Lee, Jisun;Kwon, Jay Hyoun;Lee, Hungkyu;Park, Jong Soo
한국측량학회지
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제36권5호
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pp.403-412
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2018
Recently, GNSS (Global Navigation Satellite System)-derived orthometric height determination has been studied to improve the time and cost-effectiveness of traditional leveling surveying. However, the accuracy of this new survey method was evaluated when unknown points are located lower than control points. In this study, the accuracy of GNSS-derived orthometric height was examined using TPs (Triangulation Points) to verify the stability of surveying in mountainous areas. The GNSS survey data were obtained from Mungyeong, Unbong/Hadong, Uljin, and Jangseong. Three unknown points were surrounded by more than three UCPs (Unified Control Points) or BMs (Benchmarks) following the guideline for applying GNSS-derived orthometric height determination. A newly developed national geoid model, KNGeoid17 (Korean National Geoid 2017), has been applied for determining the orthometric height. In comparison with the official orthometric heights of the TPs, the heights of the unknown points in Mungyeong and Unbong/Hadong differ by more than 20 cm. On the other hand, TPs in Uljin and Jangseong show 15-16 cm of local bias with respect to the official products. Since the precision of official orthometric heights of TPs is known to be about 10 cm, these errors exceed the limit of the precision. Therefore, the official products should be checked to offer more reliable results to surveyors. As an alternative method of verifying accuracy, three different GNSS post-processing software were applied, and the results from each software were compared. The results showed that the differences in the whole test areas did not exceed 5 cm. Therefore, it was concluded that the precision of the GNSS-derived orthometric height was less than 5 cm, even though the unknown points were higher than the control points.
GRACE 위성자료를 이용하여 한반도를 포함한 동아시아 지역에서 지오이드와 중력이상을 계산하였다. 지오이드의 기복은 중국 내륙에서 한반도를 거쳐 태평양쪽으로 갈수록 음에서 양으로 -60 m에서 60m로의 변화가 나타난다 중력이 상은 섭입대에서의 특징적인 -100 mgal 이하의 저이상대를 제외하면 전체적으로 $-60\~60\;mgal$의 분포를 보이며, 북한 지역의 백두산과 개마고원, 남한지역의 태백산맥에서 고이상이, 동해의 울릉분지, 일본분지, 야마토 분지에서 저이상이 관찰된다. 지각 성분만을 고려하기 위한 방법으로 구면조화분석시 degree 10이하의 광역성분을 제거하여 잔여이상을 계산하였다. 계산된 잔여이상에서 한반도 육상 북부 산간 지역과 경상분지 일대에서 고이상이 보이고, 한반도 주변 해상지역의 서한만 분지와 남한 군산분지, 제주분지, 울릉분지 등지에서 저이상대가 관찰된다. 육상지역과 해상지역에서 계산된 잔여이상과 degree별 분리된 이상대의 분포는 지하 지질 규모 및 심도별 분포와 관련하여 대규모 지구조를 규명하거나, 나아가 지하자원 탐사에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
This study is focused on the main concepts of gravity and geomagnetics which are introduced in the earth science textbooks of high school in 7th curriculum. This study examines the validity and accuracy of the Earth Science textbooks and shows some effective teaching plans by using the latest materials. This study also illustrates the main concepts of gravity and geomagnetics through presenting some effective and practical teaching-learning methods. The results of the study were as follows: First of all, a number of main concepts of six textbooks of high school were selected; the field of gravity, the direction and dimension of gravity, the measurement of gravity, the main reason of gravity anomaly and geoid, earth terrestrial magnetic field, secular variation of goemagnetics. Secondly, most Earth Science textbooks of high school explains the main concepts of the gravity and geomagnetics in similar ways. Those textbooks, however, don't put an emphasis on the essential contents which has been regarded as important thing in terms of the current educational course of study. The high school textbooks also use the material which is too old-fashioned and has some problems of accuracy and validity. Especially, many main concepts of the textbooks and scientific data(such as the direction of gravity, the measurement of gravity, the main reason of gravity anomaly, the use of geoid, secular variation) are different with those of South Korea, In addition, some materials(graphs and diagrams) are very old ones and they don't have authentic information.Finally, Among the various main concepts, some important ideas (the direction of the gravity and the method of measuring gravity, the measurement and use of gravity anomaly, the definition of geoid and secular variation of geomagnetics) should be corrected by showing the latest and authentic materials.
