전국교통 DB 구축 표준화 관련 자문 NGIS 수치지도 좌표체계의 정의

전국교통 DB 구축 표준화 관련 자문

NGIS 수치지도 좌표체계의 정의

서울대학교도시공학과

김 용 일

SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

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투영법 / 도법

원통 / 평면 / 원추 도법

정축 / 사축 / 횡축원통도법

• 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


3

124

125

126

127

128

129

130

38

서부원점

중부원점

동부원점

직각좌표계경위도좌표계

현행좌표계의 문제점 (1)• 원점의 좌표 (E: 200,000m N: 500,000m)• 현행좌표계에서 직각좌표가 같은 지점은 최소 3

개점– 네트워크분석 등에서 문제 발생


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현행좌표계의 문제점 (2)• 인접도엽을 물리적으로 인접시켜도 인접되지 않는 부분이

있음 ( 지형도의 도곽 : 부등변 사각형 )– 동경 126 도 , 128 도를 도곽으로 하는 모든 지도

127 128 128 129

1:50,000 의 경우


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단일좌표계

124

125

126

127

128

129

130

38

• 임의의 경위도를 단일좌표계의 원점으로 • 직각좌표계에서의 혼돈이 없음

단일원점

직각좌표계경위도좌표계


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축척계수

•단일원점체계의 축척계수•현행 지형도의 축척계수

•중앙자오선으로부터의 최대 경도차이 1 도•축척계수 1

•중앙자오선으로부터의 경도차이에 의해 결정 •최대 경도차이 1.5 도일 경우 :0.9999

(128 도 기준 남한지역대상 )•최대 경도차이 3 도일 경우 :0.9996

(127.5 도 기준 남북한지역대상 )

별첨의 내용 ( 투영오차 비교 ) 참조

10.9999 /0.9996 1


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CNS 용 수치지도• 제작과정

1) 기존 NGIS 수치지도 (1:25,000) 를 단일원점체계의 수치지도로 변환

2) 경위도 모두 10,000m 의 정규격자로 변환3) 남북방향 2 장의 지도를 접합4) 2 장의 지도를 3 장으로 분할

모니터가 가로방향으로 길기 때문• 그러므로 일반 수치지도와는 보기에도 다를

수 밖에 없음


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단일원점체계 비교

1) 투영원점의 선택 : 동경 128 도을 중앙자오선으로 하고 북위 38 도와 만나는 점을 투영정점으로 하는 단일 투영좌표계로 한다 .

2) 좌표계 설정 : 북방향을 N, 동방향을 E 축으로 하고 투영정점에 대한 가상의 평면좌표는 북방향 (false Northing) 은 +600,000m, 동방향 (false Easting) 은 +400,000m 로 한다 .

3) 타원체의 채택 : 베셀타원체4) 투영법의 채택 : TM 투영법을 채택하고

원점축척계수는 0.9999 으로 한다 .

1) 투영원점의 선택 : 동경 127.5 도를 중앙자오선으로 하고 북위 38 도와 만나는 점을 투영정점으로 하는 단일 투영좌표로 한다 .

2) 좌표계 설정 : 북방향을 N, 동방향을 E 축으로 하고 투영정점에 대한 가상의 평면좌표는 북방향 (false Northing) 은 +0.000m, 동방향 (false Easting) 은 +0.000m 로 한다 .

3) 타원체의 채택 : GRS80 타원체로 하며 기준계는 KTRF(Korean Terrestrial Reference Frame) 로 한다 .

4) 투영법의 채택 : TM 투영법을 채택하고 원점축척계수는 0.9996 으로 한다 .

•128 도 안

•127 도 30 분 안


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좌표변환

원점 : 서부 중부 동부축척계수 : 1원점좌표 : 200,000

500,000

경위도 계산원점 : N 38 도 , E 128 도 축척계수 : 0.9999원점좌표 : 400,000

600,000

3 원점체계 단일원점체계

•데이터 입력 방법 : 1) 기존의 지형도에 입력 후 단일원점체계의 직각좌표로 변환2) 지형도를 단일원점체계의 직각좌표로 변환 후 입력

•좌표변환에 따른 truncation 오차 : mm order


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좌표변환예 (1)

127 52'30" 128 00'00" 128 07'30"

37 07'30"

37 00'00"

36 52'30"

o o o

o

o

o

동량 공전

충주 황강

•1:25,000 지형도 4 매•동경 128 도에서 도곽선 불일치•10.405 초 문제


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좌표변환예 (2)

X=403252Y=277492

X=403361Y=288600

X=403366Y=110887

X=403256Y=121994

X=375509Y=277746

X=375618Y=288890

X=375624Y=110595

X=375514Y=121738

인접도엽의 병합

3 원점 체계 단일원점 체계


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좌표변환예 (3)

• 좌표변환에 의해 연계가 불가능한 서로 다른 좌표계로 구성된 경계 지역들이 통일된 표준좌표계에 의해 연계 가능

• 오히려 갱신주기의 상이함에 기인한 도로 단절의 문제 발생

최종결과


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단일원점체계의 장단점○ 장점

- 통일된 단일좌표계의 이용- 수치지도에 적합한 형태- 도면접합 등 교통 DB 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


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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 1/10,000 을 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 정밀 2 차기준점측량에 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 .

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