구차와 기차 (curvature and refraction correction)
쉽게 풀면
먼 곳을 겨냥해 높이를 잴 때는 두 가지 방해 요인이 생깁니다. 하나는 지구가 둥글어서 수평으로 겨냥해도 지표면이 아래로 휘어 내려가는 효과(구차)이고, 다른 하나는 빛이 대기를 지나며 아래로 살짝 휘어 목표가 실제보다 높게 보이는 효과(기차)입니다. 두 효과는 서로 반대 방향으로 작용하므로 합쳐서 보정하며, 이를 양차라고 부릅니다.
왜 중요한가
구차와 기차는 거리의 제곱에 비례해 커지기 때문에, 시준 거리가 길어지는 삼각수준측량이나 전방교회에 의한 표고 결정에서 무시할 수 없는 계통오차가 됩니다. 이를 보정하지 않으면 먼 지점일수록 표고가 일정한 방향으로 치우치는 왜곡이 생깁니다. 수준측량에서 앞뒤 시준거리를 같게 맞추라는 원칙도 이 효과를 상쇄하기 위한 것입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
먼 거리를 겨냥해 높이차를 구했기 때문에 지구 곡률과 대기 굴절에 따른 계통적 치우침을 계산해 바로잡았다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
구차는 거리의 제곱을 지구 반지름의 두 배로 나눈 값으로 관측 표고를 낮추는 방향으로 작용하고, 기차는 굴절계수를 곱한 형태로 그 반대 방향으로 작용합니다. 두 효과를 합한 양차는 보통 굴절계수를 일정한 표준값으로 가정해 계산하지만, 실제 굴절계수는 기온의 연직 분포에 따라 크게 변하며 지표 가까이에서는 음수가 될 수도 있습니다. 이 불안정성 때문에 정밀 표고 결정에서는 두 지점에서 동시에 서로를 관측해 굴절 영향을 상쇄하는 방법을 씁니다.
주의할 점
굴절계수는 상수가 아니라 기상 조건에 따라 변하는 값이므로, 표준값으로 보정했다고 해서 기차 효과가 완전히 제거되지는 않습니다. 이 보정은 표고 관측에 대한 것이며, 수평거리 산출에서 다루는 대기 굴절률 보정과는 별개의 문제라는 점도 구분해야 합니다.