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출처 : 블로그 > H2O-NET
원문 : http://blog.naver.com/nstdaily/140005773875
[요약]

WGS84, BESSEL은 DATUM의 일종.

UTM, TM은 PROJECTION의 일종.

우리나라는 기준점을 Tokyo에 둔 Bessel datum을 활용한 TM투영 좌표를 이용해왔다.

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아래 출처 : http://gpsuser.net (GPS포럼)에서 가져온 자료입니다.

정언상님께서 남기신 글입니다.

: 홈페이지에 waypoint DB를 구축하고 있습니다.
: 그런데 WGS84 좌표계로만 만들어 두어서,
: TOKYO 좌표계로 표시 하고 싶은데 방법을 모르겠습니다.
: 제가 전공이 이쪽이 아니라서 힘드네요... 쩝.
: 아시면 좀 알려 주세요.~
: 그리고 DATUM은 뭐고 TM UTM은 뭔가요..?
: 죄송합니다. 워낙 초보라서..
:
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안녕하십니까? 측지연구실 송동섭입니다.
정언상님께서 질문하신 내용들은 저희 연구실 게시판에서 가장 많이 다루어진 부분이라고 생각됩니다.
지구는 정확히 원형이거나 타원형이 아니지요...
울퉁불퉁하게 생긴 지구를 수학적으로 쉽게 계산하기 위해서 과학자들은 타원체를 생각하게 되었습니다.
하지만 지구가 일률적으로 요철을 가지고 있는 것이 아니라서 각 나라에 맞는 타원체를 채용하게 됩니다.
이 타원체를 최적타원체라고 합니다. 우리나라는 베셀타원체를 사용하며 WGS84는 GPS에서 사용하고 있는 타원체입니다.
따라서 각 타원체간에는 좌표변환이 필요하게 됩니다. 좌표변환시 필요한 이 타원체를 구성하고 있는 요소들(원점요소, 장반경, 단반경, 편평률, 이심률 등등)을 일컬어 데이텀이라고 이해하시면 빠르실 겁니다.
각 타원체들은 각각의 데이텀을 채용하고 있는데 우리나라에서 사용하는 베셀타원체는 도쿄데이텀을 채용하고 있지요.
이 타원체는 삼차원 좌표나 경위도 좌표등으로 좌표를 나타내게 됩니다.
하지만 이는 타원체상에서 좌표이므로 우리가 보는 지도상의 좌표와는 틀립니다. 지도는 평면이고 타원체는 곡면이므로, 이 타원체상의 좌표들을 평면으로 나타내기 위해 투영이라는 것을 거치게 됩니다.
투영법(또는 도법)이라고 불리는 이 방법들도 각 나라에 맞는 도법들이 매우 많습니다.(물론 나라만이 아니라 지도용도에 따른 여러 투영법들이 있지요.)
쉽게 이야기 하면 우리나라는 베셀타원체를 사용하며 투영법은 TM을 사용합니다. 따라서 TM좌표라고도 합니다. UTM은 GPS(전세계적으로 사용하고 있는)에서 채용하고 있는 WGS84타원체를 투영할 경우에 사용하는 방법이며 TM과 같은 방법으로 투영계산을 거치지만 그 상수가 다를 뿐입니다.

이상의 과정에 대해 쉽게 이야기 하면

1) 우리나라는 좌표계산을 위해 최적타원체로 도쿄데이텀을 채용하고 있는 bessel1841타원체를 사용한다.

2) 이 베셀타원체에서 얻는 좌표는 구면상의 좌표이므로 평면(지도)으로 나타내기 위해 투영법이 있다.

3) 우리나라는 TM투영법을 사용한다.

이 정도면 대략 감이 잡히리라고 봅니다.

이제 여기까지 이해하신 다음에 저희 연구실 메뉴중에서 연구분야나 G
IS과정에 들어가시면 좌표계와 투영등에 관한 내용이 설명되어 있습니다. 이 내용들을 읽어보시면 아주 큰 도움이 되실 겁니다.

이 내용까지 읽으신 다음 저희 게시판을 처음부터 검색해보세요..
정언상님이 알고자 하는 내용에 대해 많는 분들이 질문을 해주셨고 거기에 답변도 되어 있습니다. 수고스럽더라도 공부를 위해서 노력은 하셔야 겠지요^^

하시는 성과가 잘 되시길 빌며 모르시는 내용이 생길때마다 성균관대 측지연구실 게시판을 이용해 주시기 바랍니다.

