측량을 이용한 해안지형의 정성적 분석 RTK-GPS
Qualitative Analysis of Coast Topographic Using RTK-GPS
김용석* ･ 이재원**
Kim, Yong Suk ･ Lee, Jae One
要 旨
현재 남한의 해안선 길이는 일제시대 측량한 자료에 의하면 육지해안과 도서해안을 합하여 총연장이 약11,542km에 달하는 것으로 알려져 있다 해안선에 대한 정확한 자료를 얻기 위해 현지측량으로 이를 수정갱신하게 되면 엄청난. ․ 예산과 시간이 소요될 것으로 추정되고 있다 아울러 공유수면 매립과 간척사업 및 신항만 건설 등 크고 작은 각종. , 개발사업으로 인해 연안해역과 해안선이 수시로 변화되어 연안해역도의 갱신작업이 빈번해지고 있어 현지측량에 대한 대안이 필요하다 본 논문에서는 연구대상의 지역적 범위를 부산지역 개 해안 송도 해운대 광안리 송도. 5 ( , , , , 다대포 해안 으로 정하였고) , RTK-GPS측량을 실시한 뒤 정성적 분석과 차원 지형분석을 실시하였다3 .
핵심용어: 해안선 측량, RTK-GPS, 정성적 분석 지형분석 조석관측, ,
Abstract
According to the survey data during the Japanese Occupation Period, the length of South Korea's coastline is about 11,542 km, including the coastlines of land and islands. It will be very expensive and time-consuming to revise/renew accurately this coastline data through site survey, it will cost great money and time. Also, various development projects such as reclamation works on public waters, constructions of ports/harbors, etc. are frequently changing the coastal areas and coastlines, causing many renewal projects on coastal maps. For such reason, appropriate alternatives for site survey are necessary. This paper demonstrate the utilization of RTK-GPS survey data, qualitative analysis and 3D topographic analysis for extracting the change in five coastal areas (Songjeong, Haeundae, Kwanganri, Songdo and Dadaepo). The local experimental areas subjected for this research were limited to five coastal areas near Busan.
Keywords : Coastline survey, RTK-GPS, Qualitative analysis, Topographic analysis, Tide observation
서 론 1.
최근 들어 연안해역에 대한 관심이 높아지고 있으며 국, 가연안지도제작과 국토모니터링 및 해양지리정보(MGIS : 구축에 대해서 Marine Geographical Information System)
많은 발전방향의 계획을 수립하고 있는 추세이다.
연안해역의 지형은 자연적 인위적 행위에 의해 끊임, 없이 그 형상과 특성이 변화하는 지역이지만 현재 우리, 나라가 보유하고 있는 대부분의 연안해역에 대한 해안선 조사 자료는 그 성과가 미비하여 일제강점기의 측량조사 결과를 아직 사용하고 있는 실정이다 또한 기존의 해안. 선조사 및 측량 방법은 기준점 측량 수준측량 수심측량, , , 지형측량 조석관측 지질조사 지리조사 등의 지상조사, , ,
만으로 이루어져 정확한 자료 획득이 어려울 뿐만이 아 니라 그 접근과 조사에도 많은 제약이 따르고 있다 최근. 에는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 해양측량 분야에 서도 항공 레이져 측량(LiDAR : Light Detection And 기법을 적용하여 현황정보를 구축하고 있다
Ranging) .
그러나 연안해역에 대한 정보구축과 활용에 있어서는 장 기간의 변화량 분석과 지형적 특징 등에 대한 모니터링 체계 구축이 반드시 수반되어야 하지만 이 분야에서의, 연구는 미비한 실정이다 위광재( , 2004).
해안선 변화에 대한 외국의 연구동향으로2001년T.
등은 를 이용하여 항공사진의 신축 및 회 Kajimura LSQ
전을 보정하여 장기해빈과정에 대한 연구를 수행하였으 며, 2001년Lin T. H등은SPOT HRV/XS3영상을 이용
년 월 일 접수 년 월 일 채택
2007 5 18 , 2007 6 13
* 동아대학교 토목공학과 공학박사([email protected])
** 교신저자 정회원 동아대학교 토목공학부 교수･ ･ ([email protected]) 연구논문
하여Taiwan의Wai-San-Ting 해변에 대한 시계열적 해 안선 변화를 추출하여 비교 검토하였다 그리고. 2003년 등은 호수 해안에 대해 영상 Kaichang Di Erie IKONOS 을 이용하여 해안선 자동추출을 시도하였다.
