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문제 정의
- 본 연구에서는 GPS/Leveling 데이터를 이용한 사이트 캘리브레이션을 통해 GPS 수준측량을 수행하고 직접수준측량 결과와 비교를 통해 정확도를 분석함으로써 GPS 수준측량의 가능성을 평가하였다.
- 현재 GPS를 통하여 수 cm 이내의 정밀도로 타원체고를 결정할 수 있기 때문에 이를 통한 지오이드고 산정이 가능하다. 본 연구에서는 복합기준점을 대상으로 수행된 GPS/Leveling 자료에서 지오이드고를 계산하였다. 위도 및 경도는 GRS80 타원체 기준이며, 표고는 수준측량 결과이며, Fig.
제안 방법
- 1. GPS/Leveling 기법을 통해 신설된 300여 개소 복합 기준점의 3차원 GRS80, 평면직각좌표 및 표고 성과를 산출하였으며, 이를 기반으로 약 1.5km 간격의 정밀 지역 지오이드를 구축하였다.
- 2. 사이트 캘리브레이션을 통한 GPS 수준측량을 수행하여 직접 수준측량 성과와 평균 2cm 이내 편차로 표고를 산정함으로써 GPS 수준측량의 가능성을 제시하였다.
- 본 연구에서는 대전광역시를 대상으로 신설된 300여 점의 복합기준점에 대한 GPS 및 수준측량을 수행하였다. GPS/Leveling 데이터를 통해 지오이드고를 산출하여 정밀 지역 지오이드를 구축하고, GPS 및 수준측량을 통해 얻어진 정밀한 평면위치 및 표고를 이용한 사이트 캘리브레이션을 수행하여 GPS를 이용한 수준측량에 적용하였다.
- 그리드 생성을 위해 "Northing", "Easting", "Elevation"으로 정의된 데이터를 이용하여 연구대상지의 정밀 지역 지오이드를 생성하였다.
- 기선해석은 현장관측에 수반되는 장애와 계산이 제대로 되었는가 등을 평가하는 과정으로 최종적으로 획득하고자 하는 관측점에 대한 위치를 결정하는 것은 아니다. 따라서 기선해석이 완료된 후 각 기선벡터와 공분산을 이용하여 망조정하는 단계를 거쳐 최종위치를 결정하였다.
- 본 연구는 대전광역시를 대상으로 신설된 복합기준점에 대한 GPS측량 및 수준측량을 수행하고, GPS/Leveling을 통해 각 기준점들의 평면위치, 표고 및 지오이드고를 산출하여 정밀 지역 지오이드를 구축하였다. 또한 GPS 수준측량을 수행하여 수준측량에 GPS의 활용 가능성을 평가하였다. 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이에 본 연구에서는 대전광역시를 대상으로 신설된 복합기준점에 대한 GPS 및 수준측량을 수행하고 GPS/Leveling을 통해 각 기준점들의 평면위치, 표고 및 지오이드고를 산출하여 정밀 지역 지오이드를 구축한다. 또한 사이트 캘리브레이션을 이용하여 GPS 수준측량의 가능성을 평가하였다. Fig.
- 본 연구는 대전광역시를 대상으로 신설된 복합기준점에 대한 GPS측량 및 수준측량을 수행하고, GPS/Leveling을 통해 각 기준점들의 평면위치, 표고 및 지오이드고를 산출하여 정밀 지역 지오이드를 구축하였다. 또한 GPS 수준측량을 수행하여 수준측량에 GPS의 활용 가능성을 평가하였다.
- 본 연구에서는 GPS/Leveling에 의해 계산된 지오이드고를 이용하여 정밀 지역 지오이드를 구축하였다. 지역 지오이드 구축을 위해 GRS80 타원체 상의 경위도 좌표를 평면직각 좌표로 변환하였으며, 각 위치에 대한 지오이드고를 이용하였다.
- 본 연구에서는 연구대상지 복합기준점을 대상으로 국토해양부가 설정한 원점, 정확도 분류, 가이드라인, 그리고 측량기법을 준수하여 GPS측량을 수행하였으며, 관측 기간은 2011년 11월 15일부터 11월 28일, 2012년 7월 26일부터 8월 7일, 2013년 6월 24일부터 8월 29일까지이며, 각 측점당 3시간씩 정지측량 방법으로 성능검사를 필한 GPS 수신기를 이용한 관측을 수행하였다. 연구대상지역에 대한 수준측량은 310개의 복합기준점을 대상으로 2급 정확도의 직접수준측량을 수행하였다.
