지오이드는 지구 질량에 의해 나타나는 많은 등중력 포텐셜면 중 평균 해수면과 가장 유사한 것으로 각종 측지 작업의 기준면이 된다. 본 연구는 제주도 일원의 중력자료를 이용하여 제주도 일원의 정밀지오이드에 관한 연구이다. 본 연구를 위하여 제주도와 주변의 중력자료를 수집 또는 측정하였다. 중력 측정은 제주도 내에서 이루어 졌으며 약 1.5 km × 1.5 km의 격자에 최소한 한 개의 중력이 측정되도록 하였다. 중력 측정시에 정확한 위치를 결정하기 위하여 GPS측량이 동시에 이루어 졌다. 지오이드 계산을 위해서는 주변의 넓은 중력자료가 필요하므로 제주도 인근 해역의 중력자료는 해양수산부 산하 국립해양조사원에서 측정한 선상 중력자료를 입수, 재처리 하여 교차점에서 ...
지오이드는 지구 질량에 의해 나타나는 많은 등중력 포텐셜면 중 평균 해수면과 가장 유사한 것으로 각종 측지 작업의 기준면이 된다. 본 연구는 제주도 일원의 중력자료를 이용하여 제주도 일원의 정밀지오이드에 관한 연구이다. 본 연구를 위하여 제주도와 주변의 중력자료를 수집 또는 측정하였다. 중력 측정은 제주도 내에서 이루어 졌으며 약 1.5 km × 1.5 km의 격자에 최소한 한 개의 중력이 측정되도록 하였다. 중력 측정시에 정확한 위치를 결정하기 위하여 GPS측량이 동시에 이루어 졌다. 지오이드 계산을 위해서는 주변의 넓은 중력자료가 필요하므로 제주도 인근 해역의 중력자료는 해양수산부 산하 국립해양조사원에서 측정한 선상 중력자료를 입수, 재처리 하여 교차점에서 RMS 0.126 mgal 양질의 중력자료를 확보할 수 있었다. 선상 중력이 측정되지 않은 지역은 Sandwell and Smith의 해면 고도계 위성 자료를 이용하였다. 이상의 자료를 합성하여 제주도 일원의 고도이상도를 작성하였다. 작성된 고도 이상은 -2.409 mgal에서 202.012 mgal의 분포로 한라산의 높이에 따라 높은 이상값을 가진다. 정밀지오이드 계산을 위해서는 높이를 알고 있는 지점의 정보가 필요하며 이를 위하여 제주도의 수준점에 대하여 GPS측량을 하였다. 그러나 제주도의 수준점은 주로 저지대에 편중되어 있어 이를 보완하기 위하여 제주도 1100 고지를 통과하는 99번 도로를 따라 수준 측량을 하였고 한라산 정상에 이르는 광파 측량을 하였다. 이에 의해 77개 지점의 GPS/Levelling 지오이드를 측정하였다. 지오이드 계산에 이용된 방법은 remove and restore 방법으로, remove and restore 방법은 연구 지역의 중력자료에서 지구중력모델을 이용하여 장파장 효과를 제거하고, 남은 잔류 이상을 stokes' integral 방정식을 이용하여 잔류지오이드를 계산한다. 계산된 잔류지오이드와 지구중력장모델의 광역지오이드와 합성하여 정밀지오이드를 결정하였다. 계산된 정밀 지오이드는 WGS 84를 기준으로 서쪽 21.882 m에서 동쪽의 27.124 m까지 변화한다. 계산된 정밀지오이드의 검증은 GPS/Levelling 지오이드와 비교하여 정확도를 검증할 수 있다. 계산된 정밀지오이드의 정확도를 평가하기 위하여 제주도 내의 수준점과 수준측량, 광파측량을 통하여 측정된 77개 지점의 GPS/Levelling 지오이드와 비교하였다. GPS/Levelling 지오이드와 계산된 정밀 지오이드 간의 차이 RMS는 0.242 m로 계산되었다. 이는 이전의 지오이드에 비하여 향상된 결과를 가지며 또한 연구 지역의 지오이드 변화를 잘 표현하고 있다. 이후 수 cm 정확도의 지오이드 모델 개발을 위해서는 수준점과 같은 높이 기준이 되는 국가 기준망 보완이 먼저 선행되어야 할 과제로 생각되며 또한 중력 측정과 GPS에 의하여 획득되는 위치 정보 또한 아주 높은 정밀도로 정확하게 측정되고 계산 되어야 할 것이다. 향후 더욱 정밀한 지오이드 개발을 기대하고 이를 위해서는 지속적인 정밀한 중력 측정과 GPS/levelling 자료의 추가 및 지구물리학적 연구가 계속되어야 할 것이다.
