좌표계 관련 설명

[인디고파랑]

좌표계 관련해서 정리가 잘된 자료들, 네이버 백과사전 등등 참고하여 정리해 봤습니다.(참고한 자료를 그대로 인용한 부분도 많습니다.)

최근 좌표계에 흥미가 생겨 공부하는 샘 치고 정리한 자료여서 잘못된 부분이 있을 수 있습니다. 알려 주시면 수정하도록 하겠습니다.

1. 지오이드와 타원체

지도제작을 하기 위해서는 지구를 일정한 기준 하에 두어야 한다. 하지만 지구는 완전한 구(球)가 아니라 적도반지름이 극반지름보다 약간 긴 일그러진 타원체이며, 지표면은 그 형상이 매우 불규칙하여 어떤 일정한 규칙에 따른 임의 점의 위치표시가 사실상 불가능하다.

따라서 일정한 규칙에 따라 위치를 표현하기 위해서는 새로운 지구의 수학적 형상을 필요로 하는데, 측지학에서 정립한 각종 작업의 기준이 되는 이 새로운 지구의 수학적 모델을 지오이드(Geoid)라 한다. 이는 중력방향에 직각인 등중력포텐셜면(작용하는 중력이 모든 곳에서 일정한 잠재력을 갖는 면) 중 평균해수면에 일치하는 것으로, 해양에서는 평균해수면과 일치하고 육상에서는 땅속을 통과하게 된다.

( 그림. 측지학적 관점에서의 지구의 형상 )

( 그림. 유럽 우주국에서 2011년 3월 31일 공개한 지오이드 )

하지만 지오이드 또한 매우 복잡한 형태를 띄고 있어 위치를 표시하기 위해서는 복잡한 계산과정을 거쳐야 한다. 이를 해결하고자 측지학에서는 지오이드와 가장 유사한 지구의 기하학적 형상을 편평한 회전타원체로 재정의하여 사용하고 있으며, 이를 지구타원체(Earth Ellipsoid)라고 한다.

지구타원체는 장반경과 편평률로 정의되는데, 부정형한 전 지구를 하나의 타원체로 오차없이 표현하는것은 불가능하기 때문에 각 나라에서는 해당 지역의 지오이드면에 적합한 지구타원체를 정의하여 그 지역의 준거타원체(Reference Ellipsoid)로 이용하고 있다.

이렇게 각 나라마다 다른 준거타원체를 사용해도 자국의 측지측량 및 지도제작에는 아무런 문제가 되지 않지만, 인공위성과 같이 전 세계를 대상으로 하는 부문에서는 변환 없이 사용이 불가능하다는 문제가 생기게 되어 전체지구에 가장 적합한 지구타원체를 결정하는 것이 필요하게 되었다. 이러한 필요에 의해 결정된 것을 국제표준타원체라 부르고 있으며 GRS80타원체, WGS84타원체가 있다.

( 그림. 표준타원체와 준거타원체)

타원체가 정해지게되면 해당 지역에 가장 적합하도록 타원체의 위치 기준을 정하게 되는데, 이를 데이텀(Datum, 측지계)이라 하며, 타원체의 종류, 좌표체계의 기준점과 방향 등을 정의하게 된다.

흔히 말하는 세계측지계란 국제표준타원체를 사용하여 타원체의 중심을 지구의 질량중심과 동일하게 정의하여 사용하는 것을 말한다.

우리나라는 측량법을 개정하여 2003년 1월부터 2009년 12월 31일까지 세계측지계(KGD2002)와 한국측지계(동경데이텀)를 병행 사용하였으며, 2010년 1월 1일부터는 공공측량 성과물에 세계측지계 사용을 의무화하였다.

( 그림. 지구중심데이텀과 국지 데이텀)

지도의 좌표체계 차이는 어떤 타원체를 사용하며, 어디에 기준점을 두는지에서부터 출발한다고 할 수 있다.

우리나라는 '한국측지계2002(KGD2002)에 따라 세계기준계인 ITRF2000 지구중심좌표계를 따르고 타원체로는 GRS80 타원체를 적용하여 경위도를 계산한다.'고할 수 있다.

