개념 한 쪽
측량에서 지구의 형상을 다룰 때는 어떤 면을 기준으로 삼을지 정하는 것이 우선이다. 지오이드·지구타원체·의사 지오이드(준지오이드)의 세 가지 기준면이 주로 사용되며, 각 면의 성격에 따라 각기 다른 용도로 활용한다는 점을 구분해야 한다고 설명한다.
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출제기준 단원 「지구타원체」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기준면 아닌 것 골라내기 | 1 | 지구 형상의 기준면 셋 외의 용어를 찾아내기 |
| 지오이드 성질 판별 | 1 | 지오이드의 등포텐셜·연직수직·편차 특성 중 틀린 설명 가리기 |
| 타원체의 기준 역할 확인 | 1 | 지구타원체가 지도·각도 계산의 기준임을 파악하기 |
지오이드는 평균해수면을 육지 아래까지 이어 상상한 닫힌 곡면으로, 중력 퍼텐셜이 같은 등포텐셜면이라는 물리적 정의를 가진다. 이 면은 연직선(중력 방향)에 수직이고, 실제 지구 표면과 지구타원체의 사이를 지나는 불규칙한 곡면이라는 성격을 갖는다. 지오이드와 타원체의 높이 차이는 지하 질량 분포에 따라 지역마다 ±로 달라지므로 일률적인 규칙으로 설명할 수 없다고 지적한다.
지구타원체는 지구를 수학적으로 근사한 회전타원체로, 단축을 축으로 한 회전에 의해 얻어진 매끄러운 기하학적 곡면이다. 이 타원체는 부피·표면적·반경과 같은 계산과 삼각측량 및 지도 제작에서 기하학적 기준으로 사용된다. 지오이드와 달리 수식으로 표현할 수 있어 계산의 기준으로 적합하다고 설명한다.
의사 지오이드(준지오이드)는 GNSS 측량에서 높이를 계산할 때 보조적으로 사용하는 면으로 소개한다. 측량 문제에서 기준면을 묻는 유형은 보통 각도·지도 제작의 기준은 지구타원체, 높이의 기준은 지오이드로 구분하면 된다고 안내한다.
지오이드와 타원체의 법선은 일반적으로 일치하지 않으며 이 어긋난 각을 연직선 편차라고 부른다. 지오이드가 어느 지역에서 타원체보다 높은지 낮은지는 대륙과 대양의 구분으로 단정할 수 없고, 지하 질량 분포에 따르는 지역별 편차가 핵심이라는 점을 강조한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. '지구 형상을 정할 때 기준으로 삼는 표면들에 해당하지 않는 표지를 고르는 문제'를 묻는 선다형은 지오이드·지구타원체·의사 지오이드 셋을 기억하고, 구면체를 오답으로 소거해야 한다. '지오이드에 대한 설명 중 틀린 것'은 지오이드와 타원체의 상대적 높이 관계를 단정적으로 서술한 문장을 찾아야 한다. '지구 타원체에 대한 설명 중 틀린 것'은 경위도·지도 제작의 기준이 타원체임을 바탕으로 지오이드를 지도 기준으로 잘못 적은 선지를 골라야 한다.
지구의 형상을 결정하기 위하여 사용되는 지표면이 아닌 것은?
정답 ④ · 지구의 형상을 결정하기 위한 기준면이 아닌 것을 고르는 문제이다. 지구 형상 결정에 사용되는 대표적인 면으로는 평균해수면을 연장한 지오이드, 지오이드를 수학적으로 근사한 지구 타원체, 그리고 GNSS 높이 결정에 활용되는 의사 지오이드가 있다.
지구 형상의 기준면은 지오이드·지구타원체·의사 지오이드 셋뿐이며, 지구 구면체는 사용되지 않는다.
지오이드에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 지오이드에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 지오이드는 평균해수면을 육지까지 연장하여 지구 전체를 덮는 상상의 곡면이며, 등포텐셜면이므로 항상 중력 방향에 수직이다.
지오이드와 타원체의 편차는 지역의 질량분포(중력이상)에 따라 ±로 다양해 '대륙=낮음·대양=높음' 규칙은 없다.
지구 타원체에 대한 설명중 틀리는 것은?
정답 ④ · 지구타원체의 특성에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 지구타원체는 타원을 단축을 중심으로 회전시킨 회전타원체로서 굴곡 없는 매끄러운 기하학적 곡면이며, 지구의 부피나 표면적 계산의 기준이 된다.
지구타원체는 단축을 축으로 회전시킨 기하학적 곡면으로 경위도·지도제작의 기준이고, 지오이드는 높이(표고)의 기준면이다.
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