'공간정보의 이해'를 기반으로 한 공간정보시스템 개론 강의 자료

1. 지구의 형상과 좌표 체계
군산대학교 컴퓨터정보통신공학부
남 광 우
kwnam@kunsan.ac.kr
강의교재 : 정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015
이 강의노트는 별도의 표기가 없을 때 상기의 서적을 인용하여 작성 되었음

2. • 지구의 형태에 대한 분류
• 물리학적 지표면 : 육지나 해양 등의 자연상태의 지표면
• 지오이드(Geiod)
• 중력등포텐셜면
• 중력장 이론에 의해 정지된 평균해수면을 육지까지 연장한 가상곡면
• 중력 방향이 지오이드면에 수직
• 지오이드면의 높이가 0이면 위치에너지가(E=mgh)가 0임
• 지구타원체 : 지구형상에 가장 가까운 회전 타원체, 굴곡 없는 면
• 지구의 단축 주위를 회전하는 타원체에 가까운 모양
• 기하학적 타원체(장반경 또는 단반경 및 편평률)
• 지구의 부피, 표면적, 반경, 표준중력, 삼각측량, 경위도 결정, 지도 제작 기준
• 지구타원체의 크기 : 삼각측량 실측값, 중력측정값을 클레로(Clairaut)의 정리
에 의해 해석하여 Helmert와 Hayford 방법에 의해 결정
• 준거타원체 : 한국 Bessel 값 이용
• IUGG의 국제타원체 : GRS80타원체(a = 6378.137 km , = 1/298.257 로 규정)
• 수학적 지표면 : 중력장에 의한 지표면을 수학적으로 표시
지구의 형상
73
참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

3. • 지구의 형상 모델
지구의 형상
74
참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

4. • 평면[flat]
• 대축척 지도제작, 공사측량
• 구(sphere)
• 소축척 지도제작, 낮은 정확도, 지리학, 측량계산(중 정확도)
• 지구타원체(Earth Ellipsoid)
• 실제 지구의 형태에 가장 적합한(측지학적) 회전타원체
• 경위도를 결정하기 위한 기준과 측지측량 및 측량계산에 사용
• 지오이드(Geoid)
• 지구내부의 질량분포에 따라 중력의 차이 존재
• 지구중력 등포텐셜면 중에서 평균해수면에 일치하는 것
• 제일 높은 곳에서 제일 낮은 곳까지 150m 이상 높이 차
• 재래식 측량은 수준면을 기준으로 측량
• 우주기술은 지구중심을 원점으로 하는 좌표계 사용
지구의 형상
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

5. • 지구 타원체
• 장반경(a)이나 단반경(b) 및 편평률로 크기와 형상 결정
• 회전타원체, 준거타원체, 국제타원체
• 항해측량이나 지구물리학에서는 지구를 구로 간주하는데 이때는
장반경과 단반경을 산술평균한 6.371km 사용
지구의 형상
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

6. 지구의 형상
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KGeoid 2000 Bessel 타원체
참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

7. 지구의 형상
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

8. • 지구타원체(Ellipsoid)
• 지오이드의 개략적인 모양
• 지구타원체의 특징
• 양호한 추정값 가능
• 변동량 : 지구 반경에 대하여 +‐ 60m
• 타원체 계산 가능
• 정확한 정의 : 장반경(크기) 및 편평률(모양)
• 수학적 계산식 : 물리적으로 존재하지 않음
• 타원체고(Ellipsoid Height)는 실용적이지 못함
• 다양한 선택 가능
• 지오이드와 지역적/세계적으로 가장 적합한 타원체
• 타원체의 회전축은 지구회전축과 평행
• 측지 관측값의 기준면
지구의 형상
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

9. • 지구 타원체의 종류
• Bessel 1841
• 유럽(독일), 나미비아, 인도네시아, 일본, 한국 사용
• 국가 측량기준점 및 지도제작
• WGS 84
• 전 세계
• GPS 시스템과 동일 원점 사용
• Clarke 1866
• 미국(미시간 제외), 캐나다, 중미, 필리핀, 모잠비크 사용
• 국가 측량기준점 및 지도제작
지구의 형상
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

10. • 지오이드와 지구타원체의 관계
• 지오이드 : 정확한 높이 측정
• 지구타원체 : 위성궤도, 고정도 측지 계산
지구의 형상
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

11. • 지오이드와 지구타원체
지구의 형상
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

12. • 지도의 투영과 제작 원리
지도의 투영
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

13. • 지도의 투영과 제작 원리
지도의 투영
84
정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

14. • 지구좌표
• 평면좌표(평면직교 좌표, UTM 좌표)
• 좁은 지역의 위치 결정(X,Y)
• 곡면좌표(경위도 좌표)
• 3차원 좌표
• 경위도 좌표
• 지구의 절대 위치를 표시하는 좌표계
• 경도와 위도로 수평위치 표시
좌표 체계(reference system)
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

