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삼각요소법을 이용한 중력자료의 지형보정
Gravimetric Terrain Correction using Triangular Element Method 원문보기

지구물리와 물리탐사 = Geophysics and geophysical exploration, v.13 no.2, 2010년, pp.169 - 174  

임형래 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  이희순 (경인교육대학교 과학교육과) ,  박영수 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  임무택 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  정현기 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부)

초록
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중력탐사 자료 처리 과정 중 더 정밀한 지형보정을 수행하기 위하여 삼각요소법(triangular element method)을 이용한 지형보정의 효과를 검증하였다. 삼각요소법은 임의 다면체를 삼각형 면들의 조합으로 구성하여 중력 효과를 계산하는 방법이다. 이 방법을 이용하면 기존 지형 보정에서 사용하는 사각 기둥의 조합으로 지형을 구성하는 것보다 지형을 실제에 가깝게 근사할 수 있으므로 정밀한 지형효과 계산이 가능하다. 이 연구에서는 해석해가 존재하는 원뿔모델을 이용하여 삼각요소법을 이용한 지형보정효과를 검증하였다. 또한 지금까지 많이 사용되어 왔던 사각프리즘법과의 차이를 보이기 위해 지형효과 차이가 많이 발생하는 경사모델에서 두 방법의 차이를 보였다. 이 연구에서 제안한 삼각요소법을 이용한 지형보정 프로그램을 우리나라 남해안의 중력자료에 적용하여 그 효용성을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We developed a precise terrain correction program using triangular element method (TEM) for microgravity data processing. TEM calculates gravity attraction of arbitrary polyhedra whose surface is patched by triangles. We showed that TEM can calculate more precise terrain effect than conventional rec...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 흔히, 우리나라에서 중력탐사를 할 때 산악지형으로 들어가면 경사진 계곡사이에서 측정하게 되는 경우가 많이 생긴다. 본 경사모델은 이러한 경우에 지형효과가 얼마나 발생하며 각각 사각프리즘방법과 삼각요소법이 얼마나 차이를 보이는지를 알아보고자 한다. 경사면 하부 관측점(별표)에서 경사각에 따른 두 방법의 차이를 Table 2에 정리하였다.
  • 이때 경사가 급한 지역에서는 격자점에서의 수평사각면으로 지형을 근사하므로 필연적으로 오차를 포함하게 된다. 본 장에서는 삼각요소법의 특성과 삼각요소법의 정밀도를 사각프리즘법의 정밀도와 비교하고자 한다.
  • 평면을 구성하는 최소 단위가 삼각형이므로 사각형으로 지형을 표현하는 것보다 삼각형의 조합으로 지형을 구성하는 것이 지형 근사 오차를 줄일 수 있으며 특히 경사면에서는 사각프리즘법은 큰 오차를 만들 수 있다. 이번 연구에서는 이를 몇 가지 모형에 대해서 비교하여 삼각요소법으로 계산한 지형 효과가 더 오차가 적음을 보이고자 한다.

가설 설정

  • 6(b)는 육지와 바다를 삼각형의 조합으로 근사하고 지형 효과가 계산될 윗면과 아랫면을 보여준다. 지형보정 효과의 계산은 중력 측정점을 기준으로 부게 판으로 덮였다고 가정하고 나서 실제 지형을 뺀 부분을 계산한다. 따라서 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
사각프리즘법은 무엇인가? 사각프리즘법(PRM)은 주어진 지형자료(Digital Elevation Model, DEM)에서 각 격자점을 중심으로 가지는 수평사각면에 격자점의 지형자료를 높이로 가지는 사각기둥들의 조합으로 지형을 근사하고, Talwani and Ewing (1960)의 방법을 이용하여 사각기둥 각각의 중력효과를 계산하여 더한다. 이때 경사가 급한 지역에서는 격자점에서의 수평사각면으로 지형을 근사하므로 필연적으로 오차를 포함하게 된다.
삼각요소법은 어떻게 중력 효과를 계산하는가? 삼각요소법(TEM)은 임의 다면체를 삼각형 면들의 조합으로 표현하고 각 삼각형의 선적분을 통하여 중력 효과를 계산한다(Zhou et al., 1990).
본 연구에서 삼각요소법을 이용한 지형보정 프로그램의 장점은 무엇인가? 이 연구에서는 삼각요소법을 이용하여 지형보정 프로그램을 구현하였고, 주어진 지형자료로부터 원하는 반지름 안의 지형 효과를 계산하여 지형 보정을 수행하였다. 이 프로그램의 장점은 더 정밀한 지형 자료가 주어질수록 더 정밀한 지형 보정을 수행할 수 있고, 보조적인 측량으로 중력 측정점 주위의 지형을 세밀하게 주면 지형 자료를 최소한의 오차로 근사가 가능한 삼각요소법을 이용하여 지형보정을 수행하여 고정밀 중력 탐사 자료를 처리할 수 있다는 점이다.
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참고문헌 (11)

  1. 이희순, 임형래, 2010, 소규모 이상체의 중력탐사를 위한 정밀지형보정, 한국지구과학회지, 31(1), 1-7. 

  2. Aiken, C. L., and Cogbill, A. H., 1998, Recent developments in digital gravity data acquisition on land, The Leading Edge, 17, 93-97. 

  3. Barnett, C. T., 1976, Theoretical modeling of the magnetic and gravitational fields of an arbitrary shaped three-dimensional body, Geophysics, 41, 1353-1364. 

  4. Butler, D. K., 1984, Microgravimetic and gravity gradient techniques for detection of subsurface cavities, Geophysics, 49, 1094-1096. 

  5. Farr, T. G., Rosen, P. A., Caro, E., Crippen, R., Duren, R., Hensley, S., Kobrick, M., Paller, M., Rodriguez, E., Roth, L., Seal, D., Shaffer, S., Shimada, J., Werenr, M., Oskin, M., Burbank, D., and Alsdorf, D., 2007, The Shuttle Radar Topography Mission, Review of Geophysics, 45, RG2004, doi:10.1029/2005RG000183. 

  6. Gotze, H.-J., and Lahmeyer, B., 1988, Application of threedimensional interactive modeling in gravity and magnetics, Geophysics, 53, 1096-1108. 

  7. Guptasarma, D., and Singh, B., 1999, New scheme for computing the magnetic field resulting from a uniformly magnetized arbitrary polyhedron, Geophysics, 64, 70-74. 

  8. Okabe, M., 1979, Analytical expressions for gravity anomalies due to homogeneous polyhedral bodies and translations into magnetic anomalies, Geophysics, 44, 730-741 

  9. Singh, B., and Guptasarma, D., 2001, New method for fast computation of gravity and magnetic anomalies form arbitrary polyhedra, Geophysics, 66, 521-526. 

  10. Talwani, M., 1973, Computer usage in the computation of gravity anomalies. In: Bolt, B. A. (Ed.), Methods in Computational Physics: Geophysics, Academic Press, New York, 343-389. 

  11. Zhou, X., Zhong, B., and Li, X., 1990, Gravimetric terrain corrections by triangular-element method, Geophysics, 55, 232-238. 

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