측량의 기준에 관한 이야기

측량의 기준을 이해하기 위해서는 지구의 표면, 기준타원체, 지오이드에 대한 이해가 필요하다. 지구는 반경이 약 6,300km이며, 표면이 약 72%의 바다와 28%의 육지로 구성된 타원체 모양을 이루고 있다. 그리고 실제적인 지구의 표면(지형)은 매우 울퉁불퉁하고 불연속이어서 우리가 알고자 하는 곳의 위치 결정을 위한 기준면으로 사용하기에는 어렵고 부적절하다. 따라서 대상물의 위치 결정을 위하여 기준면을 수학적 그리고 물리학적으로 정의하여 사용한다. 여기에서 말하는 수학적인 기준면은 기준타원체를 의미하며 이는 수평 위치의 기준이다. 그리고 물리적인 기준은 지오이드를 의미하며 수준 위치의 기준이다. 모든 국가들은 일반적으로 다른 방식으로 정의된 두 개의 기준면을 찾는다. 수평면(기준타원체)과 수직면(지오이드)에서 위치를 따로 구분하기 때문이다.

*기준타원체 : 어느 지역의 측지계의 기준이 되는 타원체(Geoid의 위치를 계산하는 회전타원체). 우리나라의 준거타원체는 인천만의 중등조위와 일치한다.

*준거타원체 : 어느 지역의 지오이드와 가장 유사한 지구타원체로 그 지역 측량계의 기준이 되는 타원체로 기준타원체와 같은 의미로 생각하면 된다.

*지오이드 : 평균해수면을 육지 부분까지 연장하여 지구의 전 표면이 정지한 해수면으로 덮였다고 가정한 곡면, 또는 중력의 등포텐셜면 이라고도 하며 주변 지형의 영향이나 국부적인 지각 밀도의 불균일로 인하여 타원체 면에 대하여 다소의 기복이 있는 불규칙한 면이라는 특징이 있다.

 

수평위치의 기준

수평기준면은 지구의 수학적 모델로서 측점의 지리적 좌표를 계산하는 데 사용된다. 수평의 기준은 수학적으로 정의된 회전타원체를 이용하며, 이를 기준타원체 또는 지심기준타원체라고 한다. 일반적으로 기준타원체는 지오이드에 가장 맞는 타원체라고 정의한다. 장반경과 편평률에 의하여 결정되는 2축 타원체를 기준타원체로 사용하며, 우리나라에서도 세계측지계를 이용하기 전까지 *베셀(Bessel) 타원체를 사용하다가 현재는 지구 전체를 표시하기 위하여 세계측지계를 사용하고 있다.

*베셀(Bessel) 타원체 : 1841년 Bessel이 제창한 지구타원체로서, 장반경 = 6,377,397km, 단반경 = 6,356,079km, 편평률 = 1/299.1528을 취하고 있다. 이 값이 우리나라, 일본, 동남아, 러시아 동부 유럽 등에서 채택해 사용해 왔던 타원체로, 측량의 기준이 되는 지구의 형상과 크기가 같다.

 

수직위치의 기준

지구상의 위치는 지리학적 경위도 및 평균해면으로 부터의 높이로 표시한다. 수직기준면은 지오이드 또는 특정 지점에 대한 일정 기간 평균해수면을 채용한다. 수직적인 차이는 물리적으로 위치에너지의 차이를 나타낸다. 지구의 표면이 어떠한 영향을 받지 않고 오직 중력의 힘에 의해서만 유지되는 평형 상태의 바다를 생각하고 중력에 의해서만 자유로이 흐르도록 하면, 그 모양은 *회전타원체의 모양과 매우 유사한 폐곡면이 이루어지며, 이 곡면은 모든 점에서 퍼텐셜의 크기가 같은 하나의 등퍼텐셜면을 형성한다. 지오이드는 평균해수면에 가장 가까운 등퍼텐셜면으로 정의되며 표고는 평균해수면으로부터의 연직거리 즉, 지오이드로부터의 연직거리로 정의된다. 또한 지구타원체는 기하학적으로 정의한데 비하여 지오이드는 중력장 이론에 따라 물리학적으로 정의한다.

*회전타원체면 : 지구의 표면에는 높은 산과 깊은 바다가 있는데 이것을 평균한면을 생각할 때 지역적인 중력의 불균형 때문에 완전한 타원체로는 되지 않는다. 이것을 지오이드라 한다.

 

조위관측을 통한 기준면의 종류

1) 기본수준면

우리나라의 경우 약최저저조면을 기본 수준면이라고 하며 조석표의 조위 및 해도에서 수심을 표시하는 기준면으로 사용한다. 수심기준면은 각 국가마다 규정에 따라 다르지만 국제수로회의에서 수심 기준면은 조석이 그 이하로는 내려가지 않는 면으로 해야 한다고 규정하고 있다. *기본수준면의 경우 각 지역마다 조차가 다르기 때문에 기준면이 다르며, 기본수준점을 매설하여 그 지역의 기본수준면의 높이를 성과로 관리하고 있다.

*기본수준면 : 해도의 수심 또는 조위의 기준면으로서 해당 지역의 약최저저조위를 채택하고 있다.

 

2) 평균해수면

평균해수면은 해수면의 높이를 1일, 1개월, 1년 등 일정한 기간 동안 평균한 값이다. 일평균해수면은 매일 다른 값을 나타내며, 월평균해수면은 계절의 변화에 따라 다르며, 연평균해수면도 그 변화가 적지만 차이는 있다. 평균해수면의 변화에 영향을 주는 요인으로는 바람, 하천수 유입, 기압변화, 해수의 밀도변화(수온변화)등이 있다. 평균해수면을 오랫동안 관찰하고 비교함으로써 관측지점 부근의 지반의 융기, 침강 등의 현상을 알 수 있다.

 

3) 약최고고조면

우리나라는 약최고고조면을 해안선을 표시하는 기준으로 삼고 있다. 그 외 항로를 가로지르는 교량, 전력선, 통신케이블 등 가공선의 높이를 표시하는 기준으로 사용한다. 선박은 각기 크기와 선체 높이가 다르기 때문에 항로를 가로지르는 장애물의 높이를 해도에서 확인하고 통과 여부를 결정한다. 또한 지적측량에서 육지와 바다의 기준면으로 사용하고 있다.

 

대한민국의 기준원점

1) 대한민국 경위도 원점

주소 : 경기도 수원시 영통구 월드컵로 92(국토지리정보원 안에 경위도 원점 금속표의 십자선 교점)

경도 : 동경 127도 03분 14.8913초

위도 : 북위 37도 16분 33.3659초

원방위각 : 3도 17분 32.195초

 

2) 대한민국 수준원점

주소 : 인천광역시 남구 인하로 100(인하공전 안에 있는 원점표석 수정판의 영 눈금선 중앙점)

수치 : 인천지역 평균해면상의 높이로부터 26.6871m