GPS의 응용
GPS-aided Photogrammetry
GPS에 의한 항공기 이착륙(I)
GPS에 의한 항공기 이착륙(II)
Aircraft Guidance and Control
GPS/Inertial Navigation System
GPS-Aided Laser Mapping(I)
GPS-Aided Laser Mapping(II)
Mobile Mapping System
Intelligent Transportation System (ITS)
Geodynamic Research
GPS-Aided Crustal Movement Study
Space Geodesy
지각변동 조사 연구(I)
CHJU
JINJ JUNJ
KANR
SEOS
SUWN
TEGN WNJU
WULJ
KNJU
125E 126E 127E 128E 129E 130E
34E 34E
35E 35E
36E 36E
37E 37E
38E 38E
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
Horizontal displacements based on difference between average positions of GPS permanent stations at period of 4 ~ 9 (DOY : 063 ~ 068) and 13 ~17 (DOY : 071 ~ 076), March, 2011 in UTC. The Preliminary PPP (Precise Point Positioning) results with 95% significant level analyzed from JPL’s GIPSY/OASIS Software using JPL’s rapid orbit solution. All original GPS RINEX data provided to Geo-informatics Lab. of Sungkyunkwan Univ. by IGS and NGII.
2 ± 0.5 cm (95% Confidence)
10 ± 0.5 cm (95% Confidence)
100 ± 0.5 cm (95% Confidence)
대형구조물의 변형관측
GPS에 의한 장대교량 변형 모니터링
무선통신 (기준점의 위치 보정량 전송)
기준국수신기 이동국 수신기
GPS 위성
Real Time Kinematic
Real Time Monitoring
X-axis
Y-axis
Z-axis
GPS 인공위성
Roller
기지국으로 부터 수신된 오차 보정치와 위성으로부터 수신한 GPS DATA를 합산, 정확한 -좌표를 알고있는 점
에 서 GPS DATA를 수 신, 좌표의 오차 보정 치를 실시간으로 이동 국 (ROLLER)으로 송 신.
-이동국으로 부터 수
무선모뎀 data 전송장치 기지국
이동국
GPS ANTENNA
시스템의 구성도
DGPS
III
성토다짐 관리시스템 개요
성토
절토
GPS 수신기 및 안테나
무선모뎀(UHF-Radio Modem)
서버 – GPS 원시데이타 저장 및 가공, 성토다짐관리 프로그램 구동 무정전 전원 공급장치(UPS)
POWER SUPPLY, CABLE 등
기지국 시스템의 하드웨어
기지국 시스템
수신된 GPS 데이터와 원 좌표와의 차이 즉, 보정치를 계산하여 DGPS DATA 이동국으로 전송
수신된 좌표값을 이용하여 롤러의 궤적을 화면에 표시 누적된 데이터를 처리하여 각종 다짐현황을 분석
화면에 표시후 각 서식의 보고서 출력
기지국 시스템의 기능
기지국 시스템
다짐속도 분 석
다짐궤도 분석
이동국 Controller로부터 취득한 GPS원시 Data의 D/B 변환 및 저장 프로그램
GPS DATA Gitter Filterring 및 보정 프로그램 좌표 변환 프로그램
각종 다짐현황 분석 프로그램
다짐횟수 분 석
기지국 시스템의 소프트웨어
기지국 시스템
GPS 수신기 및 안테나
원시데이터 수신, 저장 및 수신기 Controller (소형 컴퓨터) 무선모뎀(UHF-Radio Modem)
BATTERY BACK-UP POWER SUPPLY, CABLE 등
이동국 시스템의 하드웨어
이동국 시스템
롤러에 탑재된 GPS 수신기를 통해 GPS 데이터 수신
기지국으로부터 수신된 보정치를 취합하여 최종 좌표값 생성 롤러의 보정된 최종 위치좌표를 저장매체에 저장
GPS수신기의 파라메타 원격Setting.
