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문제 정의
- 따라서 수자원의 확보를 위한 새로운 댐의 건설이나 기존 댐의 효율적 운영방안에 대한 연구는 지속적으로 이루어져야 하며, ® 저수지는 그 예비 설계단계에서 공급 가능한 수량을 평가하고 필요한 저수지의 규모를 결정할 필요가 있다. 본 연구는 이러한 목적으로 신규 댐 건설 또는 기존 댐의 용량증대를 위한 설계에서 이용될 수 있는 저수지 용량 결정을 위한 내용적 측량의 기법을 기존의 측량기법에서 탈피하여 GPS와 음향측심기의 조합에 의해 적용함으로써 기존측량과 비교검토하여 단시간에 측량자료를 취득할 수 있도록 하고, 또한 그 정확도 향상에 기여할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 50ha . m, 댐의 높이 34.3m, 댐의 연장 190m, 만수 면적 6.61ha로 보강개발사업이 진행중인 경남 김해시 대동면 예안리의 대동저수지를 선정하였으며, 2001.6.17-2001.7.3 사이에 사진 1과 같이 댐의 수심이 사수 위를 유지하고 있을 때 토탈스테이션에 의한 지형측량을 선행하여 시행하고, 댐의 수위가 만수위일 때 GPS 측량 방법 중 RTK GPS 측량방법을 이용하여 음향측심기의 조합에 의해 수심측량을 실시하였으며, 관측된 자료로부터 GPS 취득자료와 음향측심기의 자료를 서로 합성하여 자료를 추출하고 내용적을 산출하여 토탈 스테이션에 의한 내용적 측량 결과와 비교분석하여 정확도를 산출하였다.
- 관측대상 지역인 경상남도 김해시 대동면 예안리 대동저수지의 내용적 측량을 위하여 GPS와 음향측심기를 조합시켜 수면상에서 측량을 실시하여 GPS에 의한 평면위치값(XY)을 획득한 자료와 음향측심기에 의하여 측정된 수심 치(Z)를 서로 조합하여 3차원 위치좌표값(X, YZ)을 추출하였다.
- 관측장비는 토탈스테이션, GPS, 음향측심기를 사용하였으며, 관측장비 제원은 표1과 같고, 관측시스템은 그림1과 같이 댐의 상단부에 기지국을 설치하고, 이동국은 보트에 탑제하여 이동하면서 각 측점에서의 10초마다 3차원 좌표를 취득하였고, 보트에 탑제된 음향측심기와 노트북을 연결시켜 일정한 간격으로 좌에서 우로, 아래서 위로 일정한 간격을 유지, 이동하면서 2초마다 수심 자료를 연결된 노트북에 의해 취득하였다.
- 본 연구에서는 실측한 흘수 심 0.15m를 고려하여 수심 보정을 하였다.
- 토탈스테이션에 의한 지형측량 자료를 이용하여 내용 적을 산출한 결과와 GPS 측량 방법 중 RTK GPS 측량방법과 음향측심기의 조합에 의한 수심측량을 실시하여 댐의 내용 적을 산출하여 비교분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 기존의 측량방식에 의한 댐의 내용적 측량과 본연구의 방식인 GPS와 음향측심기의 조합에 의한 정확도를 분석하기 위하여 저수지의 수위가 사수위 이하로 내려갔을때 토탈스테이션에 의한 지형측량 자료 286개를 이용하여 내용 적을 산출하였다.
- 또 系 측량에 의한 평면좌표 값 404개 자료와 음향측심기에 의한 수심측량 자료 1968개의 자료를 측정 시간대별로 GPS 측량자료 404개로 조합하고, 부정확한 자료를 삭제한 다음 396개를 이용하여 내용 적을 산출하여 분석하였다.
- 본 연구를 위한 현장관 측은 1982년 준공된 총저수량 20.65ha - m, 댐의 높이 11m, 댐의 연장 162m, 만수 면적 3.80ha의 현재 총저수량 57.50ha . m, 댐의 높이 34.
