전국교통DB구축 표준화 관련 자문 NGIS 수치지도 좌표체계의 정의 서울대학교 도시공학과 김 용 일

SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il 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

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

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 127 128 128 129 1:50,000의 경우 SNU SPINS Lab. Prof. Kim, Yong-il

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

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

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

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

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 3원점체계 단일원점체계 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

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

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

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

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

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