따라서 본 연구에서는 부산 연안해역의 개소 해안 송5 ( 정 해운대 광안리 송도 다대포 해안 에 대하여 총 회, , , , ) 4 에 걸쳐RTK-GPS측량을 실시하였으며 조위 보정을 통, 하여 종횡단면도를 작성하고 해안선 추출을 시도 하였, 다 그리고 해안에 대한 정성적 분석과 차원 지형분석을. 3 실시하고자 한다.
해안선의 정의 및 조석관측 2.
해안선의 정의 2.1
수로업무법 제 조에서는 표고는 평균해면으로부터5 “ 의 높이 수심은 기본수준면 약최저저조면 으로부터의, ( ) 깊이 그리고 간출암은 기본수준면으로부터의 높이로 표, 시하고 해안선은 해면의 약최고고조면(Approx.H.H.W : 에 달했을 때의 Approximate Highest High Water level)
육지와 해면과의 경계로 표시한다 라고 정의하고 있다.” . 즉 해도상의 해면과 육지와의 경계에 해당하는 해안선, 을 약최고고조면으로 정의하고 있다 김용석 등( , 2006).
따라서 본 논문에서는 해안선의 기준을 약최고고조면 으로 정하였다.
조석 관측 2.2
조석이란 약최고고저면 해안선 지역평균해면 약최저( ), , 저조면 기본수준면 의 결정과 취득수심의 조석보정을 실( ) 시하기 위한 조위의 관측 작업을 말한다 간만차가 심한. 우리나라의 지형적 특성으로 해안선의 정립에는 조석관 측이 필요하다 우리나라는 지역에 따라 간만조차의 양. 이 매우 다르며 서해안의 경우4 10m,～ 남해안은 1～ 동해안은 이하가 생긴다 리아스식 해안인 서
4m, 0.5m .
해안 남해안은 해안선 굴곡이 심하고 섬이 많아 인근지, 역간에도 조석현상이 다르게 나타나므로 해안선 조사에 는 조석관측과 수준측량을 병행해야 한다.
현재 전국에 걸쳐24개의 상시 조석관측소가 있으며 조석관측소 개소에서1 18km를 관측할 수 있으므로 전 국의 해안에 상시 관측소24 ,개 임시 관측소331개를 설 치하여 실험기간 내에 조석관측은 개월을 실시하는 것3 을 원칙으로 하며 최소 개월 이상 자기검조기로 실시, 1 한다 관측치의 정확도는. 95%신뢰수준에서 시간오차 를 포함하여 특등급 수심측량에서는±5cm,그 외 등급 수심측량에서는±10cm를 넘지 않아야 한다 각 임시 검. 조소에서 취득한 평균해면 및 조석의 조화상수 값은 동
일기간의 기준검조소의 관측값에 의해 년 값으로 보정1 해야 한다.
실험범위 및 자료취득 3.
실험 범위 3.1
부산 연안해역에 대하여 해안지형의 정성적 분석을 실 시하기 위한 실험 대상지역을 그림 과 같이 선정하였다1 .
연구흐름도 및 실험 장비 3.2
그림 는2 RTK-GPS에 의한 해안선 측량의 흐름도를 나 타내고 있으며 해안지형 분석을 위하여 사용한 장비명, 칭 및 주요 제원은 표 과 같다1 .
그림 은 실험에 사용한3 GPS장비를 나타내었고, DGPS 기준국 및 기준점에 사용된GPS수신기는 TOPCON
를 이용하였다 LEGACY-H GD .
송정
실험범위
해운대
다대포 송도
광안리
그림 1. 실험지역 현황도
그림 2. RTK-GPS에 의한 해안선측량 순서
기준점 측량 3.3 GPS
지상기준점은GPS 수신이 양호하고 안정적인 지점에 위치해야 한다.