데이터처리
- 분석 방법은 MOSS 시스템이 지원되는 프로그램을 이용하여 지형을 추출하고, 토탈스테이션에 의한 내용 적과 GPS와 음향측심기의 조합에 의한 내용적을 대동저수지의 만수위 표고 67.0m일 때를 기준으로 비교하였다. 내용적 산출 결과는 표2와 표3에 나타내었다.
이론/모형
- 이들 관측 방법은 반송파의 위상차측정과 상대측위방법에 근거한 것이다. 이때, 수신기 사이의 거리는 기선이 되며 관측한 결과로는 3차원 직각 좌표의 좌표 차인 JX, ZJY, Z1Z가 계산된다” 본 연구에서는 댐체상부에 기지국을 설치하고 이동국을 보트에 탑제하여 실시간 측량 방법인 RTK GPS 방법에 의해 수행되었으며, 모식도를 그림1에 나타내었다.
성능/효과
- 1) 토탈스테이션에 의한 측량 자료로 내용적을 산출한 결과 331, 884.16 就이고, GPS와 음향측심기의 조합에 의해 취득된 자료를 이용하여 내용적을 산출한 결과 321, 611.80로10, 272.36 m1 3.0% 정도의 내용적 차이를 보이고 있으며, 실시간으로 내용적 산출이 가능하므로 유지 관리 측면에서 이 방법의 효율성이 좋다고 판단된다.
- 2) GPS와 음향측심기의 조합에 의해 취득된 자료를 이용하여 내용적을 산출한 결과 정확도 향상과 측량 시간의 단축, 설계 시 적정한 댐 규모 결정에 있어 정확한 지형자료 취득이 가능할 것으로 판단된다.
- 그리고, 표고 56.0m일 때 토탈스테이션 자료는 내용 적을 추출할 수 없었으나, GPS와 음향측심기의 조합에 의한 자료로 내용 적을 추출할 수 있었던 것은 GPS와 음향측심기 조합에 의한 취득자료가 토탈스테이션의 취득자료보다 많은 양의 데이터로 인해 세밀한 지형추출이 가능했다고 판단된다.
- 또한, 농업기반공사 조사비 적산 기준에 의하면, 연구의 대상지인 대동저수지의 만수위선에 대하여 재래적인 방법의 수심측량은 1일(8시간)이 소요되나, 본 연구에 의한 방법으로 측량을 실시한 결과 실제적으로 2시간정도 소요되었으며, 비용면에서도 1일 기준으로 2/3정도의 비용이 절감되는 것으로 나타났다.
후속연구
- 3) GPS와 음향측심기의 조합에 의해 취득된 자료는 댐의 준공후 관개용수량 및 수위 자료, 용량증대를 위한 개보수 등의 수자원의 관리에 효율적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 4) GPS와 음향 측심기의 조합에 의해 취득된 자료를 이용하여 내용적을 추출할 경우 이 자료에 적합한보간방법이 연구되어지면 실제에 가까운 지형을 추출할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또, 내용적 추출에 있어 수면하 지형 보 간 방법이 가미되어 진다면 실제에 가까운 지형을 추출할 수 있을 것으로 판단된다.
- 앞으로 수자원 이용 수준이 더욱 고도화될 것으로 볼 때, 이러한 댐의 용수공급에 대한 역할은 더욱 증가할 것으로 보인다. 따라서 수자원의 확보를 위한 새로운 댐의 건설이나 기존 댐의 효율적 운영방안에 대한 연구는 지속적으로 이루어져야 하며, ® 저수지는 그 예비 설계단계에서 공급 가능한 수량을 평가하고 필요한 저수지의 규모를 결정할 필요가 있다.
- 즉, 토탈스테이션에 의한 자료보다 자료수가 많은 GPS와 음향측심기의 조합에 의해 취득된 자료의 내용 적을 설계에 이용하여도 무방할 것으로 보이며, 토탈스테이션에 의해 취득할 수 있는 자료의 한계를 GPS와 음향측심기의 조합에 의해 취득한다면 세밀한 지형까지 추출할수 있을 것으로 보인다.
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