측정 좌표계의 개념

공간에서 점의 위치를 ​​나타내려면 세 가지 양이 필요합니다. 전통적인 측량 작업에서 지상 지점의 공간적 위치는 투영 평면에서의 위치(예: 경도 및 위도 또는 가우스 평면 직사각형 좌표)와 고도로 표현되는 경우가 많습니다. 위성 측지학의 급속한 발전으로 인해 지상 지점의 공간 위치는 3차원 공간 직교 좌표로 표현될 수도 있습니다.

(1) 지리좌표

경도와 위도를 매개변수로 사용하여 지상 지점의 위치를 ​​나타내는 것을 지리좌표라고 합니다. 지리좌표계는 구면좌표계로서 투영면에 따라 천문좌표계와 측지좌표계로 구분된다.

(2) 지구중심 공간직교좌표계

지구의 질량중심을 원점으로 하거나 지구의 타원체를 중심으로 하는 공간직교좌표계. 기준면으로서 지구의 질량 중심과 일치하는 구 확립된 측지 좌표계. 지구중심적 공간 직각좌표계는 공간상의 3차원 직각좌표계이다. 위성 측지학에서는 지구 중심 공간의 직사각형 좌표가 일반적으로 공간의 한 지점 위치를 나타내는 데 사용됩니다. 지구중심 공간 직사각형 좌표계의 원점은 x, y, z의 서로 수직인 3개의 축으로 표현되는 지구 타원체의 중심 O에 설정되며, x축은 시작 자오선과 적도의 교차점을 통과합니다. 그림 1-6과 같이 z축은 지구의 자전축과 일치합니다. 지구중심 공간 직사각형 좌표계는 다양한 국가의 측지 제어 네트워크를 통합하고 다양한 국가의 지리 정보를 "원활하게" 연결할 수 있습니다. 지구 중심 공간 직사각형 좌표는 GPS(Global Positioning System), 군사, 항법 및 국가 경제의 다양한 부문에서 널리 사용됩니다. 지구중심 공간 직교 좌표계와 측지 좌표계는 특정 수학 공식을 통해 변환될 수 있습니다.

그림 1-6 지구중심 좌표계의 모식도

(3) WGS-84 좌표계

WGS-84 좌표계는 국제적으로 채택된 지구 중심 좌표계입니다. . 중심 좌표계. 좌표의 원점은 지구 질량 중심입니다. 지구 중심 공간 직사각형 좌표계의 z축은 국제 시간국(BIH) 1984.0에서 정의한 프로토콜 극(CTP) 방향을 가리킵니다. BIH1984.0의 프로토콜 자오선과 CTP 적도의 교차점을 가리키며, y축은 z축 및 x축에 수직하여 1984년 세계 측지 좌표계라고 불리는 오른손 좌표계를 형성합니다. . 현재 국제적으로 채택하고 있는 측지좌표계인 ITRS(International Agreement Earth Reference System)입니다.

(4) 평면 직교 좌표계

평면 직교 좌표계는 평면 내에서 서로 수직인 두 개의 직선으로 구성된 좌표계입니다. 측정에 사용되는 평면 직교 좌표계는 수학의 직교 좌표계와 다릅니다. 측정에서는 남북 방향의 좌표축을 x축(세로축)으로 지정하고, 동서 방향의 좌표축을 y축(가로축)으로 지정합니다. 사분면은 또한 사분면의 수학적 순서와 반대이며 모든 직선의 방향은 모두 세로축의 북쪽 끝에서 시계 방향으로 측정됩니다. 이런 식으로 모든 평면에 대한 수학 공식을 사용할 수 있으며 동시에 그림 1-7과 같이 측정 시 방향과 좌표를 계산하는 것이 편리합니다.

그림 1-7 평면 직교 좌표계

평면 직교 좌표계의 원점을 O로 표시하고, 세로축을 x축으로 지정하여 일관되게 남북 방향을 기준으로 하면 북쪽은 양수이고, 가로축은 y축이며, 이는 원점에서 동쪽을 가리키는 방향입니다. 양수이고 서쪽을 가리키는 것은 음수입니다. 좌표축은 전체 좌표계를 4개의 사분면으로 나눕니다. 사분면의 순서는 북동쪽 사분면에서 시작하여 시계 방향으로 I, II, III, IV로 배열됩니다.

