후처리 동적측량(PPK)이란, 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS) 데이터를 사용하여 로버/드론의 위치와 궤도을 정확하게 측정하는 방법입니다. PPK는 드론으로부터 원시 GNSS 데이터를 수집하고, 근처 기준국 위치 및 궤도에 대한 정보를 수집한 다음, 데이터를 사후 처리하여 위치 및 궤적 정보의 정확성을 개선합니다.
PPK는 고정밀 위치 지정이 중요한 측량, 매핑 및 정밀 농업과 같은 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다. 기준국에 대한 실시간 무선 연결이 필요한 RTK(Real-Time Kinematic) 포지셔닝과 달리, PPK는 사후에 수행될 수 있으므로 데이터 수집의 유연성이 향상됩니다.
GNSS 데이터의 후처리의 경우 특수한 소프트웨어를 사용하여 수신기로 수집한 원시 데이터를 처리하고, 이를 근처 기준국의 데이터와 비교하여 특정 시점에 드론의 정확한 위치를 파악합니다. 이 프로세스는 대기 조건 및 위성 궤도 편차와 같은 요인으로 인해 발생하는 오류를 수정하여 위치 및 궤도 정보의 정확성을 향상시킬 수 있습니다.
RTK 및 PPK 포지셔닝은 모두 무인 항공기 매핑 분야에 사용할 수 있지만, RTK에 비해 PPK를 사용할 경우 몇 가지 이점이 있습니다.
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장점 |
단점 |
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RTK |
실시간 피드백: RTK를 사용하면 임무 중에 실시간 피드백이 제공되므로 문제가 발생할 때 이를 보다 쉽게 식별하고 해결할 수 있습니다. 신속한 데이터 처리: RTK 데이터를 신속하게 처리할 수 있으므로 최종 제품의 납품 시간이 단축됩니다. 사용자 친화적: RTK는 일반적으로 PPK보다 사용하기 쉽고 설정 및 작동에 필요한 기술의 수가 적습니다. |
낮은 정확도: RTK의 정확도는 통신 지연 및 중단의 영향을 받을 수 있으므로 PPK보다 정확도가 떨어집니다. 통신 종속성: RTK는 임무 중에 기준국과 실시간으로 통신해야 하며, NTRIP 프로토콜을 통해 RTK를 사용할 경우 통신 범위가 제한적이거나 없는 산간벽지에서는 어려움이 있을 수 있습니다. 높은 비용: RTK는 RTK 모듈이 추가로 필요하거나 NTRIP 서비스 가입 요금을 부담해야 하기 때문에 PPK보다 더 비용이 많이 들 수 있습니다. |
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PPK |
실시간 통신 불필요: RTK의 경우 기준국으로부터 교정 데이터를 수신하기 위해 드론과 지상국 사이의 실시간 통신이 필요합니다. 반면에 PPK는 후처리 중에 수정 데이터가 나중에 적용되므로 실시간 통신이 필요하지 않습니다. 뛰어난 유연성: PPK를 사용하면 드론은 임무를 수행하고 데이터를 수집할 수 있으며, 나중에 후처리를 수행할 수 있으므로, 특히 통신 범위가 제한적이거나 없는 지역에서 더욱 유연하게 데이터를 수집할 수 있습니다. 높은 정확도: RTK와 PPK는 모두 정확도가 높지만, PPK는 데이터 수집 중 잠재적인 통신 지연 또는 중단의 영향을 받지 않으므로 정확도가 더 높을 수 있습니다. 또한 PPK는 후처리 중에 더 많은 기준국을 이용할 수 있으므로 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 비용 절감: PPK에는 실시간 통신이 필요하지 않으므로 장비 및 가입 비용이 추가로 들 수 있는 RTK보다 저렴할 수 있습니다. |
더 긴 후처리 시간: PPK에는 데이터 후처리가 필요하므로 시간이 더 걸리고 최종 제품의 납품이 지연될 수 있습니다. 더 높은 기술 요구 사항: PPK의 경우 데이터 후처리로 인해 더 높은 수준의 기술이 필요하며, 그 결과 일부 사용자는 사용하지 못할 수도 있습니다. 최소 비행 시간 요구 사항: 정확한 위치 데이터를 얻으려면 비행 중 충분한 GNSS 데이터 포인트를 캡처해야 합니다. 즉, 드론이 PPK 처리에 충분한 데이터 포인트를 캡처하기 위해 일정 기간과 거리 이상을 비행해야 합니다. 요구되는 정확한 기간 및 거리는 사용된 GNSS 수신기, 기준국 데이터의 품질 및 비행 환경과 같은 요인에 따라 달라집니다. 일반적으로 정확한 PPK 처리를 위해 충분한 GNSS 데이터 포인트를 캡처하려면 최소 10분 이상의 비행 시간이 권장됩니다. 그러나 이는 매핑 프로젝트의 구체적인 요구 사항과 수집된 GNSS 데이터의 품질에 따라 달라질 수 있습니다. |
매핑 프로젝트에 대한 PPK 또는 RTK의 선택은 궁극적으로 유연성, 비용 및 임무 규모 등 구체적인 요구 사항에 따라 달라집니다. 두 방법 모두 장점과 단점이 있지만 DJI Enterprise RTK 드론은 언제나 위성 관측 데이터를 기록합니다. 그 결과, 불안정한 셀룰러 환경으로 인해 RTK 비행 중에 실시간 통신이 방해받더라도, 사용자는 여전히 기지국 데이터를 검색하고 센티미터 수준의 정확한 데이터를 출력하기 위한 백업으로 PPK 방식을 사용할 수 있습니다.
