측지학(Geodesy) - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/test/document/2013/skku/Yunhongsi... ·...

성균관대학교 토목환경공학과 측지연구실

측지학(Geodesy)이란?

성균관대학교 사회환경시스템공학과

윤 홍 식 교수


Europe

http://www.edinphoto.org.uk/0_MAPS/0_maps_of_europe.htm


What is geodesy?

"geo daisia" = "dividing the earth"

목적: 지구의 크기( Figure)와 형상(Shape) 의 결정

or, more practically:

지구표면상이나 근처의 상대적인 위치 (Relative positions )결정을 통한 지도제작

oldest profession on earth but one

geodesy, not geodetics


측지학의 관련 분야


지구의 형상과 크기 결정 및 지도제작


1章緖論

성균관대학교 토목환경공학과

측지연구실

윤홍식 교수님


차 례

1-1 測量의 定義

1-2 測量의 機能과 그 重要性

1-3 測量의 分類

1-4 測量技術의 發達

1-5 우리 나라 測量의 歷史

1-6 測量이 展望과 課題


1-1 測量의 定義(1)

測量의 定義

지구표면 뿐만 아니라 水中∙地中∙空中에 위치하는 諸點의 絶對位置 또는 相對位置 를 결정하거나 그런 점들을 測設하는 과학∙기술

물리적인 지구와 그 환경에 대한 정보를 수집하고, 이것을 처리하는 모든 방법들을 망라하는 기술


1-1 測量의 定義(2)

測量의 내용

測量計劃(Decision Making) : 측량의 목적에 따라 측량방법, 측량장비 및 토지의 경계위치를 선택하고 측량성과의 정확도 판정과 成果의 活用을 계획하고 작업시방서와 검사기준 등을 작성

野外觀測(Field Work) ,資料蒐集(Data Acquisition) : 현장에서의 측정작업과 측정된 자료의 기록

計算(Computing) ,자료처리(Data Processing) : 기록된 자료에 의해서 위치, 면적, 체적 등을 결정하기 위한 계산을 하는 것

地圖化(Mapping) , 자료표현(Data Representation) : 측정된 자료를 圖面化하여 測量原圖, 지도를 만들거나 혹은 자료를 계산양식 또는 컴퓨터 양식에다 정리하는 일

測標測設(Stakeout) : 측량기준점의 표지의 설치, 토지의 경계표석 또는 공사를 위한 기준말뚝을 測設하는 작업


1-2 測量의 機能과 그 重要性(1)

測量의 機能

지표면 및 海面下의 각종 지도제작

공중, 지상, 해상의 航路圖 제작

私有地 및 公有地의 소유권 확보를 위한 경계확정

환경관리를 위한 토지이용계획의 수립 및 자연자원에 대한 자료은행(Data Bank)의 개발

지구의 크기 및 形狀, 重力과 磁力場 등의 事象(Phenomena)을 결정

우주개발을 위한 달(月) 및 기타 遊星의 지도제작 등


1-2 測量의 機能과 그 重要性(2)

測量의 重要性

도로, 철도, 교량, 터널, 運河, 댐, 도시계획, 상하수도시설, 광산 등의 건설공사에서 事前計劃, 建設中 또는 事後管理에 필수적으로 이용

항공사진측량을 위한 지상기준점의 좌표를 결정하는데 필요

天文學, 地球物理學, 海岸養殖, 海洋學, 農學, 지리학, 지질학, 산림학, 조경학, 고고학 등에도 관련

특히 土木工學과 軍事部門에 깊은 관계


1-3 測量의 分類(1)

[1] 測量의 내용에 따른 分類定量的調査(Quantitative Survey) 위치 측정을 주로 하는 경우 협의의 측량 측량 대상의 좌표(평면좌표 및 표고를 포함)를 결정

하는 것

定性的調査(Qualitative Survey) 상태, 성질의 관찰, 해석을 주된 내용으로 하는 경우 일반적으로 調査라고 하는 用語를 사용


1-3 測量의 分類(2)

[2] 測量區域의 廣狹과 正確度에 따른 分類

平面測量(Plane Surveying)

