RINEX

왜 배우는가: RINEX는 GNSS 관측 자료를 수신기 기종과 무관하게 주고받는 공통 형식이므로, 후처리 측량과 기준점 관측 자료 관리의 기초가 된다. 여러 기관과 소프트웨어가 서로 다른 자료를 통합하려면 이 형식을 이해해야 한다. 여러 차례 출제된 개념이다.

출제 이력: 제129회 1교시 4번, 제122회 1교시 12번, 제101회 1교시 13번, 제90회 1교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

RINEX는 수신기 제조사와 무관하게 GNSS 원시 관측데이터를 공통 형식으로 저장하고 교환하는 국제 표준 형식이다.

답안 첫 줄에는 이 정의를 쓰고, 이어서 수신기 독립 교환 형식이라는 한글 명칭을 함께 적는다. RINEX는 측위 결과를 담는 형식이 아니라 수신기가 기록한 원자료를 후처리에 쓸 수 있도록 바꿔 주는 형식이므로, 실시간 측위 결과와 구분해야 한다. 핵심 키워드는 다음과 같다.

• 수신기 독립 교환 형식: 수신기 기종과 관계없이 같은 구조로 읽고 쓸 수 있는 교환 형식이다.
• 원시 관측데이터: 수신기가 위성신호에서 직접 측정한 의사거리와 반송파 위상 등의 값이다.
• 위성항법메시지: 위성이 방송하는 궤도정보와 위성 시계정보이다.
• 관측 파일: 원시 관측데이터를 시각별로 저장한 RINEX 파일이다.
• 항법 파일: 위성항법메시지를 저장한 RINEX 파일이다.
• 후처리: 측량을 마친 뒤 저장된 자료로 위치를 다시 계산하는 방식이다.
• 압축 RINEX(CRINEX): 시간 데이터의 문자 수를 줄인 ASCII 기반 압축 형식이다.

2. 개념 풀이

RINEX의 정식 정의는 「GNSS 측위보정정보의 관리 및 활용 등에 관한 규정」 제2조 제8호에 있다. 이 규정은 RINEX를 GNSS 위성에서 수신된 원시데이터를 국제 표준 데이터로 변환한 형식으로 정의하며, GNSS 수신 자료와 위성항법메시지(궤도, 시계정보) 등의 정보를 포함한다고 명시한다. 즉 RINEX는 측정 원자료와 위성의 궤도·시계 정보를 하나의 표준 형식에 담는 교환 형식이다.

원리는 수신기가 실시간 계산과 자료 보관을 나눠 수행하는 데서 출발한다. 수신기는 위치, 속도, 시각을 실시간으로 계산해 출력하지만, 이 결과값만으로는 나중에 더 정밀한 궤도정보나 대기 모델을 적용해 다시 계산할 수 없다. 그래서 위성별 원시 관측값을 중간 자료로 남겨 두면, 사후에 정밀한 궤도정보를 적용해 더 정확한 결과를 얻을 수 있다. RINEX는 이 중간 자료를 어떤 수신기에서 생성되었든 같은 구조로 기록하고 주고받게 하는 형식이다.

RINEX 파일은 헤더 영역과 데이터 영역으로 나뉜다. 헤더 영역에는 형식 버전, 수신기와 안테나 정보, 관측소의 대략 좌표, 관측 시작 시각이 기록되고, 데이터 영역에는 시각별 관측 위성 목록과 위성별 관측값이 차례로 기록된다. 이 구조 덕분에 수신기 종류가 달라도 같은 프로그램으로 읽어 같은 방식으로 처리할 수 있다. 시각은 현지 시간이 아니라 협정세계시(UTC)로 기록된다.

관측 파일은 수신기가 시각별로 기록한 위성 관측값을 담는 파일이다. 관측 파일만으로는 위성의 위치를 계산할 수 없으므로, 궤도정보를 담은 항법 파일이 함께 필요하다.

항법 파일은 위성항법메시지인 궤도정보와 위성 시계정보를 담는 파일이다. 관측 파일의 각 관측값은 항법 파일의 위성 정보와 연결되어 위치 계산에 쓰인다.

후처리는 측량을 마친 뒤 저장된 관측 파일과 항법 파일로 위치를 계산하는 방식이다. 실시간 보정정보의 통신 상태와 무관하게 계산할 수 있다는 점이 특징이다.

후처리에 쓰려면 관측 파일과 항법 파일이 함께 필요하다.

압축 RINEX(CRINEX)는 RINEX 형식의 일부가 아니라, 하타나카 압축 방식을 적용해 RINEX 파일의 크기를 줄인 ASCII 기반 형식이다. 시간 데이터를 고차 시간 차이로 표현해 저장에 필요한 문자 수를 줄인다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 GNSS 수신기는 제조사마다 원시데이터를 자체 형식으로 기록했다. 이 경우 수신기 기종이 바뀌면 기존 자료를 읽기 어려웠고, 후처리 프로그램도 제조사별로 따로 갖춰야 했다. RINEX는 이 문제를 해결하려고 제조사와 무관한 공통 형식으로 설계되었다. 최초 버전은 1989년 개발되었고, 1990년 GPS 관련 게시판을 통해 공개되었다.

GPS 외에 GLONASS, Galileo, BeiDou 등 여러 위성항법시스템이 함께 쓰이면서 수신기가 받는 신호의 종류가 크게 늘었다. 새로운 측정 유형과 위성 시스템을 담기 위해 RINEX는 여러 차례 개정되었다. 1993년부터 RINEX 2가 사용되었고, RINEX 3.02는 2013년 4월에 제출되어 GPS와 갈릴레오의 새로운 관측 코드를 포함했다. 최신 버전은 RINEX 4.01, 2023년 7월이다.