15. • 경위도 좌표와 평면직각좌표(TM)
좌표 체계(reference system)
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

16. • 왜 서울에서 워싱턴DC를 갈 때 앵커리지를 거쳐 갈까?
좌표 체계(reference system)
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

17. • 왜 서울에서 워싱턴DC를 갈 때 앵커리지를 거쳐 갈까?
좌표 체계(reference system)
88
참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

18. • 경위도 좌표 체계
• 경도(Longitude)
• 자오선(Meridian). 북극에서 남극으로 이어지는 선
• 위도(Latitude)
• 양극의 중간의 적도로부터 양극방향으로 0⁰부터 90⁰까지
좌표 체계(reference system)
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

19. • 경위도 좌표
• 위도 : 동일한 폭(거리) 때문에 평행선(Parallels)이라 함
• 경위도의 단위는 도( ⁰ ) 분( ‘ ) 초(〃) 로 나뉘는 60진법
• 위도 1⁰는 대략 111 km(69마일)이고,
• 이때 1′은 1해리이고 1″는 약 100피트임
좌표 체계(reference system)
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

20. • 경위도 좌표
좌표 체계(reference system)
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

21. • 평면직각좌표
• 범위가 넓지 않은 측량에서 사용
• 우리나라에서는 동 ∙ 중 ∙ 서부도 원점 사용
• 평면직각좌표 체계의 단점
• 측량원점에서는 자오선과 X축이 일치하지만,
• 원점에서 동 서로 멀어질수록 차이가 생겨 진북방향각( r :
자오선 수차)이 생김
좌표 체계(reference system)
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

22. • UTM(Universal Transverse Mercator)
• 지구 평면직각좌표 중 하나
• 지구전체를 원통으로 감싸는 형태의 좌표계
• 적도를 횡축으로 자오선을 종축으로 하는 국제 횡(橫) 메르카토르
도법임
• 좌표계의 구역과 떨어진 거리로 나타냄
• 1948년 미육군성이 군용목적으로 개발
• 방법
• 북위84⁰, 남위80⁰ 사이를 나누되 0.5⁰씩 중첩하여 접합을 용이케
하고 적도 남쪽(1,000,000m)과 중앙자오선(500,000m)의 서쪽의 “–”
값을 없애기 위하여 가수를 부여함
• 우리나라는 일제가 제작한 1/50,000 지형도를 미군의 도움으로
UTM투영법에 의해 수정함
좌표 체계(reference system)
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

23. • 천문측량에 의해 경도, 위도, 방위측정 : 경위도 원점
• 광범위한 지역의 계통적 지도 작성에 이용
• 평균 해수면 결정 : 수준원점
• 평면직교 좌표원점
• 지도상에서 제점의 위치관계를 용이하게 결정하도록 가
정한 도원점은 모든 삼각점 X, Y좌표의 기준이 된다.
우리나라의 측량 원점
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

24. • TM 도법에서의 경위도선
• 지구본에서 크기가 일정한 원을 그릴 때, 지도에서 원의 형
태는 유지되나 면적이나 크기는 동일하지 않음.
• 지구본과 접하는 붉은색 중앙 경선에서 원의 크기가 지구본에서
의 실제 크기이고 중앙 경선을 벗어나면 모두 크기가 확대됨
우리나라의 측량 원점
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

25. • 경위선과 직각좌표
우리나라의 측량 원점
96
정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

26. • 국토지리정보원에 위치
우리나라의 측량 원점
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

27. • 우리나라의 위치
우리나라의 측량 원점
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

28. 우리나라의 측량 원점
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

29. • 중부원점 수치지도의 직각 좌표
우리나라의 측량 원점
100
정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

30. • 지적원점
• 평면좌표의 도원점에서 (‐)값이 생기지 않도록 남북
500,000m, 동서 200,000m 를 더한 값으로 원점을 설정함 :
별도의 원점이 아님
• 우리나라 삼각망
• 과거 원점(1981‐1985)
우리나라의 측량 원점
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참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

31. 우리나라의 삼각망
102
참고 : 이현직, 상지대학교 지형정보공학 및 실습 강의자료

32. • 최근의 삼각망
우리나라의 삼각망
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

33. • 삼각점 현황 및 삼각점 표석
우리나라의 삼각망
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

34. • 높이원점
• 평균해수면을 알기 위해 설치된 검조장
• 청진, 원산, 목표, 진남포, 인천에서 관측
• 인천시 인하대학교 구내 : 26.6871m (1983년)
수준원점
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

35. 수준원점
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015

36. • 수준원점의 현황
수준원점
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정재준, 노영희, 공간정보의 이해, 국토교통부, 2015