34. 완전독도법 - GPS의 활용

34. 완전독도법 - GPS의 활용

1. GPS란?
1973년 미 국방부에서 인공위성을 이용한 전 지구 위치파악 시스템을 개발하기 시작하였는데 이를 GPS(Global Positioning System)라 한다.
이 시스템은 지상에서 수신기를 통해 여러 인공위성으로부터 전파신호를 수신하여 각 위성까지의 거리를 측정함으로써 현 위치를 정확하게 파악할 수 있는 전파 측위시스템이다.
GPS는 원래 군사적인 목적, 민간항공기 항로이탈 방지하기 위해 이용
미국정부에서 보안을 목적으로 민간에 개방된 위성신호에는 고의로 위치오차가 100m정도 발생하도록 하는 고의오차기능(SA, Selective Availability)을 사용
이러한 고의오차기능이 해제됨에 따라 민간에서도 GPS를 통하여 5∼30m 정도의 위치오차로 자신의 위치를 파악할 수 있음
GPS는 6개의 우주궤도에 인공위성을 각각 4개씩 배치하여 총 24개의 위성들로 이루어져 있으며, 이 위성들이 20,200km의 고도에서 지구를 하루에 두 번 공전하게 함으로써 지구 어디에서든 항상 동시에 5개에서 8개까지의 위성으로부터 신호를 받을 수 있게 하였다.
GPS 위성들로부터 신호를 수신하여 위치를 계산하는 장비를 GPS수신기(GPS Receiver)라 하는데 자신의 평면상 위치(좌표값)를 알기 위해서는 최소한 3개의 인공위성으로부터 동시에 신호를 받아야 하고 평면상의 위치와 함께 고도값을 알기 위해서는 최소한 4개의 인공위성으로부터 동시에 신호를 받아야 한다.
그리고 GPS수신기는 가급적 동시에 많은 위성으로부터 신호를 수신해야 보다 정확한 위치를 계산할 수 있다.
GPS수신기는 마치 라디오처럼 위성신호를 일방적으로 수신(One-Way System)만 할 뿐 신호를 위성으로 송신할 수 있는 것이 아니므로 많은 사용자들이 한꺼번에 GPS를 이용한다 하더라도 GPS의 운용에는 지장을 주지는 않는다.
인공위성의 전력은 태양전지판을 통해 얻어야 하므로 위성신호를 송신하는 출력도 백열전구의 전력(60W)보다 약한 26.61W 정도밖에 되지 않으며, 위성신호를 보다 넓은 지역에 송신할 목적으로 인공위성의 공전궤도가 상당히 높게 설계되었기 때문에 지상의 GPS수신기에 감지되는 위성신호는 아주 미약하다.
실내, 넓게 보이지 않는 깊은 계곡, 빌딩이 많은 도심, 숲이 우거진 지역에서도 위성신호를 감지하기 어려워 위치오차가 상당히 커지거나 위치파악이 어려움

 

2. GPS의 기능
위치표시기능
GPS의 가장 핵심기능으로 0.1초∼1초 간격으로 위성과 교신하며 경위도법의 지리좌표인 경도와 위도를 0.1"(초)단위로 알려준다. 1"(초)는 약 25m의 거리이므로 이론적인 오차는 2.5m정도인 것이다. 그러나 1:25,000지형도에서 1mm는 실제거리 25m인 것을 감안한다면 실제사용 오차는 약 25m가 된다.

이동루트 표시기능
GPS의 내장된 지도를 이용한다. 다른 지도 다운로드 받아 사용한다.

 

고도표시 기능
GPS는 10m단위로 고도를 표시해 주는데 사용되는 높이의 기준은 중력면

 

방향표시기능
방향표시는 전자나침반기능이 포함된 것과 그렇지 않은 것의 기능차이
전자나침반이 포함된 GPS는 매순간 GPS가 놓이는 방향의 방위각을 표시, 진북, 자북, 도북을 모두 사용할 수 있음

 

기타 기능
이동속도, 최대속도, 평균속도, 이동거리, 남은 거리, 일출/일몰시간, 표준시간