지오이드는 지구 질량에 의해 나타나는 많은 등중력 포텐셜면 중 평균 해수면과 가장 유사한 것으로 각종 측지 작업의 기준면이 된다. 본 연구는 제주도 일원의 중력자료를 이용하여 제주도 일원의 정밀지오이드에 관한 연구이다. 본 연구를 위하여 제주도와 주변의 중력자료를 수집 또는 측정하였다. 중력 측정은 제주도 내에서 이루어 졌으며 약 1.5 km × 1.5 km의 격자에 최소한 한 개의 중력이 측정되도록 하였다. 중력 측정시에 정확한 위치를 결정하기 위하여 GPS측량이 동시에 이루어 졌다. 지오이드 계산을 위해서는 주변의 넓은 중력자료가 필요하므로 제주도 인근 해역의 중력자료는 해양수산부 산하 국립해양조사원에서 측정한 선상 중력자료를 입수, 재처리 하여 교차점에서 RMS 0.126 mgal 양질의 중력자료를 확보할 수 있었다. 선상 중력이 측정되지 않은 지역은 Sandwell and Smith의 해면 고도계 위성 자료를 이용하였다. 이상의 자료를 합성하여 제주도 일원의 고도이상도를 작성하였다. 작성된 고도 이상은 -2.409 mgal에서 202.012 mgal의 분포로 한라산의 높이에 따라 높은 이상값을 가진다. 정밀지오이드 계산을 위해서는 높이를 알고 있는 지점의 정보가 필요하며 이를 위하여 제주도의 수준점에 대하여 GPS측량을 하였다. 그러나 제주도의 수준점은 주로 저지대에 편중되어 있어 이를 보완하기 위하여 제주도 1100 고지를 통과하는 99번 도로를 따라 수준 측량을 하였고 한라산 정상에 이르는 광파 측량을 하였다. 이에 의해 77개 지점의 GPS/Levelling 지오이드를 측정하였다. 지오이드 계산에 이용된 방법은 remove and restore 방법으로, remove and restore 방법은 연구 지역의 중력자료에서 지구중력모델을 이용하여 장파장 효과를 제거하고, 남은 잔류 이상을 stokes' integral 방정식을 이용하여 잔류지오이드를 계산한다. 계산된 잔류지오이드와 지구중력장모델의 광역지오이드와 합성하여 정밀지오이드를 결정하였다. 계산된 정밀 지오이드는 WGS 84를 기준으로 서쪽 21.882 m에서 동쪽의 27.124 m까지 변화한다. 계산된 정밀지오이드의 검증은 GPS/Levelling 지오이드와 비교하여 정확도를 검증할 수 있다. 계산된 정밀지오이드의 정확도를 평가하기 위하여 제주도 내의 수준점과 수준측량, 광파측량을 통하여 측정된 77개 지점의 GPS/Levelling 지오이드와 비교하였다. GPS/Levelling 지오이드와 계산된 정밀 지오이드 간의 차이 RMS는 0.242 m로 계산되었다. 이는 이전의 지오이드에 비하여 향상된 결과를 가지며 또한 연구 지역의 지오이드 변화를 잘 표현하고 있다. 이후 수 cm 정확도의 지오이드 모델 개발을 위해서는 수준점과 같은 높이 기준이 되는 국가 기준망 보완이 먼저 선행되어야 할 과제로 생각되며 또한 중력 측정과 GPS에 의하여 획득되는 위치 정보 또한 아주 높은 정밀도로 정확하게 측정되고 계산 되어야 할 것이다. 향후 더욱 정밀한 지오이드 개발을 기대하고 이를 위해서는 지속적인 정밀한 중력 측정과 GPS/levelling 자료의 추가 및 지구물리학적 연구가 계속되어야 할 것이다.
