GPS 측량

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상위 문서 : 포털:기술 공학/측량학

정의, 용어[편집]

  • 위성측위시스템(GNSS : Global Navigation Satellite System) : 위성으로부터 발사된 신호가 지상수신기에 도달하는 데 걸리는 전파 지연시간을 측정, 수신기에서 위성까지 거리를 구하고, 삼각법으로는 수신기 위치를 결정하는 시스템. 미국의 GPS가 대표적. 그 외에 GLONASS 등이 있음.
    • 전세계 어디서나 날씨에 상관없이, 24시간 측정 가능.
    • 측점 간 시준 불가해도 측량 가능.
    • 간단한 방법, 높은 정확성.

구성[편집]

  • 우주부문(space segment) : 24개 위성. 6개 궤도, 궤도 당 4기 위성. 24기 중 예비 3기. 원자시계 탑재. 위치결정에 필요한 항법 메시지반송파에 실어 연속 방송. 총 네 개의 원자시계 탑재. 1/1000초 시간오차 유지. 지상관제소에 의해 점검.
  • 제부문(control segment) : 위성 위치 계산, 궤도 예측, 조정. 위성을 관리, 통제함. 콜로라도 스프링스 주 관제국, 하와이, Kwajalein 등 총 다섯 개의 관제국이 있다.
  • 사용자 부문(user segment)
    • 안테나 : GPS 신호 수신
    • 수신기 : 수신 항법자료로 사용자 위치, 속도 계산
    • 라디오모뎀 : base와 이동국 간 신호 송수신

용도별 장비 구분

  • 정적측위용 : 장시간 관측, base용
  • kinematic 용 : 정적측위용 장비를 배낭에 넣어 이동하면서 관측할 수 있음.

원리[편집]

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오차[편집]

  • 위성 배치상태에 의한 오차 : 위성 네 개와 측량기가 만드는 체적이 클수록 정확도 좋음. 기하학적 정밀도 저하(GDOP : Geodedic Dilution Of Precision) 감소.(GDOP 좋아짐)
  • 전리층 오차 : SA 다음으로 가장 큰 오차. 지구 전리층을 통과하면서 송신신호의 지연오차 발생.
  • 류층 오차 : 대기에 의한 굴절로 신호전달 지연 발생. 전리층 오차의 10%정도.
  • 다중경로(multipath) 오차 : 주변 건물이나 장애물의 영향으로 신호가 반사 또는 회절되어 여러 경로로 수신기에 도달하면서 생긴다. 첫번째로 안테나 근접 설치로 발생하는 경우, 차분기법으로 소거 가능. 두번째는 주변 지형지물에 의해 생기는 것. 이건 차분기법으로 소거 불가. 다중경로 오차를 최소화하려면 지형지물에 의해 신호가 반사되지 않는 곳에 안테나 설치. 또는 그라운드 플랜을 안테나에 설치하여 사용.
  • SA(Selective Availability) 오차 : GPS는 원래 군용이었기 때문에 민간에게 정밀도를 저하시키는 잡음이 섞여 신호가 전송됐었다. 가장 큰 오차였으나 현재는 민간의 요구에 따라 해제됨.

좌표계[편집]

  • WGS84 타원체 사용.[1] 대한민국에서는 GRS80 타원체 사용

측정방법[편집]

  • 단독측위 : 수신기 1대
  • 상대측위(DGPS : Differential GPS) : 수신기 2대 이상. 정밀도 높으나 계산 복잡. 시간 소요.
    • 정적측위 : 2cm 이내 정밀도.
      • 정적 상대측량
      • 신속 정지측량
    • 동적측위 : 수신기 1대는 기지점 고정. 수신기 1대는 미지점에 이동하여 측량
      • kinematic 측량 : 후처리 방식.
      • 실시간 이동 측량(RTK : Real Time Kinematic) : 관측과 동시 처리.

단독측위[편집]

  • 저렴
  • 소형장비. 수신기 1대
  • 정확도 떨어짐.(30m 내외)
  • 항법, 항해

상대측위(DGPS : Differential GPS)[편집]

  • 단독측위 개량.
  • 2대 이상 수신기
  • 정밀도 상대적으로 높음. 그러나 수준측량은 아직 오차가 커서 레벨 사용해야 함.

데이터 처리 방식에 따라 두 가지로 분류.

  • 후처리 방식(수 mm) : 기준점 측량 시, poll만으로 안 됨. 삼각대 필요. 데이터 측정 후 실내 오차 조정. 정지측량, 신속 정지측량, 이동측량
  • 실시간 이동 측량(1-2cm) : RTK(Real Time Kinematic Survey). 향후 자동주행에도 활용 가능.(이미지, LiDAR 센서와 병용) 현장에서 실시간 자료 취득. 현장 여건에 따라 1-30초 수신. 라디오 모뎀. 안테나.(사람이 임시로 세움)
    • 보정신호 전송방법에 따라 Radio RTK, Network RTK(VRS)가 있음.
    • 최근 드론을 이용한 RTK도 있으나 고가.(드론+보정용 기계)

VRS[편집]

  • 요새 쓰는 방식. = Network RTK. 안테나, 라디오모뎀 불필요.
  • 국가에서 고정국 설치(국토지리정보원), 값 주고받음.
  • 서버에서 데이터를 가져와 보정하기 때문에 "가상 기준점"이라고 함.
  • 사용 가능 거리 100km
  • 45-60분 수신. 오차 소거(멀티패스 등)
  • 1인 측량 가능.
  • 기준국 별도 설치 불필요.
  • 인터넷 가능해야 함.
  • 지역에 따라 불리할 수도 있다.

각주[편집]

  1. 오재홍 (2017). 《알기쉬운 GPS 측량》. 구미서관. 31쪽. 

참고자료[편집]