을 업그레이드하고자 하였으며, SBG의 Navsight Apogee가 이전 장비와 매우 유사한 사양을 갖추고 있으면서도 비용은 훨씬 저렴하다는 것을 발견했습니다.
또한 고객은 초기 설정 과정에서 사용자를 지원하는 하드웨어 구성의 매력적인 기능들을 발견했습니다. 나아가 Qinertia PPK 소프트웨어가 기존 솔루션보다 더 큰 가치를 제공한다는 점을 파악했습니다.
SBG PPK 소프트웨어는 타사 데이터 통합을 허용하며 정밀한 지오레퍼런싱을 위한 사진측량(photogrammetry) 모듈을 제공합니다.
PPK 소프트웨어에 대한 그들의 주된 요구사항은 해양 지구물리 조사의 정밀한 위치 결정을 위해 INS 데이터를 후처리하는 것이었습니다.
Qinertia는 매일 MBES 조사의 Navsight Apogee 임무 데이터와 Trimble GNSS 수신기의 PPK 데이터를 처리합니다. 또한, 사용자는 최근에 DJI UAV를 사용한 사진측량 처리에 이를 활용하기도 했습니다.
Qinertia GNSS/INS와의 완벽한 통합
하드웨어 업그레이드와 관련하여 큰 문제는 없었습니다. 플러그 앤 플레이 설계 덕분에 고객 측량선에 INS 시스템을 완벽하게 통합할 수 있었습니다.
소프트웨어 측면에서 Namdeb는 시스템 구성과 잠재적인 설치 오류 및 데이터 바이어스를 그래픽으로 지원하는 Qinertia GUI에 특히 만족했습니다. 또한 SBG 팀은 항상 신속하게 지원을 제공했습니다.
PPK 소프트웨어 및 MBES 소개
멀티빔 에코 사운더 측량(MBES)은 음파를 사용하여 해저 및 지하 구조물의 고해상도 지도를 생성하는 지구물리학적 측량 방법입니다.
이는 수심, 해저 지형(수심 측량)을 파악하고 지질학적 특징의 위치를 결정하기 위해 수로 측량 및 지구물리학적 탐사에서 일반적으로 사용됩니다.
하지만, MBES 측량의 정확도는 선박 위치 데이터를 수집하는 데 사용되는 INS 위치 결정 시스템의 정확도 또는 교란에 의해 때때로 제한됩니다.
PPK 소프트웨어는 임무 수행 중에 수집된 INS 데이터를 처리하여 MBES 측량선의 매우 정확한 위치를 제공함으로써 이러한 문제를 해결합니다.
이를 위해 첨단 알고리즘을 사용하여 전리층 및 대류권 지연과 같은 GNSS 데이터의 오차를 보정하고 존재할 수 있는 편향을 제거합니다.
그 결과 측량선의 매우 정확하고 신뢰할 수 있는 위치가 도출되며, 이는 MBES 데이터에 통합되어 정확도를 높입니다.
Qinertia GNSS+INS PPK 소프트웨어
Qinertia PPK 소프트웨어는 고정밀 위치 측정 솔루션의 새로운 지평을 엽니다.
원시 위치 데이터를 후처리하여 워크플로우에서 비교할 수 없는 정확도를 달성하십시오.
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RTK와 PPK의 차이점은 무엇인가요?
실시간 이동 측위(RTK)는 일반적으로 RTCM 포맷 보정 스트림을 사용하여 GNSS 보정값을 실시간에 가깝게 전송하는 위치 결정 기술입니다. 그러나 GNSS 보정값, 특히 그 완전성, 가용성, 커버리지 및 호환성을 보장하는 데는 어려움이 있을 수 있습니다.
RTK 후처리에 비해 PPK가 갖는 주요 장점은 전·후진(forward and backward) 처리를 포함하여 데이터 처리 작업을 최적화할 수 있다는 점입니다. 반면 실시간 처리에서는 보정 정보 및 그 전송 과정에서 중단이나 호환성 문제가 발생할 경우 위치 정확도가 저하됩니다.
실시간(RTK) 방식과 비교했을 때 GNSS 후처리(PPK)의 첫 번째 주요 장점은 현장에서 사용되는 시스템이 CORS로부터 오는 RTCM 보정값을 INS/GNSS 시스템에 공급하기 위한 데이터링크/무전기를 갖출 필요가 없다는 것입니다.
