DGPS

위성의 관측성이 좋은 곳에 기준국(Reference Station)용 GPS수신기를 설치하여 정밀하게 측정된 자신의 위치와 GPS위성 신호를 받아 수신기로 계산된 위치를 비교하여 오차항을 계산한다. 계산된 오차항을 주변의 사용자 수신기에 무선망을 통해 일정한 형식에 맞추어 전송하며, 사용자는 자신의 수신기에 계산한 위치 값에 수신된 오차항을 적용하여 두 수신기 간의 공통 오차를 제거함으로써, 단독 GPS의 경우 보다 정확한 위치를 계산한다.

▣ DGPS의 이해
C/A 코드 하나만 사용할 경우 10-30 meter 이상의 정밀도로 위치를 결정하는 것은 현실적으로 불가능 한데 이것은 수신기가 결정하는 위성까지의 거리자료에 여러 가지 오차 요인이 복합적으로 영향을 미치기 때문이다.특히 미국방성에서 고의로 민간 GPS 이용의 정밀도를 저하시키기 위한 SA(Selective Availability) 가 시행중일때는 이보다 더욱 정밀도가 떨어지게 되는데 단독으로 작동되는 수신기가 자신이 계산하고 있는 위치 정보가 틀린지 맞는지를 판단 할 수 있는 방법이 없다.만약 어떤 제 2의 장치가 수신기 근처에 존재하여 지금 현재 수신받는 자료가 얼마만큼 빗나간 양이라는 것을 수신기에게 알려줄 수 만 있다면 위치결정의 오차를 극소화 시킬 수 있는데 바로 이 방법이 Differential GPS 또는 DGPS 라고 불려지는 기술이다.

▣ DGPS 가 필요한 이유
GPS는 현재까지 개발된 전파에 기반을 둔 항법 체계중 가장 정확한 정보를 제공한다. 현재 실제로 많은 응용분야에 있어서도 기본적인 GPS만으로 충분한 정밀도를 제공하기는 하지만 좀더 향상된 정확도를 가지는 체계를 마련하기 위해서 Differential GPS라는 방법이 고안되었다.DGPS 체계는 기본 GPS에 수반하는 여러 오차요인을 제거함으로써 움직이는 물체 에 있어서는 수 m, 정지한 대상에 대해서는 1m이내의 위치 측정을 가능하게 만들어준다. 기본 GPS 에 비해 괄목할만한 정밀도를 제공하는 DGPS는 GPS가 배나 비행기의 항법에만 사용될 수 있을 뿐만 아니라 자동차 및 정밀성이 요구되는 측지 등에 까지 응용될 수 있는 길을 마련하였다.

▣ 작동원리
DGPS는 두 개의 GPS 수신기를 필요로 한다. 하나의 수신기는 정지해있고(Stationary) 다른 하나는 이동을(roving) 하면서 위치측정을 시행한다. 정지한 수신기가 바로 DGPS 개념의 핵심이 되는 것으로 이 정지된 수신기는 실제 위성을 이용한 측정값과 이미 정밀하게 결정된 실제 값과의 차이를 계산한다.

▣ 오차의 발생
GPS 수신기는 4개 이상의 위성으로부터 시각정보를 담은 신호를 수신받아 위치측정에 이용한다. 신호가 위성에서 수신기까지 이르는 동안 거치는 여러 오차 요인으로 인하여 이 신호는 정확도가 떨어지게 되는데 각 위성의 신호가 이런식으로 오차를 포함하고 있으므로 이들을 이용하여 계산한 위치 정보도 어쩔 수 없이 오차를 수반하기 마련이다.

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DGPS(Differential GPS)

DGPS(Differential GPS)는 상대 측위 방식의 GPS 측량기법으로서 이미 알고 있는 기지점

좌표를 이용하여 오차를 최대한 줄여서 이용하기 위한 위치결정 방식으로, 기지점에 기준국용

GPS수신기를 설치하며 위성을 관측하여 각 위성의 의사거리 보정값을 구한 뒤 이를 이용하여

이동국용 GPS수신기의 위치 결정오차를 개선하는 위치 결정 형태이다.

