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개발/GIS

좌표계에 대해 간단히 정리

일단 좌표계 라고 찾아보면, 국내만 쳐도 정말 다양한 종류의 좌표계가 존재하는 걸 알 수 있다.

 

얘네들의 차이를 제대로(?) 알려면... 깊은 수학적 소양을 요구해 쉽게 이해하기 힘들다. 

개인적으로 실무에서 단순활용하는 입장에선 학술적으로 깊게 이해할 필요는 없고 몇가지만 이해하면 될 것 같다.

 

누군가 관련문서를 검색해보다 이 글에 도달했을 때 생각을 정리하는데 조금이나마 도움이 되길 바라며 포스팅을 시작해본다.

 

그래서... 좌표계? 타원체가 뭔데?


좌표계는 크게 지리좌표계, 투영좌표계 로 구분할 수 있는데...

이야기하기 앞서 타원체라던지 측지기준계에 대해 알아보자.

타원체?
지구는 완전한 구 모양이 아니기 때문에 그 형상이 불규칙함. 때문에 어떤 일정한 규칙에 따른 임의의 지점에 표시가 힘들다.
그래서 가장 유사한 지구의 형상을 회전타원체로 재정의하여 사용하고 있다.
이러한 타원체 종류에는 WGS84, GRS80, 베셀타원체(BESSEL-1841)가 있다.

 

GRS80? WGS84?   

엄밀히 말하면 측지기준계 종류인데, 해당 측지기준계에서 정의한 타원체도 각각 GRS80타원체, WGS84타원체란 이름으로 사용하고 있다.

측지계(측지기준계)? 
지구상에서의 특정 위치를 경도와 위도로써 나타내기 위한 1.기준체계 / 지구의 형상을 나타내는 2.타원체를 총칭해 측지기준계라고 함.
여기서 세계측지계(ITRF-2000)는 전 세계 공통이 되는 측지기준계라는 뜻이다.

즉, 측지기준계이자 타원체명인데 일반적으로 혼용해서 사용하고 있다.

 

 

GRS80, ITRF-2000 측지기준계    

 - 세계 각국에서 공통으로 이용할 수 있는 것을 목적으로 구축됨.

 - 둘 다 타원체는 GRS80 타원체를 사용함.

 

 

WGS84 측지기준계    

 - 많이 들어봤을거다. 미국에서 군사용으로 GPS시스템을 개발하면서 만들었다함.

 - 타원체는 WGS84 타원체를 사용함.

 

 

GRS80과 WGS84와의 차이는 단반경이 약 0.1mm 다를 뿐, 실용적으로 동일하게 사용하는 타원체. 현재 가장 지구를 잘 나타낸다고 한다.

그렇지만 GRS80 | WGS84 와 BESSEL-1841 타원체 간 변환은 상당히 복잡하다.. 그래도 굳이 깊게 보고 싶다면, 이쪽을 참고하길

 

좌표계 변경 시 지리적 변환(Geographic Transformation) 설정 - 자료실 - 주식회사 비즈GIS (BIZ-GIS Inc.)

우리나라에서 사용하는 대표적인 타원체는 Bessel1841타원체, GRS80타원체 및 WGS84타원체가 있습니다. 그 중 GRS80타원체와 WGS84타원체는 장반경에서만 1mm의 차이가 있을 뿐 나머지 단반경, 편평률이 모두 동일하기 때문에 같은 타원체로 사용하여도 무방합니다. 하지만 Bessel1841타원체는 장반경, 단반경, 편평률에서 모두 차이가 있습니다. 따라서 Bessel1841타원체에서 GRS80 또는 WGS84타원체로 변경하고자 하는 경우에.

www.biz-gis.com

측지계 이야기가 나와서 말인데, 우리나라 측지계(측지기준계)는 뭘까?
현재는 세계측지계(ITRF-2000 - 타원체는 GRS80)를 사용. 2007년 이전까지는 동경측지계(BESSEL 타원체)를 사용했었다고 한다.

 

 1. 지리좌표계          


보편적으로 경위도좌표계 라고들 말한다.
WGS84를 주로 사용. 사용하는 지구타원체도 WGS84타원체를 사용한다.

 

좌표계명 사용타원체 비고
경위도(BESSEL) BESSEL-1841 계산식에 이미 포함되어 있음 (경도보정 10.405초)
경위도(WGS84) WGS84 GRS80 타원체와 거의 동일

타원체를 기준으로 한 지점의 위치를 위도(latitude), 경도(longitude), 평균해수면으로부터의 높이인 고도를 나타내는 좌표계이다.