측량구역이 좁고 정확도로 보아 지구의 곡률을 고려하지 않아도 되는 측량

지표면상의 거리가 약 20km, 지표면의 면적이 약 400km2 이하일 경우

測地測量(Geodetic Surveying)

지구표면을 곡면으로 간주하고 실시하는 측량

지표면상의 거리가 약 20km, 지표면의 면적이 약 400km2 이상일 경우


1-3 測量의 分類(3)

A

C

P B

D

R

S

s

O구면거리와 평면거리

표 1-1 거리의 상대오차

∆s/S S(km)

1/103 350

1/104 110

1/105 35

1/106 11

예제 1-1

측지측량과 평면측량의 한계를 측량의 정확도에 의해 구분


1-3 測量의 分類(4)

Sol)

그림에서 PD=S(球面距離), PB=s(平面距離,P점에서의 接線長)이라고 하면, Δs=s-S이다. 즉, 평면거리와 구면거리의 차 Δs를 어느 정도까지 허용할 것인가 하는 문제에 귀착된다. 따라서 Δs/S의 상대정확도의 허용범위를 구하면 다음과 같다.

지구의 반지름을 R, PD의 중심각을 θ라고 하면


1-3 測量의 分類(5)

2

2

2

33

753

3

3

1

3

1

3

)(

)315

17

15

2

3

1tan,(

)3

1(tan

R

S

S

s

R

SRSss

R

S

는radian단위RSPD

xxxxx급수전개Maclaurin의

RRsPB


1-3 測量의 分類(6)

지구의 반지름 R=6370km, 상대정확도

Δs/S=1/1,000,000을 취하면

2

2

6 3

1

10

1

R

S

kmkmRS 11637010

7321.1

10

333

즉, 허용정확도가 1/1,000,000 이내의 측량에서는 평면측량으로 간주할 수 있는 측량구역의 범위는 반지름 약 11km이고 면적으로는 약 400km2인 구역이다.


1-3 測量의 分類(7)

球過量(Spherical Excess)

O

A

BC

A'

B'C'


1-3 測量의 分類(8)

球面三角形에서는 3내각의 합은 항상 180° 보다 크다. 한 구면 삼각형의 내각을 α, β, γ라 하면 ε=α+β+γ-180>0

ε 을 球面過量 또는 球過量(Spherical Excess)이라 함

楕圓體面三角形의 계산에는 球의 반지름으로 삼각형의 重心에 있어서의 平均曲率半徑

을 사용하며, 구면삼각형의 면적을 F라 할 때에 로 표시된다.

MNR

''2

R

F


1-3 測量의 分類(9)

일반 삼각측량에서는 ε이 매우 작은 값이므로 구면 삼각형의 면적 F 대신으로 평면삼각형의 면적 Δ를 사용하여도 된다.

따라서,

)sin2

1(sin

2

''''

22CbaCba

RR


1-3 測量의 分類(10)

[3] 法律에 의한 分類

基本測量 : 측량의 기초가 되는 측량

건설부 장관의 명을 받아 國立地理院長이 실시하는 것

公共測量 : 공공의 이해에 관계가 있는 측량

기본측량 외의 측량 중 국가, 지방자치단체, 정부투자기관이 실시하는 측량

一般測量 : 기본측량 및 공공측량 이외의 측량

법인 또는 개인이 계획하고 실시하는 측량

기타의 측량 : 공공측량이나 일반측량에서 제외된 측량

측량법에 저촉되지 않는 측량


1-3 測量의 分類(11)

[4]측량의 작업과정에 따른 분류

(1) 基準點測量(Control Survey) , 骨組測量(Skeleton Survey)

細部測量에서의 地物과 地形의 묘사 등을 위한 기준점의 위치를 구하는 측량

지도의 뼈대가 되는 기준점의 좌표(B,L 또는 X,Y,Z)를 결정하는 측량

(2) 細部測量(Detail Survey) : 살갗측량

지형측량에서의 대상인 지물과 지형의 상관위치를 결정하여 묘사하는 측량

인공지물(Artificial Feature) : 도로, 철도, 가옥, 댐, 도시 등

자연지물(Natural Feature) : 湖沼, 산, 개울 등


1-3 測量의 分類(12)