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hit123
GPS forum 관리자

가입날짜: Sep 14, 2001
게시물: 379
소속: gpsuser.net
 글쓴때: 2002-01-17 09:52                        
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Bessel -> WGS84 변환이나 WGS84 -> Bessel 변환은 생각하시는 것보다 의외로 간단합니다. 중요한건 파라메터를 결정하는 것이 좀 까다롭습니다. 하지만 이것도 국립지리원에서 내규 제66호의 'GPS에 의한 정밀1차 기준점측량 작업규정' 에서 명시를 하고 있기 때문에 그리 정확(?)하지는 않지만 우리나라에서 사용하는 데에 큰 무리는 없으리라 봅니다.
Bessel <-> WGS84 변환은 결국 한 타원체에서 다른 타원체상의 좌표로 변환하는 것을 의미합니다. 즉, Bessel, WGS84 뿐만 아니라 기타 다른 타원체 상호간의 변환도 모두 한가지 기본 이론으로 표현 할 수 있습니다.

변환요소로서는 일반적으로 7가지의 요소를 사용합니다. 대게 7parameter라고 하죠. 먼저 타원체 중심간의 X, Y, Z방향의 평행이동량을 나타내는 Tx, Ty, Tz과 X, Y, Z축을 중심으로하는 회전 이동량인 ω(omega), φ(phi), κ(kappa)와 마지막으로 타원체간의 축척계수인 S가 있습니다.
위의 요소들을 이용하여 타원체간의 변환식을 간단하게 표현하면 다음과 같은 식으로 표현할 수 있습니다. (Bursa-Wolf method)

| Xb | | Tx | | 1 κ -φ | | Xw |
| Yb | = | Ty | + (1+S) | -κ 1 ω | | Yw |
| Zb | | Tz | | φ -ω 1 | | Zw |

| | : 행렬식

위의 식에서 Xb, Yb, Zb는 Bessel타원체상의 X, Y, Z좌표이고 Xw, Yw, Zw는 WGS84타원체상의 X, Y, Z좌표입니다. 물론 회전 이동량은 라디안(radian)단위입니다.

좀 복잡한가요? ^^;

하지만 국립지리원의 작업규정에서는 S, ω, φ, κ를 모두 0으로 하였기 때문에 위의 식은 다음과 같이 간단하게 표현됩니다.

| Xb | | Tx | | Xw |
| Yb | = | Ty | + | Yw |
| Zb | | Tz | | Zw |

굉장히 간단하죠?
위의 식에서 Tx = -146.44m, Ty = 507.89m, Tz = 608.46m입니다. 물론 WGS84좌표에서 Bessel로 변환하기 위해서는 위의 첫번째 행렬식에서 Xb, Yb, Zb와 Xw, Yw, Zw의 위치를 서로 바꾸어 주고 파라메터값은 +를 -로, -를 +로 바꾸어 주시기만 하면 됩니다.

위에서 제시한 좌표값들은 모두 3차원 직교좌표값 입니다. 경위도 좌표로 바꾸시려면 3차원 직교좌표값을 경위도로 바꾸어 주는 계산을 한번 더 하시면 됩니다. 이 것은 측량학책에 많이 소개가 되어 있으므로 여기에서는 생략하도록 하겠습니다.

앞에서도 말씀드렸지만 좌표변환 알고리즘 자체는 간단합니다. 중요한건 파라메터 값들이죠. 앞으로 국립지리원에서 좀더 정확한 파라메터 값들이 발표될것으로 알고 있습니다. 저희와 같이 측지학을 공부하고 연구하는 사람들의 몫이죠.

그럼 좋은 결과 얻으시길 바라겠습니다.

p.s
텍스트창에서 수식을 표현하려다 보니 다소 보기 힘든 부분이 있을지도 모르겠습니다. 프로그램소스를 올리는 것이 저희에게는 더욱 편하겠지만 남이 짜놓은 프로그램소스를 분석하는 것 만큼 힘든일도 없을 것입니다. 그리 어려운 알고리즘이 아니기 때문에 오히려 원리를 이해시켜 드리는 것이 좋을 것 같아 장황하게 설명드렸습니다. 많은 보탬이 되었으면 좋겠네요. ^^;