GIS 좌표체계와 대한민국의 좌표계

1.위치를 표현 하는 좌표 체계
-지리좌표체계 : 지구의 구면 또는 회전 타원체 모델에서 위치 정의.3차원의 지구상에 위치를 경위도로 표현.일반적으로 사용하는 경위도 좌표를 말하는 것이다.
위도는 적도로 부터 남북 방향으로의 각을 표현,경도는 영국 그리니치 천문대를 지나는 본초 자오선을 기준으로 동서 방향으로 각을 표현.단위는 십진각도(° )또는 도, 분, 초(°, ' ," ) 사용

-투영 좌표체계 : 3차원을 종이나 화면스크린같은것으로 2차원 평면 상에서 나타낸것.따라서 3차원을 2차원 평면 좌표계를 사용한것이 투영 좌표체계이다.투영법에 따라 길이,면적,반향,모양 등에 왜곡이 반드시 수반된다. 

2.투영 좌표체계
-국가기본도 평면직각좌표계 : 국토지리정보원에서 발행.1대1000,5000,25000,50000 등 국가기본도 에서 사용.원점이 4개로 원점에 따라 권역으로 구분된 불연속지도를 생성하여 인접한지역이 불일치 하는경우가 생김.
-단일 평면직각좌표계 : 일명 UTM-k라고도 하고.연속지적도에 많이 사용되었다.(하지만 현재는 지적도도 GRS80 좌표계로 가는 추세이다).

TM 투영법은 원뿔투영같은 투영법의 종류로 원통에 지구를 투영.UTM은 미국 육군에서 만든 투영법으로 좌표계를 종횡으로 분할해서 영역 안에 맞는 투영법을 사용하는 것
   (우리나라는 UTM , 52s ZONE)

각각 TM (Transverse Mercator) 투영법을 사용하며, 적용하는 매개변수에만 차이가 있음

3.우리나라 좌표계
 한국측지계와 세계측지계의 큰 차이는 타원체와 데이텀의 변화이다.기존 한국측지계에서
 는 베셀 타원체와 Korean_1985 데이터을 사용하였으나 세계측지계에서는 GRS80 타원체와
 ITRF2000 데이텀을 사용한다.

-동경측지계 : 동경측지계는 우리나라에서 1910년대 토지조사사업에서 지형도와 지적도 작성을 위해 채택된 측지계이며 당시 일본의 것을 그대로 연결하여 사용하였고 측량법에 세계측지계가 적용되기 이전까지 사용되고 있던 측지기준계를 말한다.
동경측지계는 벳셀(BESSEL)타원체를 채택하고 천문관측에 의해 결정된 경위도원점의 값과 원 방위각을 기준으로 구축됐다.그러나 당시의 기술적인 한계 때문에 세계측지계 기준과는 차이가 있었고 우리나라에서는 실제로 대삼각본점인 영도와 절영도 삼각점이 원점의 역할을 하였다.

-세계측지계 : 세계에서 공통에 이용할 수 있는 위치의 기준을 말한다.
측량의 분야에서는, 지구상에서의 위치를 경위도에서 나타내기 위한 기준이 되는 좌표계 및 지구의 형상을 나타내는 타원체를 총칭해 측지 기준계라고 한다. 즉, 세계 측지계는 세계 공통이 되는 측지 기준계를 말한다.
세계 측지계라는 말이 「세계 공통인 것」에 중점을 둔 표기인데 대해, 지구 중심계라는 말은 「좌표계의 원점을 지구 중심점」으로 중점을 둔 표현.
세계 측지계인 ITRF2000 좌표계(International Terrestrial Reference Frame：국제 지구 기준 좌표계)와 GRS80(Geodetic Reference System 1980：측지 기준계 1980)의 타원체를 사용해 나타낸다. 표고에 대해서는, 현재와 같게 인천만 평균 해면을 기준해서 나타낸다.
세계측지계의 수평 위치의 산출은, 우주 측지 기술을 구사한 VLBI나 GPS를 이용한 GPS상시관측소의 관측치에 근거해, 전국의 삼각점을 새롭게 계산을 실시해 계산한다.

여기서 ITRF계와 WGS84 차이점은 ITRF계(International Terrestrial Reference Frame：국제 지구 기준 좌표계)란, IERS(국제 지구 회전 관측 사업)라고 하는 국제적인 학술 기관이 구축하고 있는 3 차원 직교좌표계이다.이 좌표계는 지구의 질량중심에 원점을 두고 X축을 그리니지 자오선과 적도와의 교점의 방향으로 Y축을 동경 90도의 방향에 Z축을 북극의 방향으로 공간상의 위치를 X, Y, Z의 숫자의 셋트로 표현한다.
ITRF계는 국제협력으로 구축되고 있으며 고정밀도로서 민간분야에서 구축한 것이므로 개방적입니다. WGS84(World Geodetic System 1984)는 미국이 구축, 유지하고 있는 세계측지계이다.GPS 는 원래 군사용으로 개발되었기 때문에 WGS 계로 운용되고 있다.WGS84는 지금까지 몇 번의 개정을 하여 ITRF계에 접근하고 있고 현재는 거의 동일한 것이라고 말할 수 있다.따라서 ITRF계는 정밀한 WGS84(precise WGS)라고 할 수 있다.
개정된 측량법에서는,위치의 표시에 지구중심 직교좌표를 이용할 수 있는 것이 새롭게 규정되었고 이 지구중심 직교좌표계로서 구체적으로는 2000년에 있어서의 지구 상태에 근거해 규정된 ITRF계의 좌표계인 ITRF2000 좌표계를 사용해 위치를 표시하는 것으로 하고 있다.

