기존의 우리나라 지오이드 모델은 국토지리정보원과 국립해양조사원의 주도로 구축되었으나, 기반자료 및 알고리즘이 상이하여 각 모델이 산악과 내륙에서 큰 오차를 내포하고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 2011년 육지·해양 통합 지오이드 모델 개발 연구에서는 최신의 범지구중력장모델과 중력자료, 지형자료를 융합하여 육지와 해양을 아우르는 단일의 지오이드 모델을 구축하기 위한 세부계획을 수립하였다. 본 연구는 상기 과제에서 계획한 1차년도 연구로서, 국가 지오이드 모델 개발을 위해 가용한 중력자료와 지형자료, GPS/Leveling 자료에 대한 수집 및 신뢰도 분석을 수행하고 육지 부분에 대한 지오이드 모델을 구축하였다.

또한, 수준측량작업규정에는 연육교 등 직접 수준측량이 불가능한 지역에서 도해(하) 수준측량을 할 수 있다고 규정하고 있으나, 실제 그 활용도가 낮으므로 도해(하) 수준측량을 시범적으로 실시하여 수준망 단절지역에서의 높이 결정 시 활용할 수 있는지 분석하였다.

□ 육상 중력자료 통합 재처리 및 품질검증

2008년 이후 국토지리정보원에서는 통합기준점, 수준점, 삼각점에서 고품질의 중력자료를 획득하였다. 중력자료는 지오이드 모델 구축 시 가장 중요한 기반자료로서, 신뢰할 수 있는 중력자료를 구축하는 것은 지오이드 모델의 정밀도를 확보와 직접적으로 연관된다. 특히, 일관성있는 중력자료를 구축하는 것이 중요한데, 상기 사업을 통해 획득된 중력자료들의 경우 기관별로 별도의 보정 방법 또는 모델을 적용하여 지구별로 차이가 발생하므로 통합기준점 중력자료 전반에 대한 망 조정을 수행하였다. 그 결과 측량이 잘못 수행된 일부 측점과 대구지구를 제외한 통합기준점의 정밀도는 약 0.03mGal 수준으로 매우 우수하다는 결론이 도출되었다. 또한, 기존 연구를 통해 망조정이 이미 수행된 수준점 성과와 비교하였을 때도 차이의 평균과 표준편차가 각각 0.018mGal, 0.053mGal로 적어 상호 자료의 통합 활용이 가능함을 확인하였다. 마지막으로 통합기준점, 수준점, 삼각점 자료에 대한 이상점 확인 결과 수준점 3점과 삼각점 1점에서 이상점이 확인되어 총 4점은 지오이드 구축 시 제외하였다.

□ 위성고도계 자료를 기준으로 선상중력자료 통합·처리

해양의 중력자료는 국립해양조사원의 선상중력자료와 위성고도계 자료를 활용 할 수 있으나 선상중력자료 역시 육상 중력자료와 같이 지구별로 처리되어 연속성이 결여된다는 문제점이 있다. 따라서 국립해양조사원에서는 선상 중력자료에 대한 통합 재처리 연구를 수행 중이며 상기 연구가 종료되는 시점까지 해양에서 의 자료를 대체할 위성고도계 자료를 선정하는 것이 필요하다. 따라서 2011년 연구를 통해 통합 재처리가 완료된 서해지구를 대상으로 위성고도계 자료와 비교하여 선상중력자료에 대한 신뢰도 검증과 더불어 위성고도계 자료에 대한 신뢰도 검증을 실시하였다. 그 결과 우리나라에서 활용할 위성고도계자료로서 DTU10을 선정하였다.

口 기존 GPS/Leveling 자료통합 및 품질검증

GPS/Leveling 자료는 지오이드 모델의 정밀도 검증 및 합성 지오이드 모델 검증 시 필수 자료이다. 기존의 연구에서 활용한 자료를 살펴보면 자료 획득 정보, 처리 방법 등에 대한 정보가 누락되어 있다는 문제점이 있다. 따라서 국가 지오이드 모델 구축 및 검증 시에는 통합기준점과 상시관측소 자료만을 이용하기로 하였다. 단, 상기 자료에도 이상점이 포함되어 있을 수 있으므로 지오이드 모델과 비교하여 이상점을 검출 및 제거하였으며, 최종 재구성된 자료는 통합기준점 1,032점과 상시관측소 38점이다.

