합리적인 비용으로 높은 정밀도를 달성한 지방의 한 상수 구역

작성자: Le-Ax Water District 지구 엔지니어 Travis Anderson

제가 Le-Ax Water District에 합류했을 때, 직원들은 모든 지상 자산에 대한 GPS 포인트 수집을 막 마친 참이었습니다. 오하이오대학교 ILGARD(Institute of Local Government Administration and Rural Development)가 기술 리소스를 제공하면서 Le-Ax는 마침내 모든 요소를 한데 모을 수 있었으며 올바르게 기능하는 GIS도 보유하게 되었습니다. 그때부터 GIS를 유지관리하는 것은 저희 지구의 책임이었습니다.

GPS 포인트를 계속해서 수집하는 작업이 유지관리 직원들에게 할당되었습니다. 유지관리 직원들이 수도, 계량기, 밸브의 설치, 수리 및 라인 노출 작업을 담당하고 있었기 때문에 이들에게 자산 위치 수집 작업을 할당하는 것이 가장 합리적이었습니다. 저는 주기적으로 직원의 휴대용 GPS 기기를 가져와 ArcMap에 새 포인트를 입력했습니다. 워크플로는 무척 간단해 보였지만, 지구가 GIS 유지관리를 책임지도록 전환하는 것은 결코 쉬운 작업이 아니라는 사실이 곧 명백해졌습니다.

밝혀진 두 가지 주요 문제는 장비/소프트웨어에 대한 직원의 기술 지식이 한정되어 있다는 것과 휴대용 장치가 정확도를 확보하는 데 필요한 시간이었습니다. 첫 번째 문제는 직원들이 활용할 수 있는 치트 시트를 만들어 해결했습니다. 치트 시트를 확인해도 궁금한 점이 해결되지 않거나 기억이 되살아나지 않는 경우 보통 전화 한 통이면 문제가 해결되었습니다. 두 번째 문제는 훨씬 더 많은 논쟁을 불러왔습니다. 직원이 수리를 다시 수행할 준비가 되면 포인트 수집 담당자는 정확도를 달성하기 위해 휴대용 GPS 장치를 켜고 대기해야 했습니다. 때로는 20초 정도면 되고, 어떤 경우에는 몇 분이 걸리기도 했습니다. 이로 인해 직원 모두가 큰 불만을 느끼게 되었습니다.

Le-Ax는 휴대용 장치 문제를 힘겹게 해결해 나갔지만, GIS에 있어 생산적인 시기는 결코 아니었습니다. 우리는 직원들의 지지를 잃고 말았습니다. 이 시기는 앱의 인기가 폭발적으로 증가하고 누구나 스마트폰을 하나씩 구비하게 되던 시기였습니다. 저는 마켓플레이스를 검색하다가 쉐이프파일을 항공영상 배경에 투영하여 활용하는 간단한 모바일 앱을 발견했습니다. 위치는 스마트폰의 내부 GPS를 통해 표시되었습니다. 정확하지도 않고 좌표 설정도 쉽지 않았지만 작동은 되었습니다. 앱을 직원들에게 보여주자 GIS에 대한 모두의 태도가 바뀌었습니다. 그때가 바로 Le-Ax에게 해결의 빛이 보이는 순간이었습니다. 유용하게 사용할 수 있는 도구를 모두에게 제공했고, 모두들 기꺼이 사용했으며, 비용도 전혀 들지 않았습니다.

