GPS기선해석은 반송파 관측값에 수학적 이중차분을 적용하고 미지정수 결정과정을 거쳐 최소제곱법에 의해 두 측점 사이의 기선벡터를 추정하는 수학적 절차이다. GPS기준점측량에서는 기선벡터망의 형성과 조정작업을 통하여 미지점들의 좌표를 계산한다. 본 논문에서는 2등 측지기준점의 세계측지계 성과산정 시 망조정에 필요한 기선벡터의 생성을 위한 GPS관측데이터 기선해석에 관한 내용을 설명하고 있으며 기선해석에 사용된 GPS관측데이터에 대한 사업내용, 관측방법을 요약하고 기선해석방법과 소프트웨어의 선정에 필요한 기술적 문제를 검토한 후 해석을 실시하고 결과를 분석 정리하였다.
본 연구에서는 광주에 위치한 삼각점을 중심으로 전라남도 4점과 전라북도 5점을 연결하는 평균 기선길이 75km로 GPS관측망을 구성하고 각 측점에서 관측한 데이터를 방송궤도력과 정밀궤도력으로 각각 기선 해석을 실시하여 기선거리별 동계학적 해석 결과인 분산비, 기준분산, 평균제곱근 오차 등을 산정 한 후 진라 남,북도에 이르는 GPS관측망의 각 기선에 대해 신뢰도를 상호 비교 분석한 결과 정밀궤도력에 의한 기선해석이 방송궤도력에 의한 기선해석 보다 전반적으로 신뢰도가 양호하게 나타났고, 특히 정밀궤도력을 이용한 기선해석은 기준 공분산 값이 모두 1 미만으로 나타나, 측점간의 거리가 길어지고, 지역적 변환계수와 지구중심절대좌표를 선정함에 있어 정밀궤도력을 이용할 때가 기선해석의 신뢰도가 향상됨을 알 수 있었다.
본 논문에서는 GPS 높이측량의 정확도 제고 측면에서 대류권오차 보정방법이 기선해석을 통한 타원체고 추정 정확도와 정밀도에 미치는 영향을 실험적 방법에 의해 연구하였다. 이를 위해 국내 상시관측소 88점을 이용해 기선장과 표고차에 따라 247개 기선을 구성하고, GNSS 통합 데이터센터로부터 7일 분량의 관측 데이터를 취득한 후 2가지 기선해석 소프트웨어에 의해 Hopfield, 수정 Hopfield 그리고 Saastamoinen와 같은 경험식과 이중차분 및 정밀절대측위 대류권 오차 추정기법을 적용해 총 8,645개 실험기선을 처리하였다. 산정한 각 관측점 타원체고의 정확도와 정밀도를 오차 보정기법 따라 계산하고 기선장과 표고차와 같은 기선 구성 조건에 대해 분석하였다. 이를 통해 대류권오차 보정방식의 특징을 정확도와 정밀도 측면에서 고찰하고 GPS 높이측량의 기선해석에서 기선장과 표고차에 대해 적합한 대류권오차 모형화 기법선정을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
본 논문에서는 동일한 GPS 측량 데이터를 Bernese GPS 소프트웨어로 기선 해석한 결과와 범용 상용 소프트웨어로 기선 해석한 결과를 비교 분석하였으며 장기선 데이터 처리시 고려해야 할 사항들을 검토하였다. Bernese GPS 소프트웨어로 장기선 데이터 처리시 기선 거리에 따른 편차가 거의 없는데 비해 범용 상용 소프트웨어로 장기선 데이터 처리시에는 기선 거리에 비례하여 편차가 발생하였다.
본 연구에서는 광주를 고정으로 전라남도 4점과 전라북도 5점으로 삼각망을 구성하고 각 측점에서 관측한 데이터를 방송력과 정밀력을 이용하여 기선 해석을 실시하고 기선거리별 궤도력의 영향을 통계학적으로 비교 분석하여 전라남북도에 이르는 GPS관측망의 궤도력에 따른 각 기선별 오차분포를 정량화 할 수 있었고, 정밀력을 이용한 기선해석은 기준 공분산 값이 모두 1 미만으로 나타나 두 지역간의 지역적 변환계수와 지구중심절대좌표를 선정함에 있어 과대오차를 현저히 줄일 수 있었다.
