우리나라 수치표고모델을 이용한 지형효과 산출방식의 비교평가

Evaluation and Comparison of the Topographic Effect Determination Using Korean Digital Elevation Model

측지학적 경계치인 지오이드의 결정에 있어서 지형효과(topographic effect)는 가장 중요한 요소중의 하나이다. 따라서 우리나라와 같이 산악지역이 많은 지역에서 정밀지오이드모델을 개발하기 위해서는 지형효과를 적절하게 계산하고 적용하여야 한다. 적합한 중력학적 환산방법의 결정은 각 환산방법에서 산출되는 지오이드 상에서의 간접효과의 크기, 산출된 중력이상치의 크기 및 완만성, 각 환산방법에 연관된 지구물리학적 해석결과 등에 따라서 결정된다. 본 연구에서는 우리나라의 지오이드 모델의 개발을 위해 약 100m 해상도의 수치표고모델(DEM)을 구축하고, 이에 대해 3가지의 중력학적 환산방법(Helmert 응축 방법, RTM 방법, Airy-isostatic 방법)을 적용하여 지형효과를 산출하였다. 그 후 산출된 지형효과를 분석하여 우리나라에 가장 적합한 중력학적 환산방법을 평가한 결과, RTM 환산방법을 이용한 경우에 중력이상치의 크기 및 지오이드 상에서 간접효과의 크기가 각각 $0.660{\pm}13.009mGal$, $-0.004{\pm}0.131m$로 가장 완만한 형태를 나타내었다. 이를 통해 RTM 환산방법이 Helmert 응축 및 Airy-iostatic 방법에 비하여, 한국의 정밀지오이드 모델 개발을 위한 지형효과의 산출에 있어 더욱 안정적이고 정확한 방법으로 판단되었다.

The topographic effect is one of the most important component in the solution of the geodetic boundary value problem (geodetic BVP). Therefore, topographic effect should be considered properly for developing the precise geoid model, especially for the area where contains many mountains like Korea. The selection of gravity reduction method in the context of the precise geoid determination depends on the magnitude of its indirect effect, the smoothness and magnitude of the reduced gravity anomalies, and their related geophysical interpretation. In this study, Korean digital elevation model with 100m resolution was constructed and topographic effect was calculated by three reduction methods as like Helmert condensation method and RTM method and Airy-isostatic reduction method. Through the analysis of computation results, we can find that RTM reduction method is the best optimal method and the results shows that gravity anomaly and indirect effect of geoidal height are $0.660{\pm}13.009mGal$, $-0.004{\pm}0.131m$ respectively and it is the most gentle slow of the three methods. Through this study, it was found that the RTM method is better suitable for calculating topographic effect precisely in context of precise geoid determination in Korea than other reduction methods.