표 에서는 삼각점 점과 수준점 점을 선정하여 기준2 2 1 국으로 사용하였고 동시에 실험지역의 기준점 측량도, 병행하였다 수신 간격은 초로 조정하였고 수신앙각은. 5 , 로 설정하여 기준점당 약 시간 동안 수신 하였다 사
15° 2 .
용된 점 중에서 수준점의 정표고를 고정하여 나머지 임 시점들의 정표고를GPS에 의하여 산정하였다.
표 에는 삼각점과 수준점의2 GPS 측량 모습을 그림, 에는 실험지역의 기준점측량 모습을 나타내었다 그리
4 .
고 그림 에는 기준점망의 구성도와 망조정의 처리과정5 을 도시하였다.
현지 측량을 수행한 후에 모든 지상기준점들의 측량 자 료는GPS전용 프로그램을 이용하여 좌표성과를 산출하 였다 표( 3).
측량 3.4 RTK-GPS
실험지역에 대한RTK-GPS측량은2005년 월8 , 12월 년 월 월 총 회 걸쳐 실시하였으며 표 에서 2006 3 , 8 , 4 , 4 나타내었다 표 는 국립해양조사원에서 관측한 시간별. 5 조위관측 자료를 나타내었다. 2006년 월의 검조기록을8 분석하여 나타난 산술평균 해면이 약83.5cm,평균저조 표1. GPS 장비 제원
LEGACY-H GD 추적 채널 40 L1 channels GPS
20 L1/L2 channels GPS 신호 추적 L1/L2 C/A and P-code
and Carrier Phase
정확도
수 평
정지측량 3mm+1ppm(*D)
신속 정지측량 3mm+1ppm(*D) 실시간 이동측량 10mm+1.5ppm(*D)
수 직
정지측량 5mm+1.5ppm(*D) 신속 정지측량 6mm+1.5ppm(*D) 실시간 이동측량 20mm+1.5ppm(*D)
그림3. GPS 수신 장비
표1. 기준점 측량 삼각점 수준점( , )
등급 2등 삼각점 등급 2등 삼각점 등급 1등 수준점 일시 2005-8-18 일시 2005-8-18 일시 2005-8-18 위치 서구 서대신동 위치 강서구 대저 동2 위치 사하구 괴정
성과 (m)
X 181,955.793 성과
(m)
X 188,438.528 성과
(m)
X -
Y 198,093.024 Y 196,709.829 Y -
Z 504.220 Z 7.890 Z 70.345
그림4. 실험지역의 기준점 측량
그림5. 기준점의 구성과 망조정 표3. 실험 지역에 대한 기준점 좌표취득
지역 No X(m) Y(m) H(m)
송정 1 218122.628 186703.805 12.260 2 218056.000 186854.150 5.946 해운대 1 214542.178 184438.703 15.069
2 215482.545 184374.506 10.248 광안리 1 211500.627 183820.129 2.709
2 211289.702 183769.967 2.022 송도 1 202172.400 175239.864 5.658 2 201648.256 174631.901 6.096 다대포 1 197024.780 171983.589 7.978 2 196977.249 172019.033 4.032
위는47.8cm,평균고조위는119.8cm로 나타났으며 이를, 이용하여 조위보정을 한 평균값을 표 에 정리하였다5 .
그림 은 개 해안에 대한6 5 RTK-GPS측량을 수행중인 모습으로 각 지역에 대한 해안선과 주변 일대를 측량하 였다 이는 조위 보정을 위한 종 횡단면도 제작과 차원. ･ 3
지형 분석을 하기 위함이다.
조석보정을 고려한 해안선 결정 3.5
해안선을 결정하기 위해서는 측량할 당시의 조위 관측값 을 보정해 주어야 한다 이를 위해서 부산 영도 검조소의 실. 시간 조위 값을 근거로 하여 해안선 측량 결과의 높이 값에 대하여 조위를 보정해 주었다 본 연구에서는. RTK-GPS측 량을 통해 취득한 값을 이용하여 곳의 해안에 대한 종횡단5 ․ 면도를 작성하여 조위를 보정한 뒤 해안선을 결정하였다 종. ･ 횡단면도 작성에는AutoCADCivil 3D 2007프로그램을 이 용하여 작성하였다 그 중에 해운대 해안의 경우. 2006년 월8 일 부산 해운대 해안을 측량할 때의 조위가 로 나타
29 108cm
났으며 표( 5),이 값을 적용하여 해안선 추출을 표현하였다. 종단면도 작성
3.5.1
그림 은 해운대 해안의 종단면도를 나타내고 있으며7 해안선을 따라 작성한 것이다.