Le-Ax는 분명 현장 데이터 수집의 전환점을 지나고 있었습니다. Collector for ArcGIS가 출시되었을 때, 저는 이것이야말로 현장에서 iPad를 사용하기 위해 저희가 나아갈 다음 단계라는 사실을 깨달았습니다. 앱 사용 방법만 파악하면 되었죠. Le-ax에 합류하기 전까지 저는 GIS에 대해 아는 것이 거의 없었습니다. 제가 가진 모든 지식은 독학으로 습득한 것입니다. 수많은 지식 중 대다수 정보는 Esri의 온라인 커뮤니티에서 얻었습니다. Esri 웹사이트에서 검색하기만 하면 사용자들과 Esri 기술 지원팀 직원이 나눈 수많은 대화 내용을 확인할 수 있었고, 이를 통해 궁금했던 점에 대한 답변을 여러 번 얻었습니다. Collector용 온라인 튜토리얼을 통해 맵을 생성하고 Collector 앱에서 접근할 수 있는 방법에 대한 지침을 배웠습니다. 필요한 정보를 파악하는 것은 모두 무척 쉬웠습니다. Collector를 완벽하게 구현하기 위한 나머지 단서는 바로 ArcGIS Online을 구독하는 것이었습니다. 이미 ArcGIS for Desktop Basic 및 연간 유지관리 구독이 있었기 때문에 Esri에서 ArcGIS Online 계정 1개를 무료로 제공했습니다. 온라인 맵을 생성하고 기관 내에서 공유하는 것에 대한 기본 사항을 숙지한 후, 저는 ArcGIS Online에 레이어를 업로드하고 데스크톱 GIS를 다시 구축하기 시작했습니다. 개념을 이해한 후 데스크톱 GIS를 온라인 버전으로 다시 구축하는 데에는 30분 정도가 소요되었습니다.

맵을 만들자 iPad를 통해 Collector의 기능을 테스트할 수 있었습니다. 현장용 앱인 Collector는 ArcPad와 비슷하지만 사용하기가 더 쉽습니다. 굉장히 직관적이죠. 파란색 원은 GPS 수신기의 위치를 보여주고, 상단에는 유용한 기능을 제공하는 도구모음이 있습니다. 레이어에 접근하려면 레이어 심볼을 탭하면 됩니다. 그러면 맵에 포함된 레이어가 드롭다운 목록에 표시됩니다. 상단 도구모음에서 카메라 아이콘을 탭한 다음 가리키고 클릭하면 사진을 찍을 수 있습니다. 작업을 마치면 제출 버튼을 클릭합니다. 모든 정보가 업데이트되고 ArcGIS Online에 안전하게 저장됩니다. Collector의 사용 용이성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.

Collector는 세심하게 만들어진 앱이었지만, 저에게는 여전히 연결성 및 정확도라는 두 가지 중요한 문제가 남아 있었습니다. 오하이오 남동부에 자리 잡은 Athens 카운티는 폭발적인 휴대폰 활동량을 자랑하는 대도시라고는 할 수 없습니다. 물론 주요 고속도로를 따라 달리는 동안에는 데이터가 연결되지만, 저희 수도 지구가 위치한 곳은 시골입니다. 저희는 4개 카운티에서 500마일 이상에 걸쳐 거의 7,000개의 수도를 대상으로 서비스를 제공합니다. 누군가 굴착기 작업을 할 것이라고는 상상할 수 없는 곳에도 저희 수로가 뻗어 있습니다. 어떤 수로는 데이터가 연결되는 곳과 한참 떨어져 있습니다. Collector를 활용하려면 연결 없이 오프라인으로 작업을 수행할 수 있어야 했습니다. 온라인 커뮤니티 검색을 통해 Esri에서 이러한 기능을 개발하고 있다는 것은 알고 있었지만, 어떻게 기능할지는 알 수 없었습니다. 직원들이 활용하기에는 오프라인으로 전환하는 프로세스가 너무 전문적이지는 않을지 걱정되었습니다. 직원이 데이터 서비스가 제공되지 않는 영역에 갈 때마다 제가 맡아서 설정해 줄 수는 없었습니다. Esri가 발표한, 오프라인으로 작업할 수 있는 기능을 제공하는 Collector 업데이트는 굉장히 마음에 들었습니다. 사실상 2단계 프로세스만 거치면 설정이 완료되었습니다. 직원들에게 기능 사용 방법을 딱 한 번 알려주었고, 그 이후로 제게 찾아와 도움을 요청하는 사람은 없었습니다.

