GPS 활용

 

 

 

GPS의 활용

1. GPS 상시관측 시스템

국립 지리원은 미국 정부가 운용하는 인공위성에서 발사되는 전파를 이용해서 지구상의 어느 곳에서나 정확한 위치를 확인할 수 있는 최신 우주 측지 기술인 GPS(지구 위치측정 시스템 : Global Positioning system) 상시 관측 시스템을 설치 운영하고 있어 우리 나라에서도 인공위성을 이용한 위치정보 서비스를 받을 수 있다.

G.P.S 위치정보 시스템은 전국 어디서나 시간이나 거리, 장소, 기상에 관계없이 실시간으로 정확한 위치정보를 받을 수 있고 지리정보 시스템(GIS)과 지능형 교통관제 시스템(ITS)의 기틀이 되기도 한다. G.P.S 상시 관측 시스템은 G.P.S 위성을 관측하는 무인 원격 관측소와 이들 시스템을 통제하고 데이터를 처리 분석하는 G.P.S 관측 센터로 구성되어 있다.

GPS장비는 정교한 궤도를 따라 하루에 두 번씩 지구를 돌며 지구로 정보를 전송하는 21개의 항해위성과 3개의 예비위성 채널을 사용해 정밀도가 높을 뿐만 아니라 거의 매 순간 위치 파악이 가능하고 많은 위성을 사용하기 때문에 깊은 계곡이라도 정확한 위치를 확인할 수 있다. 

2. GPS의 기능

GPS는 용도에 따라서 여러가지 종류가 시판되고 있다. 보통 등산용으로는 소형 GPS가 사용되며, 종류에 따라 기능이 조금씩 차이가 있지만, 아래와 같은 기능들을 갖추고 있다.

위치표시기능
GPS의 가장 핵심기능으로 0.1초~1초간겨격으로 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 25m인것을 감안한다면 실제사용 오차는 약 25m가 된다.

이동루트 표시기능
GPS의 내장된 지도를 이용하거나 또는 필요한 지역의 지도를 컴퓨터로 부터 다운로드받아 지도상의 이동루트를 화면에 표시해 준다. GPS의 화면은 1200km에서 최대 120~30m까지 확대(Z00m-in)또는 축소(Zoom-out)할 수 있으므로 보행의 궤적까지도 나타내 준다.
또한 지도를 이용하지 않고 사용자가 목적한 루트의 좌표를 500개까지 사용할 수 있는 포인트로 미리 입력하여 실제 운행시 계획한 루트와의 일치여부를 확인해 갈 수 있다.

고도표시 기능
GPS는 10m단위로 고도를 포시해 주는데, 사용되는 높이의 기준은 등중력면이다. 이것은 각나라마다 사용하는 해발기준과 다소 차이가 있는데, 우리나라 지형도에 표시된 고도는 해발높이이므로 이것과는 수미터차이를 보일 수 있다.

방향표시기능
방향표시는 전자나침반기능이 포함된 것과 그렇치 않은 것의 기능차이가 있는데, 전자나침반이 포함된 GPS는 매순간 GPS가 놓이는 방향의 방위각을 표시해 준다. 전자나침반 기능이 없는 GPS는 매순간의 방위각을 측정할 수 없고, 진행하고 있는 방향의 방위각을 알려 주기 때문에 약 1분이상 진행을 계속해야 그 진행방향의 방위각을 알 수 있다. 방위각의 기준은 진북, 자북, 도북을 모두 사용할 수 있다.

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


3. GPS의 활용

GPS는 수많은 분야에서 활용되지만 여기서는 등산독도용을 중심으로 설명한다. 가장 유용한 용도는 자기위치찾기이다. 나침반을 이용한 자기위치 찾기는 필요한 지식과 여러가지 전제조건, 그리고 몇가지 절차가 필요하지만, GPS는 때와 장소를 가리지 않고 즉시 정확한 자기위치를 표시해 준다. 나침반이 시야가 가리거나 밤이면 무용지물인것과 비교하면 엄청난 차이인 것이다.
GPS에 표시된 경위도 좌표로 부터 현재 자기위치를 지도상에 표시하고, 지도상의 목표지점을 좌표로 읽어 GPS로 그곳의 근접여부를 확인하는 것은 GPS의 가장 일반적인 활용방법이다. 이 두가지 방법 모두 가장 중요한 사항은 지형로로 부터 경도와 위도를 읽거나 표시하는 일이다. GPS를 활용하는 일가운데 그중 조금 불편한 일이라고 할 수 있다.
지형도에는 경선이 보통 146mm내외, 위선이 185mm내외의 간격으로 그려져 있다. 이것은 경위도로 각각 2'30"(2분30초)의 간격이다. 그래서 초단위로 읽거나 표시해야 하는 좌표의 수치를 쉽게 읽을 수 없다. 좀더 촘촘하게 경선과 위선을 그려놓으면 조금 더 편리할 수 있으나, 한계가 있다. 또한 각 지역마다 지형도상의 경선과 위선의 간격이 조금씩 차이가 있다. 즉 지도마다 다르단 얘기이다.
또한 경위도는 60진법을 사용하고 길이를 재는 자는 10진법이기에 좌표를 읽기 위해서는 자, 계산기, 그리고 약간의 공식도 사용해야 한다.

