출제기준 단원 「GNSS(위성측위) 항법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
묻는 꼴
문제 수
무엇을 묻나
RTK 관측 조건 판단
1
RTK 관측에서 관측점의 위성 가시성 요구 사항을 가리기
단독측위 한계 판단
1
단독측위의 전파 도달 및 계통오차 한계를 구별하기
기준점 측량 규정과 위성 수
1
기준점 측량 규정의 관측방식·고도각·동시 수신 위성 수를 구별하기
뜻
단독측위는 한 대의 수신기만으로 절대좌표를 계산하는 방식이다. 이 방식에서는 위성의 궤도정보(에페머리스) 오차나 전리층 지연 같은 계통오차가 결과에 그대로 섞여 들어가므로, 위성 수를 늘려도 계통오차는 근본적으로 사라지지 않는다. 단독측위는 코드 신호 의사거리를 이용해 실시간으로 위치를 얻는 특성이 있으며, 지하나 수중에서는 위성 신호 수신이 불가능해 사용할 수 없다.
상대측위는 기준국과 이동국에서 동시에 관측한 값을 서로 빼서(단일·이중·삼중차분) 공통 오차를 상쇄하는 방식이다. 반송파(캐리어) 위상을 이용하는 반송파 상대측위는 파장(약 수십 cm) 단위의 정보를 측정해 모호정수를 해결하면 cm급 정밀도를 확보한다. 상대측위는 최소 두 대의 수신기(기준국과 이동국)가 필요하며, 기준국 없이 수신기 1대만으로는 성립하지 않는다.
RTK는 기준국과 이동국이 실시간으로 통신해 이동국 위치를 cm급으로 산출하는 실시간 상대측위 방식이다. RTK 관측에서는 관측점 상공의 위성 가시성이 중요하므로 관측점 위쪽이 사방으로 개활해야 한다. 이와 달리 정지측량(static)은 수신기를 고정하고 장시간(보통 1시간 이상) 관측해 평균화로 오차를 줄이는 방식으로 기준점 측량 등에서 최고 수준의 정밀도를 얻는다.
정밀측위에서는 수신기 성능(예: 2주파 수신기)과 궤도력의 정밀도가 결과 품질을 결정한다. 2주파 수신기는 전리층 지연을 자체 보정해 1주파기보다 유리하고, 관측 자료로 후처리한 정밀궤도력은 장거리 기선에서 유리하다. 규정상 기준점용 관측에서는 정적간섭측위 방식, 위성 고도각 15° 이상, 연속 8시간 관측 등의 준수사항이 요구되며 동시 수신 위성 수는 위치결정의 미지수 수(좌표 3개와 시계오차 1개)에 대응하는 최소 4개 이상이면 충분하다.
예제
문제에서 흔한 함정은 우연오차와 계통오차를 혼동하는 것이다. 예컨대 '위성 수를 늘리면 궤도(에페머리스) 오차가 없어지므로 단독측위도 정확해진다'는 설명은 틀리다. 단독측위에서는 궤도 오차가 계통오차로 남아 영향을 주므로 상대측위를 통해야 상쇄된다. 또 '상대측위는 기준국 없이도 된다'는 문구가 나오면 그것이 오답일 가능성이 크다. RTK 관련 선지에서는 관측점 상공의 위성 가시성 확보 여부를 확인해 장비 간 시통 여부와 구분해야 한다.
정밀측위 관련 문제는 관측 방식·수신기 주파수·궤도력 종류의 조합을 묻는 경우가 많다. 예컨대 장거리 기선에서 우수한 결과를 얻으려면 양쪽 모두 2주파 수신기를 쓰고 정밀궤도력을 사용하는 조합이 최선이라는 원리를 적용하면 정답을 고를 수 있다.
대표 기출 3문항
다음의 RTK-GPS에 의한 지형측량 방법의 설명 중 옳지 않은 것은?
RTK-GPS에 의한 지형측량시 기준점과 관측점 간의 시통이 양호한 경우에는 상공 사계의 확보가 필요없다.
RTK-GPS에 의한 지형측량시 기준점과 관측점 간에는 관측데이터를 전송하기 위한 통신장치가 필요하다.
RTK-GPS에 의한 지형측량시 관측점의 위치가 즉시 결정되기 때문에 현장에서 휴대용 PC상에 측정결과를 표시하여 확인하는 것이 가능하다.
RTK-GPS에 의한 지형측량시 RTK-GPS로 구한 타원체고에 대하여는 지오이드고를 정하여 지오이드면으로부터의 높이로 변환하는 것이 필요하다.
정답과 해설 보기
정답 ① · RTK-GPS에 의한 지형측량 방법에 대한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. RTK-GPS는 위성신호를 수신하여 위치를 결정하므로 기준점과 관측점 사이의 시통 여부와 무관하게 관측점 상공이 개활하여 사방의 위성을 확보해야 한다.
RTK-GPS는 위성신호 수신을 위해 시통과 무관하게 관측점 상공 개활(사계 확보)가 필요하다.
GPS에 의한 단독측위에 대한 설명 중 잘못된 것은?
GPS 수신기 한 대로 위치결정을 할 수 있다.
1초 또는 1/10초 간격으로, 거의 순간적으로 현재 위치를 파악할 수 있다.
단독측위는 코드 신호를 이용하여 산출된 의사거리를 사용하여 위치를 결정한다.
우주공간부터 항공, 해상, 지상, 땅 속이나 물 속 등 어느 곳을 막론하고 사용 가능하다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · GPS 단독측위에 대한 설명 중 잘못된 것을 고르는 문제이다. 단독측위는 수신기 한 대만으로 코드 신호에서 산출한 의사거리를 이용해 위치를 결정하며, 1초 또는 1/10초 간격으로 거의 순간적으로 현재 위치를 파악할 수 있다.
GPS 전파는 지하·수중까지 도달하지 못하므로 '땅 속·물 속 포함 어디든 사용 가능'은 잘못된 설명이다.
GPS에 의한 기준점 측량 작업규정에 의해 GPS 관측을 실시할 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
GPS 측량은 Session 모두 정적간섭측위방법으로 실시한다.
위성 고도각은 15°이상의 것을 사용한다.
위성의 작동상태가 정상적인 것을 사용한다.
동시 수신 위성수는 최소 6개 이상이 되도록 한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · GPS를 이용한 기준점 측량 작업규정에 따르면 정적(static) 간섭측위를 기본으로 하며, 위성 고도각 15° 이상, 정상적으로 작동하는 위성 사용을 규정하고 있습니다. 일반적으로 GPS 관측 시 동시 수신 위성 수는 최소 4개 이상이 요구됩니다.
GPS 기준점 측량 규정: 동시 수신 위성은 최소 4개 이상, 고도각 15° 이상, 정적 간섭측위 원칙 — '최소 6개'는 과잉 기술이다.