[논문]기선장에 대한 일주파 수신기의 정확도 분석

박운용; 신상철; 안상준; 홍정수

기선장에 대한 일주파 수신기의 정확도 분석
Accuracy Analysis of Single Frequency Receiver for Baseline Range 원문보기

박운용 (동아대학교 토목해양공학부) , 신상철 (대한측량협회 측량기술연구원) , 안상준 (동아대학교 토목공학과) , 홍정수 (동아대학교 토목공학과)

현재 관측점간의 3차원 상대위치를 구하고 기준점의 측지학적 좌표ㆍ표고를 결정하는 작업을 수행하는 GPS(Global Positioning System) 측량은 신호가 전파인 관계로 대기권의 전파지연 오차를 포함하게 되며, 전리층 지연은 주파수에 반비례하는 특성이 있으므로 지역의 대소에 구분 없이 이주파수 수신기(dual-frequency GPS receiver)를 사용하여 정확하게 지연시간을 측정하고 그로 인한 측위정밀도의 정확성을 확보하고 있다. 본 연구는 비교적 낮은 가격인 일주파 수신기를 사용하여 기선거리별로 삼각점을 선점한 후 동일 시간에 관측을 실시하고 취득한 데이터 값을 추출한 후 기선거리에 따른 허용오차를 분석하고, 그 활용성 및 경제성과 일주파 수신기의 기선에 대한 사용 가능성을 분석하였다. 그 결과, 100km이내의 지역에서는 일주파 수신기 만으로도 충분히 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

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문제 정의

본 연구는 각 삼각점에 대해 일주파수 수신기와 이주파 수신기를 사용하였을 때의 기선거리에 대한 잔 차량을 산출하고 기기에 대한 허용오차와의 비교를 통하여 일주파 수신기의 활용성과 정확도를 비교 . 검 증하고자 하였으며, 중 . 장기선에 대한 데이터 분석을 통한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
따라서, 본 연구는 기선거리에 따른 저가형 일주파 수신기의 활용성과 경제성을 분석하고, 이주파 수신 기의 관측데이터와 비교하여 중 . 장기선에 대한 그 사용 한계를 규명하였다.
본 연구는 각 삼각점에 대해 일주파수 수신기와 이주파 수신기를 사용하였을 때의 기선거리에 대한 잔 차량을 산출하고 기기에 대한 허용오차와의 비교를 통하여 일주파 수신기의 활용성과 정확도를 비교 . 검 증하고자 하였으며, 중 .

제안 방법

장기선에 대한 그 사용 한계를 규명하였다. 실험대상지로는 부산 및 각 지역의 기선거리에 따른 여러 개의 국가 기준삼각점을 선점하여 국립지리원에서 규정하고 있는 “3등 기 준점” 방식을 기준으로 측량을 실시하였으며, 데이터를 수집, 동일한 후처리과정을 거친 후 기선에 따른 정확도를 분석하여 그 사용 범위에 대한 한계성을 검증하였다. 그리고 기선거리에 따른 허용오차 및 잔 자를 통해 일반 국소지역인 평면측량뿐만 아니라 그 이상 지역에서 고가형 이주파 수신기가 아닌 저가형 일주파수 수신기의 활용방안과 경제성에 대해 검토를 하였으며, 기기에 대한 기선거리별 허용오차를 산 출하여 실용성에 대한 가능성도 확인하였다.

대상 데이터

삼각점은 경위도원점(經緯度原點)을 기준으로 경위도를 정한다. 본 연구에 이용한 삼각점은 국내에 분 포하고 있는 삼각점 중 부산(3점), 밀양(1점), 대구(1점), 대전(1점)을 이용하여 데이터 처리를 하였으며 기준이 되는 점은 부산시 영도구 봉래산에 있는 1등 삼각점을 이용하였다. 각 측점의 직각좌표 및 기선 거리는 다음 표 1에 나타내었으며, 그림 4는 네트워크망을 나타내고 있다.
측정에 사용된 일 . 이주파 GPS수신기는 TOPCON사의 JAVAD제품으로 안테나는 Microstrip인 Legant 제품을 이용하였다. 모든 데이터는 30초 간격으로 4시간 이상 관측하였고, 위성수신의 절사각도는 15°이다.

