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문제 정의
- 본 연구에서는 개방형 좌표변환 프로그램의 구조 및 활용사례 그리고 세계좌표계 변환을 위해서 사용자가 고려해야 될 부분 등에 대해서 살펴보고 세계좌표계 변환에 대응하기 위한 좌표변환 프로그램 개발에 대하여 제시하였다. 또한 국가차원의 기 구축된 공간자료 변환을 수행할 때 예상되는 문제점과 정책제언을 하였다.
- 본 연구를 통해 개발된 좌표변환 프로그램은 소스 단계에서 Proj4 라이브러리를 국내 환경에 맞도록 라이브러리화 하여 개발한 것이다. 따라서 사용자는 기 구축된 GIS 자료의 좌표변환이나 기 구축된 지형공간정보 체계에서 사용자 환경에 맞도록 쉽게 수용할 수 있다.
제안 방법
- 본 연구에서는 개방형 좌표변환 프로그램의 구조 및 활용사례 그리고 세계좌표계 변환을 위해서 사용자가 고려해야 될 부분 등에 대해서 살펴보고 세계좌표계 변환에 대응하기 위한 좌표변환 프로그램 개발에 대하여 제시하였다. 또한 국가차원의 기 구축된 공간자료 변환을 수행할 때 예상되는 문제점과 정책제언을 하였다.
- 본 연구에서는 개방형 좌표변환 라이브러리인 Proj4를 이용하여 개정된 측량법에 대처할 수 있는 세계좌표계로 변환할 수 있는 프로그램을 MFC를 기반으로 개발하였으며, 개발된 프로그램은 그림 1의 (b)와 같다. 개발된 좌표변환 프로그램은 소스 단계의 Proj4 라이브러리를 국내 환경에 맞도록 라이브러리화하여 개발한 것으로서 사용자는 기 구축된 GIS 자료의 좌표변환이나 기 구축된 지형공간정보체계에서 사용자 환경에 맞도록 쉽게 수용할 수 있다.
- 본 연구에서는 개방형 좌표변환 라이브러리인 Proj4를 이용하여 개정된 측량법에 대처할 수 있는 세계좌표계로 변환할 수 있는 프로그램을 MFC를 기반으로 개발하였으며, 개발된 프로그램은 그림 1의 (b)와 같다. 개발된 좌표변환 프로그램은 소스 단계의 Proj4 라이브러리를 국내 환경에 맞도록 라이브러리화하여 개발한 것으로서 사용자는 기 구축된 GIS 자료의 좌표변환이나 기 구축된 지형공간정보체계에서 사용자 환경에 맞도록 쉽게 수용할 수 있다.
- Bessel타원체상의 좌표계 변환을 위해 투영법, 타원체, 경위도 원점, 도원점의 횡․종축 좌표값을 설정한다. 좌표계의 환경설정을 위해 투영정보를 저장하는 클래스인 CoordInfo 클래스를 생성하였으며, 서부 원점, 중부 원점, 동부 원점, 동해 원점, 그리고 중부원점 지역에 있지만 종축의 좌표값이 550,000m인 지역인 제주지역을 별도의 제주원점으로 두고 평면 직각좌표계 정보를 BesselTM125Inform, BesselTM127Inform, Bessel TM129Inform, BesselTM131Inform, BesselTMJEJUIn form 클래스를 생성하고 저장하였다.
- Bessel타원체상의 좌표계 변환을 위해 투영법, 타원체, 경위도 원점, 도원점의 횡․종축 좌표값을 설정한다. 좌표계의 환경설정을 위해 투영정보를 저장하는 클래스인 CoordInfo 클래스를 생성하였으며, 서부 원점, 중부 원점, 동부 원점, 동해 원점, 그리고 중부원점 지역에 있지만 종축의 좌표값이 550,000m인 지역인 제주지역을 별도의 제주원점으로 두고 평면 직각좌표계 정보를 BesselTM125Inform, BesselTM127Inform, Bessel TM129Inform, BesselTM131Inform, BesselTMJEJUIn form 클래스를 생성하고 저장하였다. 각각의 기준점의 매개 변수 설정은 표 2와 같다.