GPS 기선해석에서 가장 중요한 과정은 정수 바이어스를 결정하는 것이다. 기존에 Multi Epoch를 사용한 방법이 일반적이었으나 Single Epoch를 이용한 방법이 개발되었다. 본 연구는 Multi Epoch 및 Single Epoch 알고리듬이 구현된 소프트웨어를 활용하여 여러 가지 데이터 처리 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 이를 통해 실시간 정밀 측량에 대한 이용 가능성을 검증하였다.
측량을 비롯한 다양한 응용분야에서의 GPS 사용이 증가함에 따라 신속하고 정밀한 위치정보 취득에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 함께 현재 미국, 캐나다, 호주 등의 해외 여러 나라에서 인터넷을 기반으로 이메일과 FTP를 이용하여 사용자의 관측파일을 처리하는 자동화된 GPS 데이터 분석 시스템을 구축, 운영 중에 있다. 우리나라도 GPS 시장 확대와 더불어 일반 사용자의 접근이 비교적 용이하고 신속한 위치정보 제공이 가능한 웹을 기반으로 하는 자동 GPS 기선해석 시스템 구축이 필요하다. 본 연구에서 구축한 시스템은 인터넷을 기반으로 하여 시간과 장소에 구애받지 않고, 일반 사용자의 접근이 용이하도록 하였다. 과학기술용 자료처리 엔진을 이용하여 3개의 상시관측소를 네트워크 방식으로 자료처리를 실행하며, 결과는 보고서 형식으로 작성되어 사용자의 이메일로 전송된다. 본 시스템은 일반 사용자의 간편한 고정밀 GPS 자료처리를 가능하게 하며, 향후 대형 구조물 모니터링, 민간분야 공간정보 서비스 등 다양한 분야에 GPS를 적용하기 위한 기반이 될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 동일한 GPS 측량 데이터를 Bernese GPS 소프트웨어로 기선 해석한 결과와 범용 상용 소프트웨어로 기선 해석한 결과를 비교 분석하였으며 장기선 데이터 처리시 고려해야할 사항들을 검토하였다. Bernese GPS 소프트웨어로 장기선 데이터 처리시 기선 거리에 따른 편차가 거의 없는데 비해 범용 상용 소프트웨어로 장기선 데이터 처리시에는 기선 거리에 비례하여 편차가 발생하였다.
세계측지계로의 전환으로 GPS는 측량분야에서 그 효용성이 크게 증가되고있는 현 시점에서, 기준점을 기준으로 이동점에 대한 상대적인 기선벡터를 구하는 기선해석프로그램은 대부분 외국 소프트웨어에 의존하고 있어 보다 폭넓은 활용에 걸림돌이 되고 있다. 본 논문에서는 LAMBDA 기법으로 미지정수를 해결하는 알고리즘을 정립하고, 객체지향언어인 Visual C++ 6.0을 이용하여 Ll 반송파에 대한 기선해석 프로그램을 개발하였으며, 15km이하의 단기선에서 상용프로그램과 비교하여 4.9센티미터 이하의 차이를 확인하였다.
본 논문에서는 지진 등으로 인해 발생하는 절대 지각변위 추정에 GPS 상시관측망의 동적기선해석 기법의 적용 가능성을 실험을 통해 정확도와 정밀도 측면에서 분석하였다. 국내 관측소의 절대좌표 추정을 위해 국외 관측소가 데이터처리에 포함 할 필요가 있어 실험 네트워크는 관측점 사이 거리가 수 백 ∼ 약 1,000km에 달하는 중기선으로 구성하였다. 따라서 대상 관측점의 동적 거동특성을 매개변수 추정단계에 반영하는 일련의 절차를 적용하여 GPS 동적 중기선해석 실험을 수행하였다. 이를 통하여 GPS 동적 중기선해석을 통해 센티미터 수준의 정확도와 그 이상의 정밀도로 GPS 상시관측소의 절대좌표를 동적모드로 추정할 수 있음을 확인하였다. 또한 본 논문은 위성궤도력, 관측데이터양 그리고 동적좌표 추정의 초기좌표 구속범위와 같은 기선해석 조건들이 동적좌표 추정 정확도와 정밀도에 미치는 영향을 분석하고 그 결과를 요약하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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