성능/효과

1. L1 일주파 수신기를 사용했을 때 기선거리 95.4232km 안의 관측데이터는 거의 이주파 수신기와 동일한 형태인 0.0376~ 0.1077m의 잔차량을 보이며, 일반적인 국소측량의 경우에 기선거리에 대한 허용오 차를 고려하였을 때 사용성이 우수한 것으로 검증되었다.
2. 하지만, 기선거리 100km 이상의 지역을 측량하는 경우에는 일주파 수신기의 데이터만으로 처리과정에서 소기의 성과를 얻을 수 없기 때문에, 대기권의 지연오차 등에 의한 간접적인 오차 요소들을 소거하기 위하여 이주파 수신기를 사용하는 것이 일주파 수신기를 사용하는 것보다 더 나은 성과를 얻을 수 있었다.
3. 현재 GPS 장비가 고가인 이유 많은 보급이 이루어지지 않고 있는데, 한 지역의 국소측량 경우에는 저 가의 일주파 수신기를 사용해도 만족스러운 관측치를 얻을 수 있으며, 경제적인 면에서도 많은 이점을 가져다 줄 것으로 사료된다.
실험대상지로는 부산 및 각 지역의 기선거리에 따른 여러 개의 국가 기준삼각점을 선점하여 국립지리원에서 규정하고 있는 “3등 기 준점” 방식을 기준으로 측량을 실시하였으며, 데이터를 수집, 동일한 후처리과정을 거친 후 기선에 따른 정확도를 분석하여 그 사용 범위에 대한 한계성을 검증하였다. 그리고 기선거리에 따른 허용오차 및 잔 자를 통해 일반 국소지역인 평면측량뿐만 아니라 그 이상 지역에서 고가형 이주파 수신기가 아닌 저가형 일주파수 수신기의 활용방안과 경제성에 대해 검토를 하였으며, 기기에 대한 기선거리별 허용오차를 산 출하여 실용성에 대한 가능성도 확인하였다.
이 두 데이터를 비교 분석하여 본 결과 이주파 수신기를 사용하여 관측한 데이터의 편차는 삼각점 고 시성과와 비교하였을 때 0.0376~0.1077m의 우수한 값을 나타내고 있으며, 기선거리에 따른 이주파의 오 차한계인 2mm+lppm・D에도 만족함을 보이고 있다. 일주파 수신기 사용하여 관측한 데이터는 표 2에서 보다시피 기선거리 95.
1077m의 우수한 값을 나타내고 있으며, 기선거리에 따른 이주파의 오 차한계인 2mm+lppm・D에도 만족함을 보이고 있다. 일주파 수신기 사용하여 관측한 데이터는 표 2에서 보다시피 기선거리 95.4232km 안의 관측데이터는 거의 이주파 수신기와 동일한 형태로 잔차량을 보이며, 기선거리에 대한 5mm+lppm・D에도 만족함을 보이나, 장기선인 진57이나 원29송암 같이 기선거리가 100km이상의 지역에서는 상당한 잔차량을 보이고 있다.
모든 데이터는 30초 간격으로 4시간 이상 관측하였고, 위성수신의 절사각도는 15°이다. 측정당시의 수신위성은 8~9개 정도이며, 측정 당시의 DOPe 1.20~2.84로 측정을 실시한 시간 대는 최적의 상태였음을 알 수 있었다. 표 2는 일반 상용 소프트웨어를 사용해 일주파 수신데이터를 L1 Fixed한 후처리과정 통해 추출한 값이며, 표 3은 비교를 위해 이주파 수신데이터를 LI /L2 lono Free Fixed 기법으로 계산한 결과이다.

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