천문측량이라고 들어봤니?

천문측량(Astronomy Surveying)이란?

천문 측량은 태양이나 별을 이용하여 경도, 위도 및 방위각을 모르는 지점의 위치와 방향을 고정하기 위한 측량으로 관측대상은 주간에는 태양을 야간에는 별을 관측하지만 태양관측은 별 관측에 의한 것보다 정확도가 떨어진다. 천문 측량을 하기 위해서는 천체 및 시간에 관한 기본지식과 *구면 삼각법을 포함한 제반 수학적 개념을 알고 있어야 하며, 최종 관측자의 경험과 숙련도가 요구된다.

*구면 삼각법 : 구면 삼각형에 관한 삼각법. 구면삼각법에서는 변도 일종의 각으로 생각하여 일반각과 같이 도, 분, 초를 사용한다. 구면상의 위치 관계를 얻기 위해서는 구면삼각법공식을 이용하는데, 가장 기본이 되는 세 공식은 sin법칙, cos법칙, sincos법칙이다.

*구면 삼각형 : 구의 중심을 지나는 평면과 구면의 교선을 대원이라 하고, 세 변이 대원의 호로 된 삼각형

 

나는 측량기능사와 측량 및 지형공간정보 기사를 취득하고 전공도 측량이며, 현재도 관련 업무를 5년 넘게 하고 있는 사람인데... 어렵다. 무슨 말인지 아예 못 알아먹겠다. 그래서 시작한다. 배워보자. 알아듣는 것부터 얘기해야 할 것 같다.

1. 태양이나 별로 미지의 점을 알아낼 수 있다.

2. 주간에는 태양으로 관측하고 야간에는 별로 관측한다.

3. 천체 및 시간에 관한 지식이 있어야 한다.

4. 구면 삼각법을 포함해서 수학을 잘해야 한다.

일단 내가 지금 이해하는 것은 2번까지이다. 이 글을 보는 대부분의 많은 이들이 아마도 2번까지 일 것으로 생각된다. 그리고 든 생각, 이 어려운 걸 대체 왜 하는 것일까?

천문 측량의 목적

•  *경위도 원점 및 *측지원자 결정

•  독립된 지역의 위치결정

•  측지측량망의 방위각 조정

•  *연직선편차 결정

*경 · 위도 원점 : 적당한 지점에 측지측량 원점을 설치하고, 정밀한 천문측량에 의해 경도, 위도 및 방위각을 관측하여 결정해 놓은 점. 즉 타원체와 지오이드가 일치된다고 가정한 점 

*측지원자 : 측지망의 구성과 계산을 위하여 정의된 상수의 집합을 말한다.

*연직선 편차 : 천문측량으로 정한 경위도 및 방위각은 지형이나 지구 내부 물질의 부등분포의 영향을 받아 지구를 회전타원체로 하여 구한 측지경위도 및 방위각에 대하여 차가 있다. 이 차를 말한다.

 

1) 경위도 원점 결정

국가의 측량좌표계를 동일한 경위도원점으로부터 출발하기 위해 지오이드면의 연직선상에서 항성을 이용한 천문측량에 의하여 측지측량원점의 위치관측 및 진북방향으로부터 원방위점의 방위각을 관측한다.

 

2) 독립된 지역의 위치결정

동일한 경위도원점을 이용하여 측지측량망을 연결하는 것이 가장 이상적이지만 육지에서 멀리 떨어진 도서 등과 같이 독립된 지역에서는 천문측량에 의해 위치를 결정하게 된다.

 

3) 측지측량망의 방위각 조정

삼각망이 확대 연결됨에 따라 오차가 누적되어 방위각은 진방위각과 차이가 발생하게 된다. 따라서 정밀삼각망(1,2등 삼각점) 중의 2/3또는 점간 50km마다 *라플라스점을 설치하고 천문관측에 의해 조정한다.

*라플라스점 : 측지망이 광범위하게 설치된 경우 측량오차가 누적되는 것을 피해야 하는데, 이에 따라 200~300km마다 1점의 비율로 삼각점을 설정하여 천문경도와 측지경위도를 비교하여 라플라스조건이 만족되도록 삼각측량과 천문측량이 함께 실시되는 기준점을 말한다.

 

4) 연직선 편차 결정

측지측량위치는 *준거타원체를 기준으로 하고 천문 관측은 지오이드면을 기준으로 하므로 양자는 연직선 편차만큼의 차이가 발생한다. 각 지점에서의 연직선편차를 이용하여 지오이드면과 거의 일치하는 새로운 기준타원체를 구할 수 있다.

*준거타원체 : 어느 지역의 지오이드와 가장 유사한 지구 타원체로 그 지역 측량계의 기준이 되는 타원체를 의미한다. 기준 타원체와 같은 의미.

천문 측량에 의한 경도 결정

경도는 시간과 비례하며, 어느 두 점 간의 경도차는 그들 지방시 차와 같다. 자오선상에서 있는 별의 적경은 지방항성시와 같으므로 별이 자오선을 통과하는 순간의 그리니치 항성시를 결정하여 천문경도를 얻는다. 별의 적경은 역표에 의하며, 그리니치시보는 라디오시보를 이용한다. 종류는 자오선법, 등고도법, 단고도법 등이 있다.

천문 측량에 의한 위도 결정

천문위도는 관측지점에서의 연직선 방향과 적도면 사잇각을 말하며 천정의 고도와 일치한다. 따라서 천문위도는 북극성에 의해 단순하게 결정할 수 있다. 그러나 정확성을 요하는 경우 별의 자오선 고도 또는 자오선 천정각거리를 관측하고 별의 적위를 이용하여 결정한다. 종류는 자오선고도법, 주자오선법, 자오선상에 있지 않은 별의 고도에 의한 방법, 단고도법, 탈코트법 등이 있다.

천문 좌표

천문좌표계는 지평좌표, 적도좌표, 황도좌표, 은하좌표가 있으며 천문측량에서는 *지평좌표와 *적도좌표가 이용된다. 

*지평좌표 : 천체의 고도각과 방위각에 의해서 그 위치를 표시하는 방식. 고도각 대신 그 여각의 천정거리를 쓰는 수도 있다.

*적도좌표 : 지구상의 춘분점으로부터의 각거리(적경)와 시간권상의 적도로부터의 각거리(적위)에 의해서 천체의 위치를 나타내는 방식. 일반적으로 경위도를 정하는 천체관측에서는 이 방식으로 표시되는 천체의 위치를 쓴다.

*춘분점 : 적도와 황도의 교점 가운데 태양이 남쪽에서 북쪽으로 옮아가는 점

결 론

이번에 천문측량을 공부하면서 천문측량은 이미 정확한 위치나 방위를 알고 있는 지점에 대해서는 반드시 천문측량을 할 필요는 없지만, 대규모의 측지측량망에서의 오차 누적을 피하기 위해 또는 연직선 편차를 구하고자 할 때 삼각점에서 천문 관측을 실시한다는 걸 알 수 있었다. 태양이나 별을 이용하여 미지점의 경도, 위도, 방위각을 구한다는 것이 신기하기만 하다. 언젠가 기회가 되면 천문측량을 해봤으면 좋겠다.