[5] 사용하는 機器 및 器具에 따른 分類 ① 측쇄 측량(Chain Surveying) ② 컴퍼스 측량(Compass Surveying) ③ 트랜싯 측량(Transit Surveying) ④ 레벨 측량(Leveling/Level Surveying) ⑤ 평판 측량(Plane Table Surveying) ⑥ 시거 측량(Stadia Surveying) ⑦ 사진 측량(Photographic Surveying) ⑧ 기압계 측량(Barometric Surveying) ⑨ 육분의 측량(Sextant Surveying) ⑩ 전자파 측거


측쇄 측량(Chain Surveying)


컴퍼스 측량(Compass Surveying)


트랜싯 측량(Transit Surveying)


레벨 측량(Leveling/Level Surveying)


평판 측량(Plane Table Surveying)


시거 측량(Stadia Surveying)


사진 측량(Photographic Surveying)


기압계 측량(Barometric Surveying)


육분의 측량(Sextant Surveying)


전자파 측거


1-3 測量의 分類(13)

[6] 측량의 목적에 의한 분류

ⓐ 토지/육지 측량 ⓑ 地形 측량 ⓒ 水準/고저 측량

ⓓ 市街地 측량 ⓔ 路線 측량 ⓕ 터널/추도 측량

ⓖ 河川 측량 ⓗ 항만 측량 ⓘ 해양 측량

ⓙ 광산 측량 ⓚ 農地 측량 ⓛ 山林 측량

ⓜ 地籍 측량 ⓝ 공사 측량 ⓞ 건축 측량

ⓟ 水路 측량 ⓠ 天文 측량 ⓡ 磁氣 측량

ⓢ 重力 측량

[7] 측량의 방법에 의한 분류

① 삼각측량 ② 다각측량 ③ 삼변측량 ④ 支距法


1-4 測量技術의 發達(1)

고대의 측량

재산권의 표시, 세금징수 목적

Egypt Sesostris 왕 (BC 1400~)

Nile 강의 범람 : 토지 분할

당시의 이집트 : 줄자와 좌표계의 사용

Gizah Great Pyramid (BC 2900~)

거리 오차 : 750 feet ±8 inch

각 오차 : 360° ± 12 "



바빌로니아 세계지도

피라미드 (이집트)



측량된 로마의 도시



근대의 측량

World War I , II 항공기의 발달

정보수집

항공 사진 측량술의 발달

6.25와 베트남 전쟁

미국과 이라크 전쟁 GPS의 실용화



과거와 현재의 측량

과거의 측량 현재의 측량

각 측각기 Space Technology

거리 줄자 NNSS, GPS

표고 레벨 전자계산기의 발전

천문측량 EDM(Laser 등)

데오돌라이트 전자데오돌라이트

진동자 중력측정기 정확한 측정가능



지구 모델의 역사적 배경(1)

지구 편평설

Homeros : BC800~, 그리스 서사시인 Illias, Odysseia (Trojan war BC1200~)의 저자 “지구는 대양 위에 떠 있는 하나의 접시와 같다”

Thales : BC 625~547 그리스 최고의 철학자, 수학자, 천문학자 “Founder of Trigonometry”




지구 구형설

BC 580~500 : 피타고라스 BC 384~322 : 아리스토텔레스 BC 276~195 : 에라토스테네스 AD 1670 : 진 피카드, 프랑스 성직자

“Malvoisine~Amien 간의 호장 측정에 의한 반지름 결정” R=6275km

최초로 현대적 방법에 의한 지구 크기 결정 최초로 망원경의 십자선 사용




회전 타원체의 개념

Issac Newton :1643~1727

캠브리지 대학의 교수

중력 이론

Christian Huygens :1629~1695, 네덜란드

Accurate time keeping mechanism using pendulum

위와 같은 동력이론 : 지구는 Oblate의 형태



에라토스테네스의 지구호장측량의 예



그림에서 S는 Syene, A는 Alexandria, Sg, Ag’는 막대기, I는 태양광선이며 平

行하다.

