하천이나 해양의 수심에 관한 정보는 주로 수면에서 해저까지의 음파신호의 왕복시간을 관측하는 음향측심에 의해 취득되며 이외에도 사진측량, 수중측량, 레이저 측량 등이 있다. 이 방법은 주로 수심이 얕은 해안이나 하천 등의 항로도 작성에 이용된다. 한편 부유물질의 영향이 적고, 수질이 양호한 해역에서는 항공사진 또는 인공위성 영상을 활용할 수도 있다. 현재 우리 나라의 경우 전반적인 수심측량이 완료되었으나, 측량된 수심의 점밀도가 비교적 낮은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현재 가장 많이 이용되고 있는 음향측심기를 이용해 하천의 수심을 측정하고, GPS-RTK기법으로 평면위치를 측량하여 격자 수심도를 작성하여 그 정확도를 비교 분석하였으며, 그 결과 음향측심기에 의한 수심측량이 기존의 방법에 비해 상대적으로 정확하고 경제적인 수심측량이 가능하다고 판단되었다.
하천이나 해양의 수심에 관한 정보는 주로 수면에서 해저까지의 음파신호의 왕복시간을 관측하는 음향측심에 의해 취득되며 이외에도 사진측량, 수중측량, 레이저 측량 등이 있다. 이 방법은 주로 수심이 얕은 해안이나 하천 등의 항로도 작성에 이용된다. 한편 부유물질의 영향이 적고, 수질이 양호한 해역에서는 항공사진 또는 인공위성 영상을 활용할 수도 있다. 현재 우리 나라의 경우 전반적인 수심측량이 완료되었으나, 측량된 수심의 점밀도가 비교적 낮은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현재 가장 많이 이용되고 있는 음향측심기를 이용해 하천의 수심을 측정하고, GPS-RTK기법으로 평면위치를 측량하여 격자 수심도를 작성하여 그 정확도를 비교 분석하였으며, 그 결과 음향측심기에 의한 수심측량이 기존의 방법에 비해 상대적으로 정확하고 경제적인 수심측량이 가능하다고 판단되었다.
Depth of water information is obtained mainly from echo-sounding instrument which observes the round-trip time of signal from water surface to the bottom. Photogrammetry, underwater survey and laser survey etc. are also used as another method of bathymetric surveying. These methods are used speciall...
Depth of water information is obtained mainly from echo-sounding instrument which observes the round-trip time of signal from water surface to the bottom. Photogrammetry, underwater survey and laser survey etc. are also used as another method of bathymetric surveying. These methods are used specially for making track chart in a shallow water area. On the other hand, aircraft or satellite imagery ara also used in the sea area where the effect of suspended material is low and water quality is good. Presently, general bathymetric surveying has been performed in our country, but the spatial density of surveyed point are relatively low. Therefore, in this study we built a grid water depth chart which measured combing echosounder with GPS-RTK method and the depth accuracy was analyzed by using the data of direct survey water depth. As a results, the bathymatric mapping which use echosounder is more economical method compared to the existing methods.
Depth of water information is obtained mainly from echo-sounding instrument which observes the round-trip time of signal from water surface to the bottom. Photogrammetry, underwater survey and laser survey etc. are also used as another method of bathymetric surveying. These methods are used specially for making track chart in a shallow water area. On the other hand, aircraft or satellite imagery ara also used in the sea area where the effect of suspended material is low and water quality is good. Presently, general bathymetric surveying has been performed in our country, but the spatial density of surveyed point are relatively low. Therefore, in this study we built a grid water depth chart which measured combing echosounder with GPS-RTK method and the depth accuracy was analyzed by using the data of direct survey water depth. As a results, the bathymatric mapping which use echosounder is more economical method compared to the existing methods.