- Bessel 타원체 지심 좌표계에서 GRS80 타원체 지심좌표계로의 변환 방법은 Molodensky-Badekas 방법으로 변환을 수행한다. Proj4는 Affine 변환 및 Bursa-Wolf 변환 모델만을 지원하므로, 본 연구에서는 식 (1)을 기반으로 좌표변환을 위한 원점의 이동량(X0, Y0, Z0)과 평행 이동량(△X, △Y, △Z)을 더해서 넣고 Bessel 타원체의 지심좌표(Xb, Yb, Zb)와 좌표변환을 위한 원점(X0, Y0, Z0)의 차를 고려한 후 식 (2)와 같이 Bursa-Wolf 모델을 적용함으로써 Molodensky-Badekas 모델을 지원할 수 있도록 추가적인 개발을 수행하였다.
- Bessel 타원체와 GRS80 타원체의 지심좌표계간의 변환 수행을 위해 Molodensky-Badekas 모델의 경우 10개의 매개변수 값을 설정해야한다. 매개변수 설정을 위해 Parameter 클래스를 생성하였으며, 매개변수 값은 국토해양부 국토지리정보원에서 고시된 공공측량성과 세계측지계 전환 기술지침서에 고시된 값을 사용하였다. Bessel 타원체와 GRS80 타원체의 지심좌표계간의 변환시 Molodensky-Badekas 모델의 매개변수는 표 3과 같다.
- GRS80 타원체상에서의 좌표계변환을 위해 투영법, 타원체, 경위도 원점, 도원점의 횡․종축 좌표값을 설정한다. GRS80 TM의 서부 원점, 중부 원점, 동부 원점, 동해 원점, 제주 원점의 평면직각좌표계 정보를 GRS80TM125Inform, GRS80TM127Inform, GRS80TM129Inform, GRS80TM131Inform, GRS80TMJEJU Inform 클래스를 생성하고 저장하였다.
- GRS80 타원체상에서의 좌표계변환을 위해 투영법, 타원체, 경위도 원점, 도원점의 횡․종축 좌표값을 설정한다. GRS80 TM의 서부 원점, 중부 원점, 동부 원점, 동해 원점, 제주 원점의 평면직각좌표계 정보를 GRS80TM125Inform, GRS80TM127Inform, GRS80TM129Inform, GRS80TM131Inform, GRS80TMJEJU Inform 클래스를 생성하고 저장하였다. 각각의 기준점의 매개 변수 설정은 표 4와 같다.
- 경위도좌표를 TM좌표계로 변환하기 위해서는 투영 원점의 경위도, 묘유선 곡률반경, 자오선장, 축척계수, 도원점의 X, Y좌표값 등의 입력값이 필요하다. 본 연구에서는 Proj4의 경위도좌표계로부터 평면직각좌표계로 변환을 수행하는 pj_fwd() 함수를 이용하여 이를 구현하였다.
- 본 연구에서 개발된 프로그램의 자체 검증을 위하여 서부, 중부, 동부, 동해, JEJU 원점(본 연구에서 좌표계 변환의 편리성을 위해 부여한 것임)에 대해 도원점 좌표값을 이용하여 구 동경측지계를 세계측지계로 변환을 수행했을 경우 위치변화량을 확인하였다. 표 5는 Molodensky-Badekas 모델을 이용하여 각각 Bessel 타원체상의 TM 투영된 평면직각좌표를 GRS80 타원체상의 TM 투영된 평면직각좌표값으로 변환한 것이다.
- 본 연구에서는 개발된 프로그램의 검증을 위해 서부, 중부, 동부, 동해 원점의 경위도 좌표값에 대해 좌표변환을 수행하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램과 국토지리정보원에서 제공하는 좌표변환 소프트웨어인 NGI Pro와 비교를 수행하기 위해 NGI Pro에서 제공하는 Molodensky-Badekas 모델 변환을 기준으로 비교를 수행하였다.
