국가지오이드모델(KNGeoid18)

1. 한국 지오이드 모델

지오이드 모델은 ‘해발고도’와 ‘타원체고’의 높이 차이(지오이드고)를 연속적으로 표현한 것입니다. GPS를 이용한 해발고도 측량에 필요합니다. 지오이드 모델은 GNSS 측위를 통해 위치결정이 필요한 거의 모든 분야에 사용됩니다. 특히 중력기반 모델링 결과이므로 지질자원탐사나 홍수 및 해수면 모니터링 등 물과 관련된 분야에서도 활용이 가능합니다.

 

1) 국가지오이드 모델 구축 목적

지오이드는 한 나라의 수직위치의 기준이며, 중력 분포를 나타내는 것으로 지하자원 탐사, 해수면 변화, 인공위성 궤도 결정 등 공학적, 과학적 연구에서 널리 활용됩니다. 국토지리정보원에서는 국가 수직기준을 정립하고 GNSS를 이용한 높이측량의 효율성을 확보하기 위해 2011년부터 지오이드 모델 구축 연구를 수행하였으며 2014년 개발된 KNGeoid14 모델은 약 3cm, 2017년 개발된 KNGeoid18 모델은 약 2.3cm의 신뢰도를 갖습니다.

 

2) 국가지오이드 모델 구축사업

국토지리정보원에서는 육지와 해양으로 나뉘어 개발되어 오던 지오이드 모델을 통합하여 우리나라 단일의 국가 지오이드 모델을 개발하기 위해 2011년 육지․해양 지오이드 통합 모델 구축방안 연구를 수행하였으며, 2011년 연구 결과 수립된 계획을 바탕으로 2012년부터 2014년까지 국가 지오이드 모델 개발 연구를 수행하여 2014년 KNGeoid14를 개발하였습니다. 2014년 이후 유럽의 GOCE 위성 기반의 신규 범지구중력장 모델이 다수 개발되었고, 삼각점 및 2차 통합기준점에서 중력자료가 획득되었으며 약 3~5km 해상도로 설치된 2차 통합기준점에서 신뢰할 수 있는 GNSS/Leveling 자료가 획득되면서 지오이드 모델을 고도화할 수 있는 기반이 마련되었습니다. 이에 2017년 12월부터 2014년 이후 신규 기반자료를 반영한 지오이드 고도화 연구가 진행되었으며, 그 결과로 KNGeoid18 모델이 개발되었습니다.

 

 

2. 국가지오이드 모델 구축현황

국가 지오이드 모델 개발사업은 2011년 육지·해양 통합 지오이드 모델 개발 연구를 시작으로 전국적인 적용범위 확대 및 정확도 향상을 위해 추진 중입니다. 2014년에는 약 3cm 정확도를 갖는 KNGeoid14 모델이 개발되어 서비스되었으며, 2017년까지 획득된 신규 기반자료를 반영하여 2018년에는 KNGeoid18이 발표되었습니다.

 

1) KNGeoid18의 정확도

국가지오이드모델(KNGeoid18)은 「국가 지오이드 모델 및 육․해상 수직기준 연계모델 개발」 연구를 통해 개발된 고정밀 합성지오이드 모델로써 육상과 해상에서의 지오이드고를 제공합니다. 2008년부터 2017년까지 통합기준점, 수준점, 삼각점 및 위성기준점에서 획득된 육상중력자료와 2009년부터 2010년까지 획득된 항공중력자료, 국립해양조사원 선상중력자료 및 DTU10 위성고도계 자료가 포함되어 있으며, 범지구중력장 모델로는 2016년 개발된 최신의 XGM2016 모델이 적용되었습니다. 육상과 제주도에 위치하는 통합기준점 2,791점과 비교했을 때 KNGeoid18의 적합도는 약 ±2.3cm 입니다.

 

2) KNGeoid18의 기반자료

이론적으로 지오이드 모델은 전 지구에 걸쳐 분포하는 연속적인 중력자료를 적분하여 계산됩니다. 그러나 전 지구상의 중력자료를 수집하는 것이 현실적으로 불가능하므로 대상지역에 국한하여 중력자료를 수집하고, 이를 기반으로 지역적인 지오이드 모델을 구축합니다. 이 때, 한정적으로 분포하는 자료를 이용하게 되면 전 지구적인 중력 및 지형의 영향을 반영할 수 없으므로 오차가 발생하게 됩니다.

따라서 전 지구의 중력신호를 적절히 반영하는 전지구중력장 모델과 대상지역의 특성을 적절히 반영하는 지형자료 및 중력자료를 융합하여 지오이드 모델을 구축하게 됩니다. 이 때, 자료의 분포와 해상도, 정밀도는 지오이드의 정밀도에 직접적인 영향을 미치므로 고해상도의 정밀한 기반자료를 확보하는 것이 가장 중요합니다.