[논문]CG-5 상대중력계를 이용한 중력관측 및 중력망조정에 관한 연구

황학; 윤홍식; 이동하

CG-5 상대중력계를 이용한 중력관측 및 중력망조정에 관한 연구
Research for Gravity Measurements Using CG-5 Autograv System and Network Adjustment 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.27 no.1, 2009년, pp.713 - 722

황학 (성균관대학교 건설환경연구소) , 윤홍식 (성균관대학교 사회환경시스템공학과) , 이동하 (성균관대학교 건설환경연구소)

초록
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중력측량은 지구중력장 결정, 지각의 수직운동, 지오이드면의 변화, 해수면변화, 기후변화 등 측지학적, 지구동력학적 연구의 기초이다. 국토지리정보원에서는 최근 들어 FG-5 절대중력계를 도입하여 절대중력 기준망의 구축을 위한 틀을 마련하였고 다차원 다기능 기준점인 통합기준점을 전국에 약 1,200점을 설치하여 상대중력측량을 실시함으로써 한국의 고정밀 지오이드모델의 개발에 큰 기여를 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 상대중력측량의 기본적인 이론 및 방법을 상세하게 설명하였고, 최신 상대중력계 Scintrex CG-5를 이용하여 총 21점에 대한 상대중력측량을 수행하였으며, 자유망조정 및 무게제한 망조정 방법을 이용하여 중력성과를 계산 및 비교 분석하였다. 결과, 두 가지 방법 모두 높은 정밀도의 중력성과 계산이 가능하지만 자유망조정이 무게제한 망조정 방법에 비해 상대적인 우위를 보여주는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Gravity measurement can determine the earth gravitational field, also is the fundamental to the research of earth gravitational field, geodesy and geodynamic, vertical movement of the crust, geoid surface, sea level and climate etc. Recently, National Geographic Information Institute (NGII) introduced FG-5 absolute gravity meter in order to lay a foundation for establishment of Absolute Gravity Network, and furthermore NGII plan to construct about 1,200 multi dimensional and function Unified Control Points(UCP) in nationwide. It will play an important role in development of high accuracy geoid model in South Korea. This paper explains the fundamental theory and method of relative gravity measurement, surveys the relative gravity of 21 stations using latest Scintrex CG-5 relative gravimeter. In addition, it calculates gravity values, compare and analysis gravity survey results using datum-free adjustment and weighted constraint adjustment. The results indicate show that datum-free and weighted constraint adjustment methods are available to determine high accuracy gravity achievement, datum-free method is more advantage than weighted constraint adjustment.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 통합기준점을 비롯한 대량의 상대 중력측량이 이루어지는 현 시점에서 상대중력관측의 기본적인 이론과 측량방법을 고찰하였고 상대중력측량 성과에 대한 망조정 방법에 대해 논의하였다. 구체적으로 최신 상대중력계 CG-5를 소개하고, 이 장비를 이용하여 총 21 점에 대한 상대중력측량을 수행하였으며, 자유망조정(datum-free adjustment) 및 무게제한 망조정 (weighted constraint adjustment) 방법을 이용하여 각각의 중력관측 성과를 계산 및 비교함으로써 중력망조정이 중력성과에 미치는 영향을 분석하였다.