횡단면도 작성 3.5.2
그림 은 해운대 해안에 대하여8 50m 간격으로26개의 횡단면도를 작성하였다.
표4. RTK-GPS 실측 일시
No RTK-GPS측량 일시
송정 해운대 광안리 송도 다대포
1 2006-08-28 (PM 16:12)
2006-08-29 (AM 09:05)
2006-08-29 (AM 11:12)
2006-08-28 (AM 13:17)
2006-08-28 (AM 11:03) 2 2006-03-15
(AM 13:10)
2006-03-16 (AM 11:20)
2006-03-16 (AM 08:55)
2006-03-15 (AM 12:02)
2006-03-15 (AM 09:10) 3 2005-12-20
(AM 16:10)
2005-12-21 (AM 13:10)
2005-12-21 (AM 10:11)
2005-12-20 (AM 13:05)
2005-12-20 (AM 10:18) 4 2005-09-11
(AM 15:15)
2005-09-10 (AM 13:10)
2005-09-10 (AM 10:00)
2005-09-11 (AM 11:50)
2005-08-11 (AM 09:00)
표5. 관측 조위 값 단위( : cm) 지역
관측일 송정 해운대 광안리 송도 다대포
2006/08/28 16:00 (37)
13:00 (83)
11:00 (113) 2006/08/29 09:00
(108) 11:00 (116) 2006/03/15 13:00
(30)
12:00 (58)
09:00 (105) 2006/03/16 11:00
(106) 09:00 (120) 2005/12/20 16:00
(32)
13:00 (89)
10:00 (98) 2005/12/21 13:00
(98)
10:00 (91) 2005/09/10 15:00
(84)
12:00 (116)
09:00 (89) 2005/09/11 13:00
(105) 10:00
(91)
그림6. RTK-GPS 측량 모습
그림 7. 종단면도
그림 8. 횡단면도
조위보정 3.5.3
그림 는9 2006년 월8 29일 해운대 해안에 대한 조위 보정 전 후를 나타내었다 각각의 해안에 대하여 횡단면, . 도를 제작하고 난 뒤 제작된 횡단면도에의 경사에 대한 조위의 높이 값을 적용하여 보정하였다 경사에 대한 조. 위 값은 표 의 값을 적용하였다5 .
해안 지형의 정성적 분석 4.
송정 해운대 광안리 송도 다대포 해안에 대하여 회에･ ･ ･ ･ 4 걸쳐RTK-GPS방식으로 측량한 결과를 도식화하여 분석 하였다 그림. 15～그림19는 조위보정 과정과 종횡단면도․ 작성을 통하여 해안선을 추출한 결과를 나타내었다.
송정해안 4.1
송정 해안의 경우 좌측하단 부분의 퇴적현상이 나타났
음을 알 수 있었지만 전반적인 변화는 크게 없었다 그림. 는 개월 간격으로 회에 걸쳐 해안지역을 시기별로
15 3 4
측량한 결과를 도시한 것이다 그림. 10은 회의 측량 결4 과를 중첩하여 확대한 것이다 또한 그림. , 10에서 해안선 을 상 중 하 세부분으로 나누어 차원 표면 처리를 한, , 3 결과를 도식화시켜 나타내어 보았다 송정 해안에 대한. 측량을 중첩한 결과 해안지형이 바다 쪽으로 약3 5m～ 가량 퇴적되었음을 알 수 있었다.
송정 해안의 경우 우측 선착장 옆에 설치한 임시 기준 점(M.S.L상2.312m)을 사용하였고 조위 보정을 거쳐,
측량의 단면 변화량을 분석하였다
RTK-GPS .
