제주도 지역의 정밀지오이드 모델 개발

Development of Precise Geoid Model in Jeju Island

  • 이동하 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 위광재 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 황학 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ;
  • 윤홍식 (성균관대학교 건설환경시스템공학과)
  • 발행 : 2008.02.29

초록

제주도 지역의 정밀지오이드 모델의 개발은 이원화된 수직기준에 의한 영향을 최소화하기 위하여 내륙과 분리하여 개별적으로 개발되어야 한다. 본 연구에서는 이를 위해 다양한 전지구적 중력장모델을 분석하여 제주도 일원에서의 최적의 중력장모델로 EGM96 모델을 선정하고, 이를 GRS80 타원체에 최대차수 360으로 해석한 기준면을 사용하여 지형효과 및 잔여중력효과를 고려한 중력지오이드 모델을 개발하였다. 그 후 총 17개의 GPS/Levelling 자료에서 구한 지오이드고와 중력지오이드고의 차이를 LSC방법에 의하여 보정하여 최종적인 제주 지역(위도 $33^{\circ}{\sim}33.8^{\circ}N$ 및 경도 $125.8^{\circ}{\sim}127.2^{\circ}E$)의 정밀지오이드 모델(Jeju_GEOID07)을 격자간격 $0.75'{\times}1'$(약 $1.4km{\times}1.5km$)로 개발하였으며, 모델의 정확도는 약 $-1cm{\pm}3cm$로 계산되었다. 향후 한반도 전체의 통일된 정밀지오이드 모델의 개발을 위해서는 내륙 및 제주도 지역의 지오이드 모델을 분리하여 개발한 후 합성하거나, 장기간의 정밀한 조석관측자료 및 GPS 정밀측정을 이용한 수직기준의 통합이 고려되어야 할 것으로 판단된다.

The determination of precise geoid model for the Jeju island is needed to minimize the effect of different vertical datums. This study describes the development of gravimetric geoid model referred to GRS80 reference surface for the area of Jeju island. We used ECM96 up to degree and order 360 as a reference model and added the terrain and the residual gravity effects to the reference model. After then 17 GPS/Levelling data were used to correct the difference between the GPS/Levelling-derived geoid heights and gravimetric geoid heights. The least square collocation was applied to derive the correction and the grid values. The final precise geoid model(Jeju_GEOID07) that consist of $0.75'{\times}1'$(about $1.4km{\times}1.5km)$ grid interval was obtained in the region of $33^{\circ}{\sim}33.8^{\circ}N$ and $125.8^{\circ}{\sim}127.2^{\circ}E$. Concerning this works, the precise geoid for the Korean peninsula should be determined by integrating the different geoid developed for the peninsula and Jeju island. It is also need to integrate the vertical datum using long-term tide and GPS observations.