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UAV 및 페이로드 하드웨어(제공되는 옵션 중 하나) |
매트리스 300 RTK + Zenmuse P1 |
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비행 임무 계획 소프트웨어 |
DJI Pilot 2 앱 |
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RINEX(Base Receiver Independent Exchange) 파일 및 탐색 파일의 소스 |
DJI D-RTK 2 기지국 |
| 전문 PPK 소프트웨어(제공되는 옵션 중 하나) |
Propeller Aero |
| 사진 측량 소프트웨어 |
DJI Terra |
드론 이미지 데이터로 PPK 프로세스를 수행하는 것은 어려워 보일 수 있지만 실제로는 신중한 계획과 실행이 필요한 간단한 프로세스입니다. 이 프로세스는 몇 가지 주요 단계로 이루어져 있으며, 이에 관해서는 아래 지침에서 보다 자세히 살펴보겠습니다.
드론 이미지 데이터로 PPK 프로세스를 수행하는 것이 복잡해 보일 수는 있지만 정확한 매핑 결과를 얻기 위해 필요한 프로세스입니다. 임무를 신중하게 계획하고, 충분한 데이터를 수집하고, 품질 관리 점검을 수행하면 가능한 한 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
드론을 비행하기 전에 DJI Pilot 2 앱을 적절하게 구성하는 것이 중요합니다. 다음은 성공적인 비행을 위한 몇 가지 팁입니다.
PPK 방식으로 적절하게 처리하려면 드론 데이터가 필수적입니다. 원본 이미지 외에도 이미지 폴더에는 드론 RINEX(Receiver Independent Exchange) 파일과 이미지 타임스탬프 파일 두 개의 추가 파일이 필요합니다.
드론 RINEX 파일에는 정확도가 높은 포지셔닝을 달성하는 데 중요한 원시 GPS 측정치가 포함되어 있습니다. 이 데이터는 대기 조건 및 GPS 위성의 위치와 같은 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있는 GPS 신호의 오류를 수정하는 데 사용됩니다. 이 데이터가 없으면 PPK 방식의 정확도가 크게 떨어집니다. "XXX_PPKRAW.BIN"이라는 RINEX 파일은 원본 사진 폴더에서 찾을 수 있습니다.
마찬가지로 이미지 타임스탬프 파일도 정확한 결과를 위해 매우 중요합니다. 이 파일은 각 이미지를 촬영한 정확한 시간을 기록하며, 이는 이미지 데이터를 GPS 측정값과 적절히 동기화하는 데 필요합니다. 이 정보가 없으면 이미지 데이터를 GPS 데이터와 정확하게 정렬하는 것이 매우 어려워지고, 이는 최종 결과의 정확성에 부정적인 영향을 미칠 것입니다. "XXX_Timestamp.mrk"라는 타임스탬프 파일도 원본 사진 폴더에서 찾을 수 있습니다.
PPK 방식으로 가능한 최고의 정확도를 달성하려면 이러한 파일이 적절하게 수집되고 처리되는지 확인하는 것이 중요합니다. RTK/PPK 지원 DJI Enterprise 드론 모델은 다음과 같은 파일을 출력할 수 있습니다.
DJI M300 RTK ( Zenmuse P1 또는 Zenmuse L1 페이로드만 해당)참조 데이터에 대한 기지국을 사용하여 PPK(후처리 동적측량) 처리를 수행하려면 일반적으로 GNSS(Global Navigation Satellite System) 데이터와 관련해 베이스 RINEX 파일과 탐색 파일, 두 가지 유형의 파일이 필요합니다.
이 지침 섹션에서는 NGS CORS를 사용하여 이러한 GNSS 파일을 예시로 포함합니다.
NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration) UFCORS(User Friendly CORS) 서비스를 사용하여 CORS 참조 데이터를 수집하려면 다음 단계를 따르십시오.