이동국 시스템
이동국 시스템의 기능
이동국 시스템
이동국 GPS수신기의 파라메타 SET용 Remote Control 소프트웨어 DGPS보정된 GPS수신 DATA를 자동 저장 및 BACK-UP 소프트웨어
수신된 좌표 DATA를 이동국에서 확인해 볼 수 있는 View 소프트웨어
이동국 시스템의 소프트웨어
전체 작업 평면도의 배경입력 가능
배경도면의 기준점 입력이 가능하며 분석영역을 설정이 가능 공사의 진척도에 따라 지역별 성토작업의 효율적 관리가능
성토관리시스템 (HyperSoilMate) 에 의한 관리
작업 위치 관리
GPS수신기
롤러 롤 러 궤 적
롤러에 탑재된 GPS수신기를 이용하여 실시간(1초간격) 롤러의 위치 추적 가능(오차범위 2cm이내)
롤러의 실시간으로 움직인 다짐궤적 및 영역을 공사 현장 배치도 위에 일치하게 표시하면서 관리
성토관리시스템 (HyperSoilMate) 에 의한 관리
다짐 궤적 관리
1 Cell(가로X세로,50cmX50cm)을 통과할 때를 1회로 산정하여 1 Cell당 롤러가 지나간 총 횟수를 계산
각 횟수별로 색상을 부여하여 감리자가 롤러의 다짐 횟수를 관리
롤러폭이 2m이므로 4개의 Cell로 구성됨
횟수별 색지정 1 Cell
롤러 다짐 결과 6회 다짐이
약 95%를 차지하고 있음
성토관리시스템 (HyperSoilMate) 에 의한 관리
다짐 횟수 관리
GPS 수신기의 이동 속도가 위성으로부터 1초 간격으로 수신됨으로써 다짐횟수와 같이 속도별(1km/h,2km/h,3km/h,4km/h 등)로 색상을 지정하여 속도별 다짐 분포 현황 파악
감리자 및 시공자는 롤러의 속도를 실시간으로 확인 가능
성토관리시스템 (HyperSoilMate) 에 의한 관리
다짐 장비 속도 관리
층 단위로 다짐을 실시함으로써 층별로 다짐을 관리할 수 있음
다짐궤적에서 롤러위치 좌표중 Z값(높이값)을 이용하여 다짐층(Layer) 두께를 관리함
성토관리시스템 (HyperSoilMate) 에 의한 관리
다짐층 두께 관리
위 치 : 경기도 가평군 설악면 설곡리 산 264번지 일원
성토물량
◈ 토 사 : 368,826 m
3◈ 풍화암 : 208,521 m
3◈ 연 암 : 127,783 m
3◈ 경 암 : 14,875 m
3계 : 719,605 m
3V
성토 다짐 현장 적용
신가평 765KV 변전소의 예
신가평 현장의 개요
현장 작업 동영상
현장 작업후의 분석소프트웨어 시연
다짐 지역 배치
GPS 성토다짐 관리 분석도
층별 다짐 횟수 분석표
보고서 작성의 예
다짐 궤적 표시도
다짐 횟수 표시도
다짐 속도 표시도
보고서 작성의 예 (계속)
GPS에 의한 댐변형 모니터링
Monitoring of Land slide
Car Navigation
• On-board navigation
• 차량(Fleet) 관리
• Roadside assistance
• 도난차량회수
• 서비스 강화
• 일본의 거대 시장
• Dataquest: car navigation용 칩 판매, 2001년도 11.3M
• 2003년도 시장규모: $4.7B
소비자/레져
• 휴대용 수신기: 낚시, 사냥, 하이킹, 싸이클링 등
• 레져 시설 - golf courses, ski resorts, 등산
• GPS와 휴대폰의 통합
– E-911 requirement
• 2003년 시장규모, $3.8B
측량/지도제작/GIS
• 수 cm의 정확도
• 시간, 비용 및 작업품의 100% ~ 300% 절약
– 기준점 측량:
$10,000(1986) -> $250(1997)
• 통신 및 송전탑 설치
• 파이프라인
• 석유, 가스 및 광물 탐사
• 범람원 지도제작
• 2003년 시장규모 $3.12B
추적/기계 조정
• 화물 운송
• 차량 및 자산 관리
• 장물 회수
• 공공 안전과 서비스
• 농장, 광산과 건설장비
• 다양한 DGPS/RTK의 적용분야
• 2003년 시장규모 $3B
시각동기(Time Sync.)