- 본 연구에서는 공개 라이브러리인 Proj4를 이용하여 세계좌표계 변환에 대비한 좌표변환 소프트웨어를 개발하였으며 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 개정된 측량법의 서부, 중부, 동부, 동해 원점을 고려한 기존 베셀타원체의 TM자료를 세계측지계로 변환할 수 있는 좌표계 변환 라이브러리를 구현하였으며 기 개발된 좌표계 변환 프로그램과의 비교분석을 통해서 개발된 프로그램을 검증하였다.
- 본 연구에서는 공개 라이브러리인 Proj4를 이용하여 세계좌표계 변환에 대비한 좌표변환 소프트웨어를 개발하였으며 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 개정된 측량법의 서부, 중부, 동부, 동해 원점을 고려한 기존 베셀타원체의 TM자료를 세계측지계로 변환할 수 있는 좌표계 변환 라이브러리를 구현하였으며 기 개발된 좌표계 변환 프로그램과의 비교분석을 통해서 개발된 프로그램을 검증하였다. 좌표계변환프로그램은 투영법에 대한 이해, 좌표체계에 대한 이해와 전문적인 지식을 요구하는 분야로서 일반 GIS 사용자가 접근하기에는 쉽지 않은 영역이다.
- 좌표계변환프로그램은 투영법에 대한 이해, 좌표체계에 대한 이해와 전문적인 지식을 요구하는 분야로서 일반 GIS 사용자가 접근하기에는 쉽지 않은 영역이다. 그러나 주요 기능이 구현되어 있는 개방형 라이브러리를 이용함으로서 사용자의 목적에 맞게 비교적 경제적으로 응용프로그램을 구축할 수 있었다.
데이터처리
- 본 연구에서는 개발된 프로그램의 검증을 위해 서부, 중부, 동부, 동해 원점의 경위도 좌표값에 대해 좌표변환을 수행하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램과 국토지리정보원에서 제공하는 좌표변환 소프트웨어인 NGI Pro와 비교를 수행하기 위해 NGI Pro에서 제공하는 Molodensky-Badekas 모델 변환을 기준으로 비교를 수행하였다. 개발된 프로그램의 화면 인터페이스는 그림 3과 같다.
이론/모형
- 기 구축된 GIS 자료는 좌표변환 측면에서 그림 1의 (a)와 같이 여러 단계를 거쳐 세계좌표계로 변환된다. 이 과정에서 서로 다른 타원체지심좌표계간의 변환을 위해서 Molodensky-Badekas 모델이 사용된다.
- Bessel 타원체 지심 좌표계에서 GRS80 타원체 지심좌표계로의 변환 방법은 Molodensky-Badekas 방법으로 변환을 수행한다. Proj4는 Affine 변환 및 Bursa-Wolf 변환 모델만을 지원하므로, 본 연구에서는 식 (1)을 기반으로 좌표변환을 위한 원점의 이동량(X0, Y0, Z0)과 평행 이동량(△X, △Y, △Z)을 더해서 넣고 Bessel 타원체의 지심좌표(Xb, Yb, Zb)와 좌표변환을 위한 원점(X0, Y0, Z0)의 차를 고려한 후 식 (2)와 같이 Bursa-Wolf 모델을 적용함으로써 Molodensky-Badekas 모델을 지원할 수 있도록 추가적인 개발을 수행하였다.
성능/효과
- 표 6에서 알 수 있듯이 본 연구에서 개발한 좌표계변환 프로그램과 국토지리정보원에서 제공하고 있는 NGI Pro와의 경위도를 기준으로한 세계측지계 변환과정에 차이가 없음을 알 수 있다.
후속연구
- 405″ 의 편의 발생을 보정 할 수 있도록 고려되어야 한다. 또한 타원체의 지심좌표계 간의 변환 시 Proj4에서 지원되지 않는 Molodensky-Badekas 모델을 지원할 수 있도록 개발해야 한다. 지도투영 및 좌표변환을 위해서 Proj4에서는 지구의 형상을 정의할 때 필요한 타원체의 장반경, 이심률, 중앙자오선, 좌표변환 방법 등에 구조체를 정의하여 사용하고 있으며 표 1과 같다.
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