좌표계 [2] 지오이드와 기준 타원체

지오이드

지표면보다는 단순하되 지구 타원체 보다는 지구에 가깝게 지구 모양을 나타낸 것이다. 국제 기준 지구 타원체와는 높이 차이로 표시되며, 최대 100m 정도의 차이를 가진다. 지표의 고도를 측정함에 있어 지구 타원체보다 해수면을 이용하면 편리하다.

 

 

지오이드의 특성

• 평균 해수면을 육지까지 연장시켜 지구를 둘러싸게 한 가상적인 면이다.
• 유체인 해수 표면은 물리적으로 평형을 이루므로 지구 중력 방향과 수직을 이룬다.
• 지구 타원체에 비해 바다에서는 낮고, 육지에서는 높다.

 

지오이드의 결정

• 지표면의 수많은 점에서 중력 또는 퍼텐셜(potential)을 측정한다.
• 절대 중력과 상대 중력을 측정하여 해면 위의 중력으로 환산하고, 기준 타원체와 비교하여 중력 이상을 구한다.
• 중력 이상을 지오이드고로 환산하고 이를 통해 지오이드를 구한다.

 

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지구 타원체

• 지역에 따라 지오이드면에 가장 적합한 타원체를 수학적으로 결정한 것이다.
• 지오이드 대신 기준면으로 사용하여 지표면 위의 모든 점의 위치를 결정할 수 있다.
• 지구 타원체의 기하학적 성분은 다음과 같다.
  • 자오면 : 자오선을 포함하는 평면. 적도면과 수직으로 만난다.
  • 자오선 : 남극과 북극을 지나는 남북 방향의 상상의 선
  • 평행권 : 적도에 평행인 평면과 지구 겉면이 만나는 선
  • 묘유선 : 지구타원체상 한 점의 법선을 포함하여 그 점을 지나는 자오면과 직교하는 평면과 타원체면과의 교선
  • 경도 : 지구상에서 본초 자오선을 기준으로 동쪽 또는 서쪽으로 얼마나 떨어져 있는지 나타내는 위치
  • 위도 : 지구상에서 적도를 기준으로 북쪽 또는 남쪽으로 얼마나 떨어져 있는지 나타내는 위치

 

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지구 타원체와 지오이드의 비교

기준 타원체에서 수직인 선(수직선)과 지오이드면에 수직인 선(연직선)과의 각을 연직선 편차라고 한다. 연직선 편차가 최소화 될 때, 가장 이상적인 타원체라고 할 수 있다.

 

 

 

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[ 출처 ]

목포대학교 KOCW 공개 강의 : http://www.kocw.net/home/cview.do?mty=p&kemId=168512