연구에서는 라이다 데이터의 정표고 변환 작업에 있어서 정밀 지오이드 모델의 활용 가능성 및 항공라이다 측량 작업을 위한 최적 지오이드 모델을 검토하였다. 이를 위해, KGEOID08, EGM2008, EIGEN-CG03C 모델을 대상으로 하여 여기서 산출된 지오이드고와 실측을 통해 계산된 기하학적 지오이드고를 비교 분석한 결과 0.152m의 RMSE를 나타낸 KGEOID08 모델이 가장 적합함을 알 수 있었다. 또한 KGEOID08 모델을 사용하여 라이다 데이터의 정표고 변환 작업을 수행할 경우, 이를 위해 필요한 기준점의 배치 및 수량 등의 기준점 선점을 위한 기준을 제시하였다.
본 연구에서는 일반적인 중력지오이드 모델 결정방법인 Remove-Restore(R-R) 기법 적용 시 FFT 방법 및 LSC 방법에 의한 잔여지오이드고 모델링을 각각 적용하고, 이에 대한 정확도를 분석하여 보다 효율적인 지오이드 결정 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 우리나라 육상 및 해상에서 측정된 총 6,296점의 중력관측자료에 대하여 Stokes 공식을 적용한 다중밴드 구면 FFT 방법 및 통계적 결정방법인 LSC 방법을 각각 적용하였으며, 503점의 GPS/Levelling 자료에서 획득된 기하학적 지오이드고를 이용하여 모델링시 계산 결과의 정확도 향상을 위하여 결정되어야 하는 다양한 계산요소 및 적합한 계산과정을 결정하였다. 그 후 각 방법에 의하여 계산된 잔여지오이드고를 통계적으로 분석하여 한국의 지오이드 결정을 위하여 적합한 잔여지오이드고 모델링 방안을 검토하였다. 그 결과 LSC 방법의 경우 중력관측자료의 오차, 분포밀도의 부족 및 공분산 해석시 지역별 특성의 영향으로 정확한 잔여지오이드고의 모델링이 적용되지 못하였으며, 다중밴드 구면 FFT 방법의 경우 Stokes 적분을 위한 적절한 적분반경 및 수정 kernel의 적용을 통해 LSC 방법보다 약 10cm 이상의 정확도가 향상된 잔여지오이드고가 계산되었다.
Geoid is the equi-gravity potential surface. Gravimetric geoidal heights could be determined by the gravity observation values and geometric geoidal heights could be determined by the GPS ellipsoidal heights at benchmark station. In this study, both gravimetric geoidal heights and geometric geoidal heights were determined and compared in mountainous area. For the study, GPS surveying and gravity observation were accomplished at 1st and 2nd order levelling network located in mountainous area in Kyungsanbukdo and Chollanamdo.
지구중력장모델은 지오이드 모델링에 있어서 기준면을 결정하기 위하여 사용되어 왔으며, 1980년대 이후로 많은 전지구적 지오포텐셜모델이 개발되었다. 오늘날 EGM96과 EIGEN-GL04C 모델이 전세계적으로 가장 많이 사용되어 왔으나 EGM2008이라고 불리우는 지구중력장모델이 미국의 NGA에 의해 올해 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 세 개의 지구중력장모델에 대하여 구면조화분석을 실시하고 그 결과를 비교하고자 하였다. 따라서 구면조화분석은 한반도 일원에 대하여 $1'{\times}1'$격자간격으로 EGM96과 EIGEN-GL04C 모델은 최대차수 360으로, EGM2008의 경우 차수를 360, 720, 1440, 2190으로 변화시켜 가면서 실시하였다. 정확도 평가를 위하여 464점의 GPS/leveling 데이터에서 기하학적 지오이드고가 계산되었으며, 평가결과 EGM2008 모델이 EGM96이나 EIGEN-GL04C 모델에 비하여 상당한 수준으로 정확도를 개선시킴을 알 수 있었으며 한반도 일원에서 14cm 이내의 정밀도로, LSC적합 이후에는 5.5cm의 정밀도로 지오이드고를 계산할 수 있음을 알 수 있었다.