• GPS는 고가, 고비용의 시각동기장비의 유지에 효율적인 하나의 대안, 비용저렴
• Telecommunications network 동기와 관리
– 전화, 호출기, 무선시스템 – LANs, WANs, Internet
• 재정 거래
• 송전탑 관리 등
• 전자상거래에서의 Digital 사인
• 시각동기 시장규모를 $40-100M으로 예상
Space Geodesy
GPS, INS, CCD등의 센서 를 통합한 Dynamic Survey System
MOBILE MAPPING SYSTEM 개발
고속도로 및 철도 시설물 측정
국도 및 지방자치단체 도로
관리 시스템 구축에 적용
MOBILE MAPPING SYSTEM 개발
CCD카메라 SVHS카메라
GPS수신기
INS 센서
CCD카메라
Speed
Sensor
MOBILE MAPPING SYSTEM 개발
이용분야 : 가스관, 상수관 및 송유 관
관로 측정 시스템 개발
관로의 X, Y, Z 좌표 측정 ( 30cm정확도 )
INS센서
Odometer 우레탄
Odometer
GPS OTL(Ocean Tidal Loading)
GPS Time Series(Spectrun Analysis)
Ocean Tidal Loading Coefficient result
GPS를 이용한 높이 결정
평균해수면 계측
조석 간만차 측정
Icebound River Monitoring by GPS
기지국 시스템
Volcano Monitoring by GPS
GPS 장비 설치(실시간 데이터 전송)
기지국 사무소의
실시간 모니터링을 통해 변화량
검출
GPS시그널의 전파지연 분석
GPS를 이용한 기상연구
Sonde 데이터의 분
일별, 월별, 년별 데이터 분 석 석
기상청 Sonde데이터 이용 GPS데이터 (성대 옥상 상시
관측점 설치)
GPS and Meteorology
GPS Meteology
GPS Meteology
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시 일시
PWV(m)
강수량 PWV
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시 일시
(m) 강수량
PWV
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시 일시
(m) 강수량
PWV
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시 일시
(m) 강수량
PWV
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시 일시
(m) 강수량
PWV
GPS PWV와 실제 강수량 비교
제주 목포 진주
전주 대전
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시 일시
(m) 강수량
PWV
대구
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시
(m) 강수량
PWV
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시
(m) 강수량
PWV
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
08월23일10시08월24일16시08월25일22시08월27일04시08월28일10시08월29일16시08월30일22시09월01일04시09월02일10시
(m) 강수량
PWV
GMS 영상과 GPS PWV Topograph 비교(태풍 루사) I
2002. 8. 30. 18시 2002. 8. 30. 21시
GMS 영상과 GPS PWV Topograph 비교(태풍 루사) II
2002. 8. 31. 06시 2002. 8. 31. 09시
2002. 8. 31. 12시 2002. 8. 31. 18시
GMS 영상과 GPS PWV Topograph 비교(태풍 루사) III
2002. 8. 31. 21시 2002. 9. 01. 00시
예측 PWV를 이용하여 작성한 PWV 분포도
가강수량 분포도 작성 및 인터넷 서비스
가강수량 분포도 작성/인터넷 서비스
Geomagnetic Geodesy
Space Geodesy
Geomagnetic Storm
Space Geodesy: GPS, VLBI, SLR
DORIS, INSAR
Geodesy and Subduction Zone Studies
Use steady state and time-dependent surface deformation from GPS to study locking and strain accumulation on plate interface (source of destructive earthquakes)
Combine with seismic data to define plate boundary geometry, measure and interpret physical processes of strain accumulation and release
Improve understanding of earthquake and tsunami hazard
Role for tsunami warning?
Locked Slip (cm/yr)
Plate Interface Locking vs Microearthquakes
L
Locked Slip (cm/yr)
Present: Interseismic Strain Accumulation and Micro-earthquakes
Past: Coseismic Rupture GPS and Seismic Data Highly Complimentary
Role for GPS in Seismic/Tsunami Hazard?
Pre-seismic strain transients are rare or non- existent
Present strain accumulation rate can be related to size and timing of future strain release (earthquake)
Possible GPS role in tsunami warning, via accurate, rapid earthquake magnitude
estimation
GPS Can Measure Magnitude
… within minutes
Final Static Displacement
F. Kimata, Nagoya University
Rapid, accurate magnitude
estimation is difficult for largest earthquakes
High precision GPS receivers measure displacement, very sensitive to earthquake
magnitude
Can estimate magnitude from only a few sites
But need to have data from sites near the earthquake in real-time, hypocenter (from short period data) and a system for real-time analysis.
Will require a real-time
Other Applications of High-rate GPS
GPS is sensitive to displacement rather than acceleration.
GPS can measure dynamic response of Earth’s surface to earthquakes, landslides and volcanic eruptions
GPS does not saturate for large signals, can augment strong motion networks
Can be done in real-time
2002 November 3 Denali Earthquake
* GPS “Seismograms”
* 60 cm peak to peak in near field
* Available seismometers clipped at several cm amplitude
2003 September 25 Tokachi-Oki (Hokkaido) Earthquake
GPS network
Acceleration vs. Displacement
Geodesy and Volcano Hazard Assessment
Most volcanoes undergo inflation days to months prior to eruption
Hazard Mitigation Strategy: monitor surface deformation for long term eruption precursors
Quantify Pressure build-up; is it dangerous yet?
Challenges: data quality, data density (time/space), data “latency” (how fast to the lab?)
Role for near-real time GPS and INSAR
Volcano Geodesy
Vertical Component (N-S)
InSAR Challenges
Most SAR data are C-band (6 cm wavelength) which decorrelates rapidly
L-band (24 cm wavelength) is better for most terrestrial applications involving change detection via interferometry
Most SAR systems are commercial, or otherwise have restricted data availability
Most SAR systems have no or limited DDL capability, hence
no or limited real time capability
Synergetic Applications Relevant to GEOSS
INSAR can be used to measure water levels in vegetated wetlands, soil moisture, and biomass
GPS can measure atmospheric water content