우선 해안의 경사 변화에 대해서는, , 1회 측량의 경우 정도로 나타났으며 회 측량의 경우 정도로 3 5°～ , 4 4 5°～ 경사의 변화량은 큰 차이가 없었다 그리고 단면 변화에. 대해서는 회와 회 측량의 비교 결과 단면 변화량이1 4 , 2m 에서 최대6m까지 평균3.7m의 해안 폭의 증가 현상이 나타났다.
해운대 해안 4.2
해운대 해안은 그림11과 같이 우측 침식 좌측 퇴적이, 일어남을 알 수 있었다 이는. 2005년09월11일 측량 직 전에 태풍으로 인하여 모래의 유실과 이동이 많았기 때 문인 것으로 나타났다. 1 , 2 , 3회 회 회 때의 경우 면적의 변화는 거의 없었으나 회 측량을 실시 후 면적의 변화가4 뚜렷이 나타났다 이것은 해수욕장의 개장을 위해 많은. 모래의 양빈으로 해안지형의 변화가 생긴 것이다 해운. 대 해안은 우측 보다 좌측의 경사가 급한 것으로 나타났 으며 침식과 퇴적의 영향인 것으로 나타났다, . 보정 후
보정 전
그림9. 조위 보정 전 후의 비교,
회
1 2회3회4회
그림 10. 송정 해안의 중첩과 확대(3D)
회 1
회 2
회 3
회 4
그림 11. 해운대 해안의 중첩과 확대(3D)
해운대 해안의 경우 미포방파제 등대 옆에 설치한 임시 기준점(M.S.L상2.605m)을 사용하였고 조위 보정을 거, 쳐RTK-GPS 측량의 단면 변화량을 분석하였다.
해안의 경사 변화에 대해서는 회 측량의 경우, 1 8 10°～ 정도로 나타났으며 회 측량의 경우, 4 3 6°～ 정도로 경사가 다소 완만하게 나타났다 그리고 단면 변화에 대해서는. 1 회와 회 측량의 비교 결과 단면 변화량이4 , 2m에서 최대 까지 평균 의 해안선 폭의 감소 현상이 나타났다
10m 4.6m .
광안리 해안 4.3
광안리 해안은 그림17과 같이 나타났으며 다른 지역, 과 달리 광안리 해안의 경우 지난20년 동안 해안에 대해 서 큰 변화가 없는 것은 좌 우측 끝부분에 제방이 잘 설･ 치되어져 모래의 유실을 막고 있는 것과 적정한 관리로 인한 것으로 판단된다.
광안리 해안은 수변공원 방파제 옆에 설치한 임시 기준 점(M.S.L상2.522m)을 사용하였고 조위 보정을 거쳐, 측량의 단면 변화량을 분석하였다 해안의 변
RTK-GPS .
화에 대해서는 회 측량의 경우, 1 4 5°～ 정도로 나타났으 며 회 측량의 경우, 4 2 6°～ 정도의 변화량이 나타났다 그. 리고 해안의 단면 변화에 대해서는 회와 회 측량의 비1 4 교 결과 단면 변화량이, 1m에서 최대5m까지 평균3.1m 의 해안 폭의 증가 현상이 나타났다.
송도 해안 4.4
송도 해안은 그림13의 중첩결과에서 보듯이 우측부분이 침식되고 좌측 부분이 퇴적되어져 있는 것으로 나타났다. 또한 회 측량과 회 측량을 분석해 본 결과 바다 쪽으로, 1 4 , 퇴적되었다 이 또한 해수욕장 개장에 맞추어 송도 3 4m～ .
해안에 대한 모래의 양빈으로 인한 것임을 알 수 있다. 송도 해안의 경우 거북공원 방파제 옆에 설치한 임시 기준점(M.S.L상4.507m)을 사용하였고 조위 보정을 거, 쳐RTK-GPS 측량의 단면 변화량을 분석하였다.
해안의 경사 변화에 대해서는, 1회 측량의 경우3 4°～ 정도로 나타났으며, 4회 측량의 경우2 8°～ 정도로 나타 났다 그리고 단면 변화에 대해서는 회와 회 측량의 비. 1 4 교 결과 단면 변화량이, 1m에서 최대7m까지 평균3.6m 의 해안 폭의 증가 현상이 나타났다.