- 3점의 기준점이 있다면 경사평면의 정의가 가능하며, 4점 이상의 기준점 성과가 있다면 캘리브레이션 결과의 잔차를 알 수 있다. 사이트 캘리브레이션은 TBC를 이용하여 복합기준점을 대상으로 수행하였으며, 복합기준점에 대한 GPS 수준측량을 수행하였다. Fig.
- 사이트 캘리브레이션을 위한 기준점으로 복합기준점 중 50개소의 직접수준측량 성과를 이용하였으며, 50개소의 복합기준점에 대한 GPS 수준측량을 수행하였다. Table 2는 GPS 수준측량과 직접 수준측량의 비교이며, Fig.
- 연구대상지의 지오이드는 북쪽이 높고 남쪽으로 갈수록 낮은 양상을 보였으며, 중력이상과 같은 특이한 형상이 나타나지는 않았다. 생성된 정밀 지역 지오이드를 3차원으로 나타내기 위해 contour map을 보간하여 mesh를 생성하고 지오이드고에 따라 표면을 매핑하였다. Fig.
- 9m정도를 나타내었다. 생성된 정밀 지역 지오이드의 형상을 파악하기 위해 이를 벡터로 도시하였다. Fig.
- 본 연구에서는 연구대상지 복합기준점을 대상으로 국토해양부가 설정한 원점, 정확도 분류, 가이드라인, 그리고 측량기법을 준수하여 GPS측량을 수행하였으며, 관측 기간은 2011년 11월 15일부터 11월 28일, 2012년 7월 26일부터 8월 7일, 2013년 6월 24일부터 8월 29일까지이며, 각 측점당 3시간씩 정지측량 방법으로 성능검사를 필한 GPS 수신기를 이용한 관측을 수행하였다. 연구대상지역에 대한 수준측량은 310개의 복합기준점을 대상으로 2급 정확도의 직접수준측량을 수행하였다. Fig.
- 연구를 통해 연구대상지 복합기준점의 평면 직각좌표와 지오이드고를 이용하여 정밀 지역지오이드를 구축하였다. 불규칙한 2차원 평면직각좌표를 규칙적인 간격의 그리드 데이터로 변환하기 위해 Surfer를 사용하였다.
- GPS로부터 획득된 타원체고와 수준측량으로부터 획득된 정표고의 차이가 바로 지오이드고이기 때문에 정밀한 지역 지오이드 모델개발의 기초자료 구축을 위해 GPS/Leveling 자료를 활용할 수 있다. 이에 본 연구에서는 대전광역시를 대상으로 신설된 복합기준점에 대한 GPS 및 수준측량을 수행하고 GPS/Leveling을 통해 각 기준점들의 평면위치, 표고 및 지오이드고를 산출하여 정밀 지역 지오이드를 구축한다. 또한 사이트 캘리브레이션을 이용하여 GPS 수준측량의 가능성을 평가하였다.
- 자료처리에 앞서 위성수, 위성 고도, DOP 항목에 대해 GPS 관측 데이터에 대한 점검을 선행하였다. 자료처리 절차는 RINEX파일의 점검, 기선해석, 해석된 기선데이터 통계수치분석, 불량 위성과 관측시간대 편집, 기선재처리, 망조정 수행 및 결과분석, 측점의 3차원 절대좌표를 차례로 결정하였다. 기선해석은 현장관측에 수반되는 장애와 계산이 제대로 되었는가 등을 평가하는 과정으로 최종적으로 획득하고자 하는 관측점에 대한 위치를 결정하는 것은 아니다.
- 데이터 처리에 이용한 프로그램은 TBC(Trimble Bussiness Center)를 이용하였다. 자료처리에 앞서 위성수, 위성 고도, DOP 항목에 대해 GPS 관측 데이터에 대한 점검을 선행하였다. 자료처리 절차는 RINEX파일의 점검, 기선해석, 해석된 기선데이터 통계수치분석, 불량 위성과 관측시간대 편집, 기선재처리, 망조정 수행 및 결과분석, 측점의 3차원 절대좌표를 차례로 결정하였다.
