초록 ▼

본 연구는 다양한 기초자료(TBM-BM 연결측량성과, 조위관측자료, GPS관측자료 등)를 이용하여 이원화되고, 불균질한 국가수직체계의 문제점을 해결하고, 보다 정확하고, 일관성 있는 국가수직기준체계를 재정립하여 다양한 부분에서 국가공간정보의 활용성을 극대화하는 것에 그 목적이 있다. 이를 위해 연구의 추진방향을 육상과 해상 수직기준면 간 변환모델 구축을 통한 일관된 높이정보 제공과 현행 육상 및 해상 수직기준체계의 문제점 분석을 통한 수직기준체계 재정립으로 설정하고, 국가적 정책수립, 연안개발 및 방재 분야에 대한 기술적 지원과 함

본 연구는 다양한 기초자료(TBM-BM 연결측량성과, 조위관측자료, GPS관측자료 등)를 이용하여 이원화되고, 불균질한 국가수직체계의 문제점을 해결하고, 보다 정확하고, 일관성 있는 국가수직기준체계를 재정립하여 다양한 부분에서 국가공간정보의 활용성을 극대화하는 것에 그 목적이 있다. 이를 위해 연구의 추진방향을 육상과 해상 수직기준면 간 변환모델 구축을 통한 일관된 높이정보 제공과 현행 육상 및 해상 수직기준체계의 문제점 분석을 통한 수직기준체계 재정립으로 설정하고, 국가적 정책수립, 연안개발 및 방재 분야에 대한 기술적 지원과 함께 향후 국가공간정보 연계·통합 및 활용의 고도화를 위한 기반을 마련하고자 하였다.

1. 연구의 목적 및 배경

○ 현재 우리나라의 수직기준체계는 육상과 해상 부문에서 서로 다른 기준면을 이용하고 있음
- 육상 및 해상 부문에서 높이정보를 활용하는 목적의 차이로 인해 발생
· 육상부문 : 수준측량의 목적 -> 단일한 수직기준면(인천만의 평균해면)
· 해상부문 : 선박의 항해, 항만 운영, 파고 측정 등 해양 관련 부문 -> 지역별 수직기준면(최고고위면, 평균해면, 최저조위면)

○ 따라서 육상과 해상 부문의 공간정보 간에는 높이정보의 불일치가 필연적으로 발생하고 있으며, 이로 인해 다양한 부문에서 국가공간정보의 연계 활용 및 통합에 어려움이 야기
- 해양방재 부문 : 해안 방재해석 결과(조석, 해일 등)를 육상과 연계하고자 하는 경우 높이 정보 간의 불일치로 인해 원활한 방재 계획 및 관리 등이 미흡
- 공간정보 연계 부문 : 연안 부분의 개발 등에 공간정보 사용자의 혼란을 초래하고 있으며, 국가적인 공간정보 통합관리에도 문제 발생

○ 이러한 수직기준 이원화의 문제를 해결하기 위하여 국토해양부에서는 2008년도 부터 지속적인 연구 및 기술용역을 수행하였음
- 연구용역
· 국가GIS 지원 연구 : 육상·해상 공간정보 통합을 위한 기반 연구(2008년)
· 수직기준 연계사업의 발전방향 연구(2009)
- 기술용역
· 국가수직기준연계를 위한 수준측량 사업(2009, 2010년) : 총 61개소
· 국가수직기준연계사업(2009년) : 총 41개소

○ 본 연구는 상기의 다양한 연구 및 기술용역의 결과를 토대로 육상 및 해상 공간 정보 통합의 실제적 적용을 위하여 수행되었으며, 다음과 같은 주요한 연구내용에 초점을 맞추어 추진하였음
- 육상과 해상 수직기준 연계 모델링 연구
- 수직 기준 연계를 위한 수직 기준체계 고도화 연구

2. 연구의 세부내용 및 성과

1) 육상과 해상 수직기준 연계 모델링 연구
○ 연구대상지역 내 수직기준면 간 편차(Offset) 도출 수행
- 2009 및 2010년 기술용역 성과인 총 102개소의 TBM-BM 간 연결측량 성과를 통해 육상 및 해상 수직기준면 간 차이를 분석

○ 수직기준면 변환모델링 수행
- 기술용역 성과(총 102개소) 중 대상지역 내 오차가 없고, GPS 관측까지 수행된 총 77개소를 대상으로 수직기준면 변환모델링을 수행

○ 변환모델을 이용한 높이정보 변환 S/W 개발 수행
- 작성된 변환모델을 이용하여 다양한 포맷의 공간정보(point, dxf, shp, grid 등)의 높이정보를 육상 또는 해상 수직기준면 상으로 상호 변환할 수 있는 S/W 개발