※ Ellipsoid와 Spheroid 모두 회전타원체에 해당하나, 통상적으로 Ellipsoid는 지구의 형상과 가장 유사한 기준이 되는 표준타원체를 지칭하며, Spheroid는 회전타원체 전체를 지칭하는 포괄적인 의미로 사용된다.(ArcGIS에서는 Spheroid로 사용됨)

( 표. 세계 주요 지구타원체 )

2. 한국측지계2002(ITRF2000) 및 세계측지계

우리나라는 일본에 의해 지배당하던 시절 그들이 구축해 놓은 동경좌표계(Bessel타원체)를 한반도에 연결해 기준점을 설치하고 지도를 제작해 왔다. 우리 손으로 만든 지형도라도 일제가 만든 기준점 체계와 성과관리 체계를 그대로 사용해 제작한 것이라 일제의 잔재를 청산하지 못했다고 할 수 있다. 이는 단순하게 일제의 잔재라는 문제만이 아니라 세계화시대의 국가간에 실시되는 측위나 측량에서도 통일된 기준으로 사용할 수 없다는 문제도 내포되어 있었다.

이는 세계 여러나라에서도 나타나는 문제점이며, 이미 각국은 독자적으로 구축했던 경위도 좌표체계를 세계측지계로 변경했거나 변경을 서두르고 있다.

이에 우리나라도 국토지리정보원이 2001년 측량법을 개정하고, 기존의 지형도 상에 세계측지좌표를 표기한 신판 지형도를 보급하고 있으며, 이제까지 사용해온 동경측지계는 공식적으로는 더이상 사용하지 않는다.

우리나라는 2002년 1월 1일 종래의 동경측지계를 버리고 세계측지계에 근거해 한국측지계 2002(KGD2002·Korea Geodetic Datum 2002 -> ITRF2000 좌표계와 같아 일반적으로 ITRF2000좌표계로 불림)를 구축했다. 이 측지계의 경도와 위도는 GRS80 타원체와 ITRF2000 데이텀 사용해서 나타내고 있으며, KGD2002 성과의 수평위치는 VLBI나 GPS를 이용한 경위도 원점 또는 위성측지기준점을 기준으로 전국의 삼각점을 새롭게 조정 계산했다. 여기에서 표고는 종전과 같은 인천만의 평균해면을 기준으로 한다.

동경 측지계에서 세계측지계로 전환하게 되면 우선 측량과 지도제작 등에 영향을 미치게 된다. 우리나라의 측지원점인 경위도 원점(국토지리정보원 구내)의 경우 위도는 ＋10초, 경도는 －8초 정도 차이가 생기고, 위치상의 거리로는 인천이 360m, 울릉도가 385m, 홍도가 380m, 부산이 약 400m, 최남단 마라도가 400m 차이가 발생한다. 지역에 따라 다소 차이는 있겠지만, 대체적으로 동경측지계에서 남동쪽 방향으로 300~400m의 어긋남이 발생한다고 볼 수 있다.

우리나라를 비롯해 여러 나라가 공통적으로 사용하고 있는 세계측지계인 ITRF(International Terrestrial Reference Frame)는 국제지구기준좌표계다. 이 좌표계는 지구의 회전운동의 감시나 좌표계의 유지 등을 목적으로 국제지구회전관측사업(IERS)이라는 학술기관이 구축한 세계측지계다. 이 좌표계를 사용해 구한 지구중심좌표를 경위도로 변환할 때 추천하고 있는 회전타원체가 GRS80(Geodetic Reference System 1980)이다. 이 GRS80은 1970년 국제측지학협회(IAG)와 국제측지학지구물리학연합(IUGG)이 채택한 것으로, 현재 지구의 형상을 가장 잘 나타낸 타원체로 널리 이용되고 있다. 이 타원체는WGS-84 타원체와는지구 장반경의 값은 같고 단반경의 값이 약 0.1mm 정도만 차이가 나 거의 동일한 것으로 취급하고 있다.

개념적으로 세계측지계라 하면 하나여야 맞겠지만, 지금까지는 나라별로 채용하는 시기나 구축에 있어 그 방법이나 구현하는 정확도가 달라 세계 공통의 측지계라는 것은 존재하지 않는다고 볼 수 있다. 구축기법에 따른 대표적인 세계측지계는 WGS계, ITRF계, PZ계 등 세 종류가 있다.

