개념 한 쪽
위성측위시스템(GNSS)은 위성에서 발신한 전파를 수신하여 위치를 결정하는 기술이라고 정의한다. 측위에서는 3차원 좌표(X,Y,Z)와 수신기 시계오차를 함께 고려해야 하므로 최소 4개의 위성이 필요하다고 본다. 관측오차는 반사에 의한 다중경로, 위상 끊김인 사이클슬립, 수신기 내부 시계 오차, 대류권에 의한 굴절 등 여러 원인이 있으며, 위성 배치에 따른 오차 지표로 DOP 계열을 사용한다고 정리한다.
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출제기준 단원 「위성측위시스템(GNSS) 개요」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 각도 오차와 거리 영향 계산 | 1 | 거리오차 허용을 위한 각도 오차 한계를 계산하게 한다 |
| 다각측량 적용범위 판별 | 1 | 다각측량의 적합한 적용 범위와 부적절한 용도를 가려내게 한다 |
| 정밀도 따른 오차배분 판단 | 1 | 거리와 각 관측 정밀도 차이에 따른 폐합오차 배분 원리를 묻는다 |
GNSS는 위성에서 보내는 신호를 여러 위성으로부터 수신한 관측치로부터 수신기의 위치와 시간을 구하는 시스템이라고 본다. 위치는 X, Y, Z의 3차원 좌표로 표현하며, 수신기 자체 시계의 오차를 보정하기 위한 추가 미지수 때문에 관측식의 수가 하나 더 필요하다고 설명한다. 따라서 3차원 위치를 정확히 구하려면 최소 4개의 위성 관측이 필요하다고 결론짓는다.
위성 신호는 직접 수신될 수도 있고, 주변 건물이나 지형에 반사되어 수신될 수 있다고 설명한다. 반사 신호가 섞이면 수신기가 도착 시간을 잘못 해석하여 위치 오차가 발생하는데, 이를 다중경로 오차(Multipath Error)라고 정의한다. 이 오차는 '반사'라는 단어가 포함된 지문에서 핵심 키워드가 되므로 구별해야 한다고 조언한다.
관측 오차에는 여러 종류가 있다고 설명한다. 위상 측정 중 신호가 끊겨 발생하는 현상은 사이클슬립이며, 수신기 내부 시계의 오차는 수신기시계 오차라고 정의한다. 전파가 대기층을 통과하며 굴절될 때 발생하는 오차는 대류권 오차라고 규정한다. 이들 오차 원인을 용어로 짝짓는 문제가 자주 출제되므로 각 용어의 특징을 숙지해야 한다고 권고한다.
위성 배치에 따른 정밀도 평가는 DOP(수준별 오차 증폭 계수)로 나타낸다고 정리한다. 단독측위(독립측위)에서는 절대 위치와 시간을 구하므로 GDOP, PDOP, TDOP 등이 의미가 있으며, 상대측위에서 사용하는 RDOP는 단독측위와 관련이 없다는 점을 구별해야 한다고 강조한다. 접미사 R은 Relative를 뜻하여 상대측위 관련 지표임을 기억해야 한다고 덧붙인다.
원격탐사는 GNSS와는 별도로 센서로부터 전자기파의 반사 또는 방사를 관측하여 정보를 얻는 기법이라고 정의한다. 원격탐사에서 초분광·다중분광·SAR 같은 장비는 실제 탑재 센서이며, IFOV는 순간 시야각으로 센서의 성능 지표이지 센서 종류가 아니므로 구분해야 한다고 설명한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다라고 소개한다. '반사'라는 표현이 있으면 다중경로 오차를 떠올리고 선택한다는 전략이 유효하다고 제시한다. 3차원 위치를 구하기 위한 최소 위성 수는 X,Y,Z의 3개 미지수와 수신기 시계오차 1개를 합쳐 4개임을 이용해 정답을 도출한다고 안내한다. 위성 배치 관련 지문에서 'Relative'가 붙어 있는 용어는 상대측위 지표이며 단독측위와 무관하다는 점을 확인하는 것도 중요하다고 덧붙인다.
거리와 각도의 관계를 묻는 문제는 별도의 관측 정밀도 비교 패턴과 연결되어 출제되므로, 측량 문항과 GNSS 용어 문제를 혼동하지 말아야 한다고 경고한다.
4km 전방에 측점을 설치하고자 한다. 거리측정의 오차를 10cm 이내로 하려면 각측량의 오차를 얼마 이내로 해야하는가?
정답 ① · 거리에 대한 오차(D)와 각도에 대한 오차(θ)의 관계는 D ≈ L × tan(θ) ≈ L × (θ/ρ)입니다. 여기서 ρ는 1라디안을 초(秒)로 환산한 값인 206265″입니다.
거리 오차 D ≈ L × θ / ρ 관계식에서 θ = D × ρ / L 공식을 사용하여 각도 오차를 계산합니다.
다음은 다각측량의 특징을 서술한 것이다. 이에 해당되지 않는 것은?
정답 ③ · 다각측량의 특징에 해당하지 않는 보기를 고르는 문제이다. 다각측량은 시가지처럼 시준이 어려운 복잡한 지역이나 도로, 수로, 철도처럼 폭이 좁고 길게 이어진 지역의 측량에 적합하고, 거리와 각을 관측하여 각 점의 위치를 결정하는 데 편리하다.
다각측량은 국가기준점 결정에 주로 사용되지 않으며, 주로 국소적인 상세 측량이나 선형 시설 측량에 적합하다.
폐합다각측량에서 트랜싯과 광파기에 의한 관측을 통해 관측보다 거리 관측 정밀도가 높을 때 오차를 배분하는 방법으로 옳은 것은?
정답 ③ · 폐합다각측량에서 측각정밀도보다 거리 측정 정밀도가 월등히 높을 경우, 각도 관측에 의해 발생한 오차가 주종을 이루게 됩니다. 이때 각도 오차는 측선의 위경거(종경위차, 북남 및 동서 방향의 좌표 증분)에 크게 영향을 미치므로, 폐합 오차를 각 측점의 좌표에 배분할 때는 해당 측선의 위경거 크기에 비례하여 배분하는 것이 타당합니다.
거리 정밀도가 높으면 각도 오차가 주원인이므로 오차는 측선의 위경거 크기에 비례하여 배분한다.
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