다대포 해안 4.5
다대포 해안은 그림14에서의 중첩결과 해안의 변형이
회 1 회
2 3회 4회
그림 12. 광안리 해안의 중첩과 확대(3D)
회 1
회 2
회 3
회 4
그림 13. 송도 해안의 중첩과 확대(3D)
회 1 회 2 회 3 회 4
그림 14. 다대포 해안의 중첩과 확대(3D)
우측 아랫부분이 침식되었고 좌측 윗부분은 퇴적되었다.
또한 회 측량과 회 측량을 분석해 본 결과 바다 쪽으, 1 4 , 로 약3 4m～ 퇴적된 것으로 나타났다 그러나 다대포 해. 안의 경우에는 수심이 매우 낮고 조석차가 심하여 정확, 한 분석을 하기에는 한계가 있었다 측량을 통하여 나타. 난 모래 해안의 경우 실제 최저조위의 경우와 최고조위
의 경우에 대해서 지형의 변화량의 차는 매우 심할 것으 로 판단된다.
다대포 해안의 경우 다대포 봉사실 위에 설치한 임시 기준점(M.S.L상7.978m)을 사용하였고 조위 보정을 거, 쳐RTK-GPS 측량의 단면 변화량을 분석하였다.
해안의 경사 변화에 대해서는, 1회 측량의 경우1 2°～
2006/08/29 4th
2005/09/10 1st
2005/12/21 2nd
2006/03/16 3rd
그림 15.RTK-GPS 측량 결과 송정 해안( )
2006/08/29 4th
2005/09/10 1st
2005/12/21 2nd
2006/03/16 3rd
그림 16.RTK-GPS 측량 결과 해운대 해안( )
2006/08/29 4th
2005/12/21 2nd
2005/09/10 1st
2006/03/16 3rd
그림17. RTK-GPS측량 결과 광안리 해안( )
2006/08/28 4th
2005/12/20 2nd
2005/09/11 1st
2006/03/15 3rd
그림18. RTK-GPS측량 결과 송도 해안( )
2006/08/28 4th
2005/12/20 2nd
2005/08/11 1st
2006/03/15 3rd
그림19. RTK-GPS측량 결과 다대포 해안( )
정도로 나타났으며, 4회 측량의 경우1 3°～ 정도로 거의 변화가 없었다 그리고 단면 변화에 대해서는 회와 회. 1 4 측량의 비교 결과 단면 변화량이, 0m에서 최대9m까지 평균4.7m의 해안 폭의 증가 현상이 나타났다.
결 론 5.
본 연구에서는 부산 연안 개 해역에 대하여5 RTK-GPS 측량을 총 회에 걸쳐 실시하였다 취득된 자료를 처리하4 . 여 정성적 분석과 백사장에 대한의 차원 지형분석을 한3 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
송정해안의 경우 단면 변화량이 에서 최대 까
1. 2m 6m
지 평균3.7m의 퇴적 현상이 나타났음을 알 수 있었으며, 해운대 해안의 경우에는 단면 변화량이 2m에서 최대 까지 평균 의 침식 현상이 나타났음을 알 수 있 10m 4.6m
었다 이러한 결과로 해운대 해안의 경우에는 우측 보다. 좌측의 경사가 급한 것으로 나타났다.
광안리 해안의 경우 단면 변화량이 에서 최대
2. 1m 5m
까지 평균3.1m의 퇴적 현상이 나타났다 그리고 송도 해. 안의 경우 단면 변화량이 1m에서 최대 7m까지 평균 의 퇴적 현상이 나타났으며 이는 계절별 변화에 대
3.6m ,
한 모래의 양빈으로 인하여 많은 양의 모래가 단기간에 퇴적되었음을 알 수 있었다.
다대포 해안의 경우 단면 변화량이 에서 최대
3. 0m 9m
까지 평균4.7m정도의 퇴적현상이 나타났다 그리고 우. 측 아랫부분은 침식되었고 좌측 윗부분은 퇴적되었음을, 알 수 있었다 하지만 이 지역은 수심이 매우 낮고 조석. , 차가 심하여 정확한 분석을 하기에는 한계가 있었다, .
참고문헌
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