세계측지계의 대명사처럼 사용되고 있던 WGS-84(World Geodetic System 84)도 직역하면 세계측지계가 되지만, 이는 1960년에 미국 국방성 지도국이 구축해 그 뒤 몇 차례 개정된 것으로, 선박이나 항공기의 항행용으로 사용되고, 원래 군사목적으로 개발된 GPS는 이 체계로 운용되고 있다. 우리나라의 경우도 군사지도나 국립해양조사원이 제작하는 해도에는 WGS-84를 사용하고 있다.

PZ계는 러시아가 군사 목적으로 구축 유지관리하고 러시아판 GPS인 GLONASS에 이용되고 있는 좌표계다.

※ 한국측지계2002(KGD2002)

- 한국측지계 2002(Korea Geodetic Datum 2002 : KGD2002)란, 세계측지계 중 우리나라가 구축한 부분의 명칭을 말하며 우리나라의 측지기준계라는 것과 기준시점을 2002년 1월 1일(Epoch 2002.0)로 하여 2천년대 초에 구축된 것을 의미함.

- 한국측지계 2002에서 경도.위도는 세계측지계인 ITRF2000 데이텀과 GRS 80 타원체를 사용해서 나타냄. 세계측지계에 근거한 우리나라 측지기준점의 성과를 한국측지계 2002성과라고 하며, 이는 종래의 한국측지계에 근거한 성과와 구별하기 위한 호칭임.

- 한국측지계 2002성과의 수평위치는 VLBI나 GPS를 이용한 경위도원점 또는 위성측지기준점을 기준으로 전국의 삼각점에 대하여 새롭게 조정계산을 하여 구해낸 것임.그러나 표고는 현재와 같이 인천만 평균해면을 기준으로 나타내므로 변경하지 않음

3. 투영도법

타원체는 삼차원 좌표나 경위도 좌표등으로 위치를 나타내게 된다. 하지만 이는 타원체상에서의 3차원 좌표(곡면)이므로 우리가 보는 2차원(평면) 지도상의 좌표와는 다르다. 이 타원체상의 3차원 좌표를 평면으로 나타내기 위해 또 다시 투영이라는 과정을 거치게 된다.

이 투영 과정에서 또 다시 여러 지도체계로 세분된다.

Bessel 좌표계를 사용하는 경우 주로 TM도법으로 투영하며, WGS84좌표계를 사용하는 경우 주로 UTM도법을 사용하여 투영한다.

여기서 주의해야 할 점은 Bessel 타원체를 기준으로 UTM 투영이 가능하며, 반대로 WGS84 타원체도 TM투영이 가능하다는 점이다. UTM도 TM과 같은 방법으로 투영계산을 거치지만 그 상수만 다를 뿐이기 때문이다.

현재 우리나라는 TM도법과 UTM 도법을 모두 사용하고 있다. 그래서 TM과 UTM을 간략히 비교를 하면...

1) TM(Transverse Meractor) - 횡단원통등각투영법

우리나라의 경우 평면직각 좌표계인 TM(Transverse Meractor) 좌표계를 국가기본도의 기본체계로 하고 있으며, 군사지도 및 단일원점을 사용하는 일부 부처에서 부분적으로 UTM(Universal Transverse Mercator) 좌표계를 사용하고 있다.

국가기본도의 경우 GRS80타원체를 기본타원체로 적용하고 있고, 좌표의 수평 기준원점은 경도 방향의 위치에 따라 125도, 127도, 129도, 131도 경도선을 기준으로 서부, 중부, 동부, 동해원점의 4가지를 혼용하고 있다.

고도 기준원점의 경우 검조장에서 다년간 조석 관측한 결과를 평균조정한 평균해수면(MSL, Mean sea level)을 사용하고 있는데, 이 평균해수면은 일종의 가상면으로 수준 측량에 직접 사용할 수 없으므로 그 위치를 지상에 연결하여 영구 표석을 설치한 후 수준원점(OBM, Original bench mark)으로 삼고 이것으로부터 전국의 주요 국도를 따라 수준망을 형성하였다. 현재 사용하고 있는 우리나라의 수준원점은 인하공업전문대학 교정 내에 설치되어 있으며, 인천만의 평균 해면상으로부터 26.6871m 위에 존재합니다. 아래표에서 우리나라 국가기본 좌표체계에 대한 구성요소들을 정리하여 나타내었다.