표기법으로는 (도)포멧, (도/분/초)포멧 두 가지가 일반적으로 쓰이는데, (도)포멧이 데이터 저장하기 용이하다.

 

(도)포멧

 - 도(˚)단위 정수 이하를 소수로 표현한 경우로, 소수 여섯째자리에서 반올림하여 소수 다섯째짜리까지 표기

 - 경기도 기역에서 위도 0.00001˚ 차이는 약 1.1m 거리, 경도 0.00001˚ 차이는 약 0.9m 정도 차이가 난다.

     + 대략 0.00001 정도 차이나면 1m 차이 난다고 알아두자.

     + ex) 강남역 사거리 - 37.4974909 / 127.0270229

 

(도/분/초)포멧

 - 분단위 소수를 대신하여 초(")단위를 사용한 경우로 1분의 각도를 60등분하면 1초의 각도. 초단위 정수 이하는 소수로 표현하되, 소수 둘째자리에서 반올림하여 소수 첫째자리까지 표기

     + ...이 포멧으로 데이터를 전달받은 경우는 없었다. 이런 포멧도 있다 정도로만 알아두자.

     + ex)  N37°25'12.5"  E126°59'30.2"

 

 2. 투영좌표계


위에 설명한 지리좌표계를 정해진 투영법에 따라 투영한 좌표계이다.

음.. 한마디로 3차원 지구타원체를 2차원 평면의 네모난 지도에 펼쳐 놓은 것이라고 이해하면 된다.

 

일반적으로 메르카토르 투영법(Transverse Mercator)이라는 원통투영방식을 사용한 평면투영좌표계를 많이 쓴다.

나무 위키 - 메르카토르 투영법에 잘 정리되어 있으니, 한번 읽어보자.

 

투영시 기준원점을 참고하여 투영을 하게 되는데, 중부원점..동부원점 이런 말들을 들어봤을것이다. 해당 지역에서 가장 왜곡이 적게 투영을 하기 위해서 기준원점을 지정한다.

 

예를 들어, 서울중부원점 기준으로 투영을 하게되면 중부랑 멀어질수록(동해쪽이나 제주도쪽으로~) 상대적으로 왜곡이 심해지게 된다.

보통 평면에 투영했기때문에 평면좌표계라고들 하는데 그 종류가 다양하므로, 개별적으로 이야기하는 경우가 더 많다.

 

좌표계명 사용타원체 투영법 기준점 비고
TM BESSEL-1841 Transverse Mercator 중부원점 
(경도 127.0, 위도 38.0)
 
KTM BESSEL-1841   경도 128.0, 위도 38.0 Katech 좌표계라고도 함
UTM GRS80 Universal Transverse Mercator 종대 51~52, 횡대 S~T 
(경도 129.0, 위도 0.0)
 
WTM GRS80 Transverse Mercator 중부원점 
(경도 127.0, 위도 38.0)
 

 

위에서 간략히 주로 쓰이는 용어와 좌표계 종류에 대해 정리해보았으니, 현재 사용처별 공시되어있는 EPSG코드를 정리해보자.

 

사용처 타원체 EPSG코드 비고
Kakao, 공공데이터포탈 GRS80 EPSG:5181 TM계열인데 타원체 바꾼(BESSEL → GRS80) 국토지리원 옛 표준. 중부원점
Naver GRS80 EPSG:5179

KATEC계열 UTM-K(GRS80)

전국단위로 사용하기 위해 오차가 경도 127.5를 기준으로 전국으로 골고루 퍼지게 설계

새주소 BESSEL-1841 EPSG:5178 Katech계열 UTM-K(BESSEL)
국토지리원(2002년 이후) GRS80 EPSG:5186

2002년 이후 국토지리원 표준. 중부원점. 

중부지방에서의 오차가 최소가 되로록 설계되어있음.

구글, 야후, 빙 등등...

Google Spheroid

WGS84 타원체의 장반경을 반지름으로 하는 구체

EPSG:3857 Google Mercator. 타일 서비스에 최적화에 중점

 

참고 사이트


마지막으로, EPSG코드 확인에 유용한 사이트 2개를 적어둔다.

국내 - 한국 주요 좌표계 EPSG코드 및 proj4 인자 정리
해외 - EPSG코드주소 맨 뒤에 조회하려는 EPSG코드를 적자.  ex) WGS84  = 4326  -->  https://epsg.io/4326

 

 

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