국내에서 GPS를 효율적으로 활용하기 위해서는 WGS84와 벳셀 타원체간의 좌표변환 관계가 확립되어야 한다. 특히, 지역특성을 수렴하고 소요정도에 부응할 수 있는 좌표변환체계의 정립을 위해서는 변환지역에 적합한 지오이드고모형의 개발과 변환범위에 따른 기법별 좌표변환의 특성연구가 요망된다. 이에 본 연구에서는 남한지역을 대상으로한 광역망과 이를 4개의 지역권으로 나눈 지역망 및 인천시를 대상으로한 국소망을 구성, 벳셀지오이드고 기준값이 좌표변환에 미치는 영향을 고찰하여 벳셀지오이드고의 대표모형을 선정하고 변환기법별로 광역망의 변환, 지역망에 광역변환계수와 지역망의 변환계수를 적용한 경우 및 국소망의 변환결과들을 종합, 비교·검토하므로서 국내의 GPS측위범위에 따른 좌표변환의 특성을 고찰하였다.
정확한 지오이드 결정을 위해서는 중력원시자료로부터 통일된 전처리를 수행하여 일관된 품질의 중력자료를 확보하여야 하며 또한 정확한 위치 정보를 이용하여 다양한 보정을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 현재 우리나라에서 중력원시자료와 GPS 측량을 통한 정밀한 관측위치를 보유하고 있는 한국지질자원연구원과 부산대학교의 지상중력원시자료를 통합하고, 일관성 있는 품질검증을 수행하여 정밀 지오이드 구축의 기본 자료인 프리에어이상 값을 최종 결과물로 산출하였다. 전처리 과정에서 기계값 환산, 기계고 보정, 조석보정 등을 수행하고, 이상치 검증을 작업별로 처리하였다. 이후, 모든 자료를 이용한 교차점조정계산을 수행하여 정밀도 0.488mGal의 프리에어이상값이 구축되었다. 본 연구에서 구축된 중력자료는5cm급 정밀지오이드 개발의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
지구통계학적인 공간분석의 대표적인 방법인 크리깅(kriging)을 적용하기 위해서는 두 관측점 사이의 거리에 기반한 상관성을 나타내는 공간상관함수의 추정이 우선적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 다양한 크리깅에 적용할 수 있는 대표적인 상관함수인 semi-variogram, homeogram, covariance function에 대하여 국가지오이드 모델을 기반으로 추정하였다. 경위도 각각 2°의 대상지역 내 통합기준점의 지오이드고를 이용하였으며, 선형모델을 이용하여 공간적인 편향성을 제거하였다. 전체 100개의 샘플 포인트에 대해서 중복되지 않은 두 점 간의 거리를 기준으로 구간을 나누고, 각 함수에 대한 경험적인 값을 계산하였다. 공간상관함수의 경험적인 값은 각각 두 개의 모델에 최소제곱조정 방법으로 피팅한 결과 semi-variogram의 wave 모델 적합도가 가장 높았으며, homeogram과 covariance function은 exponential 모델이 상대적으로 좋은 피팅 결과를 보였다. 본 연구에서 결정한 공간상관함수는 추후 다양한 크리깅 방법을 통해 임의 지점에서의 예측값에 대한 정확도 검증과 이에 대한 평균제곱예측오차(Mean Squared Prediction Error, MSPE)를 계산함으로써 각 함수의 활용성에 대한 추가적인 연구가 수행되어야 한다.
