GPS 고도는 왜 지도와 다를까?

서로 다른 두 개의 영점

'높이'에는 출발점이 되는 기준면이 필요한데, 여기에는 두 가지가 있습니다. 위성은 해수면이 어디인지 감지할 수 없어서, 가공하지 않은 GPS 고도는 WGS-84 타원체를 기준으로 잽니다 — 매끈하게 이상화한 납작한 구입니다. 그런데 해수면은 중력을 따르고 중력은 지구의 고르지 않은 질량 분포를 따르기 때문에, 지오이드라 불리는 울퉁불퉁한 면이 생깁니다 — 지도와 표지판과 우리 직관이 쓰는 영점입니다. 두 면 사이의 간격(지오이드고)은 인도 남쪽의 약 −100 m에서 뉴기니 부근의 +85 m까지 벌어집니다. 그래서 가공하지 않은 GPS 고도는 완벽하게 정확하면서도 수십 미터씩 '틀릴' 수 있습니다 — 다른 질문에 답하고 있을 뿐입니다.

휴대폰은 대개 맞고 브라우저는 가끔 틀린 이유

요즘 휴대폰은 고도를 보여 주기 전에 지오이드 보정을 적용하므로, 등산 앱에 뜨는 값은 대개 평균 해수면 기준 해발고도입니다. 그런데 브라우저의 Geolocation API는 가공하지 않은 타원체고를 그대로 넘기거나 아예 넘기지 않을 수 있습니다 — 웹 도구가 앱보다 이상한 값을 보여 주는 이유입니다. 기준면 혼동 위에는 단순한 측정 오차가 얹힙니다. GPS 위성은 모두 지평선 위에 있어서 수직 방향은 약하게만 붙잡히고, 그 오차는 수평 오차의 1.5–3배에 이릅니다. 수평으로 5 m 정확한 측위가 수직으로는 정말로 15 m 어긋날 수 있습니다.

기압계와 지형 모델 — 나머지 두 개의 답

휴대폰과 스마트워치에는 기압계가 더해집니다. 상대적인 변화에는 더없이 뛰어나지만(3 m짜리 계단 한 층도 느낍니다) 절대값은 계속 흘러갑니다. 날씨가 기준선을 시간 단위로 움직이기 때문입니다 — 운동 앱이 GPS나 알려진 지점으로 기압계를 다시 보정하는 이유입니다. 세 번째 출처는 지형 모델(DEM)입니다. 측량으로 만든 지면 표고 격자로, 고도 확인 도구가 쓰는 Copernicus 데이터가 그런 예입니다. 이 모델은 '이 좌표에서 지면이 얼마나 높은가'에 답합니다 — 언덕 꼭대기에서는 더없이 믿음직하지만, 당신이 10층에 올라가 있어도 지면 높이를 알려 줍니다.

흔한 혼동, 하나씩 정리

해변에서 고도가 음수로 나올 때: 보통은 타원체와 지오이드의 간격 탓이고, 가끔은 그냥 수직 오차입니다 — 둘 다 정상입니다. 가만히 서 있는데 고도가 ±10 m씩 튈 때: 약한 수직 기하가 하는 일입니다. 눈금 하나하나가 아니라 흐름을 보세요. 비행기의 '고도'는 또 다른 세 번째 체계입니다 — 표준 대기를 기준으로 잰 기압 고도라서, 좌석 화면의 10,000 m는 여기 나온 어떤 값과도 비교하면 안 됩니다. 헷갈리지 않게 정리해 둘 용어: 표고는 해수면 위 지면의 높이, 고도는 해수면 위 나의 높이, 높이는 지면 위 나의 높이입니다.

어떤 값을 믿어야 할까?

땅에 서 있고 지도의 답을 원한다면: 지형 모델입니다 — 고도 페이지가 가장 먼저 보여 주는 값이고, 비교할 수 있게 기기의 GPS 고도를 나란히 놓습니다. 드론을 날리거나 패러글라이딩 중이라면: 지면 위에 있지 않으니 GPS와 기압계를 합친 값입니다. 달리기에서 오르막을 가늠한다면: 기압계의 상대 변화입니다. 출처끼리 30 m 어긋나는 것은 고쳐야 할 결함이 아닙니다 — 세 기기가 서로 다른 세 가지 질문에 답하고 있을 뿐이고, 이제 각각이 어떤 질문에 답하는지 알게 되었습니다.