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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 GPS를 이용하여 측량할 경우 위성의 궤도오차, 수신기 및 위성의 시계오차, 이온층 및 대류층에 의한 오차 등 여러가지 오차요인을 분석하 였고, 특히 GPS에 의한 위치결정은 위성 과 수신기 사이의 거리와 위성의 위치 데이터 즉, 위성의 궤도력을 이용하여 이루 어지므로 궤도력이 부정확 할 수록 지상 에서의 위치측정 정밀도 역시 떨어진다. 이에 본 연구에서는 평균75km 이상의 기 선을 이용해 광주를 고정으로 전라남도 4 점과 전라북도 5점으로 삼각망을 구성하고 각 점에서 관측한 데이터를 방송력과 정밀력을 이용하여 기선 해석을 실시하였 고 지역적 최적 기준점을 선정하는데 있어 기선거리별 궤도력의 영향을 정량적으 로 비교 분석하여 위성의 궤도력 선택에 대한 기본 자료를 제공할 수 있었다.
제안 방법
- 1세션의 관측은 2001년 4월 22일 10시 30분부터 16시30분까지 6시간을 관측하였다. 1 세션의 관측점은 광주, 신안, 흐!]남, 구례, 영광으로 망을 구성하여 광주점을 기준으로 동시 관측을 수행하였고, 2세션 의 관측은 2001년 5월 7일 10시 30분부터 16시30분까지 6시간을 관측하였으며, 관측 점은 광주, 부안, 군산, 진안, 무주, 순창으 로 연결된 삼각망을 기준으로 광주점을 고정으로 동시 관측하였다.
- 우리나라 위치의 기준이 되는 삼각점은 조선총독부 임시토지조사국에서 1910년 부터 1918년까지 토지조사사업의 일환으 로 설치하여 80년이 지난 현재까지 사용 하고 있다. 당시에 좌표원점 계산에 있어 서는 3대 원점(평면직각좌표원점)。] 현지 에 없고 단지 계산의 기준으로 삼기 위한 것이므로 좌표계의 경계부근에 있는 대삼 각본점(동부원점: 거제도와 절영도, 중부원 점: 부흥산과 등괘산, 서부원점: 기린산과 월하산) 2점씩의 종횡선좌표를 계산하였다. 토지조사사업 당시에는 경위의를 사용하여 삼각형의 내각을 관측하고, 대마연락 망으로부터 계산된 거리와 기선측량에 의하여 계산된 거리를 이용하여 기지점과 소구점간의 변장을 계산한 후 좌표를 결 정하였으며, 그 후 전자파 거리측정기가 도입되면서 직접 거리를 측정하여 좌표를 결정하는 삼변측량 방법을 이용하였다.
- 1세션의 관측은 2001년 4월 22일 10시 30분부터 16시30분까지 6시간을 관측하였다. 1 세션의 관측점은 광주, 신안, 흐!]남, 구례, 영광으로 망을 구성하여 광주점을 기준으로 동시 관측을 수행하였고, 2세션 의 관측은 2001년 5월 7일 10시 30분부터 16시30분까지 6시간을 관측하였으며, 관측 점은 광주, 부안, 군산, 진안, 무주, 순창으 로 연결된 삼각망을 기준으로 광주점을 고정으로 동시 관측하였다. 관측시 수신기 환경 설정은 측위방법은 정지측위방법으로 수행하고, 데이터취득간격은 30초로 설 정하고 관측위성 최소고도각은 15도, 최소 위성수는 4개 이상이 수신되도록 설정하였다.
- 본 연구에서는 관측 계획에 필요한 사항인 위성의 수, 위성의 상태, PDOP, 기선의 길이 등을 고려하여 관측계획을 수립하고 광주를 중심으로 전 남북 일원의 9개의 삼각점으로 삼각망을 구성하고 2개 Session으로 나누어 15초간 격으로 GPS측량을 실시하였다. 관측된 데이터를 용해 기선의 정밀도 해석은 GPS 관측시 수신된 방송궤도력에 의해 오차를 분석하고 다시 정밀궤도력을 이용해 기선 을 분석하였다. 따라서 본 연구에서는 GPS관측자료를 방송궤도력과 정밀궤도력 으로 나누어 처리하여 구한 각 기선의 거 리, 기선벡터의 성분(dX, dY, dZ)과 기선 의 공분산 결과를 분석하고, 방송궤도력과 정밀궤도력의 적용에 의한 기선 결정 정 밀도를 상호비교 하였다.