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문제 정의
실정이다. 따라서 본 연구에서는 4곳의 수위관측소의 각 지점에서 직접 관측한 수심을 음향측심기를 이용해 관측한 수심과 비교해 정확도를 분석해 보았다. 그 결과 측심추에 의한 수심 측정시 물의 흐름에 대한 관측위치 변화가 다른 지점에 비해 크게 발생한 2지점을 제외한 나머지 지점의 수심 오차는 5cm 이내로 나타났다.
현재 하천이나 바다의 수심측량은 대부분 GPS와 EchoSounder에 의해 이루어지고 있지만 그 정확도에 대해서는 별도의 검증이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 GPS와 EchoSounder를 이용하여 하천에 대한 수면위치와 수심을 동시에 연속적으로 관측하여 두 데이터의 동기화를 통해서 수심도와 등고선도를 제작하고, 4곳의 수위관측소에서 관측된 수심과 직접 비교하여 그 정확도를 분석하고 GPS 와 EchoSounder를 이용한 수심측량의 효용성을 검토하고자 한다.
제안 방법
관측된 수심의 정확도 산정을 위흐여 영산강 유역부근 4개의 수위관측소 영점표고를 기준으로 수심측량을 하기 위하여 강 유역에 거리표를 10m 간격으로 설치하여 횡단 측량과 수심측량을 3개 지점으로 나누어 3회 관측하여 평균수심을 구하였다. 수행한 결과는 표 4와 같다.
기준점측량에서 관측된 기준점에 GPS 기지국을 설치하고 측량선에 이동국 GPS수신기 및 음향측심기를 설치하여 수심측량을 수행한 후 기록지상의 에러 데이터 수심을 분석 처리하여 수심도 등고선도, 수심평면도 항적도를 작성하였고, 그 결과는 그림 8〜11에 나타내었다.
우안에 10m 간격으로 예정항로(측심선)를 표시하여 노트북에 입력하고, 미리 정확한 위치가 결정된 기준점에 기지국용 GPS 수신기를 설치하고 예정 측심선을 따라 수면 위치는 RTK방식으로 측정하고수심은음향측심기로음파를8º〜10° 범위로 발진시켜 되돌아오는 음파의 시간 변위에 의해 수심을 측정하여 두 데이터의 동기화(시간일치)를 통하여 위치와 수심을 결정하였다. 또한 정확도 검증을 위해 4개의 수위관측소에서 별도로 수심을 측정하여 수위를 비교하였다.
DGPS (Differential GPS)측량방식은 단독측위시 발생하는 오차를 줄이기 위하여 최소 2대 이상의 GPS수신기에서 동일 한 시간에 동일한 위성신호를 수신, 같은 성분의 오차를 상대적으로 동시에 소거함으로써 정확도를 높이는 GPS 측량법의 하나이고, RTK(Realt1me Kinematic) 실시간 이동측량의 약어로서 DGPS와 동일한 방법이나 코드를 해석하는 DGPS와 달리 반송파를 해석함으로써 위치 정확도를 1 〜 2cm로 높이는 GPS측량법으로 넓은 의미에서는 RTK방법도 사실은 DGPS방법에 속하나 관용적으로 위와 같이 분류한다. 본 연구에서 GPS 기준점측량은 STATIC (정지측량) 방식으로 L1/L2 2주파 수신기를 이용해 상공시계 15° 제한, 데이터 수신간격(epoch) 15초 간격으로 2시간 이상 관측하였고, 수심측량은 RTK방식으로 관측하였다.
영산강유역에 GPS기지국을 선정하기 위하여 나주시 동단과 금성산일대에 분포되어 있는 4개의 국가 삼각점을 고정점으로 하여 4대의 2주파 GPS수신기를 이용하여 STATIC 방식으로 동시에 2시간씩 관측하여 GeoGenius 를 이용하여 기선해석을 실시하여 평 면오차 ±20〜30mm 이내인 삼각점만을 이용하여 다각삼각망을 폐합하고, 망 조정 및 XY망 평균계산을 하여 JX, /Y성분의 보정 값이 10mm 이내인 값으로 신설점을 확정하였다. 수심측량을 위한 수준점은 나주시 영산포 유역 좌안에 위치한 영산 대교 교대부근의 수위표 전용 수준점 외 3점을 이용하였다.
