좌표계(Coordinate System) 개념과 종류

좌표계(Coordinate System)

좌표계(Coordinate System)는 공간상의 위치를 정의하기 위해 설계된 체계로 특정 상황과 목적에 따라 다양한 종류가 존재한다. 이는 다양한 좌표계가 서로 다른 요구 사항과 환경에서 사용되기 때문이다.

특정 응용 프로그램의 요구를 충족하기 위해 설계되기도 하며, 소규모 프로젝트에서는 로컬 좌표계가 사용되거나 대규모 지리적 데이터를 처리할 때는 지구 전체를 포함하는 글로벌 좌표계가 사용된다. 또한, 기준점(origin)과 축(axes)에 따라 달라질 수 있다. 건축 설계에서는 프로젝트의 특정 기준점이 사용되지만, 지도 제작에서는 지구 중심이 기준점으로 사용된다.

1) 로컬 좌표계(Local Coordinate System)

1. 정의
   • 특정 객체나 시스템 내에서 정의된 좌표계로, 일반적으로 객체의 중심점(Origin)을 기준으로 설정됩니다.
   • 객체 간 상대적 위치를 표현하는 데 유용합니다.
2. 특징
   • 축(X, Y, Z)은 프로젝트 또는 객체의 방향에 맞게 정의됩니다.
   • 작은 스케일의 프로젝트에서 주로 사용됩니다(예: 건물의 방 배치, CAD 설계).
3. 활용 사례
   • 건축 설계 및 BIM: 특정 건축 요소(벽, 창문)의 위치와 방향을 정의.
   • 3D 모델링: 물체가 월드 좌표계에서 어떻게 배치될지 결정.
4. 장점
   • 계산이 간단하고 특정 프로젝트나 객체에 적합.

2) 지리적 좌표계(Geographic Coordinate System, GCS)

1. 정의
   • 지구 표면의 위치를 정의하는 좌표계로, 위도(Latitude), 경도(Longitude), 고도(Altitude)를 사용합니다.
   • 지구를 구형 또는 타원체로 간주하여 설계되었습니다.
2. 특징
   • 기준점: 지구 중심 또는 특정 기준 타원체(예: WGS84).
   • 단위: 위도와 경도는 각도(도, 분, 초)로 표현되고, 고도는 일반적으로 미터나 피트 단위를 사용.
3. 활용 사례
   • 지도 제작 및 GIS(Geographic Information Systems): 지구 상의 특정 위치를 식별.
   • GPS(Global Positioning System): 위성 데이터를 사용해 위치를 정확히 측정.
   • 환경 연구 및 도시 계획.
4. 장점
   • 지구 전체의 위치 데이터를 통합적으로 표현.
   • 서로 다른 데이터 세트를 연결하거나 통합하는 데 유용.

항목	로컬 좌표계(Local)	지리적 좌표계(Geographic)
범위	국지적인 프로젝트나 객체 범위 내	지구 전체를 포함한 글로벌 범위
기준점	프로젝트 또는 객체의 특정 기준점	지구 중심 또는 기준 타원체
축	X, Y, Z(주로 직교 좌표계)	위도, 경도, 고도(구면 좌표계)
단위	미터, 밀리미터 등	도, 분, 초(위도·경도) 및 미터(고도)
사용 사례	건축 설계, 3D 모델링	지도 제작, GPS, GIS
장점	계산 단순, 국지적 모델링에 적합	글로벌 데이터 통합 및 상호 운용성 제공

3) 평면 좌표계

1. 기준점:
   • 좌표계의 원점 (0, 0)은 위치의 기준점입니다.
2. 축:
   • X축: 보통 동쪽(East) 방향.
   • Y축: 보통 북쪽(North) 방향.
3. 단위:
   • 일반적으로 미터(m), 피트(ft) 또는 다른 길이 단위를 사용합니다.
4. 활용 범위:
   • 건축 설계, 토목 공학, 지도 제작, CAD 시스템 등.

로컬 좌표계

[건물 내부 설계도]
  X축 → 폭
  Y축 → 길이
  Z축 → 높이
(0, 0, 0)에서 시작하여 상대적인 거리로 위치 정의.

지리적 좌표계

[지도 및 GPS]
위도: 북위 37.5665°
경도: 동경 126.9780°
고도: 38m
지구 전체 맥락에서 절대 위치 정의.

평면 좌표계

     Y축 (북쪽)
      ↑
  100 |                     병원(-50, 100)
      |                          .
   50 |          도서관(100, 50) .
      |                        .
    0 |----|----------|---------|--------> X축 (동쪽)
       -50      0      100     200

IFC 폴리곤 데이터 및 2D 지도 데이터 이해

IFC 폴리곤 데이터:

• IFC 데이터의 좌표는 로컬 좌표계(Local Coordinate System)를 사용하는 경우가 많다.
• 객체는 IfcCartesianPoint, IfcPolyline, 또는 IfcFace 등으로 정의된다.
• 3D 좌표 (X, Y, Z)를 포함하며, 단위는 일반적으로 밀리미터(mm)이다.

2D 지도 데이터:

• 지도 데이터는 지리적 좌표계(Geographic Coordinate System, 예: WGS84)를 사용하거나, 투영된 평면 좌표계(예: UTM)를 사용한다.
• 좌표는 2D 형태 (X, Y)이며, 단위는 일반적으로 미터(m) 또는 경위도(degree)이다.