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문제 정의
- 구축할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 1987년부터 실시한 정밀 2차 기준점측량 사업지역 중 현재까지 EDM 단일 관측지역으로 남아있는 곳을 대상으로 하여 GPS기준점과 연계된 망조정을 실시하여 EDM 단일 관측지역의 세계측지계 기준의 기준점 성과를 도출하였다. 연구의 진행은 이론적 고찰, 데이터 셋의 검증 및 재구축과 좌표계변환 및 지오이드 보정 등의 망조정 준비, 그리고 최종 망조정을 통한 성과산출의 순서로 수행되었으며, 또한 검측을 통하여 최종성과를 검증하였다.
제안 방법
- EDM 단일 관측망의 조정은 망에 속하는 GPS 2등 기준점 및 GPS망과 EDM망이 접하는 지역에서 EDM과 GPS 3등 기준점의 동일점을 추출하여 고정점으로 사용하였다. GPS 2등기준점은 1등측지기준점인 GPS상시관측점 전 점을 고정하여 전국 동시 망조정을 통하여 산출된 결과이며, GPS 3등 기준점은 관측점의 수가 8000점 이상이기 때문에 15개의 블록망을 구성하여 블록별 조정을 실시하고, 블록망에 포함된 2등 기준점 성과를 다점고정하여 최종적으로 산출된 결과이다.
- EDM 단일관측지역의 세계측지계에서의 성과 재산정을 위하여 데이터 셋에 대한 갱신 및 검증을 수행하였다. 기존의 정밀 1, 2차 실용성과는 Bessel타원체와 동경 원점을 기준으로 하는 동경측지계를 기준으로 하였으며, 좌표를 기준타원체면상으로 투영할 때 지오이드고를 무시하고 평균해수면을 고려하였다 본 연구에서는 예비조정과정을 통하여 세계측지계로의 좌표계 변환 및 지오이드고를 고려한 기준타원체면상으로의 투영 등을 고려하여 좌표산출에 반영하였다.
- 수행하였다. 기존의 정밀 1, 2차 실용성과는 Bessel타원체와 동경 원점을 기준으로 하는 동경측지계를 기준으로 하였으며, 좌표를 기준타원체면상으로 투영할 때 지오이드고를 무시하고 평균해수면을 고려하였다 본 연구에서는 예비조정과정을 통하여 세계측지계로의 좌표계 변환 및 지오이드고를 고려한 기준타원체면상으로의 투영 등을 고려하여 좌표산출에 반영하였다.
- 이전의 Bessel좌표계에서의 성과 중 일부를 망조정의 고정 점으로 사용한다면 변환에 따른 오차 및 왜곡 등으로 인하여 그 정확도가 저하될 우려가 있으므로 고정점으로 GPS 관측지역의 성과를 이용하는 것이 최선이라 판단되었다. 따라서 GPS관측점과 연계하여 경위도(BL) 망 조정이 수행되었으며, 이를 통하여 최종 성과를 산출하였다.
- 우리나라는 세계측지계로의 전환을 위하여 변환 모델 및 파라미터에 대한 지속적인 연구를 수행해왔으며, 그 결과 국토지리정보원에서는 변환 방법 및 변환파라미터를 고시하여, 변환에 이용하도록 하고 있다. 따라서 국토지리정보원에서 고시한 신뢰성 있는 좌표변환 방법 및 파라미터를 이용하여 좌표변환을 수행하였다.
- 당시에는 중력측정 기술 및 지오이드 모델의 부재로 인하여 지오이드고 보정을 수행할 수 없었으므로 평균해수면상의 거리를 사용하여 왔으나, 전 지구 지오이드 모델이 개발됨에 따라 지오이드 고에 대한 보정을 수행할 수 있게 되었다. 따라서 본 연구에서는 이전에 평균해수면으로 투영된 EDM 관측자료를 수평거리로 재환산한 후 표고와 지오이드고를 이용하여 기준타원체면상의 거리로 환산하였다.
