정밀도로지도 제작

왜 배우는가: 정밀도로지도는 자율주행차가 차로 단위로 자기 위치를 확인하고 주행 판단을 내리는 데 쓰이는 기반 자료이다. 구축뿐 아니라 도로 변화를 반영하는 갱신 체계까지 규정되어 있어, 여러 교시에서 제작 절차와 활용 방안을 묻는 주제로 반복해 나온다.

출제 이력: 제138회 4교시 4번, 제137회 2교시 2번, 제110회 3교시 3번, 제104회 4교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

정밀도로지도는 자율주행자동차의 운행에 활용할 수 있도록 도로 등의 위치정보와 속성정보를 담은 정밀전자지도이다.

정밀도로지도는 「공간정보의 구축 및 관리 등에 관한 법률」 제2조제8호에 따른 측량성과에 해당한다. 차선, 도로경계, 노면표시, 표지판, 신호기 같은 도로와 도로시설을 위치와 형상, 속성으로 나누어 기록하며, 이 때문에 일반 내비게이션 지도보다 높은 위치 정확성이 요구된다. 답안 첫 줄에는 위 정의 문장을 쓰고, 이어서 아래 키워드를 제시한다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 정밀도로지도: 자율주행 운행에 쓰는 정밀전자지도이자 측량성과이다.
• 정밀도로지도 구축: 도로를 대상으로 정밀도로지도를 신규로 만드는 작업이다.
• 정밀도로지도 갱신: 구축된 도로의 변경을 반영해 지도를 고치는 작업이다.
• 이동형측량시스템(MMS): 레이저스캐너와 카메라, GNSS·INS·DMI를 차량에 탑재한 측량 체계이다.
• 점군데이터: 레이저스캐너로 취득한 점 형태의 3차원 좌표 자료이다.
• 사진데이터: 카메라 영상과 취득 당시의 위치 및 자세 정보를 묶은 자료이다.
• MMS 표준자료: 점군데이터와 사진데이터에 기준점 보정과 표정작업을 마친 자료이다.
• 위치정확도: 정밀도로지도의 위치 오차를 평균제곱근오차(RMSE)로 평가하는 기준이다.

2. 개념 풀이

정식 정의는 다음과 같다. 정밀도로지도는 「공간정보의 구축 및 관리 등에 관한 법률」에 따른 측량성과로서, 자율주행자동차의 운행에 활용할 수 있도록 도로 등의 위치정보와 속성정보가 포함된 정밀전자지도를 말한다. 정의의 핵심은 두 가지이다. 첫째는 측량성과라는 점이고, 둘째는 주행에 쓸 수 있는 위치정보와 속성정보를 함께 담는다는 점이다. 따라서 정밀도로지도는 도면처럼 보기 좋게 그린 자료가 아니라, 측량으로 위치를 확보하고 품질을 검증한 공간정보이다.

원리는 MMS가 한 번의 주행으로 여러 센서 자료를 동시에 얻는 방식에서 나온다. 레이저스캐너는 주변 물체까지의 거리를 3차원 좌표로 얻고, 카메라는 같은 장면을 영상으로 남긴다. 위치 및 자세 측정센서인 GNSS와 INS, 주행거리센서인 DMI는 차량이 어디에서 어느 방향으로 움직였는지를 알려준다. 이 세 가지 자료를 시간적으로 맞추고 통합해야 각 점과 영상이 실제 도로 위의 위치에 놓이므로, 규정은 위치 및 자세 자료를 강결합(Tightly Coupled) 방식으로 통합 처리하도록 정한다.

정확도는 원리의 결과를 수치로 확인하는 기준이다. MMS 측량성과로 구축 및 갱신한 정밀도로지도의 위치정확도는 평균제곱근오차(RMSE)로 계산하며, 평면과 수직에 대하여 95% 신뢰구간에서 0.25m 이내를 만족하여야 한다. 이 기준이 자율주행차가 차로를 구분할 수 있는 최소 수준의 위치 신뢰도를 정하는 셈이다.

핵심 용어는 다음과 같이 풀이한다.

정밀도로지도 구축은 정밀도로지도를 신규로 만드는 작업이고, 정밀도로지도 갱신은 이미 구축된 도로에서 노선의 개시, 폐지 또는 변경이나 차선, 신호기, 안전표지, 자율협력주행시스템 같은 도로부속물의 설치, 변경, 제거를 반영하는 작업이다. 구축은 대상 도로를 처음 지도화한다는 점에서, 갱신은 기존 지도와 실제 도로의 차이를 찾아 고친다는 점에서 구분된다.

점군데이터는 MMS의 레이저스캐너로 얻은 점 형태의 3차원 좌표 데이터이고, 사진데이터는 MMS의 디지털카메라로 얻은 영상과 그 순간의 위치 및 자세 측정 정보를 포함하는 데이터이다. 두 자료는 서로 보완하는 관계이다. 점군데이터는 거리와 형상을 정량적으로 제공하고, 사진데이터는 차선 색이나 표지판 문자처럼 점만으로 식별하기 어려운 정보를 제공한다.

MMS 표준자료는 점군데이터와 사진데이터에 기준점 보정과 표정작업을 마친 자료이다. 규정상 MMS 표준자료 제작은 세부도화 및 속성 구조화 이전 단계이므로, 세부도화로 객체를 묘사하는 작업의 입력이 된다.

3. 등장 배경과 필요성

자율주행차는 카메라, 레이더, 라이다 같은 차량 센서로 주변 환경을 인식한다. 그러나 센서는 비나 안개, 가림 현상의 영향을 받고, 차선이 낡았거나 공사로 바뀐 구간에서는 센서만으로 차로를 정확히 판단하기 어렵다. 이때 사전에 구축된 정밀한 도로 정보가 있으면 차량은 센서로 얻은 주변 모습을 지도와 대조해 자기 위치를 차로 수준에서 확인할 수 있다. 정밀도로지도는 이 역할을 맡기 위해 등장한 공간정보이다.

일반 내비게이션 지도는 경로 안내를 목적으로 도로의 연결 관계와 대략의 형상을 담는다. 차선의 위치, 노면표시의 형상, 시설물의 세부 위치까지 요구되는 자율주행에서는 이 수준의 자료로는 판단 근거가 부족하다. 그래서 위치정보와 속성정보를 정밀하게 구축한 별도의 지도가 필요해졌고, 이 지도를 측량성과로 관리하는 제도가 함께 마련되었다.

국내에서는 「자율주행자동차 상용화 촉진 및 지원에 관한 법률」 제22조와 「공간정보의 구축 및 관리 등에 관한 법률」 제12조를 근거로 국토지리정보원이 정밀도로지도의 구축과 갱신을 수행한다. 이 근거 조항이 작업의 주체와 절차를 정하므로, 제작 과정을 설명할 때는 기준 규정을 함께 제시해야 한다.