또한 GRS80(Geodetic Reference System 1980：측지기준계 1980)은, IAG(International Association of Geodesy：국제측지학협회) 및 IUGG(International Union of Geodesy and Geophysics：국제측지학 및 지구물리학연합)가 1979년에 채택한 것으로, 지구의 형상, 중력 정수, 각속도등 지구의 물리학적인 정수 및 계산식으로부터 된다.
GRS80 에서는, 타원체의 형상이나 축의 방향 및 지구 중심을 타원체의 원점으로 정해져 있다. 이 타원체를 GRS80 타원체라고 하고, 현재 지구를 가장 잘 나타내고 있는 타원체로서 넓게 이용되고 있다.그러나 GRS80타원체는 좌표계에 관해서는 명확하게 결정되어 있지 않다.WGS84 계에서는 물리정수, WGS84타원체와 좌표계가 모두 정의되어 있다. 또한 타원체로서의 GRS80과 WGS84와의 차이는 단반경이 약 0.1mm 다를 뿐이므로 실용적으로 동일한 것으로 취급하여 계산할 수 있다.

한국측지계와 세계측지계 비교

4.세계 측지계를 도입하는 이유와 바뀌는 부분
 -GPS좌표와 지도좌표(측지성과)가 실시간으로 완전히 호환 즉 GPS 에 의한 WGS84성과와 한국측지계2002 성과는 동일.
세계측지계가 도입되면 현재 GPS항법(1점측위)에서 동경측지계로의 좌표변환이 불필요, 변환에 따른 정확도 저하와 측지기준계 혼용의 우려가 없어진다.
최근 몇 년간의 세계측지계로의 변경이 국제적인 흐름이고 각국에서는 지도의 측지기준계를 세계측지계로 변경중에 있고 육지의 지도에서는 호주,영국,일본,뉴질랜드 등 약 50개국이 전환을 시작하거나 했고 최근 그 움직임이 현저하게 나타난다.
우리 나라에서도 이러한 국제적인 흐름에 맞추어, 세계 측지계로 이행하는 것이고,해도(국립해양조사원)와 군사지도(육군지도창)에서는 이미 세계측지계로 변경한 바 있다.

-국내의 모든 위치에서 현행의 좌표값(경도,위도 등)이 변경된다. 따라서 측량분야는 물론이고 그 밖의 분야에서도 지금까지의 방식을 변경 또는 기존의 자료의 정정을 필요로 하는 경우가 생긴다.
동경측지계가 채용하고 있는 벳셀타원체와 세계측지계에서 채용하고 있는 GRS80타원체는 크기,형상 및 중심의 위치가 다르기 때문에 두 측지계에서 기준점성과의 경도,위도의 변화가 위치에 따라 다르게 발생된다.다른 나라의 경우도 경도,위도의 표시가 변경되었다.

-지도상의 물체는 지도종횡선(map grid)을 기준으로 이동량이 발생하며 지도축척에 따라 다르게 나타난다.우리나라의 경우에 이동량이 300m 발생한다고 보면 축척 1/500,000에서 6mm 축척 1/50,000에서 6mm의 도상이동이 발생된다.
경위도의 기준이 나라마다 다른 경우에 측지기준계의 차이에 의한 경도,위도의 차이는 나라에 따라 다소 차이는 있지만 세계지도에 사용된 지도의 축척은 일반적으로 1/1,000만 이하이므로 지도상으로는 경도,위도의 차이는 0.1mm이하로 되어 지도상에 차이가 나타나지 않는다.

-경위도에서 직각좌표로의 계산식은 변화가 없고 달라지는 부분은 타원체의 제원이 벳셀타원체에서 GRS80타원체로 바뀌는 것 뿐이다.투영(TM투영)을 할 때 동경측지계에서는 4개의 투영원점(동부,중부,서부,동해 원점)이 사용되었고 위도는 북위 38도, 경도는 동경125도, 127도, 129도, 131도가 투영기준이었으며, 세계측지계도 동경125 127 129 131도와 북위 38도를 쓰면 된다.

-ITRF계는, 항상 최신의 우주 측지 데이터를 사용해 갱신되어 가기 때문에 향후도 정밀도를 상향하는것 같은 변경이 이루어진다.그러나,그 변화량은 매우 작고, 또, 이미 측량에는 충분한 정밀도를 얻을 수 있고 있으므로 실용상은 우리 나라의 측지 기준계를 변경할 필요는 없다.

타원체의 크기

5.동경측지계와 세계측지계의 차이

 
6.좌표 변환

  Arcgis,기타tool로 변환

  Cad map 변환

  좌표계 자동보정

  지리원의 경우 GRS80과 WGS64는 동일한 것으로 사용해도 된다고 말한다.

  연속 지적도 변환

7.현재 시행되고 있는 좌표체계
-측량법 , 지적법, 수로업무법 통합으로 인하여 GRS80(ITRF2000 TM)타원체를 사용하고 원
 점에 대한 가산수치가 바뀌었다.
 덧셈상수 Y(north) 값이 500000인데 2009년12월10일부터 가산수치가 600000으로 바뀌었
 다.
-결론은 현재 우리나라는 세계측지계(grs80,wgs84)이고 기존에 x(N),y(E)가 
  500000,200000 에서 600000,200000 으로 바뀐 상태이다.

◈발췌,출처
개인블로그
지리원