( 표. 우리나라의 직각좌표 기준)

좌표계		TM (Transverse Mercator)
지구타원체		GRS 1980
Datum		ITRF 2000
수평기준원점	서부원점 경도	경도: 동경 125˚ 00', 위도: 북위 38˚ 00'
	중부원점 경도	경도: 동경 127˚ 00', 위도: 북위 38˚ 00'
	동부원점 경도	경도: 동경 129˚ 00', 위도: 북위 38˚ 00'
수준기준원점		인하공업전문대학 내 설치 (해발 26.6871m)
X 방향 가상 좌표		200,000 m
Y 방향 가상 좌표		500,000 m

2) UTM 좌표계 (Universal Transverse Mercator)

기본적으로 TM과 같은 방법으로 투영계산을 거치지만 그 상수가 다를 뿐이다.

UTM 좌표계는 횡단 Mercator 투영법을 사용하는 좌표계 중의 하나로서 전 세계를 경도 6° 간격의 영역으로 나누고, 이들 각각의 영역에 대해 별도의 원점과 축을 지정하여 좌표를 Meter 단위로 나타내는 것이다. 이들 UTM Zone 번호는 서경 180°를 기준으로 경도 6°간격씩 동쪽으로 이동하며 순차적으로 증가한다.

UTM 좌표계에서 기준 원점의 위치는 각 UTM Zone의 중심경도선과 적도가 만나는 위치이며, 이 점을 기준으로 경도 방향을 X축, 위도 방향을 Y축으로 설정한다. 우리나라의 경우 52번째 Zone에 위치하며, 이 지역의 기준 원점인 경도 129°, 위도 0°를 UTM 좌표계의 원점으로 사용한다.

UTM 좌표계와 같이 Meter 단위의 좌표를 사용하는 경우 기준원점의 위치에 따라 음의 부호를 갖는 좌표가 나타나게 되는데 일반적으로 이러한 현상을 없애기 위해 각 축의 방향으로 가상의 좌표를 더해 주게 된다. UTM 좌표계의 경우 X축으로 500,000m의 값을 더하여 실제 좌표를 나타내며, Y축 방향으로는 남반구의 경우에 한해 10,000,000m의 값을 더해 주게 된다.

( UTM Zone )

※ 참고. 우리나라 사용 좌표계의 종류 및 기본정보

우리나라는 대부분 투영원점을 비슷하게(동경 127도, 북위 38도) 설정하여 지도를 제작하기 때문에 아래의 가산수치를 알고 있으면 좌표계의 종류를 예측해 볼 수 있다.

예를들어, Bessel TM(중부원점) 도면을 하나 가지고 있다고 가정하면, 좌표계를 알 수 없는 도면과의 거리를 통해 아래와 같이 예측이 가능하다.

- Bessel TM(동부원점) 좌표계 : 서측 약 200km 지점 위치(경도2도 차이)

- Bessel TM(서부원점) 좌표계 : 동측 약 200km 지점 위치(경도2도 차이)

- Bessel TM(KATEC) 좌표계 : 동측 약 100km 지점, 북측 약 100km 지점 위치(경도1도 차이, 동측 200km 가산, 북측 100km 가산)

- Bessel UTM(K) 좌표계 : 동측 약 800km 지점, 북측 약 1,500km 지점 위치(동측 800km 가산, 북측 1,500km 가산)

- GRS80 TM(중부원점) 좌표계 : 남동측 약 300~400m 지점 위치(준거타원체의 차이에 따른 거리) 등등...

참고 : http://www.navinside.com/bbs/zboard.php?id=forum_mappy&no=515

http://blog.naver.com/goldporter?Redirect=Log&logNo=110002745187

http://cafe.naver.com/acceptech.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=8&

아래의 글은 국토지리정보원(구 국립지리원)에서 발췌한 글 입니다.

1. 세계 측지계란 무엇인가?

