전국교통 DB 구축 표준화 관련 자문 NGIS 수치지도 좌표체계의 정의

전국교통DB구축 표준화 관련 자문NGIS 수치지도 좌표체계의 정의 서울대학교 도시공학과 김 용 일

투영법/도법 원통/평면/원추 도법 • 횡축원통도법(Transverse Mercator Projection)에 의한 경위도선의 모양 • 중앙자오선에서 멀어질수록 오차가 증가하므로 일정구역(위 그림에서는 진한부분) 만을 실제 지도로 만듦 • 세계적으로 가장 널리 사용되는 투영법 • 우리나라의 지형도 및 수치지도 제작시 사용되는 투영법 정축/사축/횡축원통도법 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

125 127 129 38 서부 원점 동부 원점 중부 원점 130 124 126 128 경위도좌표계 직각좌표계 현행좌표계의 문제점(1) • 원점의 좌표(E: 200,000m N: 500,000m) • 현행좌표계에서 직각좌표가 같은 지점은 최소 3개점 • 네트워크분석 등에서 문제 발생 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

현행좌표계의 문제점(2) • 인접도엽을 물리적으로 인접시켜도 인접되지 않는 부분이 있음(지형도의 도곽: 부등변 사각형) • 동경 126도, 128도를 도곽으로 하는 모든 지도 127 128 129 128 1:50,000의 경우 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

단일좌표계 • 임의의 경위도를 단일좌표계의 원점으로 • 직각좌표계에서의 혼돈이 없음 125 127 129 38 단일 원점 130 124 126 128 경위도좌표계 직각좌표계 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

축척계수 0.9999 / 0.9996 1 1 • 현행 지형도의 축척계수 • 단일원점체계의 축척계수 • 중앙자오선으로부터의 경도차이에 의해 결정 • 최대 경도차이 1.5도일 경우:0.9999 • (128도 기준 남한지역대상) • 최대 경도차이 3도일 경우:0.9996 • (127.5도 기준 남북한지역대상) • 중앙자오선으로부터의 • 최대 경도차이 1도 • 축척계수 1 별첨의 내용( 투영오차 비교) 참조 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

CNS용 수치지도 • 제작과정 1) 기존 NGIS수치지도(1:25,000)를 단일원점체계의 수치지도로 변환 2) 경위도 모두 10,000m의 정규격자로 변환 3) 남북방향 2장의 지도를 접합 4) 2장의 지도를 3장으로 분할 모니터가 가로방향으로 길기 때문 • 그러므로 일반 수치지도와는 보기에도 다를 수 밖에 없음 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

단일원점체계 비교 • 128도 안 1) 투영원점의 선택: 동경 128도을 중앙자오선으로 하고 북위 38도와 만나는 점을 투영정점으로 하는 단일 투영좌표계로 한다. 2) 좌표계 설정: 북방향을 N, 동방향을 E축으로 하고 투영정점에 대한 가상의 평면좌표는 북방향(false Northing)은 +600,000m, 동방향(false Easting)은 +400,000m로 한다. 3) 타원체의 채택: 베셀타원체 4) 투영법의 채택: TM투영법을 채택하고 원점축척계수는 0.9999으로 한다. 1) 투영원점의 선택: 동경 127.5도를 중앙자오선으로 하고 북위 38도와 만나는 점을 투영정점으로 하는 단일 투영좌표로 한다. 2) 좌표계 설정: 북방향을 N, 동방향을 E축으로 하고 투영정점에 대한 가상의 평면좌표는 북방향(false Northing)은+0.000m, 동방향(false Easting)은 +0.000m로 한다. 3) 타원체의 채택: GRS80타원체로 하며 기준계는 KTRF(Korean Terrestrial Reference Frame)로 한다. 4) 투영법의 채택: TM투영법을 채택하고 원점축척계수는 0.9996으로 한다. • 127도 30분 안 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