2) 수직기준 연계를 위한 수직기준체계 고도화 연구
○ 기준시점 기반 수직체계 도입 연구 수행
- 전 국토에 대한 균질한(seamless) 수직기준체계를 정립하기 위해 수직기준의 기반이 되는 조위관측자료를 이용한 지역별 평균해수면을 명확하게 결정
- 육상 수직기준면으로 활용되는 인천 조위관측소의 장기간 자료와 이와 동일한 기간에 관측된 주요 조위관측소 자료를 동시에 처리하여 수준원점 및 수준망의 성과를 재정의

○ 정표고 체계 도입 연구
- 현재 우리나라의 높이체계인 정규정표계 체계의 문제점을 해결하기 위해 물리적인 수준측량의 오차를 최소화하는 정표고 체계를 국가 높이체계로 도입 하는 연구를 수행
- 정규정표계 체계는 높이 결정 시 정표고 체계보다는 상당히 간략화된 방법을 이용하고 있어 실제 이용에는 편리하지만, 장거리/고지대 수준측량 시 중력의 영향을 고려하지 못하여 높이 오차가 누적되는 문제 발생

3. 연구성과 활용방안 및 기대효과

○ 지역적인 상시검조소 조위자료를 기준으로 지악별로 산재되어 있는 해상 수직기준체계를 단일한 육상기준체계로 변환할 수 있는 과학적 과정 및 제반 규정의 설정을 통해 국가적인 공간정보 통합 및 관리가 가능

○ 육상 및 해상 수직기준면 변환모델과 변환 S/W 도구의 통합적인 제공을 통해 국가공간정보 사용자의 편의를 도모하고, 다양한 분야(연안개발 및 공사, 해양방재, 공간정보 구축, 학술연구 분야 등)에서 정확하고, 균질한 높이정보를 이용하는 것이 가능

○ 해상·육상 간 수직기준면을 연계를 통해 해양 방재해석 시 지형도, 해도, 항공사진, 위성영상 등의 다양한 공간정보를 통합하여 이용할 수 있어 향후 해양 방재해석 결과의 정확도를 향상시키고, 해양 방재계획의 효율성을 향상

○ 연안지역과 연안해역의 개발에 있어서 공간정보 수요자의 혼란을 방지하고, 국가적인 공간정보 통합관리의 성공적인 수행이 가능

○ 지형·지질·해양지리 등 다양한 자료의 높이 정보 통합을 통해 해안지역의 경제적 활동성을 높이고, 연안지역의 국가적 개발계획 및 정책 수립을 위한 기반을 마련

○ 측량·수로조사 및 지적에 관한 법률(통합법)에 기반한 효율적인 수로측량, 해수면 위험도 평가 등을 위해 지역별 조위기준에 대한 유기적인 통합이 가능하며, 육상 DEM, 해저지형자료, 해안을 따라 관측한 LIDAR 데이터 등의 다양한 국가 공간정보를 효과적으로 이용하는 것이 가능할 것으로 기대

○ 물리적 수준측량 오차를 최소화하는 정표계 체계의 도입을 통해 수준측량의 정확도 향상을 도모할 수 있으며, 수준측량에 지오이드 모델의 활용을 극대화하여 GPS측량만으로 기존의 수준측량을 대체할 수 있음

○ 수직기준면으로 지오이드 모델을 도입하여 직접수준측량이 불가능하거나, 어려운 해상지역, 도서 지역, 산악지대 등에 대한 정확한 높이 정보를 얻을 수 있으며, 이를 통해 국가수직기준체계의 통일성 향상

4. 향후 연구성과의 발전방향

1) 단기적 발전방향
○ 동남해 및 동해지역의 추가적인 연결측량 성과 확보
- 전국에 대한 표준적이고, 일관적인 육상·해상 수직기준 변환모델링을 위하여 연결측량이 미실시된 동남해 및 동해지역에 대한 데이터 확보 필요
- 전국적인 데이터 확보 후 통합적인 수직기준면 변환모델링을 다시 수행

○ 도서지역 TBM에 대한 GPS 연결측량 수행
- 도서지역 TBM과 육상의 BM 간에는 현실적으로 1등 수준측량을 수행할 수 없으므로, GPS를 이용한 연결측량을 고려할 필요가 있음
- 이를 통해 도서지역과 육상의 수준성과를 통일함으로써 수직기준체계의 불균질성을 해소하
고, 향후 연육교 공사 및 해저터널 공사 등 대규모 토목공사의 불편 사항을 해소

2) 중·장기적 발전 방향
○ 동일기간 내 장기적인 조위관측자료의 확보
- 일관되고, 균질한 국가수직기준체계의 수립을 위해서 상시검조소별로 동일한 관측장비를 도입하고, 최소 18년 이상의 동일한 관측기간의 자료를 확보