The leveling network is isolated from the leveling network in Korea peninsula. Therefore independent precise geoid determination is needed in Jeju island separately Korea peninsula. In this study, gravimetric precise geoid model was determined in Jeju island. The remove and restore method was applie...
The leveling network is isolated from the leveling network in Korea peninsula. Therefore independent precise geoid determination is needed in Jeju island separately Korea peninsula. In this study, gravimetric precise geoid model was determined in Jeju island. The remove and restore method was applied to determine the precise geoid. The remove and restore method is that we "remove" from the observations gravity anomalies by using the regional effect computed from the Earth gravity model(EM or EGM), and after collocation "restore" the effect of the EM on the residual geoid computed from the residual gravity anomalies. Stokes integral technique was applied to calculate the residual geoid. The various gravity data was surveyed and cited to determined precise gravimetric geoid in and around Jeju island. The gravity measurements were carried out in Jeju island and the gravity survey was designed so that at least one measurement might exist in a square 1.5 km by 1.5 km. The GPS survey was also performed with gravity measurements to obtain high precision position information. Ship-borne gravity data observed from NORI(National Oceanographic Research Institute) was acquired and recom- puted so the high quality data could be obtained. Its RMS at cross-over point is 0.126 mgal. Sandwell and Smith(ver. 16.1) satellite altimetry data was used for the area not surveyed ship-borne gravity. Above all data were combined and gravity free-air anomalies were compiled in and around Jeju isnald. The free-air anomalies in studied area change from -2.409 mgal to 202.012 mgal, the free-air anomalies grow high as the height grow high. Geodial height at bench marks or well-known positions are used to determine the precise geoid for this, GPS survey was carried out at bench mark in Jeju island. But the leveling networks in Jeju are distributed in low-lying areas. The sprit leveling and trigonometric leveling was carried out to complement low-lying areas' leveling network along 99 state load through 1100 m height. Through this survey 92 points of GPS/leveling geoid height could be obtained. Orthometric corrections were applied with these data. The calculated orthometric correction quantity at the top of Halla Mt. is 30.12 cm and the height of Halla Mt. is 1946.63 m after orthometric correction. When the EGM96 geopotential model calculated to optimum degree and order 120 and integral cap radius 7 km was calculated to GPS/leveling geoid in optimum, the RMS was calculated as 0.252 m. Furthermore, In the height of change on residual geoid was from -0.149 m in minimum to 0.871 m in maximum and the change of width was calculated as from 21.882 m west to 27.124 m east by WGS 84. Using the data of EIGEN-GL04C surveyed and calculated by GRACE satellite the precise geoid was calculated to optimum degree and order 140 and integral cap radius 6 km and to confirm its accuracy, it was compared with GPS/leveling geoid. When the data were confirmed the difference of RMS was calculated as 0.242 m. The height of change on residual geoid was 0.123 m to 0.756 m in maximum and accurate geoid was 22.027 m to 28.090 m. The RMS compared with GPS/leveling geoid to 77 positions in Jeju was as followed; PNU95(0.329 m), NORI05(0.688 m), EGM96(0.252 m) and EIGN-GL04C(0.242 m). GPS/leveling was compared with accurate geoid of EGM96 geopotential model and EIGEN-GL04C geopotential model calculated in max. 360 degree and oder. The difference values were calculated as 0.571 m and 0.271 compared with GPS/leveling geoid to each of the EGM96 and EIGEN-GL04C in maximum degree and oder. Even though, there was about 0.3 m in the difference of RMS between the values of geoid calculated by optimum and maximum degree and order, there was not any significant difference value in the case of EIGEN-GL04C. As a result, the EIGEN-GL geopotential model showed the change of gravity in the study area well but in the case of calculating the accurate geoid without determining of optimum degree and order, it is more effective that using a newly developed model. In conclusion, through this study, the improved geoid in accuracy could be calculated in and around Jeju area. However, for developing a geoid model in a few cm, not only geopotential model but also accurate national criterion network should be complemented in advance. Furthermore, position information acquired by gravity survey and GPS should be measured and calculated in highly accuracy as well. For developing a more accurate geoid, constant gravity survey, addition of GPS/leveling data and study of geophysics should be studied continuously.
