[논문]우리나라 산악지에서의 정밀표고 결정

이석배; 어수창

doi:10.22640/lxsiri.2018.48.2.99

[국내논문] 우리나라 산악지에서의 정밀표고 결정
Precise Height Determination in Mountainous Areas of South Korea 원문보기

지적과 국토정보 = Journal of cadastre & land informatix, v.48 no.2, 2018년, pp.99 - 108

이석배 (경남과학기술대학교 토목공학과) , 어수창 (경남과학기술대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 우리나라 산악지에서의 정밀표고결정을 목적으로, 지리산 지역을 테스트베드로 선정하고 테스트베드 내의 44점의 수준점에 대하여 중력측정 및 GNSS 관측을 실시하고 측정결과를 바탕으로 표고보정량과 표고를 계산하고 연구한 논문이다. 계산에 있어서는 역학보정량과 정사보정량 및 정규보정량을 계산하였으며 이를 적용한 역학고와 정표고 그리고 정규고를 계산하였다. 연구결과 정규중력과 실측중력의 차이를 규명해 내었고 또 정사보정량과 정규보정량의 차이를 규명할 수 있었다. 또한 정규정표고 체계를 유지하고 있는 현재의 수준점 고시성과와 본 연구에서 계산된 정표고 값을 비교한 결과는 우리나라의 수준점 성과체계가 정규정표고 체계에서 정표고 체계로의 전환하여야 함을 보여주고 있었다. 테스트베드내에서 정사보정량과 정규보정량의 차이는 최소 -234.41 mm에서 최대 196.925 mm의 분포를 나타냈고, 현재의 수준점 고시성과와 본 연구에서 계산된 정표고와의 차이는 -0.121 m에서 0.011 m의 차이를 보여주는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to determine the precise height in mountainous areas of South Korea and Jiri mountain area was selected as a test bed for the study. Gravity observation and GNSS surveying were performed for 44 BM(Benchmark) points in the test bed and calculate the height and the height correction. In the calculation, the dynamic correction amount, the orthometric correction amount and the normal correction amount were calculated, and the dynamic height and orthometric height and the normal height were calculated considering each correction amount. The results showed that the difference between normal gravity and observed gravity and also the difference between orthometric correction and the normal correction. In addition, the results of the comparison of the present official BM height and the computed orthometric height in this study show that Korean height system should be shifted from the normal orthometric height system to the orthometric height system. Because the difference between the orthometric correction and the normal correction within the test bed indicated a distribution of at a minimum of -234.41 mm up to 196.925 mm, and the difference between the present official BM height and the calculated orthometric height were distributed from -0.121m to 0.011 m.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. Leveling and orthometric height (Hofmannet al., 2005)
그림 Figure 2. Process of gravity determination
표 Table 1. Statistics of the three correction calculation (unit: mm)
표 Table 2. Statistics of the normal gravity and observed gravity (unit: mGal)
그림 Figure 3. Comparison of the normal gravity and observed absolute gravity
그림 Figure 4. Comparison of the three differences (gravity difference, height difference, correction difference)
그림 Figure 5. Comparison the official BM heights to calculated orthometric height
표 Table 3. Statistics of the each correction differences (unit: mm)
표 Table 4. Statistics of the orthometric heights and official BM heights (unit: m)

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

물론 대부분의 수준점에서 중력측량을 수행하였기 때문에 정표고 체계로의 전환을 기대할 수 있으나 현재까지 고시된 수준점의 표고성과는 정규고에 기반하고 있다. 따라서 본 연구에서는 표고성과에 가끔씩 문제가 발생하는 산악지에서 정밀한 표고를 결정하는 것을 목적으로 하고 있다. 정밀한 표고의 결정을 위하여 직접 중력측정을 실시하였으며 중력측정 및 계산결과를 바탕으로 역학보정량(dynamic correction), 정사보정량(orthometric correction)과 정규보정량(normal correction)과 역학고, 정표고, 정규고를 계산하였다.
따라서 이 차이를 각 측정점별로 Figure 4에 그래프로 그려보았다. 또한 정사보정량과 정규보정량의 차이가 보정량을 계산한 앞뒤 측정점의 표고차와의 연관성을 알기 위하여 함께 그래프에 나타내 보았으며, 또한 각 측정점에서의 실측중력과 정규중력과 차이를 함께 도시함으로써 상호간의 연관성을 파악하고자 하였다. Figure 4를 통하여 표고차가 많이 발생하고 있는 지점에서 정규중력 및 실측중력의 차이나 정사보정량 및 정규보정량의 차이가 많이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
역학고, 정표고 및 정규고 계산에 앞서 역학보정량(DC), 정사보정량(OC)과 정규보정량(NC)을 먼저 계산하였다. 역학보정량은 그 값이 너무 크게 나오기 때문에 1955년 이후로는 사용되지 않는 표고개념이지만 우리나라에서 한 번도 계산된 적이 없기 때문에 그 크기를 보기 위하여 계산하여 보았다. 정사보정량 계산에는 실측중력을 이용하였고, 정규보정량 계산에는 정규중력을 이용하였다.