세계 측지계란, 세계에서 공통에 이용할 수 있는 위치의 기준을 말합니다.측량의 분야에서는, 지구상에서의 위치를 경위도에서 나타내기 위한 기준이 되는 좌표계 및 지구의 형상을 나타내는 타원체를 총칭해 측지 기준계라고 합니다. 즉, 세계 측지계는 세계 공통이 되는 측지 기준계를 말합니다.세계 측지계라는 말이 「세계 공통인 것」에 중점을 둔 표기인데 대해, 지구 중심계라는 말은 「좌표계의 원점을 지구 중심점」으로 중점을 둔 표현입니다.개정된 측량법에서는 세계 측지계를 다음과 같이 정의하고 있습니다.

세계 측지계란, 지구를 편평한 회전 타원체라고 상정해 실시하는 위치측정의 기준으로서 다음 각 호의 요건을 갖춘 것을 말한다.

① 회전타원체의 장반경 및 편평율은 다음과 같을 것 가. 장반경 : 6,378,137미터 나. 편평율 : 1/298.257222101② 회전타원체의 중심이 지구의 질량중심과 일치할 것.③ 단 축이, 지구의 자전축과 일치할 것.

지금까지, 각국의 측지 기준계가 측량 기술의 제약등으로부터 역사적으로 주로 자국만을 대상으로 해 구축된 것인데 비해, 세계 측지계는 세계 각국에서 공통으로 이용할 수 있는 것을 목적으로 구축된 것입니다. 세계 측지계에서는 지구를 가장 잘 나타내고 있는 타원체(준거 타원체)로 지구상의 위치(경도, 위도 및 평균 해면으로부터의 높이)를 나타냅니다. 또, 이 대신에 지구 중심을 원점으로 하는 3차원 직교좌표계를 이용해 나타낼 수도 있습니다.

세계 측지계인 ITRF2000 좌표계(International Terrestrial Reference Frame：국제 지구 기준 좌표계)와 GRS80(Geodetic Reference System 1980：측지 기준계 1980)의 타원체를 사용해 나타냅니다. 표고에 대해서는, 현재와 같게 인천만 평균 해면을 기준해서 나타냅니다. 세계측지계의 수평 위치의 산출은, 우주 측지 기술을 구사한 VLBI나 GPS를 이용한 GPS상시관측소의 관측치에 근거해, 전국의 삼각점을 새롭게 계산을 실시해 계산합니다.

1-2. 세계 측지계는 단일한 것인가?

개념적으로 볼때 세계 측지계는 세계 유일의 것이지만, 국가 마다 채용하는 시기(epoch)와 구축기법 및 구현정확도에 따라 다릅니다. 구축기법에 따라 대표적인 것은 ITRF계, WGS계, PZ계의 3 종류 있습니다.

ITRF계는 우리 나라를 비롯해 많은 국가가 육지부에 채용하고 있습니다. WGS계는 미국방성의 체계로서 주로 선박이 채용하고 있으며, PZ계는 러시아가 채용하고 있습니다.

1-3. ITRF계와 WGS84 계는?

ITRF계(International Terrestrial Reference Frame：국제 지구 기준 좌표계)란, IERS(국제 지구 회전 관측 사업)라고 하는 국제적인 학술 기관이 구축하고 있는 3 차원 직교좌표계입니다. 이 좌표계는 지구의 질량중심에 원점을 두고 X축을 그리니지 자오선과 적도와의 교점의 방향으로 Y축을 동경 90도의 방향에 Z축을 북극의 방향으로 공간상의 위치를 X, Y, Z의 숫자의 셋트로 표현합니다.

ITRF계는 국제협력으로 구축되고 있으며 고정밀도로서 민간분야에서 구축한 것이므로 개방적입니다. WGS84(World Geodetic System 1984)는 미국이 구축, 유지하고 있는 세계측지계입니다. GPS 는 원래 군사용으로 개발되었기 때문에 WGS 계로 운용되고 있습니다. WGS84는 지금까지 몇 번의 개정을 하여 ITRF계에 접근하고 있고 현재는 거의 동일한 것이라고 말할 수 있습니다. 따라서 ITRF계는 정밀한 WGS84(precise WGS)라고 할 수 있습니다.