좌표변환 원점: 서부 중부 동부 축척계수: 1 원점좌표: 200,000 500,000 원점: N 38도, E 128도 축척계수: 0.9999 원점좌표: 400,000 600,000 경위도 계산 단일원점체계 3원점체계 • 데이터 입력 방법: • 1) 기존의 지형도에 입력 후 단일원점체계의 직각좌표로 변환 • 2) 지형도를 단일원점체계의 직각좌표로 변환 후 입력 • 좌표변환에 따른 truncation 오차: mm order SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

동량 공전 충주 황강 좌표변환예(1) • 1:25,000 지형도 4매 • 동경 128도에서 도곽선 불일치 • 10.405초 문제 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

X = 4 0 3 3 6 6 X = 4 0 3 2 5 2 X = 4 0 3 3 6 1 X = 4 0 3 2 5 6 Y = 2 7 7 4 9 2 Y = 2 8 8 6 0 0 Y = 1 1 0 8 8 7 Y = 1 2 1 9 9 4 X = 3 7 5 5 0 9 X = 3 7 5 6 1 8 X = 3 7 5 6 2 4 X = 3 7 5 5 1 4 Y = 2 7 7 7 4 6 Y = 2 8 8 8 9 0 Y = 1 1 0 5 9 5 Y = 1 2 1 7 3 8 좌표변환예(2) 인접도엽의 병합 단일원점 체계 3원점 체계 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

좌표변환예(3) 최종결과 • 좌표변환에 의해 연계가 불가능한 서로 다른 좌표계로 구성된 경계 지역들이 통일된 표준좌표계에 의해 연계 가능 • 오히려 갱신주기의 상이함에 기인한 도로 단절의 문제 발생 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

단일원점체계의 장단점 ○ 장점 -통일된 단일좌표계의 이용 -수치지도에 적합한 형태 -도면접합 등 교통DB 관련 분야로의 적용이 편리 -각 기관에서 제작된 지도를 단일좌표계로 통합 -좌표통일에 의한 비용절감효과 ○ 단점 -좌표변환의 적절성과 축척계수의 변화에 따른 정확도 유지 -대축척인 경우 정확도에 구조적인 문제 -기존좌표계와 혼용시 사용자 혼란 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

단일원점체계의 단점해결 • 좌표변환의 적절성과 정확도 유지에 관한 내용은 자동차부품연구원 등에서, 단일원점계로 좌표변환한 데이터를 사용한 결과 지금까지 별다른 문제가 없는 것으로 판명되었으며, 투영오차와 관련한 문제 역시 일부 지역에서 현재 사용중인 지도의 최대 투영오차인 1/10,000을 초과하기도 하였으나, 도로망이 밀집된 대도시 주변은 현재 사용중인 지도보다 투영오차가 줄어드는 것을 볼 수 있다. 따라서 단일원점체계에 대한 큰 문제점은 없을 것이라 판단된다. • 대축척 지형도의 경우 정확도에 구조적인 문제가 있는데 이는 공공좌표계나 지적좌표계 등에서는 기준점 성과의 한계 때문에 발생하는 문제이므로 지형도를 거의 재측량 또는 재제작의 형태를 취해야 해결할 수 있을 것이다. 그러므로 현재 시행중인 정밀2차기준점측량에 의한 국가기준점 정비사업이 신속히 완료되어야 할 것이다. 그러므로 대축척인 경우 정확도에 구조적인 문제가 있다는 것은 원점계의 채택문제 자체와는 큰 상관이 없을 것으로 사료된다. • 좌표혼용의 문제는 교육과 홍보를 통해 해결할 수 있는 부분이며, 역으로 생각할 때, 좌표계 혼용에 따른 문제보다, 좌표계 통일에 의한 이익이 많기 때문에, 큰 문제가 되지는 않을 것으로 사료된다. SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

전국교통 DB 구축 표준화 관련 자문 NGIS 수치지도 좌표체계의 정의