드론 운용 현장 근처에 NGS CORS 기지국이 없는 경우, DJI D-RTK 2 이동국은 PPK 처리를 위한 기지국 데이터를 얻기에 적합한 옵션입니다. 이를 사용하려면 WGS84 좌표와 타원형 높이(m)의 알려진 지점 위에 기지국을 설치하기만 하면 됩니다. 그런 다음 Pilot 2 앱에서 알려진 지점 3D 좌표를 기준으로 기지국 위치를 오프셋합니다.
먼저 현장에서 D-RTK 2를 설정하고 전체 비행 시간을 커버할 수 있도록 비행 전후에 몇 분 정도 기다립니다. 또한 방향 변경으로 인해 데이터 기록이 중단될 수 있으므로 드론 비행 중에는 D-RTK 2 기지국을 이동하거나 기울이지 마십시오. 비행이 완료되면 USB-C 케이블을 통해 기지국을 컴퓨터에 연결하고 비행 후 기록된 .dat 형식 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime) 파일을 내보냅니다. DJI D-RTK 2 이동국을 사용하면 실시간 통신에 필요한 추가 장비 및 가입비를 부담하지 않아도 됩니다. 따라서 PPK 프로세스의 비용 효율성이 높아지며 특히 셀룰러 통신 범위가 제한적이거나 없는 지역에서 데이터 수집의 유연성이 향상됩니다.
이 섹션에서는 NGS CORS, 타사 기지국 또는 DJI D-RTK 2 이동국에서 수집한 GNSS Rover 파일에 드론 데이터를 적용하여 PPK 프로세스를 시작하는 프로세스를 단계별로 안내합니다. 예시로 RedCatch REDToolBox를 사용합니다.
드론 이미지 POS(위치 및 방향) 데이터는 이미지를 캡처할 때 드론의 위치, 자세, 궤도에 대한 정보를 나타냅니다. 이 데이터는 일반적으로 드론에 탑재된 GPS 및 기타 센서를 사용하여 얻어지며, 이미지를 정확하게 지리적으로 참조하고 사진 측량 기술로 측량 영역의 3D 모델 또는 지도를 생성하는 데 사용됩니다.
사진 측량 프로세스에서 드론 이미지 POS 데이터는 항공 삼각 측량 프로세스 중 3D 공간에서 각 이미지의 위치와 방향을 정확하게 결정하는 데 사용됩니다. 항공 삼각 측량 프로세스에는 겹치는 부분과 해당 이미지 특징을 기반으로 이미지의 상대적 위치와 방향을 계산하는 작업이 포함됩니다. 드론 이미지 POS 데이터는 3D 공간에서 각 이미지의 방향을 계산하는 데 사용되며, 이 정보는 조사 영역을 나타내는 저밀도 포인트 클라우드를 생성하는 데 사용됩니다.
이미지 POS를 기반으로 생성된 항공 삼각 측량 모델
드론 이미지 POS 데이터가 부정확하거나 정교하지 않을 경우 사진 측량 프로세스의 출력도 정확하지 않습니다. 드론 이미지 POS 데이터에 오류가 있으면 항공 삼각 측량 프로세스에서도 오류가 발생할 수 있으며, 이로 인해 번들 조정 프로세스에서 오류가 발생하고 궁극적으로 출력 정확도가 떨어집니다.
드론 이미지 POS 데이터의 정확성은 PPK 프로세스 동안 출력의 전역 정확도에 영향을 미칩니다. PPK 프로세스는 드론 이미지 POS 데이터에서 GPS 드리프트 또는 노이즈 및 기타 센서 관련 오류를 수정합니다. 그 결과 생성된 PPK 보정 POS 데이터는 조사 영역을 나타내는 고밀도 포인트 클라우드를 생성하는 데 사용되며, 이를 사용하여 3D 모델 또는 지도를 생성할 수 있습니다. 따라서 사진 측량 프로세스 소프트웨어에서 드론 이미지 POS 데이터를 올바르게 정의하는 것이 중요합니다.
이미지 POS 데이터를 적용하고 덮어쓰는 예시로 DJI Terra 소프트웨어를 사용합니다. Terra 소프트웨어에서 PPK 수정 이미지 POS 데이터를 적용하고 덮어쓰려면 아래 단계를 따르거나 동영상을 시청하십시오.
PPK 워크플로우는 다양한 응용 분야에서 매우 정밀한 지리 공간 데이터를 얻을 수 있는 효율적이고 정확한 솔루션을 제공합니다. PPK는 GPS 및 후처리 기술을 모두 활용하므로 사용자는 까다로운 환경에서도 센티미터 수준의 정확도를 달성할 수 있습니다. 적절한 PPK 워크플로우를 따르고 고급 소프트웨어 및 하드웨어 도구를 활용하면 사용자는 데이터의 정확성과 정밀도를 최고 수준으로 높이고 궁극적으로 더 나은 의사 결정을 내리고 결과를 개선할 수 있습니다.