제안 방법

또한 계산된 중력값을 이용하여 역학보정량, 정사보정량 및 정규보정량을 계산하고 이를 적용한 역학고와 정표고 그리고 정규고를 계산하였으며, 계산 결과를 비교·분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
역학보정량값이 너무 커 더 이상 역학고가 사용되지 않기 때문에 표고의 비교는 정표고와 정규고의 비교에 국한하였다. 본 연구에서 계산된 정표고와 정규고의 비교는 이미 Table 3에서 그 보정량값의 차이로 비교되었기 때문에, 본 절에서는 국토지리정보원에서 발행한 우리나라의 정표고 성과와 본 연구에서 계산된 최종적인 정표고 성과를 비교하였다. 각 측점별로 그 표고값을 비교하여 Figure 5에 도시하였으나 표고값에 비하여 그 차이가 매우 근사하여 두 표고값이 거의 중복되어 나타나고 있음을 알 수 있다.
본 연구에서는 우리나라 산악지에서의 정밀표고결정을 위하여 지리산 일대를 테스트베드로 선정하여 테스트베드 내의 44점의 수준점에 대하여 중력측정 및 GNSS 관측을 실시하였다. 또한 계산된 중력값을 이용하여 역학보정량, 정사보정량 및 정규보정량을 계산하고 이를 적용한 역학고와 정표고 그리고 정규고를 계산하였으며, 계산 결과를 비교·분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
아울러 수준점의 정규중력을 계산하기 위하여 모든 수준점에서 GNSS관측을 실시하였다.
역학고, 정표고 및 정규고 계산에 앞서 역학보정량(DC), 정사보정량(OC)과 정규보정량(NC)을 먼저 계산하였다. 역학보정량은 그 값이 너무 크게 나오기 때문에 1955년 이후로는 사용되지 않는 표고개념이지만 우리나라에서 한 번도 계산된 적이 없기 때문에 그 크기를 보기 위하여 계산하여 보았다.
따라서 본 연구에서는 표고성과에 가끔씩 문제가 발생하는 산악지에서 정밀한 표고를 결정하는 것을 목적으로 하고 있다. 정밀한 표고의 결정을 위하여 직접 중력측정을 실시하였으며 중력측정 및 계산결과를 바탕으로 역학보정량(dynamic correction), 정사보정량(orthometric correction)과 정규보정량(normal correction)과 역학고, 정표고, 정규고를 계산하였다. 테스트베드는 표고차가 많이 발생하는 지리산 일대를 대상으로 하였으며, 실측중력에 의한 정사보정량과 정규중력에 의한 정규보정량을 비교·분석하여 산악지에서의 정밀 표고결정을 위한 토대를 마련하였다.
역학보정량은 그 값이 너무 크게 나오기 때문에 1955년 이후로는 사용되지 않는 표고개념이지만 우리나라에서 한 번도 계산된 적이 없기 때문에 그 크기를 보기 위하여 계산하여 보았다. 정사보정량 계산에는 실측중력을 이용하였고, 정규보정량 계산에는 정규중력을 이용하였다. 따라서 세가지 보정량 계산결과의 차이를 Table 3에 정리하였는데, 역학보정량과 정사보정량의 차이를 (DC-OC) 열(column)에 역학보정량과 정규보정량의 차이를 (DC-NC) 열에 그리고 정사보정량과 정규보정량의 차이를 (OC-NC)열에 정리하였다.
중력측정은 경남과학기술대학교에서 수행한 GNTECH 2015 GNSS Campaign의 일환으로 이루어졌으며(Lee and Auh, 2015), CG5디지털중력계를 이용하여 거창, 여수와 광주의 중력기준점을 기준으로 44점의 수준점에 대하여 총 342회의 상대중력측정을 실시하고 Figure 2와 같은 절차에 의하여 중력이상과 절대중력값을 결정하였다. 중력관측값에서 조석보정과 중력계 높이보정, 드리프트보정을 거친 후 중력망 조정계산을 통하여 중력이상값과 중력값을 결정하였다.
중력측정을 통한 정밀표고 결정을 위하여 테스트베드를 선정하였다. 테스트베드는 수준점이 고루 분포되어 있으면서 표고차가 큰 지역을 대상으로 하였으며 지리산 일대의 1등 및 2등 수준점 44점을 대상으로 하였다.