口 전국 5m 수치표고자료 정확도 분석

기존의 연구에서는 우리나라 지오이드 모델 구축 시 자료의 연속성 확보를 위해 SRTM을 이용하였다. 그러나 2011년 국토지리정보원에서 5m 해상도의 연속적인 수치표고자료를 구축함에 따라 우리나라 지형을 적절히 반영하는 자료로 이를 활용하는 것이 바람직하다는 의견이 제시되었다. 따라서 SRTM과 국토지리정보원의 자료를 비교하여 신뢰도 검증을 수행하고, 두 자료를 활용하였을 때 지오이드에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과 우리나라 내에서 높이 차이가 약 10m 수준이고, 산악 및 북한과의 경계지역에서 자료 차이가 지오이드에 미치는 영향이 10cm 이상이므로 향후 국가 지오이드 모델 구축 시에는 국토지리정보원의 수치표고자료를 이용하기로 결정하였다.

口 각종 중력자료의 최적융합 알고리즘 개발

우리나라에서 지오이드 모델 구축 시 가용한 중력자료로는 육상, 항공, 선상 및 위성고도계 자료가 있으나 센서 및 측정 방법 등의 차이로 정밀도가 상이하다. 중력자료의 융합에 따라 지오이드 모델이 달라질 수 있으므로 본 연구에서는 중력자료를 최적으로 융합하기 위한 방법으로 1) 자료의 정밀도를 고려하여 가중치를 부여하는 방법，2) 가중치를 동일하게 부여하는 방법，3) 지역적으로 정밀도를 다르게 부여하는 방법과 4) 지역별로 자료를 선택적으로 사용하는 방법을 제시하였다.

口 일부 산악지역을 포함한 육지부분 지오이드 모델 개발

중력, 지형, GPS/Leveling 자료에 대한 검증 후 재구성된 자료를 기반으로 육지 부분에 대한 지오이드 모델을 구축하였다. 지오이드 모델은 FFT 기법에 의해 계산되었으며, 항공중력자료와의 융합을 위해 하향연속 과정이 수행되었다. 그 결과 육지부분에서 구축된 우리나라 중력지오이드 모델은 약 5cm, 합성지오이드는 약 3cm 수준의 정밀도를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 지오이드를 현장에서 활용할 수 있는지 분석하기 위해 15km 기선거리에 대해 정밀도를 분석한 결과 합성 지오이드 모델의 상대정밀도를 2.6cm로 계산되었다.

□ 수준망 연결 장애 및 단절지역에 대한 정밀 수준측량 기술개발 및 DB 구축 방안

「수준측량작업규정(국토지리정보원 고시 제2009-601호)」에는 직접수준측량으로 소정의 정확도를 확보할 수 없는 단절지역에서 도해(하)수준측량(교호수준측량, 틸팅나사법, 경위의법)을 실시할 수 있도록 규정하고 있다. 이러함에도 1974년 이후 연차사업으로 시행되어 온 1등 및 2등 수준측량에서는 도해(하)수준측량 실적이 없었다. 본 연구는 수준망 단절지역 해소방안으로 도해(하)수준측량을 활용하기위한 시험연구이다. 먼저, 수준망 단절지역에서 직접수준측량을 시행하고 그 오차를 분석하여 직접수준측량이 불가함을 확인하였다. 「수준측량작업규정」에 규정된 틸팅나사법과 경위의법을 검증하기위한 시험지역을 선정하고, 직접수준측량하여 임시 도해(하)수준점의 표고를 먼저 구하였다. 이어 1km 와 2.6 km 구간 시험지역에서 털팅나사법을 적용하여 실측하고, 1km, 2.6km, 4.2km구간에서 경위의법으로 실측하여 그 측량결과를 분석하고, 수준측량작업규정의 도해 (하)수준측량 적용성, 정확도 등을 평가하였다. 이를 근거로 수준망 단절지역 정밀수준측량방안, 도해(하) 수준측량 DB구축방안 및 품셈(안)을 제안하였다.

口 '12년도 측지측량 관련사업 편람 작성

2012년도 국토지리정보원에서 수행한 용역 및 연구사업에 대한 현황을 정리하고 이를 보고서로 작성하였다.