키워드

참고문헌

  1. 국토지리정보원 (2003), 측량 및 지형공간정보 백서
  2. 국토지리정보원 (2006), 국가기준점 망조정에 관한 연구
  3. 윤홍식, 이동하 (2005a), Least Square Collocation에 의한 GPS/Leveling의 정확도 개선, 한국측량학회지, 제23권 제4호, pp. 385-392
  4. 윤홍식, 조재명 (2005b), GPS/Levelling 데이터를 사용한 새로운 지구중력장모델의 정확도 분석, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제23권 제14호, pp. 353-358
  5. 이석배 (1998), 베셀타원체상에서의 한반도 지오이드 모델의 개발, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제 16권, 제 2호, pp. 213-223
  6. 이석배, 심정민, 이동하, 임일식 (2004), GPS 측량에서의 정밀지오이드 모델을 이용한 정표고 획득 시스템 개발, 대한토목학회 논문집, 제 24권, 제 6-D호, 대한토목학회, pp. 1017-1022
  7. 이석찬,조규전,고영호,이영진(1987),우리나라1등수준망의 조정계산, 한국측량학회지, 제5권 제2호, pp. 12-23
  8. 이영진 (1995), 벳셀타원체 기준의 남한지역 지오이드 모델(KGM95), 한국측량학회지, 제13권 제2호, pp. 125-133
  9. 조규전, 이영진, 조봉환 (1994), 개선된 남한지역의 GRS80 중력 지오이드 모델 (KGM93), 한국측량학회지, 제12권 제1호, pp. 61-68
  10. 정태준, 윤홍식, 황학 (2007), 수직기준 결정을 위한 기초 연구, 춘계학술발표회 논문집, 한국측량학회, pp. 55-58
  11. 최광선, 양철수, 박선미 (1994), 중력자료 해석에 의한 한반도 일원의 지오이드, 한국측량학회지, 제12권 제1호, pp. 131-139
  12. 최광선, 박재희, 홍순헌 (2000), 제주도의 GPS/Leveling 지오이드와 PNU95 지오이드, 지구물리, 제3권, 제1호, 대한지구물리학회, pp. 13-24
  13. 최재화, 윤홍식, 이석배 (1996), FFT에 의한 한반도 일원에서의 중력지오이드 결정, 한국측지학회지,한 국측량학회, 제 14권 제 1호, pp. 49-58
  14. Arabelos, D. and Tscherning, C. C. (1998), The Use of Least Suqares Collocation Method in Global Gravity Field Modeling, Phys. Chem. Earth, Vol. 23, No. 1, pp. 1-12 https://doi.org/10.1016/S0079-1946(97)00234-6
  15. Forsberg, R. (1985), Gravity field terrain effect computations by FFT, Bull. Geod., 59, pp. 342-360 https://doi.org/10.1007/BF02521068
  16. Forsberg, R. and Sideris, M. G. (1993), Geoid computation by the multi-band spherical FFT approach. Manuscr. Geod., 18, pp. 82-90
  17. Forsberg, R., Tscherning, C. C. and Knudsen, P. (2003), An Overview Manual of the GRAVSOFT, Kort & Matrikelstyrelse
  18. Heiskanen, W. A. and Moritz, H. (1967), Physical Geodesy. W.H. Freeman and Co., San Fransisco
  19. Iliffe, J. C., Ziebart, M., Cross, P. A., Forsberg, R., Strykowski, G. and Tscherning, C. C. (2003), OSGM02: a new model for converting GPS-derived heights to local height datums in Great Britain and Ireland, Survey Review, 37(290), pp. 276-293 https://doi.org/10.1179/003962603791482587
  20. Lemoine, F. G., Smith, D. S., Torrence, M. H., Williamson, R. G., Cox, C. M., Rachlin, K. E., Ming, Y. M., Kenyon, S. C., Salman, R., Trimmer, R., Rapp, R. H. and Nerem, R. S. (1996), The developement of the NASA GSFC and NIMA joint geopotential model, Gravity, Geoid and Marine Geodesy, International Symposium, No. 117, pp. 461-469
  21. Omang, O. C. D. and Forsberg, R. (2000), How to handle topography in practical geoid determination: three examples, Bull. Geod., 74, pp. 458-466 https://doi.org/10.1007/s001900000107
  22. Pan, M. and Sjӧberg, L. E. (1998), Unification of vertical datums by GPS and gravimetric geoid models with application to Fennoscandia, Journal of Geodesy, 72, pp. 64-70 https://doi.org/10.1007/s001900050149
  23. Schwarz, K. P., Sideris, M. G. and Forsberg, R. (1990), Use of FFT methods in Physical Geodesy, Geophysical Journal International, 100, pp. 485-514 https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1990.tb00701.x
  24. Tscherning, C. C. (1994), Gravity field modelling with GRAVSOFT least-squares collocation. Lecture Notes, International School for the Determination and Use of the Geoid, Milano, Oct. 10-15. International Geoid Service, pp. 101-134
  25. Tscherning, C. C., Knudsen, P. and Forsberg, R. (1994), Description of the GRAVSOFT package, Technical Report, Geophysical Institute, University of Copenhagen, Denmark
  26. Yun, H. S. (1995), Results of the geoid computation for Korean peninsula. Ph.D. dissertation, Technical University of Budapest, Hungary
  27. Yun, H. S. (1999), Precision geoid determination by spherical FFT in and around the Korean peninsula, Earth Planets Space, 51, pp. 13-18 https://doi.org/10.1186/BF03352204
  28. Yun, H. S. and Adam, J. (1994) The global geopotential models in region of the Korean peninsula, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제 12권, 제 1호, pp. 95-106