- 본 연구에서는 지오이드고 보정단계까지를 망조정 준비 단계로 하여 정리하였으며, 실제 경위도(BL) 망 조정과정을 망조정 계산이라 분류하여 각 과정에서 분석한 내용을 정리하였다.
- 세계측지계로의 변환 및 지오이드고 보정, 그리고 GPS 2등 및 GPS망과의 경계부분에서 EDM과 GPS 3등 기준점의 동일점 등을 고정하여 최종 경위도(BL) 망조정을수행하였고, 표 4와 같은 결과를 얻었다. Mp는 망조정 결과의 단위중량에 대한 표준편차이며, Ms는 조정거리의 표준편차이다.
- 변환 모델로 Molodensky 모델을 사용하였으며, 변환파라미터는 국토지리정보원에서 고시한 파라미터를 사용하였다. 앞서 언급한 바와 같이 정밀 1, 2차 성과 산정시에는 평균해수면으로 투영한 거리를 사용했기 때문에, 지오이드고에 따른 영향을 보정하여 타원체면으로의 거리로 재환산하는 과정이 수행되었다. EDM 지역의 세계측지계 성과 산정을 위해서는 GPS로 관측하여 조정한 기준점을 고정하여 망조정을 실시하는 것이 높은 정확도를 확보할 수 있다.
- 따라서 본 연구에서는 1987년부터 실시한 정밀 2차 기준점측량 사업지역 중 현재까지 EDM 단일 관측지역으로 남아있는 곳을 대상으로 하여 GPS기준점과 연계된 망조정을 실시하여 EDM 단일 관측지역의 세계측지계 기준의 기준점 성과를 도출하였다. 연구의 진행은 이론적 고찰, 데이터 셋의 검증 및 재구축과 좌표계변환 및 지오이드 보정 등의 망조정 준비, 그리고 최종 망조정을 통한 성과산출의 순서로 수행되었으며, 또한 검측을 통하여 최종성과를 검증하였다.
- 이설 시기 및 관측기록부를 통한 다른 삼각점과의 연결상태 등을 확인하였고, 이설자료의 적합성 판단을 위하여 소규모 XY망조정을 수행하였다. 이설시기의 명확성 및 이설자료의 정확성을 판단하여 최종적으로 이설 점이 데이터 셋에 갱신되었다.
- 그림 3과 같이 수행되었다. 정밀 2차 데이터 셋 및 이설자료의 조사 및 검증을 통한 데이터 셋을 구축하고, KGD2002로의 좌표계변환을 수행하였다. 변환 모델로 Molodensky 모델을 사용하였으며, 변환파라미터는 국토지리정보원에서 고시한 파라미터를 사용하였다.
- 표 1의 데이터 셋을 기본으로 하여 정밀 2차 기준점 측량 이후에 이설된 자료에 대한 정리 및 분석을 실시하였다. 이설 시기 및 관측기록부를 통한 다른 삼각점과의 연결상태 등을 확인하였고, 이설자료의 적합성 판단을 위하여 소규모 XY망조정을 수행하였다.
대상 데이터
- 미터로 환산하여 나타내었다. 검측 결과와의 비교에 사용되는 데이터는 통계적 검토과정을 걸쳐서 표준편차가 3σ이내에 포함되는 것을 추출하여 사용하였다.
- 전북지구의 성과를 충청. 경기 지구의 고정점으로 사용하였으며, 충청.경기 지구와 서울.
- 측정 거리의 타원 투영보정은 기선의 길이와 두 점간의 상대적 높이에 민감하게 변하며, 지오이드로 인한 높이의 오차를 기선 길이 10km까지 최대 50cm로 가정할 경우, 길이 보정은 수 cm까지 발생할 수 있다. 본 연구에 사용된 관측 기선은 약 13100여개이며, 이 중 기선의 길이가 2~3km는 약 47%이고, l~2km가 15%, 그리고 3~4km가 26%이다. 이들 기선의 지오이드고 보정에 의한 영향은 기선길이의 변화로 알아볼 수 있는데, 지오이드고가 보정되면서 기선의 길이가 1~2cm의 변화를 보이는 것이 전체 기선의 58% 이며, 2~3cm로 변화된 것은 36%이며, 5cm이상의 변화를 보이는 것도 0.