후처리 도입의 주된 제약 사항은 최종 애플리케이션이 실시간으로 환경에 대응해야 한다는 요구 조건입니다. 반면, 애플리케이션이 최적화된 궤적을 산출하는 데 필요한 추가 처리 시간을 수용할 수 있다면, 모든 결과물의 데이터 품질이 크게 향상될 것입니다.
전·후진 처리는 어떻게 작동하나요?
측량 도중 60초 동안 GNSS 신호가 끊기는 상황을 가정해 보겠습니다. 순방향 처리에서의 위치 오차는 빠르게 증가하며(증가율은 IMU 사양 및 기타 매개변수에 따라 다름), 신호 중단이 끝나는 시점에 최대치에 도달합니다. 이후 오차는 빠르게 회복됩니다. 후처리에서는 시간이 거꾸로 흐른다고 가정하고 물리 방정식이 여전히 유효하므로 역순으로 처리를 수행합니다. 이 역방향 처리에서는 자연스러운 순방향 처리와 매우 대칭적인 방식으로, GNSS 신호 중단이 실제로 시작되는 시점에서 오차가 최대가 됩니다.
이 두 가지 연산 결과를 병합하면 정전 구간 중간 부근에서 최대 오차가 발생하며, 순방향 전용 또는 역방향 전용 솔루션에 비해 그 크기가 훨씬 작아집니다. 이는 SBG Systems 제품이 지원하는 GNSS+INS 솔루션을 특히 향상시키지만, GNSS 단독 처리 역시 이 워크플로의 이점을 누릴 수 있습니다.
이미 언급했듯이, 이 향상된 기능은 시작부터 끝까지 모든 데이터를 사용할 수 있어야 하므로 후처리를 통해서만 수행할 수 있으며, 따라서 데이터의 활용은 측량이 끝난 시점으로 지연됩니다.
GNSS 후처리란 무엇인가요?
GNSS 후처리(PPK)는 데이터 취득 활동 이후에 GNSS 수신기에 기록된 원시 GNSS 데이터 측정값을 처리하는 방식입니다. 이를 다른 GNSS 측정 데이터 소스와 결합하여, 가장 까다로운 환경에서도 해당 GNSS 수신기에 대해 가장 완전하고 정확한 동적 궤적을 제공할 수 있습니다.
이러한 다른 소스에는 데이터 취득 프로젝트 현장 또는 인근의 로컬 GNSS 기준국, 혹은 정부 기관 및/또는 상용 CORS 네트워크 제공업체가 제공하는 기존의 상시 관측국(CORS)이 포함될 수 있습니다.
PPK(Post-Processing Kinematic) 소프트웨어는 무료로 이용 가능한 GNSS 위성 궤도 및 시계 정보를 활용하여 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. PPK를 통해 사용되는 절대 전역 좌표계 기준점(datum) 내에서 지역 GNSS 기준국(base station)의 위치를 정밀하게 결정할 수 있습니다.
PPK 소프트웨어는 엔지니어링 프로젝트를 지원하기 위해 서로 다른 좌표 기준계 간의 복잡한 변환도 지원할 수 있습니다.
즉, 보정 데이터에 대한 접근성을 제공하고 프로젝트의 정확도를 높이며, 측량 중 데이터 손실이나 오류를 복구하거나 임무 후 설치 과정의 오류를 수정할 수 있습니다.
정밀 위치 측정(Precise Point Positioning)이란 무엇인가요?
정밀 단독 측위(PPP, Precise Point Positioning)는 위성 신호 오차를 보정하여 고정밀 위치 결정을 제공하는 위성 항법 기술입니다. (RTK와 같이) 주로 지상 기준국에 의존하는 기존 GNSS 방법과 달리, PPP는 전 세계 위성 데이터와 고급 알고리즘을 활용하여 정확한 위치 정보를 제공합니다.
PPP는 로컬 기준국 없이도 전 세계 어디서나 작동합니다. 이는 지상 인프라가 부족한 원격지나 까다로운 환경의 응용 분야에 적합합니다. 대기 및 다중 경로 효과에 대한 보정과 함께 정밀한 위성 궤도 및 시계 데이터를 사용하여, PPP는 일반적인 GNSS 오차를 최소화하고 센티미터 수준의 정확도를 달성할 수 있습니다.
PPP는 사후에 수집된 데이터를 분석하는 후처리 측위에 사용될 수 있지만, 실시간 측위 솔루션도 제공할 수 있습니다. 실시간 PPP (RTPPP)는 점점 더 보편화되고 있으며, 이를 통해 사용자는 보정 정보를 수신하여 실시간으로 자신의 위치를 결정할 수 있습니다.