- 1 세션의 관측점은 광주, 신안, 흐!]남, 구례, 영광으로 망을 구성하여 광주점을 기준으로 동시 관측을 수행하였고, 2세션 의 관측은 2001년 5월 7일 10시 30분부터 16시30분까지 6시간을 관측하였으며, 관측 점은 광주, 부안, 군산, 진안, 무주, 순창으 로 연결된 삼각망을 기준으로 광주점을 고정으로 동시 관측하였다. 관측시 수신기 환경 설정은 측위방법은 정지측위방법으로 수행하고, 데이터취득간격은 30초로 설 정하고 관측위성 최소고도각은 15도, 최소 위성수는 4개 이상이 수신되도록 설정하였다.
- 11m을 입력하였다. 기선해석 방식은 고정점으로 각 기선 별 불확실정수(ambiguity)를 해석해 가는 단일기선해석 (baseline processing) 방식으로 각 세션의 기선별로 방송궤도력에의한 1차 기선해석을 수행하고, 정밀궤도력은 IGS에서 관측한 후 약 1일 후에 확정하여 공식적으로 발표한 SP3결과를 이용하여 기선별로 2차 기선조정을 순차적으로 수행하였다.
- 6cm가 발생한 광주-무 주구간에서 발생하였고, 이는 기선거리가 길지 않은 경우 방송궤도력과 정밀궤도력 의 차이가 미소해 실무에 있어서 특별한 경우를 제외하고는 방송궤도력만으로도 충분한 소요 정밀도를 얻어 낼 수 있음을 의미한다. 기선해석과 망조정을 수행한 후 광주점을 고정으로 방송궤도력과 정밀궤 도력으로 구분하여현행사용좌표성과의표 고와 WGS84좌표 타원체상 높이를 공통 으로 0으로 한 경우와 현행성과 표고를 이용한 경우로 구분하여 Molodensky 782(1£1漏$변확식과810饲~\”0狀식을 이용하여 변환계수를 산출하여 GPS 데이터를 TM직각 좌표로 변환하고 광주를 기준으로 각 관측점별로 역거리 방식으로 수평 거리를 구하여 거리별 오차을 분석하였다.
- 기선해석을 완료하고 기선해석 정확도의 검증 및 망의 강도를 높이고, 전체점에 대한 WGS84성과를 산출하기 위하여 1점 고정에 의한 망조정을 실시하였다. 망조정 은 광주광역시 남구월성동에 위치한 삼각 점을 Control Point로 고정하고 자유망조 정을 실시하였다.
- 관측된 데이터를 용해 기선의 정밀도 해석은 GPS 관측시 수신된 방송궤도력에 의해 오차를 분석하고 다시 정밀궤도력을 이용해 기선 을 분석하였다. 따라서 본 연구에서는 GPS관측자료를 방송궤도력과 정밀궤도력 으로 나누어 처리하여 구한 각 기선의 거 리, 기선벡터의 성분(dX, dY, dZ)과 기선 의 공분산 결과를 분석하고, 방송궤도력과 정밀궤도력의 적용에 의한 기선 결정 정 밀도를 상호비교 하였다.
- 본 연구에 적용된 테스트망은 시험조정의 좌표를 초기값으로 하여 기선해석이 완료된 세션들을 하나로 통합하여 조정을 실시하였으며 망조정 결과는 표 3과 같다. 통계분석 결과 최종 F-test의 결과가 채택 되었으므로 1점고정망은 귀무가설에 의해 채택되었다.
- 본 연구에서 선정한 국가 기준점에 대한 성과표는 표 4와 같고 각 점에서 STATIC측위방식으로 광주점을 고정으로 망을 구성한 후 GPS측량을 실시하였다. 광주점을 고정으로 기선해석한 결과 방송 궤도력에 의한 각 기선의 Ratio값이 광주 -구례간 기선에서 최대값인 31.
- 후처리 정적측위는 하 나이상의 기준점을 고정하여 망조정을 실 시해야 하므로 공통적으로 정확한 기준점 이 확보되어야 된다. 본 연구에서는 관측 계획에 필요한 사항인 위성의 수, 위성의 상태, PDOP, 기선의 길이 등을 고려하여 관측계획을 수립하고 광주를 중심으로 전 남북 일원의 9개의 삼각점으로 삼각망을 구성하고 2개 Session으로 나누어 15초간 격으로 GPS측량을 실시하였다. 관측된 데이터를 용해 기선의 정밀도 해석은 GPS 관측시 수신된 방송궤도력에 의해 오차를 분석하고 다시 정밀궤도력을 이용해 기선 을 분석하였다.
