[측지기사 - GNSS] GNSS 위치결정방법 | 절대관측방법, 상대관측방법, 위상차관측방법(차분법)

 

 

GNSS 위치결정방법

[측지기사 - GNSS] 위성측위시스템(GNSS)의 개념 | GPS, 위치측정

지난번 위성측위시스템의 개념과 GPS, 위성측위 내용에 이어서 GNSS 위치결정방법에 대해 알아보도록 합시다. GNSS 위치결정방법에는 절대관측방법과 상대관측방법으로 나뉘게 됩니다. 개념을 알아보고 시험에 자주 나오는 설명은 파란색으로 표시하였으니 유의하여 읽어보세요!

 

절대 관측방법 (1점 측위)

4개 이상의 위성으로부터 수신한 신호 가운데 C/A-code를 이용해 실시간으로 처리하여 수신기 위치를 결정하는 것을 의미한다.

절대관측방법의 특징은 다음과 같다. 지구상 사용자 위치를 관측할 수 있다. 위성 신호 수신 즉시 수신기 위치를 계산한다. GNSS 중에서 가장 일반적이고 기초적인 관측방법이다. 15-25m의 오차로 정확도는 작은 편이다. 선박, 자동차, 항공기 등 항법에 이용한다.

상대 관측방법 (간섭계 측위)

2점 간에 도달하는 전파의 시간적 지연을 측정하는 방법이다. 2점 간의 거리를 정확히 측정할 수 있다. Static 측량, Kinematic 측량, DGNSS 또는 RTK 측량으로 구분된다.

먼저 Static 측량은 정지측량이라고도 하며, 2개 이상의 수신기를 각 측점에 고정하고 양 측점에서 동시에 4대 이상의 위성으로부터 신호를 30-60분 이상 수신한다. 정지측량의 특징은 VLBI 보완 또는 대체가 가능하며, 수신완료 후 컴퓨터로 각 수신기 위치 및 거리가 계산이 가능하다는 것이다. 또한 계산된 위치 및 거리로, 정확도가 높은 편이다. 측지측량의 특성이 있으며 1~0.01ppm의 수cm 정도의 오차가 발생한다.

Kinematic 측량은 기지점 1대의 수신기를 고정국 또는 다른 수신기를 이동국으로 하여 4대 이상의 위성으로부터 신호를 수초~수분 정도의 포맷을 가지게 된다. 이동차량 위치 결정에 이용할 수 있으며, 공사차량에 응용할 수 있다. 오차는 10cm~10m 정도 발생한다.DGNSS 또는 RTK 측량은 이미 알고 있는 기지점의 좌표를 이용하여, 오차를 최대한 낮춘다. 기지점에서 기준국용 GNSS 수신기를 설치하고 위성을 관측하여 각 위성의 의사거리 보정값을 구하고 이 보정값을 이용하여 이동국용 GNSS 수신기의 위치 결정 오차를 개선하는 위치 결정방식을 의미한다.

간섭측위에 의한 위상차 관측방법(차분법) differencing

정적 간섭측위를 통하여 기선해석을 하는 데 사용하는 방법으로, 차분을 통해 기선해석의 품질을 높이는 것이다. 두 개의 기지점에 GNSS 수신기를 설치하고 위상차를 측정하여 기선의 길이와 방향을 3차원 vector량으로 결정한다. 일중차, 이중차, 삼중차 관측방법이 있다.일중차 관측방법은 간섭측위에 의한 기선해석 1단계로, 한 개의 위성과 두 대 수신기를 이용한 위성과 수신기 간의 거리 측정차를 구하는 것이다. 동일 위성에 대한 측정치이므로 위성의 궤도 오차와 원자 시계에 의한 오차를 소거한다. 수신기의 시계 오차는 내재되어 있다.이중차 관측방법은 두 개의 위성과 두 대의 수신기를 이용하여 각각의 위성에 대한 수신기 사이의 1중차끼리의 차이값을 의미한다. 같은 양으로 존재하는 수신기의 시계오차를 동시에 제거한 상태를 의미한다. 최소 4개의 위성을 관측하며, 3회의 이중차를 측정하여 기선해석을 한다. 모호정수가 내제되어 있다.삼중차 관측방법은 한 개의 위성에 대하여 어떤 시각의 위상적산치(측정치)와 다음 시각의 위상적산치와의 차이값(적분위상차)을 의미한다. 반송파의 모호정수를 소거하기 위하여 일정 시간 간격으로 이중차의 차이 값을 측정한다. 일정 시간 동안의 위성거리가 변화하며, 파장 정수파의 불명확을 해결한다.

RINEX(라이넥스)

기종이 서로 다른 GPS 수신기를 혼합하여 관측하였을경우 수집된 GPS 데이터의 기선해석이 용이하도록 고안된 세계 표준의 GPS 데이터의 자료형식이다. 반송파, 코드 신호를 모두 기록하며 사용자 편집이 가능하다.

 

GNSS에 의한 통합기준점 및 삼각점 측량의 일반적 순서

1. 관측계획 : 수신기의 종류 및 대수, 좌표기준점 수와 분포, 표고결정 방법, 작업인원, 관측시간

2. 선점 및 조표: 다중경로오차, 사이클슬립, 상공시계 고려

3. 관측: 중복기선을 포함하는 세션 관측

4. 계산: 기선해석, 망조정

5. 정리: 좌표결정, 성과 정리