평면 위의 점 P의 위치는 점에서 세로좌표까지의 수직거리 PP′와 PP″로 표현되며, 가로좌표는 PP″를 점 P의 세로좌표라 하며 다음과 같이 표현됩니다. xp; PP' P점의 가로좌표라고 하며, yp로 표시된다.

(5) 우리 나라의 측지 좌표계

신중국 건국 이후 우리 나라는 두 가지 평면 좌표계를 채택했습니다.

1. 1954년 베이징 좌표계

신중국 건국 이후 오랫동안 1954년 베이징 좌표계가 채택됐다. 1942년 소련에서 풀코보 천문대를 원점으로 하여 측지 좌표계에 연결했습니다. 실제로 이 좌표계는 소련의 1942년 풀코프 측지 좌표계를 확장한 것입니다. 여기서 사용하는 타원체는 크라소프스키 타원체 요소 값입니다. 지구의 기원이 우리나라에서 멀리 떨어져 있기 때문에 우리나라 내에서는 기준 타원체와 지오이드 사이에 뚜렷한 간격이 있으며, 동부 지역에서는 두 표면 사이의 간격이 무려 69m나 됩니다. 1980년대 초반까지 우리 나라는 기본적으로 천문 측지학을 완성했습니다. 계산에 따르면 1954년 좌표계는 일반적으로 우리 나라의 지오이드보다 낮았으며 평균 오차는 약 29m였습니다. 그래서 1978년에 전국천문측지망조정회의에서 우리나라에 독자적인 측지좌표계를 수립하기로 결정하였다.

2. 1980년 시안 좌표계

1978년 4월, 국가 천문 측지망 조정 회의가 시안에서 개최되어 재배치를 결정하고 새로운 좌표계를 확립했습니다. 내 나라에서는. 이를 위해 1980년 국가측지좌표계가 개발되었다. 1980년 국가 측지 좌표계는 1975년 제16차 국제 측지 및 지구물리학 연맹 회의에서 권장된 자료로 지구 타원체의 기본 매개변수를 채택했습니다. 이 좌표계의 측지원점은 시안시에서 북서쪽으로 약 60km 떨어진 중국 중부 산시성 징양현 영락진에 위치하므로 1980년 시안 좌표계라고 하며, 시라고도 한다. '측지학적 기원. 기준수위는 1952년부터 1979년까지 칭다오 다강 조위 관측소에서 결정한 황해 평균 해수면(즉, 1985년 국가 고도 기준)을 사용합니다.

1954년 베이징 좌표계의 원래 결과가 1980년 시안 좌표계 결과로 변환됩니다.

두 시스템의 좌표는 서로 변환이 가능하지만 좌표 변환 계수는 지역마다 다릅니다. 기준점 결과를 사용할 때 좌표의 통일성에 주의하세요.

3.2000 국가 측지 좌표계

사회가 발전함에 따라 국가 경제 건설, 국방 건설, 사회 발전, 과학 연구 등이 국가 측지학에 대한 새로운 요구 사항을 제시했습니다. 시급한 좌표계 국가 측지 좌표계로는 지구 질량의 중심을 원점으로 하는 좌표계(이하 지구중심 좌표계)를 채택할 필요가 있다. 지구 중심 좌표계의 사용은 좌표계를 유지하고 신속하게 업데이트하며 고정밀 측지 기준점의 3차원 좌표를 결정하고 매핑 작업의 효율성을 향상시키기 위한 현대 우주 기술의 사용에 도움이 됩니다.

'중화인민공화국 측량 및 지도 제작법'에 따라 국무원의 승인을 받아 우리 나라는 2008년 7월 1일부터 2000년 국가측지좌표계를 실시했습니다.

