[GIS] 좌표계의 종류

LDB·2024년 11월 18일

GIS

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지구의 모양과 좌표계

위도, 경도를 정리하는데 의문점이 들었다. 경도가 지구의 0도를 기준으로 정해진다면 지구의 중심 즉 0도는 어디인가에 대해 궁금했는데 결론부터 말하면 지구의 중심은 세계에서 공식적으로 정해진 것이 없다, 왜냐하면 애초에 지구는 완벽한 원형의 형태가 아니라 일그러진 타원의 형태로 이루어 져있기 때문이다. 그래서 각 국가에서는 국가별로 최적화된 지리좌표계를 사용했다.

대한민국의 경우에는 일제시대 영향으로 일본에서 쓰던 베셀타원체(Bessel), 동경좌표계(Tokyo Datum)를 그대로 사용하고 있다.

하지만 대한민국은 2007년이후 대부분 지도 서비스는 GRS80타원체를 사용한다.

타원체와 측지기준계

좌표계를 말하기 앞서서 타원체와 함께 측지기준계에 대해 설명하겠다.

타원체

앞에서 설명한대로 지구는 완전한 구 모양이 아니기 때문에 불규칙하다. 때문에 어떤 일정한 규칙에 따른 임의 지점 표시가 힘들다 그래서 가장 유사한 지구의 형상을 회전타원체로 재정의하여 사용하고 있다.

타원체의 종류

명칭	설명
회전타원체	지구의 축을 중심으로 회전시 발생되는 타원체
지구타원체	부피와 모양이 지구와 가장 가까운 타원체
기준타원체	측량의 기준이 되는 타원체
준거타원체	회전 타원체는 지구의 모양에 가깝기는 하지만 지구의 정확한 형상이 아니기 때문에 지역에 따라 차이가 있다.
국제타원체	측량좌표계의 표준을 위해 국제적으로 제정한 타원체

측지기준계

측지기준계는 지구상에서의 특정 위치를 경도와 위도로써 나타내기 위한 기준체계 / 지구의 형상 을 나타내는 타원체이다.

즉 측지기준계는 타원체를 총칭해서 사용하는 용어로 일반적으로 타원체와 혼용해서 사용한다.

많이 사용하고 있는 측지기준계

명칭	설명
GRS80	국제학술단체에서 정의한 것으로서 여러나라에서 지도제작 및 측지측량용으로 널리 사용하고 있다.
WGS84	미국에서 군사용 GPS시스템을 개발하면서 만든 좌표계로 1984년에 만들어진 ECEF(Earth－Centered, Earth－Fixed) 좌표계로서 지구 전체를 대상으로 하는 세계공통 좌표계이다.
ITRF-2000	국제지구회전사업에 의하여 구축된 좌표계이다.

좌표계의 종류

좌표계에는 대표적으로 지리좌표계와 투영좌표계가 존재한다.

지리좌표계

보편적으로 경위도좌표계라고 말한다, 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 네이버지도 혹은 구글지도관련 API를 활용 할 때 좌표를 활용해야 할 때 두 가지 포멧을 사용한다.

도(˚) 포멧

도(˚)단위 정수 이하를 소수로 표현한 경우로, 소수 여섯째자리에서 반올림하여 소수 다섯째짜리까지 표기한다.
위도(latitude) 0.00001˚ 차이는 약 1.1m 경도(longitude) 0.00001˚ 차이는 약 0.9m 정도 차이가 난다.
(예시 : 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 표기한다.
(예시 : N37°25'12.5" E126°59'30.2")

지리좌표계 종류

좌표계명	타원체	비고
BESSEL	BESSEL-1841	계산식에 이미 포함되어 있다.
WGS84	WGS84	GRS80 타원체와 1m 차이이다.
GRS80	GRS80

투영좌표계

3차원 지구타원체를 2차원 평면의 네모난 지도에 펼쳐 놓은 것이다, 투영시 기준원점을 참고하여 투영을 하게 되는데, 대한민국에는 38도선을 기준으로 4개의 원점이 존재한다, 평면을 투영했기 때문에 평면좌표계라고도 많이 부른다.

서부원점: 북위 38도선과 동경 125도선의 교차점
동부원점: 북위 38도선과 동경 129도선의 교차점
중부원점: 북위 38도선과 동경 127도선의 교차점
동해원점: 북위 38도선과 동경 131도선의 교차점

투영좌표계 종류

좌표계명	타원체	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 한다.
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)

지도 서비스의 EPSG코드 정리

서비스	타원체	EPSG코드	비고
Kakao, 공공데이터포탈	GRS80	EPSG:5181	원래는 BESSEL이었는데 GRS80으로 변경했다.
Naver	GRS80	EPSG:5179	KATEC계열 UTM-K(GRS80)
새주소	BESSEL-1841	EPSG:5178	KATEC계열 UTM-K(BESSEL)
국토지리원	GRS80	EPSG:5186
구글	Google Spheroid (WGS84 타원체의 장반경을 반지름으로 하는 구체)	EPSG:3857