수심측량을 위해 미리 영산강유역의 좌 . 우안에 10m 간격으로 예정항로(측심선)를 표시하여 노트북에 입력하고, 미리 정확한 위치가 결정된 기준점에 기지국용 GPS 수신기를 설치하고 예정 측심선을 따라 수면 위치는 RTK방식으로 측정하고수심은음향측심기로음파를8º〜10° 범위로 발진시켜 되돌아오는 음파의 시간 변위에 의해 수심을 측정하여 두 데이터의 동기화(시간일치)를 통하여 위치와 수심을 결정하였다. 또한 정확도 검증을 위해 4개의 수위관측소에서 별도로 수심을 측정하여 수위를 비교하였다.
대상 데이터
본 연구의 실험관측 대상지인 영산강은 우리 나라 서남부 동경 126° 27' 17" 〜127° 05' 50”, 북위34° 48' 09" 〜 35° 29' 25” 사이에 위치하며, 총 유역면적은3, 371.3km2 이고, 본류의 유로 연장은 136.0km이며, 동서와 남북간의최징거리가 각각 61.3km, 89.7km이고, 유역의 평균폭은 26.5km, 유역의 형상계수는 0.204이다.
수심측량을 위한 수준점은 나주시 영산포 유역 좌안에 위치한 영산 대교 교대부근의 수위표 전용 수준점 외 3점을 이용하였다.
이론/모형
본 연구에서는 단일파 방식을 이용하였다. 수면에서 매우 짧은 시간 지속하는 음파을 수저에 발사하면, 음파는 사방에 확산하여 전파된다.
성능/효과
따라서 본 연구에서는 4곳의 수위관측소의 각 지점에서 직접 관측한 수심을 음향측심기를 이용해 관측한 수심과 비교해 정확도를 분석해 보았다. 그 결과 측심추에 의한 수심 측정시 물의 흐름에 대한 관측위치 변화가 다른 지점에 비해 크게 발생한 2지점을 제외한 나머지 지점의 수심 오차는 5cm 이내로 나타났다. 따라서 관측조건에 따라 여러 가지 오차를 수반할 수 있는 측심추를 이용한 수심측량보다는 상대적으로 이러한 오차영향을 적게 받는 음향측심기를 이용한 수심측량이 효과적인 수심측량 방법임을 알 수 있었다.
그 결과 측심추에 의한 수심 측정시 물의 흐름에 대한 관측위치 변화가 다른 지점에 비해 크게 발생한 2지점을 제외한 나머지 지점의 수심 오차는 5cm 이내로 나타났다. 따라서 관측조건에 따라 여러 가지 오차를 수반할 수 있는 측심추를 이용한 수심측량보다는 상대적으로 이러한 오차영향을 적게 받는 음향측심기를 이용한 수심측량이 효과적인 수심측량 방법임을 알 수 있었다.
수심 오차에 대한 비교분석 결과는 표 5와 같고 수심 오차에 대한 최대 값은 영산포 관측소 제3지점과 능주 관측소 제3지점에서 수심 오차가 각각 0.270m와 0.198m로 가장 크게 차이가 났는데 이는 측심 표척에 의한 수심 관측 시 다른 위치에 비해 상대적으로 물살이 세서 고무보트의 요동에 의한 관측위치의 변화 때문인 것으로 사료된다. 다른 관측지점에서는 수심 차이가 5cm 이내로 나타났다.
후속연구
향후 음향측심기를 이용한 수심측량의 정확도 향상을 위해서는 흘수선변화와 시간에 따른 조위변화, 염분, 수온, 수압 등을 효과적으로 보정할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
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