GPS 측량

정의

GPS 측량은 위성에서 보낸 신호로 측점의 위치를 정하는 측량이다.

위도, 경도, 높이 같은 3차원 좌표를 구한다.

시통이 필요 없어 신호만 잘 받으면 측정할 수 있다는 점이 전통 측량과 다르다.

이제 원리를 그림으로 본다.

거리 측정 원리

위성과의 거리는 신호의 시간차에 빛의 속도를 곱해 구한다.

위성의 위치는 위성이 보내는 궤도 정보로 계산한다.

수신기 시계는 위성 시계만큼 정밀하지 않아 계산된 거리에 시계 오차가 섞인다.

그래서 이 거리를 의사거리라 부르며, 식에 δt 항이 들어간다.

측위 방식 비교

측위 방식은 수신기 수와 자료 처리 방법에 따라 나뉜다.

단독측위는 수신기 한 대로 구해 수 m 수준이며 실시간으로 처리된다.

상대측위는 기지점과 함께 관측해 mm에서 cm 수준을 얻지만 후처리가 필요하다.

실시간 차분인 RTK는 현장 측설에 주로 쓰인다.

오차 요인과 대책

차분 보정을 쓰면 시계, 궤도, 전리층, 대류권 오차의 대부분을 줄일 수 있다.

다중경로 오차는 차분 보정으로 거의 제거되지 않는다.

건물 벽에 반사된 신호가 직접 신호와 겹쳐 들어와 생기는 오차다.

그래서 다중경로 완화 알고리즘, 초크링 안테나, 토털스테이션 병행이 필요하다.

초고층 수직도 계산

가상의 예로 높이 200m 구간의 허용 편차를 계산해 보자.

허용 편차는 높이를 2,000으로 나눈 값이다. 200을 2,000으로 나누면 0.1m다.

0.1m는 10cm다. 가정한 실시간 차분 정확도 1~2cm보다 커서 여유가 있다.

초고층 기둥의 허용 편차가 수십 cm 이내라는 점과도 맞는다.

시험 포인트와 정리

앞 문제 정답은 단독측위와 15cm다.

헷갈리는 점은 두 가지다. 오차를 나열만 하는 것과 측량 방식을 혼동하는 것이다.

이 두 가지를 짚으면 답안의 골격이 잡힌다.

정리하면 GPS는 거리 기반 위치결정이며, 위성 4개 이상이 필요하다.