Geoid   지오이드

1. 지오이드 (Geoid)

  ㅇ 지구 중력의 등 퍼텐셜면 중 평균 해수면과 일치시킨 것
     - (지구 등(等) 퍼텐셜면 : 지구 중력에 의한 퍼텐셜 에너지가 동일한 면)

  ㅇ 즉, 재래식 측량의 기준이 되는 평균 해수면과 일치시킨 것
     - 따라서, 평균 해수면을 육지 부분으로 연장/확대시킨 가상의 해수 곡면
        . 해양에서는 평균 해수면과 편평하게 일치시키고, (지구 회전타원체 아래, 실제 지표면 위에)
        . 육상에서는 다소 굴곡되게 나타남 (지구 회전타원체 보다 위에, 실제 지표면 아래)
     - 쉽게, 지구가 바닷물로 뒤덮힌 표면으로 해석됨

  ㅇ 그러나,
     - 지구 내부 질량 분포에 따라, 위치별 중력 차이가 존재할 수 있으며,
     - 지구의 장반경,단반경을 말할 때는, 지오이드 형상을 지구 타원체로 근사시켜서 나타내며,
     - 지구 중력 관측 데이터가 부족하므로, 완벽하게 지오이드를 그릴 수는 없음

  ㅇ 결국, 중력장 이론에 의해 물리학적으로 정의되나, 실생활에 적용코자 한 타협임
     - 지구 중력과 관련된 높이의 기준이 되는 면을,
     - 재래식 측량의 기준이 되는 평균 해수면과 일치시키려는 노력으로써, 
     - 물리학적,기하학적인 엄밀성을 실생활과 밀접하게 하려고한 타협물임


2. 지구 지표면 형태 상의 구분

    

  ㅇ 지표면  :  실제 지형 (산,평야,해저 등 포함한 물리적 표면)
  ㅇ 평균 해수면  :  일정 기간 관측된 해수면의 평균, 지역적 편차 존재 (측량 기준면)
  ㅇ 지오이드  :  중력 기준의 해수면으로써, 등 퍼텐셜면 (측량 기준면과 일치시키려고 함)
  ㅇ 지구 타원체  :  수학적으로 이상화된 지구의 회전 타원체 (위성항법 기준면)
  ㅇ 연직선(수직선) 편차  :  지오이드 법선과 지구 타원체 법선 간의 각도 차이
  ㅇ 지오이드 고  :  어떤 점에서 지오이드와 지구 타원체 사이의 높이 차이


3. 지오이드의 특징

  ㅇ 중력 방향 직교  :  중력 가속도 방향(연직선)과 직각을 이루는, 등 퍼텐셜면
     - 지구 중력 방향의 기준이 됨 
  ㅇ 굴곡진 형상  :  지구 내부 질량 분포가 불균일하여, 부드럽지 않고 요철 존재 (비정형적 곡면)
  ㅇ 천문 및 측량 기준  :  천문학적 연직선, 측량 연직선 등의 기준면으로 활용
  ㅇ 위치에너지 기준  :  지오이드를 기준으로, 중력 퍼텐셜 에너지가 0 으로 설정됨
  ㅇ 완벽한 정의 어려움  :  중력 관측의 한계로 인해, 정확한 지오이드 모델은 근사로 표현됨

  ㅇ 지구 타원체와의 비교  
     - 회전 타원체  :  수학적으로 이상화된 지구 표면
     - 지오이드  :  물리적으로 정의된 기준면에 근사시킴