본 연구에서는 국립해양조사원이 1999년 '해양2000호'로 측정한 서해 중부해역의 해상중력 자료와 해면고도계 위성자료, 미국 GSFC/DMA에서 제공하는 EGM96 중력모델자료를 이용하여 이 지역의 정밀지오이드 산정을 위한 구체적인 자료처리 방법을 제시하였으며, 아울러 해상중력자료와 해면고도계 위성중력자료를 비교하였다. 연구결과, EGM96 모델을 167차수로 계산한 광역 지오이드와 적분 반경 27km로 계산한 상대 지오이드를 합성하여 산정한 서해 중부해역의 정밀지오이드는 평균 18.339m이고 최저 13.564m에서 최고 22.785m 사이에서 변화하였다. 해상중력이상과 해면고도계 중력이상을 비교한 결과 해상중력이상의 정밀도가 더 높음을 알 수 있으며, 차이의 평균은 -0.56mGal, RMSE는 4.195mGal로 나타났다.
GPS 관측에 의해 구한 기선벡터를 이용하여 평면에서의 삼변망 조정계산에 의하여 지적측량기준점의 베셀좌표를 산출하는 소프트웨어를 개발하고 우리나라 전역 지적측량 기준점의 성과 통일에 활용하였다. GPS 관측점간의 기선 거리를 평면에 전개하는 데에는 PNU95 지오이드모델을 이용하여 지오이드면상의 거리를 산출하고, 다음으로 베셀 타원체상의 좌표에 바탕하여 구한 증대율을 적용하여 평면투영거리를 산출하였다. 우리나라 전역 지적측량기준점의 통일성과를 산출하는 데에는, 우선 자유망조정에 의해 전국 32개소 GPS 상시관측소의 베셀좌표를 산출하고, 다음으로 이들 GPS 상시관측소에다 지적측량기준점과 결합하는 망조정계산을 실시하였다. 그 결과 GPS 기선벡터를 이용하여 현재의 지적기준점 성과를 정비할 경우 전국 어디에서나 점간거리 1ppm 이내에서 일치하는 베셀좌표의 결정이 가능하였다.
지오이드 모델개발에 있어서 GPS/leveling 자료는 중력지오이드의 검증이나 합성지오이드의 계산에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 우리나라 GPS/leveling 자료의 배점밀도를 개선하기 위하여 산악지역을 포함하는 연구대상지역에서 직접 GPS측량을 실시하고, 이를 처리하여 산정된 기하학적 지오이드 고의 정확도를 분석하였다. 이를 위해 경북지역 내의 1등 및 2등 수준노선을 대상으로 총 211개소의 GPS/leveling 자료를 취득하고, 기선해석 및 망조정을 통해 198개소의 GPS/leveling 자료를 결정하였다. 이 198개소의 자료에 의한 기하학적 지오이드고는 EGM2008 모델에 의한 지오이드고와의 교차분석을 통해 그 정확도를 분석하였다. 그 결과 정규분포에 따른 과대오차 소거 후 190개소 자료에 대한 정확도는 -0.185$\pm$ 0.079m로 나타났고, 이를 이용하여 수준점 등급, 기선길이, 그리고 표고에 따른 정확도를 분석하였다.
해면지형은 지구형상 및 지오이드의 결정, 해류, 조석의 결정에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 세계수직기준 통일 및 대륙 간, 지역 간, 육지와 도서지역 사이의 수직기준을 통일하기 위한 기초자료이기도 하다. 본 연구는 동아시아지역의 수직기준 통일을 위한 기초연구로 고해상도 평균해면모델인 KMSS04를 사용하여 평균해면고를 계산하고, 전 지구 중력장모델 EGM96과 TIGEN-GL04C를 이용하여 지오이드고를 구한 후 이들을 통하여 동아시아지역 및 각 조위관측소에서의 평균해면, 지오이드고 및 해면지형을 결정하고 분석하였다. 연구결과 일본해구와 Ryukyu해구 부근을 제외한 지역에서 해면지형은 비교적 안정적이며, InCheon 조위관측소를 제외한 기타 조위관측소에서는 모두 $40{\sim}60cm$에 가까운 해면지형의 기복을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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