(1) GPS의 원리

  ① 기지국GPS(Reference station)

  기지점에 설치하는 GPS로서 인공위성에 의해 측정된 위치 데이터와 기지점의 위치데이터

  와의 차이값을 계산, 위치보정데이터를 생성하여 이동국GPS로 송신하는 기능을 수행한다.

  ② 이동국 GPS(Mobile station)

  인공위성에 의해 측정된 위치데이터에 기지국으로부터 송신된 위치 보정데이터를 합성

  하여 현지점의 정확한 위치를 표시한다.

(2) DGPS의 특징

  ① DGPS는 기존 광학 장비보다 시통과 거리의 제한이 매우 적다.

  ② 기상조건 및 야간관측에 영향을 받지 않는다.

  ③ 1인 측량이 가능하다.

  ④ 야장이 필요 없으며 컴퓨터에 의한 자동처리가 가능하다.

(3) DGPS기법의 종류

  ① DGPS

   ㆍ위성신호 중 C/A코드만을 처리하여 1m내ㆍ외의 위치 정확도를 얻는 방법이다.

   ㆍ통상 4개 이상의 위성이 수신되면 측량이 가능하고 코드처리방식으로 계산속도가 빠르나 정확도는 떨어진다.

   ㆍ일반적으로 허용오차가 큰 해양에서의 위치 측량이나 자동차 항법 등에 적용된다.

  ② RTK(Realtime Kinematic)

   ㆍ위성신호 중 L1/L2의 반송파를 처리하여 1~2cm정도의 위치정확도를 얻는 방법이다.

   ㆍ일반적으로 5개 이상의 위성이 수신되어야 측량이 가능하고 반송파처리방식으로 계산과정이 복잡하나 정확도는 매우 높다.

   ㆍ일반적으로 정확도를 요하는 육상측량, 해상측량 및 변위계측 등에 적용된다.

(4) DGPS측위 방식

  ① 실시간 측위

   ㆍ기지국 GPS에서 생성된 위치보정데이터를 유무선 통신으로 이동국 GPS에 송신하여 실시간으로 정확한 위치를 해석하는 방법이다.

   ㆍ위치보정데이터의 통신 방식

       - 무선통신 : UHF, VHF, HF, MF 등의 무선 통신을 사용하며 현재 일반 측량에 주로 활용된다.

       - 유선통신 : 광섬유케이블에 의한 통신을 사용하며 주로 계측분야에 활용된다.

  ②후처리 측위

   ㆍ기지국 및 이동국 GPS에서 각각 위성데이터를 취득한 후 프로그램에 의해 위치를 해석하는 방법이다.

   ㆍ실시간 측위법이나 키네마틱 측위법 개발로 현재는 거의 사용치 않는다.

(5) DGPS측위의 문제점 및 대책

  ① 위치 보정 데이터 통신의 문제점

   ㆍ문제점

       - 통신기기의 성능에 따라 DGPS측량의 성패가 좌우되며 장거리 측량이 어렵다.

   ㆍ대책

       - 통신기기의 성능에 맞는 범위내에서 기준점을 많이 설치하여야 한다.

       - 현재 운용중인 GPS 상시 관측소에서 위치보정데이터의 방송서비스가 제공되어야 한다.(LADGPS 또는 WADGPS 시스템 구축)

  ② 좌표 변환 체계의 문제점

  ㆍ문제점

      - WGS84 좌표체계의 TM좌표체계로의 변환에 있어 사용자 임의로 변환계수를 산출하여 적용하고 있다.

   ㆍ대책

       - 지역별 좌표변환계수를 국가 차원에서 확정하여 고시함으로써 통일된 정확도의 측량 성과를 기대할 수 있다.