- 기선해석은 모 든벡터를 한꺼번에 동시에 초소자승법으 로 추정하는 Session Mode와 고정점으로 부터 시작해서 독립된 기선을 하나씩 구 해나가는 Baseline Mode가 있다. 본 연구에서는 장비를 혼합하여 관측한 관계로 2차에 걸쳐 관측된 데이터는 각각의 장비 사에서 제공하는 소프트웨어를 이용하여 공통포멧인 RINEX 포멧으로 변환하여 Trimble 의 자료처리 소프트웨어인 Geomatics Office를 이용하여 광주점을 고 정하고 초기좌표로는 국립지리원 성과인 위도: 35도 03분 35.2945초, 경도: 126도 48분 21.1448초, 높이: 59.11m을 입력하였다. 기선해석 방식은 고정점으로 각 기선 별 불확실정수(ambiguity)를 해석해 가는 단일기선해석 (baseline processing) 방식으로 각 세션의 기선별로 방송궤도력에의한 1차 기선해석을 수행하고, 정밀궤도력은 IGS에서 관측한 후 약 1일 후에 확정하여 공식적으로 발표한 SP3결과를 이용하여 기선별로 2차 기선조정을 순차적으로 수행하였다.
- 본 연구에서는 전라남도 4점과 전라북도 5점으로 삼각망을 구성하고 각 점에서 관 측한 데이터를 방송력과 정밀력을 이용하여 기선 해석을 실시하고 기선거리별 궤 도력의 영향을 정량적으로 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 관측시 사용한 장비는 대한지적 공사에서 보유하고 있는 4종의 장비를 이 용하였으며, 표 1는 관측장비의 기종과 관 측점명을 나타낸다. 연구대상지역에 분포 한 삼각점에 대한 관측은 2개의 세션으로 구분하고 1세션은 4점, 2세션은 5점을 동시에 관측하였으며, 광주점은 1차와 2차에 모두 관측하여 1, 2차 관측 성과가 하나의 망으로 연결될 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 관측당시 대상 지역에 분포되어 있는 삼각점성과는 토지 조사당시에 설치된 1등(대삼각본점) . 2등 삼각점(대삼각보점)중 현재까지 성과표상 의 좌표가 변경되지 않고, 주변의 다른 삼 각점과 부합되는 점을 관측대상점으로 선 정하였다. 관측시 사용한 장비는 대한지적 공사에서 보유하고 있는 4종의 장비를 이 용하였으며, 표 1는 관측장비의 기종과 관 측점명을 나타낸다.
- 본 연구를 수행하기 위한 GPS관측 데이 터는 2001년도 4월 22일과 5월 7일에 광주 광역시 남구3 월성동의 학봉에 위치한 삼 각점을 기준으로 전라남도 일원의 구례, 영광, 해남, 신안에 이르는 4점의 삼각점과 전라북도 일원의 부안, 군산, 진안, 무주, 순창에 위치한 삼각점에 평균변장 75km의 장기선으로 삼각망을 구성하여 2개의 세션 으로 구분하여 관측하였다. 관측당시 대상 지역에 분포되어 있는 삼각점성과는 토지 조사당시에 설치된 1등(대삼각본점) . 2등 삼각점(대삼각보점)중 현재까지 성과표상 의 좌표가 변경되지 않고, 주변의 다른 삼 각점과 부합되는 점을 관측대상점으로 선 정하였다.
- 기선해석을 완료하고 기선해석 정확도의 검증 및 망의 강도를 높이고, 전체점에 대한 WGS84성과를 산출하기 위하여 1점 고정에 의한 망조정을 실시하였다. 망조정 은 광주광역시 남구월성동에 위치한 삼각 점을 Control Point로 고정하고 자유망조 정을 실시하였다. 표 2는 2001년 4월 22일 부터 5월 7일까지 관측한 WGS84와 rms 오차이다.
- 본 연구를 수행하기 위한 GPS관측 데이 터는 2001년도 4월 22일과 5월 7일에 광주 광역시 남구3 월성동의 학봉에 위치한 삼 각점을 기준으로 전라남도 일원의 구례, 영광, 해남, 신안에 이르는 4점의 삼각점과 전라북도 일원의 부안, 군산, 진안, 무주, 순창에 위치한 삼각점에 평균변장 75km의 장기선으로 삼각망을 구성하여 2개의 세션 으로 구분하여 관측하였다. 관측당시 대상 지역에 분포되어 있는 삼각점성과는 토지 조사당시에 설치된 1등(대삼각본점) .
성능/효과
- 1. Ratio는 광주-구례간 기선에서 최대값 인 31.7로 나타났고, 광주-무주간 기선에서 최소값인 7.5로 발생하였고, 정밀력에 서는 기선거리가 증가함에 따라 Ratio가 감소하는 추세로 나타났다.
- 2.기준분산값은 방송력에서 거리에 비례하게 나타났고, 정밀력을 이용한 경우는 그 차이가 일정하고 1에 근접하였다.
- 3. RMS는 최장기선인 광주-무주 간에서 방송력의 경우 0.034, 정밀력의 경우 0.026로 나타나 기선의 거리가 길어질수록 거리에 비례하여 증가함을 알 수 있었다.