저의 마지막 우려 사항은 정확도였습니다. iPad를 통해 Collector를 사용하는 모든 순간은 만족스러웠습니다. 저희는 이전에 사용했던 휴대용 장비를 훨씬 능가하는 기능을 갖춘 현장용 도구와 앱을 보유하고 있습니다. 이제 직원은 이메일을 받고, 날씨 상태를 확인하고, 날씨 알림을 받고, 현장에서 사무실로 다시 사진을 보내고, 다른 앱을 사용하도록 선택할 수 있습니다. 또한 데이터 연결이 가능한 경우 실시간 데이터 수집은 최고의 효과를 발휘합니다. 사용자가 제출 버튼을 클릭하면 제가 사무실에서 확인하고 있던 맵에 밸브가 생기는 겁니다. 정말 굉장한 일이죠. 그러나 이러한 모든 장점에도 불구하고 한 달이나 5년 후에 해당 밸브 또는 수로를 찾을 수 있는 정확도 수준에 도달하지 못한다면 이 모든 것은 무의미할 것입니다. 이런 앱은 자산의 위치를 찾고 GPS 데이터를 기반으로 해당 자산으로 돌아가기 위해 사용하는 것이니까요. 저희는 처음부터 외부 GPS 수신기가 필요할 것이고, 상당한 비용이 들어갈 것이라는 사실을 알고 있었습니다. 사양에 대한 실사 끝에 저희는 Arrow 100의 서브미터 성능을 선택했습니다. 수신기를 구매하기 전에 며칠 동안 임대해 Collector와 iPad로 테스트했습니다. 저희가 Arrow 100을 선택하기로 결정한 세 가지 이유는 바로 Arrow 100이 iPad와의 연계 작동에 대한 Apple의 인증을 받았다는 것, 1등급 블루투스 전송(더 넓은 연결 범위), 수신기가 제공하는 보정 서비스 외에도 ODOT(Ohio Department of Transportation) 고정밀 측위(RTK) 네트워크에 연결하고 매우 높은 정확도를 달성할 수 있다는 것이었습니다. 수신기가 위성에 연결되는 속도(60초 미만)와 포인트 취득에 대한 매우 빠른 응답이 더해지자 마침내 퍼즐의 마지막 조각을 찾은 것 같은 느낌이 들었습니다. 포인트를 가져오기 위해 30초간 기다려야 했던 시기는 끝났습니다. 이제 버튼을 클릭하는 것만큼이나 빠르게 포인트를 가져올 수 있습니다.

고정밀 외부 수신기에 대한 지원이 포함된 Esri의 Collector 10.4 릴리즈는 이미 훌륭한 기능을 자랑하던 앱을 더욱 완벽하게 다듬었습니다. 이제 메타데이터를 취득해 속성 테이블에 전달할 수 있게 되었습니다. 각 기능의 데이터 정확도를 확인하고 기록할 수 있게 되면 프로세스와 직원에 대한 신뢰도가 높아집니다. 장비의 성능을 확인할 수도 있습니다. 정확도 수준이 떨어지는 경우 맵의 포인트를 자세히 살펴보면 울창한 소나무 숲이 신호를 방해하고 있는 것이 확인될지도 모릅니다. 그렇지 않고 포인트가 탁 트인 넓은 들판에 있는 경우 장비를 점검해야 한다는 사실을 알 수 있습니다.

유용성이 입증된 또 다른 기능은 바로 측지계 변환을 수행할 수 있도록 하는 보정 프로필 설정이었습니다. 많은 카운티와 주는 주 단위 평면 좌표계에 대한 데이터를 보유하고 있습니다. 이곳 오하이오주에서도 교통부가 NAD83에 보정 서비스를 설정했습니다. 이 서비스를 올바르게 사용하려면 모든 요소가 일치하도록 측지계를 변환해야 합니다. 이 설정을 완료하면 보정이 즉시 수행됩니다. 이를 통해 매우 높은 정확도로 데이터를 수집할 수 있습니다.