에라토스테네스의 측정에 의하면 (夏至의 정오) ∠Kg’A=∠AOS=a=7°12’

따라서 7◦12’/360◦ =1/50

그리고 AS=5000 stadia (50일간의 낙타 隊商의 旅程)

1stadium = 1/10 nautical mile ≒ 185m,

태양P

KA

S

g

g'

I

FO

a

a

그러므로 지구자오선의 弧長 : 5000 stⅹ50=25,000 N•M = 46,250,000m

1m는 제정당시 지구의 자오선 弧長을 40,000,000m로서 정의한 것이므로 이와 비교하여 에라토스테네스의 값은 약 16% 큰 것이다.


1-5 우리 나라 測量의 歷史(1)

신라 경덕왕 新羅九冊懸總圖

고려 목종(11C) - 高儷地理圖

현종 - 五道兩界冊懸總圖

인종 - 三國史記地理誌

조선시대 (15C) - 冊一疆理歷代國都之圖, 天下圖

(17C) - 東國地圖 (정상익)



混一疆理歷代國之圖



八道圖

동국여지도



곤여만국지도



1834 金正浩靑丘圖(1/160,000, 좌표격자(十里마다 격자), 경위선, 투영법 설명)

1861 大同與地圖(1/162,000, 27년 만에 제작, 전국을22단으로 나눔, 도로에 십리간격 표시, 기호에 의한 지형 표시)

1910～1917 - 현대적 측량사업의 근원 1/50,000, 1/1,200 지적도 (7년 계획, 한일 합병으로 중단)

1945 - 航測, 1/50,000 국토기본도 보완

1966 - 1966년부터 1/25,000으로 변경

1973 - 1/5,000 국토 기본도

1974 - 국립지리원 제설



청구도

대동여지도 대한민국전도



초기의 위성측량

NNSS(Transit)위성측량 Doppler Shift에 의한 위치결정

현재의 위성측량

GPS측량 - pseudo range에 의한 3차원 위치결정(space resection방법).

위성측량 - 통계학, 천문학, 측지학, 전자공학, 위성궤도구조 등에 관한 지식필요. 최근의 측량추세

海佯底, 대륙붕의 해저측량 및 인공위성을 사용한 지구의 형상이나 대륙간의 위치관계의 정확한 파악에 이름



한반도 위성사진(NASA-Terra) 한반도 위성사진(Landsat)


1-6 측량의 展望과 課題(1)

측량의 과제

우리 나라 測地基準點은 장래의 高度의 측량에 부합되도록 보다 높은 정확도의 정밀 측지기준점으로 재정비되어야 할 것이다.

그것은 앞으로 국토개발 및 이용의 고도화를 위한 계획과 설계에 필요한 대축척 지형도를 새로이 제작하여야 하고

또한 기존 지형도를 급속히 팽창하는 都市化 지역의 지형 지물의 변화에 따라 수정하여 최신 지형정보를 수록하도록 하는 한편,

많은 건설공사에 수반되는 환경관리 문제의 장기계획•수립과 그 評價를 하기 위하여는 자연자원조사와 토지이용에 관한 측량 및 지도제작이 요구되기 때문이다.

뿐만 아니라 지적측량을 일제히 다시 시행하여 그 동안 누적되어온 公私有地의 지적분쟁의 문제도 시급히 해결하여야 할 중요한 과제라 할 수 있다.


1-6 측량의 展望과 課題(2)

측량의 전망

측량 기술은 앞으로 보다 고도의 전문화된 기술로서 인류생활에 많은 공헌을 하게 될

것이므로 기술혁신을 통한 기술향상과 필요한 각종 자료 및 정보의 축적과 活用을

추구하여야 할 것이다.


지구를 가꿉시다.

Date post:	06-Jul-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

측지학(Geodesy) - KOCWcontents.kocw.net/KOCW/test/document/2013/skku/Yunhongsi... ·...

Documents