- 결과적으로 기선거리가 장기선인 경우는 방송궤도력보다는 정밀궤도력이 보다 안정된 통계분석이 이루어져 장기선 측량 에서는 정밀궤도력을 이용해 기선을 해석 하고 위치를 결정하는 것이 바람직 한 것으로 나타났다. 각 항목별로 비교 분석한 그림은 아래와 같다.
- 본 연구에서 선정한 국가 기준점에 대한 성과표는 표 4와 같고 각 점에서 STATIC측위방식으로 광주점을 고정으로 망을 구성한 후 GPS측량을 실시하였다. 광주점을 고정으로 기선해석한 결과 방송 궤도력에 의한 각 기선의 Ratio값이 광주 -구례간 기선에서 최대값인 31.7로 나타났 고, 광주-무주간 기선에서 최소값인 7.5로 발생하였고, 정밀궤도력에서도 그 변화의 폭은 크지 않지만 기선거리가 증가함에 따라 Ratio가 감소하는 추세로 나타났다. 일반적으로 Ratio값이 클수록 기선해석 결과가 좋다는 것을 의미한다.
- 이는 방송궤도력에 의한 Reference Variance의 값은 일정하진 않지만 거리에 비례해서 증가한다는 사실을 알 수 있고, 정밀궤도력을 이용한 경우는 일반적으로 그 차이가 일정하게 나타나 방송궤도력의 기선해석과 뚜렷한 차이로 나타났다. 기선 거리가 약 100km인 광주-군산의 경우 방 송궤도력을 이용한 RMS값이 0.035 정밀 궤도력에 의한 값이 0.021 로 나타났고, 기 선거리가 약 106km인 광주-진안의 경우에는 방송궤도력과 정밀궤도력의 값이 각각 0.032, 0.023으로 또한 광주-무주간 약 117km기선에서는 0.034와 0.026의 분포로 나타나 방송궤도력으로 해석한 각 기선의 RMS는 기선거리가 짧은 경우는 정밀궤도 력과 차이가 미소하지만 기선의 거리가 길어질수록 거리에 비례하여 RMS값이 증가하는 추세로 나타났다.
- 따라서 본 연구에서는 GPS를 이용하여 측량할 경우 위성의 궤도오차, 수신기 및 위성의 시계오차, 이온층 및 대류층에 의한 오차 등 여러가지 오차요인을 분석하 였고, 특히 GPS에 의한 위치결정은 위성 과 수신기 사이의 거리와 위성의 위치 데이터 즉, 위성의 궤도력을 이용하여 이루 어지므로 궤도력이 부정확 할 수록 지상 에서의 위치측정 정밀도 역시 떨어진다. 이에 본 연구에서는 평균75km 이상의 기 선을 이용해 광주를 고정으로 전라남도 4 점과 전라북도 5점으로 삼각망을 구성하고 각 점에서 관측한 데이터를 방송력과 정밀력을 이용하여 기선 해석을 실시하였 고 지역적 최적 기준점을 선정하는데 있어 기선거리별 궤도력의 영향을 정량적으 로 비교 분석하여 위성의 궤도력 선택에 대한 기본 자료를 제공할 수 있었다.
- 수평거리를 현행성과와 GPS 방송궤도력 성과를 비교한 결과 광주-군산간 기선에서 최소값인 18cm정도로 나타났고, 광주- 부안간 기선에서 최대값인 35.1cm정도로 나타났고, 현행성과와 정밀궤도력 성과에 서는표 광주-순창간 기선에서 최소오차인 2.9cm로 발생했고, 광주-구례간 기선에서 33.1cm로 최대오차가 발생하였다.
- 일반적으로 Ratio값이 클수록 기선해석 결과가 좋다는 것을 의미한다. 참조 분산값 인 Reference Variance을 방송궤도력과 정밀궤도력으로 100km이상인 지역의 기선 해석한 결과를 비교하면 기선의 거리가 약 100km인 광주-군산에서 방송궤도력인 경우 2.423, 정밀궤도력인 경우가 1.412, 기선거리가 약 106km인 광주-진안에서 방 송궤도력인 경우 2.533, 정밀궤도력인 경우 L312로 나타났고 또한 본 연구대상지 의 최장기선인 광주-무주간의 약 117km 기선에서는 방송궤도력인 경우가 3.545, 정밀궤도력인 경우가 1.212로 발생하였다. 이는 방송궤도력에 의한 Reference Variance의 값은 일정하진 않지만 거리에 비례해서 증가한다는 사실을 알 수 있고, 정밀궤도력을 이용한 경우는 일반적으로 그 차이가 일정하게 나타나 방송궤도력의 기선해석과 뚜렷한 차이로 나타났다.
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