대상 데이터

중력측정을 통한 정밀표고 결정을 위하여 테스트베드를 선정하였다. 테스트베드는 수준점이 고루 분포되어 있으면서 표고차가 큰 지역을 대상으로 하였으며 지리산 일대의 1등 및 2등 수준점 44점을 대상으로 하였다. 중력측정은 경남과학기술대학교에서 수행한 GNTECH 2015 GNSS Campaign의 일환으로 이루어졌으며(Lee and Auh, 2015), CG5디지털중력계를 이용하여 거창, 여수와 광주의 중력기준점을 기준으로 44점의 수준점에 대하여 총 342회의 상대중력측정을 실시하고 Figure 2와 같은 절차에 의하여 중력이상과 절대중력값을 결정하였다.
테스트베드는 표고차가 많이 발생하는 지리산 일대를 대상으로 하였으며, 실측중력에 의한 정사보정량과 정규중력에 의한 정규보정량을 비교·분석하여 산악지에서의 정밀 표고결정을 위한 토대를 마련하였다.

이론/모형

각 수준점에서의 정규중력은 식 (1)의 국제중력식을 이용하여 계산하였으며, 이 때 필요한 위도는 GNSS관측을 통하여 얻은 위도값을 이용하였다. 실측 중력은 CG5 디지털중력계로 측정한 상대중력을 Figure 2와 같은 계산을 통하여 얻어진 중력값이다.
테스트베드는 수준점이 고루 분포되어 있으면서 표고차가 큰 지역을 대상으로 하였으며 지리산 일대의 1등 및 2등 수준점 44점을 대상으로 하였다. 중력측정은 경남과학기술대학교에서 수행한 GNTECH 2015 GNSS Campaign의 일환으로 이루어졌으며(Lee and Auh, 2015), CG5디지털중력계를 이용하여 거창, 여수와 광주의 중력기준점을 기준으로 44점의 수준점에 대하여 총 342회의 상대중력측정을 실시하고 Figure 2와 같은 절차에 의하여 중력이상과 절대중력값을 결정하였다. 중력관측값에서 조석보정과 중력계 높이보정, 드리프트보정을 거친 후 중력망 조정계산을 통하여 중력이상값과 중력값을 결정하였다.