The leveling network is isolated from the leveling network in Korea peninsula. Therefore independent precise geoid determination is needed in Jeju island separately Korea peninsula. In this study, gravimetric precise geoid model was determined in Jeju island. The remove and restore method was applied to determine the precise geoid. The remove and restore method is that we "remove" from the observations gravity anomalies by using the regional effect computed from the Earth gravity model(EM or EGM), and after collocation "restore" the effect of the EM on the residual geoid computed from the residual gravity anomalies. Stokes integral technique was applied to calculate the residual geoid. The various gravity data was surveyed and cited to determined precise gravimetric geoid in and around Jeju island. The gravity measurements were carried out in Jeju island and the gravity survey was designed so that at least one measurement might exist in a square 1.5 km by 1.5 km. The GPS survey was also performed with gravity measurements to obtain high precision position information. Ship-borne gravity data observed from NORI(National Oceanographic Research Institute) was acquired and recom- puted so the high quality data could be obtained. Its RMS at cross-over point is 0.126 mgal. Sandwell and Smith(ver. 16.1) satellite altimetry data was used for the area not surveyed ship-borne gravity. Above all data were combined and gravity free-air anomalies were compiled in and around Jeju isnald. The free-air anomalies in studied area change from -2.409 mgal to 202.012 mgal, the free-air anomalies grow high as the height grow high. Geodial height at bench marks or well-known positions are used to determine the precise geoid for this, GPS survey was carried out at bench mark in Jeju island. But the leveling networks in Jeju are distributed in low-lying areas. The sprit leveling and trigonometric leveling was carried out to complement low-lying areas' leveling network along 99 state load through 1100 m height. Through this survey 92 points of GPS/leveling geoid height could be obtained. Orthometric corrections were applied with these data. The calculated orthometric correction quantity at the top of Halla Mt. is 30.12 cm and the height of Halla Mt. is 1946.63 m after orthometric correction. When the EGM96 geopotential model calculated to optimum degree and order 120 and integral cap radius 7 km was calculated to GPS/leveling geoid in optimum, the RMS was calculated as 0.252 m. Furthermore, In the height of change on residual geoid was from -0.149 m in minimum to 0.871 m in maximum and the change of width was calculated as from 21.882 m west to 27.124 m east by WGS 84. Using the data of EIGEN-GL04C surveyed and calculated by GRACE satellite the precise geoid was calculated to optimum degree and order 140 and integral cap radius 6 km and to confirm its accuracy, it was compared with GPS/leveling geoid. When the data were confirmed the difference of RMS was calculated as 0.242 m. The height of change on residual geoid was 0.123 m to 0.756 m in maximum and accurate geoid was 22.027 m to 28.090 m. The RMS compared with GPS/leveling geoid to 77 positions in Jeju was as followed; PNU95(0.329 m), NORI05(0.688 m), EGM96(0.252 m) and EIGN-GL04C(0.242 m). GPS/leveling was compared with accurate geoid of EGM96 geopotential model and EIGEN-GL04C geopotential model calculated in max. 360 degree and oder. The difference values were calculated as 0.571 m and 0.271 compared with GPS/leveling geoid to each of the EGM96 and EIGEN-GL04C in maximum degree and oder. Even though, there was about 0.3 m in the difference of RMS between the values of geoid calculated by optimum and maximum degree and order, there was not any significant difference value in the case of EIGEN-GL04C. As a result, the EIGEN-GL geopotential model showed the change of gravity in the study area well but in the case of calculating the accurate geoid without determining of optimum degree and order, it is more effective that using a newly developed model. In conclusion, through this study, the improved geoid in accuracy could be calculated in and around Jeju area. However, for developing a geoid model in a few cm, not only geopotential model but also accurate national criterion network should be complemented in advance. Furthermore, position information acquired by gravity survey and GPS should be measured and calculated in highly accuracy as well. For developing a more accurate geoid, constant gravity survey, addition of GPS/leveling data and study of geophysics should be studied continuously.
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