개념 한 쪽
GNSS 관측에서는 전파가 전리층과 대류권을 통과하면서 지연이 발생하고, 수신기 주변 반사에 의한 다중경로가 더해져 측정거리 오차가 생긴다. 기선해석은 이러한 오차원을 이해하고 차분 등 보정법을 적용해 상대측위의 정밀도를 확보하는 과정이다.
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출제기준 단원 「기선해석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 이중주파수로 전리층 보정 식별 | 1 | L1·L2 선형 조합이 지시하는 오차원인을 가리기 |
| 전리층·대류권 보정법 구분 | 1 | 전리층과 대류권 보정 방법을 구별하기 |
| 이중주파수 관측 설명 확인 | 1 | L1/L2 관측이 전리층 제거에 쓰인다는 설명 확인 |
전리층 지연은 전파가 전리층을 지날 때 전자밀도에 의해 굴절되고 느려지는 현상으로 주파수에 따라 크기가 달라진다. 이 때문에 이중주파수(L1·L2) 관측을 이용한 선형 조합이나 전리층 모델로 보정할 수 있다.
대류권 지연은 기온·기압·습도 같은 기상요소에 의한 지연으로 전리층과 달리 주파수 의존성이 거의 없으므로 기상측정값이나 모델로 보정한다. 대류권은 전리층보다 낮은 고도에 존재하는 공기층으로 구분하여 이해해야 한다.
다중경로오차는 위성신호가 건물·수면·지형 등에 반사되어 여러 경로로 수신기에 도달할 때 발생하는 오차로, 반사로 인한 경로 길이 증가와 신호 간섭으로 인해 관측값이 왜곡된다. 다중경로는 수신기 주변 환경에 따라 달라져 차분으로 쉽게 제거되지 않는 국지적 오차이다.
차분 기법은 영문으로 Differencing이라 하며, 공통으로 작용하는 오차를 상쇄하는 기법이라고 한다. 단일차분은 한 종류의 공통오차를 제거하고 이중차분을 사용하면 위성과 수신기 시계오차를 함께 제거할 수 있다. 상대측위에서는 기준국과 이동국이 가까울수록 공통 오차가 잘 상쇄되어 정확도가 향상한다.
기선해석에서는 오차원인별 보정법을 구분하는 것이 핵심이다. 전리층은 '주파수 의존형'으로 이중주파수로, 대류권은 '기상요소 기반'으로, 다중경로는 '설치 환경 개선 및 필터링'으로 각각 대책을 적용한다.
문제 유형 예시 1: L1과 L2의 관측값이 주어지고 전리층 지연 보정 여부를 묻는 문제는 L1/L2 선형 조합으로 전리층 영향이 제거된다는 사실을 이용해 정답을 구한다. 문제 유형 예시 2: 다중경로 감소 대책을 묻는 문제는 반사체 회피 설치나 관측 환경 개선이 정답 후보이며 이중주파수 수신기는 다중경로 대책과 거리가 있으므로 소거한다.
다음의 GPS 오차원인 중 L1신호와 L2신호의 굴절 비율의 상이함을 이용하여 L1/L2의 선형 조합을 통해 보정이 가능한 것은?
정답 ① · GPS 오차 중 L1과 L2 신호의 굴절 비율 차이를 이용한 선형 조합으로 보정 가능한 오차를 고르는 문제이다. 전리층은 주파수에 따라 굴절률이 달라지는 분산 매질이므로 두 주파수에서의 굴절 차를 이용해 L1과 L2의 선형 조합을 만들면 전리층 지연오차를 상당히 제거할 수 있다.
전리층 지연오차는 주파수별 굴절률 차이가 있어 L1·L2 선형조합으로 보정 가능하다.
GPS 측량의 오차에 관한 설명 중 틀린 것은?
정답 ① · GPS 측량의 오차와 보정 방법에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 전리층을 통과할 때 발생하는 전파의 지연량은 전자밀도에 의존하므로 듀얼주파수 관측이나 모델식에 의해 보정하며, 기온, 기압, 습도 등 기상 요소의 측정에 의한 보정은 대류권 지연에 해당한다.
전리층 지연은 기상요소가 아닌 듀얼주파수·모델로 보정하고, 기온·기압·습도 보정은 대류권 지연에 해당한다.
다음의 GPS 오차원인 중 L1신호와 L2신호의 굴절 비용의 상이함을 이용하여 L1/L2의 선형 조합을 통해 보정이 가능한 것은?
정답 ① · L1과 L2 신호의 굴절 차이를 이용한 선형 조합으로 보정 가능한 GPS 오차원을 묻는 문제이다. 전리층은 주파수에 따라 굴절률이 달라지는 분산 매질이므로, 주파수가 다른 L1과 L2 신호의 지연량 차이를 선형 조합으로 산출하여 전리층 지연오차를 보정할 수 있다.
전리층은 주파수별 굴절률이 달라 L1/L2 선형 조합으로 지연 보정이 가능한 대표적 오차다.
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