개정된 측량법에서는, 위치의 표시에 지구중심 직교좌표를 이용할 수 있는 것이 새롭게 규정되었습니다. 이 지구중심 직교좌표계로서 구체적으로는 2000년에 있어서의 지구 상태에 근거해 규정된 ITRF계의 좌표계인 ITRF2000 좌표계를 사용해 위치를 표시하는 것으로 하고 있습니다.

1-4. GRS80 이란?

GRS80(Geodetic Reference System 1980：측지기준계 1980)는, IAG(International Association of Geodesy：국제측지학협회) 및 IUGG(International Union of Geodesy and Geophysics：국제측지학 및 지구물리학연합)가 1979년에 채택한 것으로, 지구의 형상, 중력 정수, 각속도등 지구의 물리학적인 정수 및 계산식으로부터 됩니다.

GRS80 에서는, 타원체의 형상이나 축의 방향 및 지구 중심을 타원체의 원점으로 정해져 있습니다. 이 타원체를 GRS80 타원체라고 하고, 현재 지구를 가장 잘 나타내고 있는 타원체로서 넓게 이용되고 있습니다. 그러나 GRS80타원체는 좌표계에 관해서는 명확하게 결정되어 있지 않습니다.

WGS84 계에서는 물리정수, WGS84타원체와 좌표계가 모두 정의되어 있습니다. 또한 타원체로서의 GRS80과 WGS84와의 차이는 단반경이 약 0.1mm 다를 뿐이므로 실용적으로 동일한 것으로 취급하여 계산할 수 있습니다.

1-5. 한국측지계 2002는 무엇을 의미하는가?

개념적으로 볼때 세계 측지계는 세계 유일의 것이지만, 국가 마다 채용하는 시기(epoch)와 구축기법 및 구현정확도에 따라 다릅니다 따라서 장래 모든 국가에서 세계측지계를 채용할지라도 보다 높은 정확도의 측지기준계가 필요하거나 지각변동이 무시할 수 없을 정도로 누적된 경우에는 각국의 측지기준계를 비교하거나 또는 국가의 측지기준계를 재구축해야 합니다. 이 때문에 측지기준계에서는 구축된 지역과 기준시점마다 다른 명칭이 붙여져 있습니다.

한국측지계2002(Korea Geodetic Datum 2002 : KGD2002)란, 세계측지계 중 우리나라가 구축한 부분의 명칭을 말하며 우리 나라의 측지기준계라는 것과 기준시점을 2002년 1월1일(epoch 2002.0)로 하여 2천년대 초에 구축된 것을 의미합니다.한국측지계2002에서 경도?위도는 세계측지계인 ITRF2000좌표계와 GRS80타원체를 사용해서 나타냅니다. 세계측지계에 근거한 우리나라의 측지기준점(위성측지기준점, 삼각점)의 성과를 한국측지계2002성과라고 하며 이는 종래의 동경측지계에 근거한 성과와 구별하기 위한 호칭입니다. 한국측지계2002성과의 수평위치는 VLBI나 GPS를 이용한 경위도원점 또는 위성측지기준점을 기준으로 전국의 삼각점에 대하여 새롭게 조정계산을 하여 구했습니다. 한국측지계2002에서 표고는 현재와 같이 인천만 평균해면을 기준으로 나타내므로 변경하지 않습니다.

1-6. 동경측지계란?

동경측지계는 우리나라에서 1910년대 토지조사사업에서 지형도와 지적도작성을 위해 채택된 측지계이며 당시 일본의 것을 그대로 연결하여 사용하였고 측량법에 세계측지계가 적용되기 이전까지 사용되고 있던 측지기준계를 말합니다.동경측지계는 벳셀(BESSEL)타원체를 채택하고 천문관측에 의해 결정된 경위도원점의 값과 원 방위각을 기준으로 구축됐습니다. 그러나 당시의 기술적인 한계 때문에 세계측지계 기준과는 차이가 있습니다. 우리나라에서는 실제로 대삼각본점인 영도와 절영도 삼각점이 원점의 역할을 하였습니다.

1-7. 세계 측지계를 도입하는 이유는 무엇인가?