성능/효과

Table 1에서 보는 바와 같이 역학보정량(DC)은 최소 –774.782mm에서 최대 911.386mm의 분포를 보였으며, 정사보정량(OC)은 최소 –10.886mm에서 최대 121.321mm의 분포를 보였고, 정규보정량(NC)은 최소 –104.071mm에서 최대 232.382mm의 분포를 보였다.
그러나 각 측점별로 계산한 결과를 분석해 보면 수준점 고시성과와 정표고의 차이가 가장 큰 지점은 35번점으로 그 크기는 –121 mm로 나타났다.
둘째, 정사보정량과 정규보정량의 값을 비교한 결과 최소 –234.41 mm에서 최대 196.925 mm의 차이를 나타냄으로써 수준점 성과계산에 있어서 정규보정량이 아닌 정사보정량을 채택하여야 함을 보여주었다.
468 m로 나타났다. 또 본 연구에서 실측중력을 활용한 정사보정량을 적용하여 계산한 표고값은 최소 8.323 m에서 최대 1090.651 m의 분포를 보이고 평균표고는 236.474 m로 나타났다. 표고값의 평균차이는 5 mm로 작은 것으로 나타났으며, 표고차이의 표준편차는 24 mm로 나타났다.
셋째, 정규정표고 체계를 유지하고 있는 현재의 수준점 고시성과와 본 연구에서 계산된 정표고 값을 비교한 결과 표고값의 평균 차이는 5 mm로 작은 것으로 나타났으나 측정점 사이의 표고차가 857.806 m인 지점에서는 표고차이가 –121 mm로 나타났다.
중력값의 계산결과 관측데이터에 과대오차는 없는 것으로 파악되었으며 최종적으로 얻은 지리산 일대 44점 수준점에서의 중력값은 979,572.315mGal에서 979,758.499mGal의 분포를 보이는 것을 알 수 있었다(Lee and Auh, 2015).
첫째, 국제중력식에 의하여 계산된 정규중력과 실측중력에 의하여 결정된 수준점들의 절대중력값은 평균적으로는 큰 차이를 보이고 있지 않았으나, 표고차가 큰 지점에서는 –231.347 mGal의 차이를 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정규중력이란?	정규중력(normal gravity)이란 모든 지점에서 동일한 포텐셜을 가지는 기준타원체면에서 위도변화에 따른 이론적인 중력값을 의미하며(Nassar, 1977), 1980년에 결정된 식 (11)과 같은 중력식을 사용하여 계산하고 있다(Heiskann and Moritz, 1967).
	전통적인 표고는 무엇에 의하여 결정되었는가?	표고는 전통적으로 수준측량(spirit leveling)에 의하여 결정되어 왔다. 그러나 지구상의 두 점 사이의 수준측량을 정밀하게 수행한다 하여도 두 점간의 표고차는 수준측량의 결과와 일치하지 않는다.
	전통적인 표고의 수준측량(spirit leveling)에 의한 방법은 문제가 없는가?	표고는 전통적으로 수준측량(spirit leveling)에 의하여 결정되어 왔다. 그러나 지구상의 두 점 사이의 수준측량을 정밀하게 수행한다 하여도 두 점간의 표고차는 수준측량의 결과와 일치하지 않는다. 왜냐하면 수준측량이 수행된 각 지점의 수평면이 서로 평행을 이루지 않기 때문이며 또 지오이드면과도 정확한 평행을 이루지 않기 때문이다.

참고문헌 (10)

Kim CY, Lee SB. 2011. Calculation of orthometric correction by observed gravity at Korean benchmark line, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, 29(3):319-325.
Yun HS, Cho JM. 2004. Calculation of Precision Orthometric Height by Orthometric Correction, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, 22(2):117-125.
Lee SB, Auh SC. 2015. Calculation of Gravity Anomaly by measurement of Gravity in and around Jiri-mountain, KSCE(Korean Society of Civil Engineers) 2015 Civil Expo & Conference, 2015:41-42
Lee CK, Suh YC, Chun BN, Song CH. 2008. Adjustment of 1st order Level Network of Korea in 2006, Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, 26(1):17-26.
Choi KS, Lee JM. 1997. A Study on the Orthometric Height Correction in Mt. Hangye Area, Journal of the Korean Earth Science Society, 18(6): 522-528
Dennis ML, Featherstone WE. 2007. Evaluation of Orthometric and Related Height Systems Using a Simulated Mountain Gravity Field, Western Australian Centre for Geodesy, Curtin University of Technology, GPO Box U1987, Perth, WA 6845,
Heiskanen WA, Moritz H. 1967. Physical Geodesy, Freeman and Company, p.160-172.
Hwang C, Hsiao YS. 2003. Orthometric Corrections from Leveling, Gravity, Density and Elevation data : a Case Study in Taiwan, Journal of Geodesy, 77:279-291.
Nassar MM. 1977. Gravity Field and Levelled Heights in Canada, Geodesy and Geomatics Engineering Technical Report,. 41; 54-72.
Van Hees GLS. 1992. Practical Formulas for the Computation of the Orthometric, Dynamic and Normal Heights, Zeitschrift fur Vermessungwesen, 11:727-739.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증