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최신 중력 자료의 획득을 통한 우리나라 지오이드 모델 업데이트
The Update of Korean Geoid Model based on Newly Obtained Gravity Data 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.29 no.1, 2011년, pp.81 - 89  

이지선 (서울시립대학교 공간정보공학과) ,  권재현 (서울시립대학교 공간정보공학과) ,  금영민 (서울시립대학교 공간정보공학과) ,  문지영 (국토지리정보원 측지과)

초록
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기존의 우리나라의 지상중력 자료는 지역적으로 편향된 분포를 나타내며, 특히 산악지역에서는 그 분포가 현저히 떨어진다는 문제점이 존재하였다. 이러한 문제점은 GPS/Levelling 자료에서도 나타나며 이로 인하여 지오이드 정확도 향상에 한계가 있었다. 그러나 2008년부터 국토지리정보원에서 수행하고 있는 통합기준점 및 수준점 중력측량사업에서 새로운 중력 자료 및 GPS/Levelling 자료를 획득하였으며, 특히 이러한 자료들은 기존의 중력 및 GPS/Levelling 자료에 비해 월등한 분포와 정밀도를 나타내기 때문에 우리나라 지오이드 모델의 정밀도를 개선하는 기본 자료로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 품질이 검증된 기존 자료와 새롭게 획득된 중력 자료를 포함하여 지오이드 모델을 구축하였다. 구축된 지오이드 모델의 정밀도는 새롭게 획득된 927점의 GPS/Levelling 자료와 비교한 결과 약 5.29cm로 나타났으며, 합성지오이드의 적합도 및 정밀도는 각각 약 2.99cm와 3.67cm로 산출되었다. 본 연구를 통하여 산출된 최신 지오이드 모델은 새로운 중력 자료를 포함하기 전에 구축된 모델에 비하여 우리나라 전역에서 약 27% 정도 정밀도가 향상되었으며, 특히 현저히 낮은 분포를 보이던 강원 및 경상지역에서는 중력자료의 업데이트에 의하여 약 42%의 정밀도 향상이 이루어 졌다. 2010년에 통합기준점 사업 및 수준점 측량사업을 통하여 약 4,000여점의 중력 자료와 300여점의 GPS/Levelling 자료가 획득되었기 때문에 향후 본 자료들을 함께 활용한다면 지오이드 모델 정밀도의 향상과 더불어 객관적으로 정밀도 검증이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The previous land gravity data in Korea showed locally biased irregular distribution. Especially, this problem was more serious in the mountainous area where the data density was significantly low. The same problem appeared in GPS/Levelling data thus the precision of the geoid could not be improved....

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 앞서 언급한 두 사업을 통하여 획득된 중력 자료는 기존의 중력 자료가 가지고 있던 분포 상의 문제점을 해결하는데 주요한 역할을 할 수 있으며, GPS/Levelling 자료는 지오이드 모델의 정밀도를 보다 객관적으로 검증하는데 활용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2008년부터 새롭게 획득된 중력 및 GPS/Levelling 자료를 이용하여 기존 지오이드 모델을 업데이트하고, 그 정밀도를 분석하고자 하였다.
  • 있다. 따라서 통합기준점 및 수준점 중력 자료가 포함되기 전과 후의 중력지오이드 모델을 비교함으로서 자료의 업데이트에 따른 지오이드 모델의 개선 효과를 분석하고자 하였다.
  • 본 논문에서는 2008년 이후로 통합기준점 및 수준점 중력측량사업을 통하여 많은 지상중력 자료가 획득되어지고 있으며, 신뢰성 높은 GPS/Levelling 자료가 확보되고 있기 때문에 본 자료들의 업데이트에 따른 지오이드 모델의 개 선 효과를 분석 하고자 하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 본 논문은 최신 지오이드 모델을 구축함과 동시에 2008 년부터 2009년까지 획득된 중력 자료를 지오이드 모델 계산에 활용하였을 때 그 효과를 분석하는데 주목적이 있다. 따라서 통합기준점 및 수준점 중력 자료가 포함되기 전과 후의 중력지오이드 모델을 비교함으로서 자료의 업데이트에 따른 지오이드 모델의 개선 효과를 분석하고자 하였다.
  • 특히 우리나라의 지상중력 자료의 경우 분포 및 정밀도가 상이한 자료를 통합하여 이용하고 있기 때문에, 기존 중력 자료에 포함된 오차가 새로운 자료에 포함되지 않도록 하기 위해서는 적분반경을 적절하게 제한할 필요가 있다. 본 연구에서는 0.05°, 0.1°, 0.2°, 0.3°, 0.5°, 1°, 3°, 5°, 10°, 전영 역과 같이 다양한 경우의 수를 고려하여 최적 의 변수를 선정하고자 하였다.
  • 따라서 실제 비행고도상에서 제거된 효과와 동일한 효과를 나타내는 반경을 지상에서 찾아서 복원해주어야 한다. 본 연구에서는 200km부터 500km까지 100km 간격으로 다른 반경을 적용하여 최적의 복원반경을 찾고자 하였으며, 그 결과 400km일 때 지오이드 모델과 GPS/Levelling 자료의 차이가 최소가 됨을 알 수 있었다.
  • 먼저 전 지구 중력장 모델과 지형자료는 기존의 연구에서와 동일하게 EGM2008(Earth Geopotential Model 2008)과 SRTM(Shuttle Terrain Model)을 이용하였으며 EGM2008의 최대차수는 360°로 적용하였다. 본 연구에서는 중력 자료의 업데이트에 따른 지오이드 모델의 개선 효과를 분석하는데 주목적이 있으므로, 중력 자료에 대해서만 상세히 기술하기로 한다. 따라서 전 지구중력장 모델과 지형자료와 관련된 자세한 내용은 이지선 등(2009b)을참조하기 바란다.
  • 2 지오이드 모델 개발에서는 지오이드 모델을 구죽하기 위한 최적의 변수를 선정하고, 최신 지오이드 모델을 구축하였다. 본 장에서는 구축된 지오이드 모델을 GPS/Levelling 자료와 비 교함으로서 구축된 지오이드의 정 밀도를 분석 하고자 한다.
  • 수준점 중력측량사업은 2009년부터 약 3년간 지속되는 사업으로, 국토 전역에 대한 중력측량을 실시하여 한반도의 안정 적 인 중력 망을 구축하고, 수준점 성 과의 정표고 산출 및 한반도 정 밀 지 오이드 모델 구축의 기 반을 마련하여 수준점 성과의 정확도 향상, 측량 능률의 극대화(GPS 수준측량의 실용화)를 도모하고자 한다. 2009년에 총 1, 425점의 중력 자료가 획득되 었으며, 통합기준점과 달리 수준점에서의 중력 자료는 강원도, 경상도 등의 산지가 많은 지 역에서 먼저 수행되었기 때문에 상대적으로 낮은 분포를 보이던 산악지 역에서 중력 자료를 얻을 수 있다는 큰 장점이 있다 (국토지리정보원, 2009).
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참고문헌 (15)