 마지막으로 예산에 대한 이야기를 하지 않고 넘어갈 수는 없을 것입니다. 맞춰야 하는 예산 범위는 누구에게나 있습니다. 또한 GIS 및 GPS와 관련된 항목에는 쉽게 엄청난 비용이 소모되고는 합니다. 비싼 비용을 들여 구비한 외부 수신기가 다른 휴대용 장치 2대처럼 선반 위에서 먼지만 쌓이도록 하고 싶지는 않았습니다. 그래서 저희는 신중하게, 그리고 시간을 들여 알아보았습니다. 결과적으로는 적절한 예산으로 우수한 성능을 발휘하는 현장 솔루션을 마련했다고 생각합니다. 3배 더 많은 비용을 들여 오차가 매우 미미한 수신기를 구입할 수도 있었습니다. 하지만 온라인의 경우 8cm의 정확도로, 그리고 오프라인의 경우 0.5미터의 정확도(최악의 경우)로 수집할 수 있다면 충분히 좋은 성능일 것입니다. 저희가 찾는 자산에는 약 9인치 너비의 밸브 상자, 16인치 너비의 계량기 피트 뚜껑, 2피트 이상 너비의 수로 트렌치가 포함되어 있습니다. 이중 아무 것도 찾을 수 없다면 실제 로케이터 직원에게 뭔가 문제가 있는 겁니다.

결과적으로 저희가 투자한 금액은 약 $3,700였습니다. 사용하던 ArcGIS for Desktop Basic에 대한 연간 유지관리 구독이 있었기 때문에 ArcGIS Online 계정 하나를 무료로 이용할 수 있었습니다. 이 계정을 사용해 초기에 온라인 맵을 테스트하고 설정했습니다. 이후 사용자 5명용 ArcGIS Online 라이선스를 취득하여 현장에 여러 대의 iPad를 배포하고 사무실 직원이 온라인 맵을 활용할 수 있도록 지원했습니다. ArcGIS Online의 장점은 기관 내 모든 사람들이 전체 맵에 접근할 수 있다는 것입니다.

저희는 이 새로운 현장 솔루션으로 완전히 전환했고 매우 만족하고 있습니다. Collector는 외부 GNSS를 지원하므로 이러한 전환은 매우 간단했습니다. 저희와 비슷한 방향을 선택하는 것을 고려하는 다른 수자원 유틸리티가 있다면 그렇게 하도록 추천하고 싶습니다. Ohio Rural Water Association의 일원인 저는 GIS 활용을 어떻게 시작해야 할지 잘 모르는 소규모 수자원 유틸리티와 마을이 많다는 것을 알고 있습니다. GIS를 활용하는 것은 복잡하게 느껴지고 비용도 많이 들 수 있습니다. 그러나 GIS에 대한 배경 지식이 없었던 저의 이야기를 통해 알 수 있듯, 합리적인 비용으로도 분명히 해낼 수 있는 작업입니다. 무작정 발을 들여놓고 외부 GNSS 수신기를 서둘러 구입할 필요가 없습니다. $400 또는 $500 정도 가격대의 태블릿을 먼저 마련해 Collector를 다운로드하고 어떤 작업을 수행할 수 있는지 확인하기만 하면 됩니다. 컨설턴트 비용으로 수천 달러를 지출할 필요가 없으며 데이터 저장과 백업에 대해서도 걱정할 필요가 없습니다. 필요한 모든 것은 이미 마련되어 있습니다. 다양한 도구도 여러분을 위해 모두 준비되어 있습니다. 그저 첫 걸음을 내딛기만 하면 됩니다.

작성자: Le-Ax Water District 지구 엔지니어 Travis Anderson