아래의 이유에 의합니다.

가. 가장 큰 장점은 GPS좌표와 지도좌표(측지성과)가 실시간으로 완전히 호환될 수 있다는 점입니다. 즉 GPS 에 의한 WGS84 성과와 한국측지계2002 성과는 동일한 것이 됩니다.나. 세계측지계가 도입되면 현재 GPS항법(1점측위)에서 동경측지계로의 좌표변환이 불필요하게 되어 변환에 따른 정확도 저하와 측지기준계 혼용의 우려가 없어집니다. 다. 최근 몇 년간의 세계측지계로의 변경이 국제적인 흐름입니다. 구체적으로는, 1996년에 미국이 GPS의 민생 이용을 위하여 계속적인 서비스를 표명한 이후 GPS가 본격적으로 보급되기 시작하였고 1998년에 국제수로기구(IHO : International Hydrographic Organization)에서 수로측량의 기준에 관해서는 세계측지계에 근거하는 것으로 정하였기 때문입니다.라. 각국에서는 지도의 측지기준계를 세계측지계로 변경중에 있고 육지의 지도에서는 호주,영국,일본,뉴질랜드 등 약 50개국이 전환을 시작하거나 했고 최근 그 움직임이 현저합니다. 마. 우리 나라에서도 이러한 국제적인 흐름에 맞추어, 세계 측지계로 이행하는 것입니다. 해도(국립해양조사원)와 군사지도(육군지도창)에서는 이미 세계측지계로 변경한 바 있습니다.

1-8. 세계측지계가 도입되면 무엇이 변하는가 ?

국내의 모든 위치에서 현행의 좌표값(경도,위도 등)이 변경됩니다. 따라서 측량분야는 물론이고 그 밖의 분야에서도 지금까지의 방식을 변경 또는 기존의 자료의 정정을 필요로 하는 경우가 생깁니다.동경측지계가 채용하고 있는 벳셀타원체와 세계측지계에서 채용하고 있는 GRS80타원체는 크기?형상 및 중심의 위치가 다르기 때문에 두 측지계에서 기준점성과의 경도?위도의 변화가 위치에 따라 다르게 발생됩니다. 다른 나라의 경우도 경도?위도의 표시가 변경되었습니다.

1-9. 세계측지계가 지도상에 미치는 영향은?

지도상의 물체는 지도종횡선(map grid)을 기준으로 이동량이 발생하며 지도축척에 따라 다르게 나타납니다. 우리나라의 경우에 이동량이 300m 발생한다고 보면 축척 1/500,000에서 0.6mm 축척 1/50,000에서 6mm의 도상이동이 발생됩니다.경위도의 기준이 나라마다 다른 경우에 측지기준계의 차이에 의한 경도?위도의 차이는 나라에 따라 다소 차이는 있지만 세계지도에 사용된 지도의 축척은 일반적으로 1/1,000만 이하이므로 지도상으로는 경도?위도의 차이는 0.1mm이하로 되어 지도상에 차이가 나타나지 않습니다.

1-10. 평면직각좌표는 어떻게 되는가?

경위도에서 직각좌표로의 계산식은 변화가 없고 달라지는 부분은 타원체의 제원이 벳셀타원체에서 GRS80타원체로 바뀌는 것 뿐입니다. 투영(TM투영)을 할 때 동경측지계에서는 4개의 투영원점(동부?중부?서부?동해 원점)이 사용되었고 위도는 북위 38도, 경도는 동경125도, 127도, 129도, 131도가 투영기준이었으며, 세계측지계도 동경125 127 129 131도와 북위 38도를 쓰면 됩니다.

1-11. 지오이드고란 무엇인가?