  1. 국토지리정보원 (2008), 통합기준점측량 사업계획, 국토지리정보원, http://www.ngii.go.kr/board. 

  2. 국토지리정보원 (2009), 중력측량(경북지구) 설계설명서 공고, 국토지리정보원, http://www.ngii.go.kr/board. 

  3. 국토지리정보원 (2010), 중력측량(통영/서울/광주/공주/경주지구) 설계설명서 공고, 국토지리정보원, http://www.ngii.go.kr/board. 

  4. 국토해양부 (2010), 국가기준망 관리혁신 기술개발 완료 보고서, 건설교통기술연구개발사업 지능형국토정보기술혁신사업 R&D / 07국토정보C02, 한국건설교통기술평가원. 

  5. 금영민, 권재현, 이지선, 최광선, 이영철 (2010), 선상 중력 자료의 처리 및 정밀도 분석, 한국지형공간정보학회지, 한국지형공간정보학회, 제 18권, 1호, pp. 88-97. 

  6. 윤홍식, 이동하 (2005), Least Square Collocation에 의한 GPS/Levelling의 정확도 개선, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제 32권, 4호, pp. 385-392. 

  7. 이석배 (2000), 중력학적 방법 및 위성측지 방법에 의한 지오이드 모델링에 관한 연구, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제18권, 4호, pp. 359-367. 

  8. 이지선, 권재현, 이보미, 홍창기 (2009a), 항공중력측정에 의한 프리에어 이상 산출, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제 27권, 2호, pp. 139-147. 

  9. 이지선, 권재현, 이보미, 홍창기 (2009b), 항공중력지오이드 모델 구축 및 검증, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제 27권, 2호, pp. 159-167. 

  10. 해양수산부 (2005), 정밀 지오이드 모델 구축에 관한 연구, 해양한국발전프로그램(KSGP) 연구개발사업 연구 보고서, 부산대학교 SG연구사업단. 

  11. Anderson, O.B., Knudsen, P., Berry, P., Kenyon, S., (2008), The DNSC08 global gravity anomaly field, EGU 2008 meeting. 

  12. Forsberg, R., (2002), Downward continuation of airborne gravity data - an Artic case study, Proc. 3rd Meeting of the International Gravity and Geoid Commission : Gravity and Geoid 2002, pp. 51-56. 

  13. Forsberg, R., Tscherning C.C., Kundsen, P., (2003), An overview Manual of the GRAVSOFT, Kort & Matrikelstyrelse. 

  14. Pavlis, N. K., (2008), Development, Evaluation, and Use of Global Earth Gravitational Models(EGM), IGeS 2008 Int'l Geoid School : The Determination and Use of the Geoid. 

  15. Wong, L., Gore, R., (1969), Accuracy of geoid heights from modified Stokes kernels, Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, Vol. 18, pp. 81-91. 

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