It can be classified in various methods to get the geoidal heights. It can be achieved geometric geoidal heights if we do GPS surveying in leveling point. The aims of this paper are calculation of geometric geoidal heights using GPS/leveling data in study area and evaluation of the global and local geoid models in and around Korean peninsula. For this study, study area was selected in the leveling line from Kunsan to Chonju city and GPS surveying was accomplished in the leveling line. And, also spherical harmonic analysis was made on the three global geopotential models, OSU91A, EGM96, EGM96m under same condition and KOGD2002, Korean gravimetric geoid model was made in this study The results shows that EGM96m is the best model because the differences between geoidal heights of EGM96m and geometric geoidal heights of GPS/Leveling data appear the smallest value among them.
최근 지구 온난화로 인하여 해수면의 상승속도가 증가하고, 자연재해가 증가함에 따라서 연안방재 및 개발을 위한 해 육상수직기준 연계에 대한 관심과 요구가 높아지고 있는 추세이다. 우리나라의 수직기준은 그 사용목적이 다르며, 목적에 따라 해상 및 육상에서 개별적으로 정하여 사용되고 있다. 해상수직기준은 지역평균해수면을 사용하며, 육상수직기준은 인천평균해수면을 사용한다. 따라서 본 연구에서는 첫째, 2012년과 2013년에 설치된 통합기본수준 점 48점을 이용하여 해 육상수직기준에 따른 기하표고의 차이를 분석하였다. 분석에는 지역평균해수면과 인천평균해수면을 참조하는 기하표고 및 국가지오이드모델 기반의 기하표고가 사용되었다. 전체 48점 중 도서지역을 제외한 31점 중 11점에서 10cm 이상의 잔차가 발생하였다. 잔차의 원인은 강물의 유입, 기준조위관측소의 이동, 항만공사에 따른 지형변화 등인 것으로 판단되었다. 둘째, 해 육상수직기준 연계를 위하여 해면경사의 경향을 분석하였다. 해면경사는 인천평균해수면과 지역평균해수면의 차이를 말한다. 분석결과 우리나라의 해면경사는 서해에서 남해 그리고 동해방향으로 높아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 해 육상수직기준 연계를 위한 자료로서 통합기본수준점의 성과가 활용될 수 있음을 확인하였다. 향후 해 육상수직기준 연계를 위해서는, 해 육상을 연결하는 측량자료가 많이 확보되어야 하며, 국립해양조사원과 국토지리정보원의 지속적인 수직기준 관리 및 자료 공유가 필요하다. 연계된 육해상수직기준의 정보는 효율적이고 경제적인 연안개발과 방재에 크게 활용될 것으로 기대된다.
표고를 정확하게 결정하기 위해서는 수준측량에 의해 얻게 되는 기하학적 표고차뿐만 아니라 중력의 차이에 의한 물리적인 표고차를 고려해 주어야 하는데 이것이 정사보정량이다. 정사보정량은 평탄지에서는 무시할 정도로 그 양이 작으나 표고가 높은 산악지에서는 그 양을 고려해 주어야만 정확한 표고를 산출할 수 있으며, 계산과정이 복잡하여 쉽게 계산할 수 없는 어려움이 있다. 본 연구에서는 이러한 정사보정량을 쉽게 계산할 수 있도록 비주얼 베이직 프로그램을 이용한 사용자 친화형 프로그램 Ortho-Calc. v1.0을 개발하였다. Nassar와 Hwang & Hsiao, 그리고 Strang Van Hees의 알고리즘을 이용하여 정사보정량을 선택적으로 계산할 수 있도록 하였으며 결과를 검증한 결과 기존 연구결과와 표준편차 0.024mm의 높은 정밀도를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발한 정사보정량 계산 프로그램 Ortho-Calc. v1.0 프로그램이 널리 보금되어 활용된다면 정사보정량 계산을 빠르고 쉽게 할 수 있도록 기여할 것이며 우리나라의 정표고 성과 고시에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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