- 본 연구에서 대상으로 한 기준점은 1987년부터 실시한 정밀 2차 기준점 측량 사업지역 중 현재까지 EDM 단일관측지역으로 남아있는 지역이다. 현재까지 EDM 단일관측지역으로 남아있는 지역은 대략 수도권 및 충청권, 전북권과 대구, 경남권, 나주와 광주, 순천과 광양지 역이다.
데이터처리
- 검측결과와 EDM 망조정 결과를 비교하여 경위도 오차를 미터로 환산하여 나타내었다. 검측 결과와의 비교에 사용되는 데이터는 통계적 검토과정을 걸쳐서 표준편차가 3σ이내에 포함되는 것을 추출하여 사용하였다.
이론/모형
- 정밀 2차 데이터 셋 및 이설자료의 조사 및 검증을 통한 데이터 셋을 구축하고, KGD2002로의 좌표계변환을 수행하였다. 변환 모델로 Molodensky 모델을 사용하였으며, 변환파라미터는 국토지리정보원에서 고시한 파라미터를 사용하였다. 앞서 언급한 바와 같이 정밀 1, 2차 성과 산정시에는 평균해수면으로 투영한 거리를 사용했기 때문에, 지오이드고에 따른 영향을 보정하여 타원체면으로의 거리로 재환산하는 과정이 수행되었다.
- 지오이드고 보정을 위해서는 세계 각지에서 측정된 중력 데이터를 이용하여 구축되었고 또한 여러 연구를 통하여 그 정확도가 검증된 EGM96 모델을 이용하였다. 측정 거리의 타원 투영보정은 기선의 길이와 두 점간의 상대적 높이에 민감하게 변하며, 지오이드로 인한 높이의 오차를 기선 길이 10km까지 최대 50cm로 가정할 경우, 길이 보정은 수 cm까지 발생할 수 있다.
성능/효과
- 검측데이터와 EDM 최종성과와의 차이를 경위도 2D-RMSE 평균을 고려하여 판단하였을 때, 부산에서 평균 6.4cm로 가장 크게 나타났으며, 대구에서 평균 1.4cm로 가장 작게 나타났다. 그림 4는 검측 결과와 망조정 결과를 비교하여 도시한 것이다.
- 본 연구에 사용된 관측 기선은 약 13100여개이며, 이 중 기선의 길이가 2~3km는 약 47%이고, l~2km가 15%, 그리고 3~4km가 26%이다. 이들 기선의 지오이드고 보정에 의한 영향은 기선길이의 변화로 알아볼 수 있는데, 지오이드고가 보정되면서 기선의 길이가 1~2cm의 변화를 보이는 것이 전체 기선의 58% 이며, 2~3cm로 변화된 것은 36%이며, 5cm이상의 변화를 보이는 것도 0.2%로 나타났다.
- EDM 지역의 세계측지계 성과 산정을 위해서는 GPS로 관측하여 조정한 기준점을 고정하여 망조정을 실시하는 것이 높은 정확도를 확보할 수 있다. 이전의 Bessel좌표계에서의 성과 중 일부를 망조정의 고정 점으로 사용한다면 변환에 따른 오차 및 왜곡 등으로 인하여 그 정확도가 저하될 우려가 있으므로 고정점으로 GPS 관측지역의 성과를 이용하는 것이 최선이라 판단되었다. 따라서 GPS관측점과 연계하여 경위도(BL) 망 조정이 수행되었으며, 이를 통하여 최종 성과를 산출하였다.
- 최종 망조정은 GPS 2등 기준점 및 GPS망과의 경계 부분의 3등 기준점을 고정점으로 사용하여 계산되었으며, 산출된 결과는 단위중량에 대한 표준편차(Mo)가 최소 1.37”, 최대 2.13”으로 나타났다.
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