○ 정표고 체계 도입을 위한 기초자료 확보
- 현행 높이체계와 정표고 체계 간의 차이를 표현할 수 있는 기초자료가 부족하므로, 높이체계 간의 차이를 표현할 수 있는 고지대의 산악지역을 통과하는 직접 수준측량 자료 확보

○ 육상/해상 통합 지오이드 모델 개발을 위한 해상중력자료 확보
_ 육상·해상 수직기준체계의 최종적인 연계는 정밀한 지오이드 모델을 통해서 이루어지는 것이 세계적인 추세로 지오이드 모델은 조밀한 중력측정자료를 이용하여 개발될 수 있으며, 대부분의 선진국에서는 1 ~ 3cm 높이정확도를 가지는 지오이드 모델을 개발하여 활용
- 우리나라의 경우 서해안 및 남해안 해상지역에 대한 중력자료가 거의 없어서 육상과 해상을 동시에 포괄할 수 있는 정밀한 지오이드 모델을 개발할 수 없으므로, 중력자료가 부족한 해상부분에 대한 최적합한 자료 수집 및 취득 방안 설정 이 필요

(출처 : 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 참여진 ... 3
• 요약 ... 4
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 17
• 제1장 서론 ... 21
• 1. 연구의 배경 ... 21
• 2. 연구의 동향 ... 24
• 3. 연구의 목적 및 내용 ... 28
• 제2장 수직기준체계 수립을 위한 사례 조사 ... 32
• 1. 국외의 수직기준체계 ... 32
• 2. 미국의 VDatum ... 33
• (1) 미국의 수직기준 ... 33
• (2) 미국의 VDatum ... 36
• 3. 영국의 VORF ... 41
• (1) 영국의 수직기준 ... 41
• (2) 영국의 VORF ... 43
• 4. 호주의 AUSGeoid ... 46
• (1) 호주의 수직기준 ... 46
• (2) 호주의 AUSGeoid ... 48
• 제3장 수직기준면 변환모델링 ... 53
• 1. 수직기준면 변환모델링의 개요 ... 53
• (1) 육상 수직기준체계 ... 55
• (2) 해양 수직기준체계 ... 60
• (3) 육상과 해상 수직기준면 간 편차의 개념 ... 62
• 2. 기존 관측데이터의 분석 ... 64
• (1) 기존 관측데이터 현황 ... 66
• (2) 상시검조소 성과를 이용한 기본수준점(TBM) 성과 분석 ... 71
• (3) DNSC08 모델을 이용한 기본수준점(TBM) 성과 분석 ... 76
• (4) KGEOID08 모델을 이용한 수준측량 관측 정확도 분석 ... 79
• (5) 기초자료의 분석 결과 ... 82
• 3. 수직기준면 변환 모델링 ... 83
• (1) 모델링 대상지역의 선정 ... 84
• (2) Spline 보간법을 이용한 편차 모델링 ... 86
• (3) LSC 보간법을 이용한 편차 모델링 ... 89
• (4) 편차모델의 정확도 분석 ... 103
• (5) 편차모델을 이용한 수직기준면 변환 S/W 개발 ... 107
• 4. 수직기준면으로서 지오이드면의 활용성 분석 ... 109
• 제4장 기준시점 기반의 수직체계 도입 연구 ... 114
• 1. 기준시점 기반의 수직기준 재정립 ... 114
• (1) 관련 자료 수집과 인천만 조위관측자료의 이력 분석 ... 115
• (2) 기준시점 결정을 위한 상관성 분석 ... 123
• (3) 기준시점 결정에 따른 해수면 상승률 분석 ... 133
• 2. 수직체계 고도화를 위한 수준기준 재정립 ... 138
• (1) 수준기준 결정을 위한 자료처리 방안 ... 138
• (2) 기준시점 기반의 수준원점 재정의 ... 143
• 제5장 정표고 체계의 도입 ... 156
• 1. 현 표고체계의 현황과 문제점 ... 156
• (1) 표고체계의 종류 ... 156
• (2) 국가수직기준면의 선정 ... 166
• 2. 정표고 체계 도입방안 ... 169
• (1) 정표고 체계도입의 타당성 ... 169
• (2) 정표고 성과 계산 최적 알고리즘 ... 177
• (3) 정표고 체계의 도입방안 ... 183
• 제6장 결론 ... 186
• 1. 연구의 결론 ... 186
• 2. 연구성과의 활용방안과 기대효과 ... 188
• 3. 연구성과의 발전방향 ... 190
• 참고문헌 ... 194
• 부록 ... 208
• 부록 1 : 수직기준면 변환 S/W 매뉴얼 ... 208
• 부록 2 : TBM-BM 연결측량 성과 ... 214
• 부록 3 : 사용 수준점 및 통합기준점 성과 ... 226
• 끝페이지 ... 232