지도상의 경선의 간격이 146mm라고 하면
146mm=150"(초)=2'30"(2분30초)
지도상 1mm=1.02739726"(초)
1"(초)=0.97333333mm

지도상의 위선 간격이 184.5mm라고 하면
184.5mm=150"(초)=2'30"(2분30초)
지도상 1mm=0.8130081300813"(초)
1"(초)=1.23mm

구분	지도에서 경위도를 읽을 때	GPS의 경위도를 지도에 표시할때
경도	(기점의 좌표) + {지도상거리mm*(150/경선의 간격)}	(표시좌표-기점좌표)*(경선의 간격/150) = 좌표기점으로부터의 거리
위도	(기점의 좌표) + {지도상거리mm*(150/경선의 간격)}	(표시좌표-기점좌표)*(위선의 간격/150) = 좌표기점으로부터의 거리

예를 들어 설악산 대청봉을 25,000지도에서 경위도로 읽는다면

구분	지도에서 경위도를 읽을 때
경도	공식 : (기점의 좌표)+{지도상거리mm*(150/경선의 간격)} 경선의 간격 : 146mm, 동경128도27'30"로부터 거리 32mm (12도27'30")+{32*(150/146)}=(127도27'30")+(32.9")=127도28'02.9"
위도	공식 : (기점의 좌표)+{지도상거리mm*(150/경선의 간격)} 위선의 간격 : 184.5, 북위 38도05'00"으로 부터 거리 147.5mm (38도05'00")+{147.5*(150/184.5)}=(38도05'00")+(119.9)=38도06"59.9"

예를 들어 현재 설악산의 봉우리에 있는데 그봉우리가 지도상에 어는 봉우리인지 몰라서
GPS로 부터 경위도를 읽고 그좌표를 지도상에 표시할때

구분	GPS의 경위도를 지도에 표시할때
경도	공식 : (표시좌표-기점좌표)*(경선의 간격/150) = 좌표기점으로부터의 거리 GPS표시좌표 : E128도24'02.5", 기점좌표 : 128도22'30' (128도24'02.5"-128도22'30')*(146/150)=90.03mm 즉, 좌표기점128도22'30"로 부터 90.3mm 인 지점
위도	공식 : (표시좌표-기점좌표)*(위선의 간격/150) = 좌표기점으로부터의 거리 GPS표시좌표 : N38도07'05.6", 기점좌표 : 38도05'00' (38도07'05.6-38도05'00')*(184.5/150)=154.488mm 즉, 좌표기점38도05'00'로 부터 154.488mm 인 지점

4. 등산에서 길찾기에 활용

GPS를 이용한 산행을 계획한다면 먼저 대상지와 루트를 선정하고 지도상에서 중요한 포인트의 좌표를 미리 계산해 놓는다. 중요한 포인트라 함은 찾기 어려운 초입, 갈라지는 길/능선/계곡, 그리고 찾고자 하는 지형지물 등을 들수 있다. 이런 곳의 좌표를 지도 한쪽편에 기입해 놓으면 실제 운행중 그 포인트의 근접여부를 GPS를 통해 확인해 가며 산행을 할 수 있다.
GPS가 정확하게 위치를 찾아준다고 해서 만능이 될 수는 없다. 우선 방위각 측정을 할 수 없고, 나침반처럼 간편하고 빠르게 방향을 제시해 주지는 못한다. 또한 소형GPS의 경우 하늘방향으로 나무잎이나 장애물이 있을 경우 위성수신이 안되므로 탁트인 하늘을 볼 수 있는 곳으로 이동해야 할 경우도 있다. 보통 GPS는 6개의 위성과 수신하는데, 좌표는 3개, 고도는 4개 이상의 위성신호를 받아야 한다. 출력이 좋은 중형이상의 GPS는 나무숲에 가려도 위성수신이 가능하지만 산행중 휴대가 불편하다.