2000년 국가측지좌표계는 우리나라의 지구중심좌표계를 구체적으로 구현한 것인데, 그 근원은 바다와 대기를 포함한 지구 전체의 질량중심이다. 2000년 국가측지좌표계에서 사용되는 지구 타원체 매개변수는 다음과 같습니다:

장반경 a=6378137m

편평도 f=1/298.257222101

중력상수 GM=3.986004418×1014m3/s2

회전각속도 Ω=7.292115×10-5rad/s

2000년 국가측지계 간 변환 및 연결을 위한 과도기 좌표계와 현 국가 측지 좌표계는 8~10년 동안 유지됩니다. 기존의 다양한 측량 및 지도 작성 결과는 전환 기간 동안 계속해서 현행 국가 측지 좌표계를 사용할 수 있으며, 2008년 7월 1일 이후 새로 생성된 다양한 유형의 측량 및 지도 작성 결과는 2000년 국가 측지 좌표계를 사용해야 합니다.

기존 지리정보체계는 전환기간 동안 2000년 국가측지좌표계로 점진적으로 전환되어야 한다.

2008년 7월 1일 이후 새로 구축된 지리정보시스템은 2000년 국가측지좌표계를 채택해야 한다.

(6) 우리나라의 표고체계

지리좌표나 평면직교좌표는 기준타원체나 특정 투영면의 지상점의 위치만을 반영할 수 있으나 그 위치를 반영할 수는 없다. 위치가 높음과 낮음의 차이가 있기 때문에 통일된 표고 시스템을 구축해야 합니다.

먼저 기준점을 선택해야 합니다. 일반 측량 작업에서는 지오이드를 기준점으로 사용하므로 지상의 특정 지점에서 지오이드까지의 수직 거리를 절대 표고라고 합니다. 또는 해당 지점의 고도(절대 높이 또는 실제 높이라고도 함)를 표고라고 합니다.

점에서 수평면까지의 거리를 상대 고도 또는 가정 고도라고 하며 H'로 표시됩니다. 지상의 두 지점 사이의 고도차를 높이차라 하며 h로 표시한다(그림 1-8).

hAB=HB-HA=H′B-H′A

조수, 풍파 등의 영향으로 해수면은 역동적인 곡면을 이루고 있다. 수위는 수시로 변하는데, 일반적으로 장기 관측을 위해 해변에 조위 관측소를 설치하고 해수의 평균 높이를 표고 영점으로 삼는다. 이 지점을 통과하는 지오이드를 표고 기준점이라고 합니다. 1950년부터 1956년까지 산둥성 칭다오시 국가조위소에서 수집한 조위자료로부터 계산된 황해의 평균 해수면을 우리나라의 표고계산의 출발점으로 삼았는데, 같은 동굴이 있다. 높이는 칭다오시 관향산(關亮山) 동굴에 설치되었으며, 평균 해수면과 관련된 레벨링 지점을 국가 레벨링 원점이라고 합니다. 정밀레벨링 방법을 이용해 원점은 서해 평균 해수면보다 72.289m 높은 것으로 측정됐다. 원점은 견고한 표석과 이에 대응하는 표시로 표시되며, 국가표고기준점의 표고를 계산하는 기준점이다. 이 표고체계를 '1956년 황해표고체계'라고 한다. 이를 토대로 전국의 표고를 구합니다.

그림 1-8 절대 고도와 상대 고도의 도식

1985년 국가 측량국은 항안동 평균에서 전선의 높이를 계산했습니다. 서해의 해수면은 3.571m, 즉 수평동선 아래 3.571m가 평균 해수면이다. 1980년 정밀평준화법을 이용하여 항안동선과 칭다오 표고원점의 고저차를 측정한 결과 68.689m로 칭다오 표고원점의 표고는 다음과 같이 계산되었다.

H0= 3.571+68.689=72.260 (m)

1987년 5월에 공식적으로 발표되었으며 1985년 국가 고도 기준으로 명명됨과 동시에 "1956년 황해 고도 시스템"이 폐지되었습니다. 다양한 레벨링 포인트의 결과는 점차적으로 "1985년 국가 고도 벤치마크"로 계산됩니다. 따라서 표고 결과를 이용할 때에는 오류 방지를 위해 사용되는 표고 기준에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

'1985년 국가고도기준점'과 '1956년 황해고도계'를 비교해 보면 검위소와 표고원점의 위치는 변하지 않았지만 둘의 차이가 더 정확하다. 0.029m(1985년 국립 고도 기준 "낮음" "0.029m)입니다.