제안 방법

매개 중력관측점에서의 중력측량은 3 대회를 관측하였으며, CG-5 중력계의 관측시간을 120s, 시작 지 연시간을 20s로 설정하였다. 또한, 고주파의 노이즈를 제거하는 "Autor亲ct”기능과 지진 등 저주파 요소를 제거하는 "Seis蛔cfilter”기능을 사용하였다.
구체적으로 최신 상대중력계 CG-5를 소개하고, 이 장비를 이용하여 총 21 점에 대한 상대중력측량을 수행하였으며, 자유망조정(datum-free adjustment) 및 무게제한 망조정 (weighted constraint adjustment) 방법을 이용하여 각각의 중력관측 성과를 계산 및 비교함으로써 중력망조정이 중력성과에 미치는 영향을 분석하였다.
포함시 켰다. 매개 중력관측점에서의 중력측량은 3 대회를 관측하였으며, CG-5 중력계의 관측시간을 120s, 시작 지 연시간을 20s로 설정하였다. 또한, 고주파의 노이즈를 제거하는 "Autor亲ct”기능과 지진 등 저주파 요소를 제거하는 "Seis蛔cfilter”기능을 사용하였다.
본 연구는 고정밀 상대중력계 CG-5를 소개하고 상대 중력측량의 이론과 측량방법을 상세히 설명하였으며, 관측된 총 21점의 중력점에 대한 절대 중력값을 결정하기 위해 수원 절대중력원점과 수원 중력보조점, 대전 중력 보조점을 이용하여 자유망조정 및 무게제한 망 조정을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다. 높은 정밀도의 상대중력측량을 위해서는 왕복 관측이 필수적이며 기준점과 중복점 및 결합점을 적절히 배치하여 중력관측망을 구성해야 한다.
본 연구에서는 수원에 위치한 절대중력원점을 시점 및 종점으로 하는 총 21점에 대한 환폐합 중력측량을 수행하였고, 일별 관측은 Ladder 형식의 왕복측량을 실시하였으며, 전체 망구성에는 수원과 대전의 중력 보조점도 포함시 켰다. 매개 중력관측점에서의 중력측량은 3 대회를 관측하였으며, CG-5 중력계의 관측시간을 120s, 시작 지 연시간을 20s로 설정하였다.
제3절에서 설명한 자유망조정 및 무게제한 망조정을수행하기 위해 자유망조정에서는 수원 절대중력원점 (SUWN)의 성과를 이용하였고, 무게제한 망조정에서는수원 절대중력원점 및 수원(suwn)과 대전(daej)에 위치한 중력 보조점의 성과를 고정점으로 추가하여 처리하였다. 수원 절대중력원점의 경우, 국토지리정보원 고시 제 2001-82호(2001.
444mGal로 1981년 11월에 관측된 성과이다.중력계산에 필요한 좌표 및 정표고 성과는 GPS 정 밀관측 및 정 밀수준측량을 통해 결정하였다. 표 3은 망조정 방법에 따른 계산결과를 표시한 것으로자유망조정과 무게제한 망조정에 의해 결정되는 계기 보정 값 및 잔차와 중력성과에 대한 표준편차로 구분하여 정리하였다.
중력계산에 필요한 좌표 및 정표고 성과는 GPS 정 밀관측 및 정 밀수준측량을 통해 결정하였다. 표 3은 망조정 방법에 따른 계산결과를 표시한 것으로자유망조정과 무게제한 망조정에 의해 결정되는 계기 보정 값 및 잔차와 중력성과에 대한 표준편차로 구분하여 정리하였다. r.

이론/모형

본 연구에서 사용한 CG-5 상대중력계는 캐나다 Scintrex사에서 개발한 최신 상대중력계로서 관측범위가 8, 000mGal이고 관측 해상도는 O.OOlmGal에 달한다. 중력계에 GPS 및 정밀 시계를 탑재하여 정확한 평면 위치(X, y) 결정이 가능하므로 경도 위도 및 시간차(UTC) 를 이용하여 Longman(1959)의 공식에 의해 지구조석 보정을 자동으로 수행할 수 있다.

성능/효과

s 관점에서 볼 때 두 망조정 방법 모두 매우 작은 값을 나타내어 중력성과의 결정 정밀도가 매우 높음을 알 수 있다. 다만 자유망조정이 무게제한망조정 방법에 비해 계기보정 값을 보다 정확하게 결정하였으며, 잔차 및 중력성과의 표준편차에서도 0.003mGal의 상대적인 우위를 보여주고 있다. 그림 6에 표시한 중력관측량 잔차의 빈도 분포를 살펴보면 자유망조정과 무게제한 망조정에서 모두 정규분포를 이루고 있음을 볼 수 있으나 무게제한 망조정의 경우 그 분포가 집중되어 있으며 "0.

후속연구

또한, 다차원 . 다기능기준점인 통합기준점(Unified Control Points)을 10km간격으로 전국에 약 1, 200점을 배치하여 삼각점, 수준점, 중력점 등 다양한 기준점을 통합하여 활용할 수 있도록 하였는데, 통합기준점에 대한 상대중력측량 및 절대중력 성과의 결정은 한국의 고정밀 지오이드모델의 개발에 큰 기 여를 할 것으로 판단된다.
따라서 통합기준점을 비롯한 중력관측점의 정확도를 향상하기 위해서는 우선 국가적 차원에서의 절대중력기준점의 확장 및 절대 중력 기준 망과 중력보조점에 대한 재정비가 시급한 것으로 판단된다. 또한, 중력측량 작업규정의 재정립 및 상대 중력계의 기기성능검사 방법에 대한 연구 및 관리가 필요할 것으로 사료된다.

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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