지오이드고란, 지구의 형태를 가장 잘 나타내고 있는 타원체(준거 타원체)로부터 지오이드까지의 높이를 말합니다. 지오이드란, 지구를 물로 덮었다고 가정했을 때의 지구의 형태를 나타내고 있는 측지학, 지구물리학의 용어입니다. 지구를 구성하고 있는 암석의 밀도가 균일하지 않기 때문에, 지오이드는 타원체로보다 다소 울퉁불퉁 합니다 또, 지오이드는, 지구상으로 할 수 있는 몇개의 수준면 가운데, 높이 0 m를 통과하는 수준면이기도 합니다.우리 나라에서는 인천만의 평균 해수면을 0 m로 해, 표고를 구하고 있습니다.즉, 지오이드로부터의 높이가 표고가 되는 것입니다. 한국측지계2002에서 표고는 현재와 같이 인천만 평균해면(mean sea level : MSL)을 기준으로 나타내므로 변경이 필요하지 않습니다 그러나 지반침하 등의 경년 변화를 고려한 성과를 재 계산하여 개정하며, 중력보정의 방법이 변경됨에 따라 차이가 발생합니다.

1-12. ITRF계는, 향후 변함없는가?

ITRF계는, 항상 최신의 우주 측지 데이터를 사용해 갱신되어 가기 때문에 향후도 정밀도를 상향하는것 같은 변경이 이루어집니다. 그러나, 그 변화량은 매우 작고, 또, 이미 측량에는 충분한 정밀도를 얻을 수 있고 있으므로 실용상은 우리 나라의 측지 기준계를 변경할 필요는 없습니다.

1-13. 각 타원체의 크기는 어느 정도 다른 것인가?

구분

벳셀(동경측지계)

GRS 80(세계 측지계)

차

장반경

6377397.155m

6378137.00m

-739.84m

단반경

6356078.963m

6356752.31m

-673.35m

덧붙여 타원체로서의 GRS80와 WGS84와의 차이는, 단반경이 약 0.1 mm 다를 뿐입니다.

1-14. 동경 측지계의 경도·위도는 잘못되어 있었는가?

동경 측지계와 세계 측지계의 사이의 경도?위도의 차이는, 경도?위도를 결정하기 위한 기준이 옛날과 지금이 다르기 때문에 생긴 것입니다. 이 차이는, 동경 측지계를 구축한 당시의 측량이 나빴기때문에 생긴 것은 아닙니다.

당시의 기술에서는, 지구 전체를 통일적으로 측량하는 것은 기술적으로 불가능하므로 천문 관측을 기본으로 나라 마다 원점의 경도?위도를 정해 그것을 기준으로서 나라 마다 측량을 실시했습니다. 인공위성등을 이용해 지구 전체를 통일적으로 측량할 수가 있게 된 현재는, 세계적으로 통일한 기준, 즉, 세계 측지계에 근거해 경도?위도를 결정할 수가 있게 되었습니다.

1-15. GPS의 위치 정밀도는 수m인데, 정확한 측량을 할 수 있는 것인가?

GPS에는, 단독 측위법과 상대 측위법이 있습니다. 카 네비게이션등에 사용하고 있는 것은 단독 측위법으로 정밀도는 수m입니다. 그러나, 측량에서는 상대 측위법을 사용하고 있기 때문에, 오차가 측정 거리의 100만 분의 1 정도가 되는 것 같은 고정밀도를 확보할 수 있습니다.

발췌 : 국토지리정보원 홈페이지내에 세계측지계 폴더   http://www.ngi.go.kr/sub01/sub01_03_02qna.jsp

참고 : 지도체계간 좌표변환을 할 수 있는 곳  성균관대학교 측지정보학 연구실 홈페이지에서 좌표변화 폴더

http://geo.skku.ac.kr/

출처 : 국토지리정보원  http://www.ngi.go.kr/index_home.jsp

*상기 글은 BIZ-GIS 사이트의 일반 자료실에 있는 조덕연님의 글로 게시에 저자의 동의를 구하였습니다.   

http://www.biz-gis.com/index.php?mid=pds&sort_index=readed_count&order_type=desc&document_srl=65754

[철우]

좋은 글 잘읽고 갑니다.

[배가20]

흥미롭게 잘 봤습니다~
고맙습니다 ^^

[terakoh]

지도에 대한 것은 초보인데 처음부터 차곡차곡 배우겠습니다. 감사합니다.

[김상인]

감사합니다

[강처럼]

배울게 많네요... 감사합니다.

[유운]

좋은글 잘 읽고 갑니다.

[강처럼]

글 감사합니다.

[돌포]

좋은 글 감사합니다.

[샛별]

잘 읽었습니다.