- 본 연구에서는 GPS/Leveling에 의해 계산된 지오이드고를 이용하여 정밀 지역 지오이드를 구축하였다. 지역 지오이드 구축을 위해 GRS80 타원체 상의 경위도 좌표를 평면직각 좌표로 변환하였으며, 각 위치에 대한 지오이드고를 이용하였다. Table 1은 복합기준점의 평면직각 좌표 및 지오이드고를 나타낸다.
대상 데이터
- 대전광역시는 원점 체계가 서로 다른 기준점들 간의 성과 불일치를 해결하고, 새로운 기준점 관리 체계 정립을 위해 기준점 간의 좌표계 일원화 추진의 일환으로 세계측지계 기준의 수평 및 수직위치를 제공할 수 있는 복합기준점을 신설하였다. 본 연구에서는 2011년~2013년에 신설된 310점의 복합기준점을 대상으로 GPS측량 및 수준측량을 실시하였다.
- 본 연구에서는 대전광역시를 대상으로 신설된 300여 점의 복합기준점에 대한 GPS 및 수준측량을 수행하였다. GPS/Leveling 데이터를 통해 지오이드고를 산출하여 정밀 지역 지오이드를 구축하고, GPS 및 수준측량을 통해 얻어진 정밀한 평면위치 및 표고를 이용한 사이트 캘리브레이션을 수행하여 GPS를 이용한 수준측량에 적용하였다.
- 81m의 분포를 나타내었다. 연구대상지인 대전광역시는 동서로 약 13km, 남북으로 약 26km이며, 면적은 469km2 이다. 기존 EGM2008 모델의 경우, 격자 간격 약 5km 정도로 지오이드고를 제공하지만 연구를 통해 산정된 지오이드고를 이용한다면 약 1.
이론/모형
- 관측된 GPS 데이터에 대한 처리는 기선해석 단계와 망조정 단계를 통해 관측점의 3차원 위치를 결정하게 된다. 데이터 처리에 이용한 프로그램은 TBC(Trimble Bussiness Center)를 이용하였다. 자료처리에 앞서 위성수, 위성 고도, DOP 항목에 대해 GPS 관측 데이터에 대한 점검을 선행하였다.
- 연구를 통해 연구대상지 복합기준점의 평면 직각좌표와 지오이드고를 이용하여 정밀 지역지오이드를 구축하였다. 불규칙한 2차원 평면직각좌표를 규칙적인 간격의 그리드 데이터로 변환하기 위해 Surfer를 사용하였다. 그리드 생성을 위해 "Northing", "Easting", "Elevation"으로 정의된 데이터를 이용하여 연구대상지의 정밀 지역 지오이드를 생성하였다.
성능/효과
- 사이트 캘리브레이션을 통한 GPS 수준측량은 직접수준측량 성과와 최대 5.0cm, 평균 2cm 정도의 편차를 나타내었다. 이는 정밀 지역 지오이드를 이용한 GPS 수준 측량의 가능성을 제시하는 것이다.
- 연구대상지의 지오이드고는 약 25m 정도이며, 가장 높은 지역과 낮은 지역의 차이는 0.9m정도를 나타내었다. 생성된 정밀 지역 지오이드의 형상을 파악하기 위해 이를 벡터로 도시하였다.
- 연구대상지의 지오이드는 북쪽이 높고 남쪽으로 갈수록 낮은 양상을 보였으며, 중력이상과 같은 특이한 형상이 나타나지는 않았다. 생성된 정밀 지역 지오이드를 3차원으로 나타내기 위해 contour map을 보간하여 mesh를 생성하고 지오이드고에 따라 표면을 매핑하였다.
- 그리드 생성을 위해 "Northing", "Easting", "Elevation"으로 정의된 데이터를 이용하여 연구대상지의 정밀 지역 지오이드를 생성하였다. 지역 지오이드의 데이터 간격은 약 1.5km로 기존 EGM08 지오이드 모델보다 4배정도 정밀한 지역 지오이드를 생성할 수 있었다. Fig.
후속연구
- 3. 향후, 지속적인 연구를 통해 광역 정밀 지오이드 모델이 개발된다면 표고를 요구하는 측량업무의 간소화 및 효율성의 극대화가 가능할 것이다.
- 이는 정밀 지역 지오이드를 이용한 GPS 수준 측량의 가능성을 제시하는 것이다. 향후, 연구결과를 바탕으로 광역적인 지오이드 모델이 개발된다면 표고를 요구하는 측량업무의 간소화 및 효율성의 극대화가 가능할 것이다.
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