이 연구는 중등교육과정의 지리정보교육에서 경위도 좌표계에 대한 교육 강화의 필요성을 살펴본 것이다. 오늘날 GPS 기반의 위치정보 서비스는 경위도 좌표계의 활용을 크게 증가시키고 있다. 미국과 일본을 비롯한 선진국들은 이미 그들의 중등교육과정에 경위도 좌표와 관련된 내용을 명시하고 있으나 한국의 중등교육과정에서는 경위도 좌표에 대하여 구체적인 교육이 이루어지지 않고 있다. 경위도 좌표의 활용 현황을 알아보기 위해 주요 신문의 기사를 분석한 결과 2000년을 전후하여 경위도 좌표에 관한 내용이 포함된 기사가 꾸준히 증가하고 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 상당수의 기사는 위치정보를 경위도 좌표 형식으로 제공하여 독자가 이를 활용할 수 있도록 하고 있다. 교육현장에서 경위도 좌표를 기반으로 공간정보를 활용하기 위한 하드웨어적 환경은 충분히 구축되어 있다. 세계화 시대를 살아갈 학생들이 공간정보를 올바르게 이해하고 활용할 수 있도록 하기 위해서 경위도 좌표계에 대한 구체적인 교육이 필요하다.
이 해설에서는 물리탐사 및 지구물리 분야 실무자들의 측지 좌표계와 지도 투영에 관한 이해를 높이기 위해 이를 구성하는 요소들의 개념을 상세히 설명하였다. 지구 타원체, 지오이드, 지심 위도, 측지 위도, 경도, 항정선, 대원 등의 기본 개념을 자세히 설명하였다. 또한 현재 대표적으로 널리 사용되고 있는 지심 직각 좌표계, 경위도 좌표계에 대한 설명과 함께 좌표계 간의 좌표 변환에 대해서도 자세히 설명하였다. 이와 더불어 지역 측지 데이텀 변환 및 직각 좌표 투영에 대한 설명을 추가하고 우리나라 측지 좌표계에 대하여 요약하여 물리탐사 실무에서 좌표 체계를 더 잘 이해하고 사용할 수 있도록 하였다.
GPS(Global Positioning System)측량을 이용한 차량항법시스템은 인공위성으로부터 전파신호를 받아 차량내부의 수치지도가 내장된 모니터에 차량의 현재 위치 및 진행방향을 표시, 목적지까지의 최단거리 주행로 등을 알려주게 된다 이 수치지도상에 차량의 위치를 표시하기 위해서는 차량에 탑재된 GPS수신기가 위성으로부터 WGS84좌표 계에 의한 경위도 데이터를 수신하여 이를 Bessel좌표계로 변환한 후 다시 TM투영과정을 거쳐 화면상에 나타나게된다. 본 연구에서는 지형도를 디지타이징하여 제작한 수치지도와 GPS장비를 자동차에 탑재하여 획득한 자료를 분석하여 제작한 수치지도를 비교하므로서 WGS84좌표계에 의한 수치지도 제작기법에 대해 고찰하고자 한다.
본 논문은 쉐이프 파일로 저장되어 있는 도로 네트워크를 분석하여 기억장소 요구량을 최소화하기 위해 다중인접 리스트 형태의 그래프로 변환하여 저장한 후 단말기 화면에 도시한다. 경위도 좌표를 단말기 화면 구성에 맞도록 사상하는 함수와 그 역함수를 구현하여 화면좌표계 상에서 스타일러스 입력 처리, Zoom in, Zoom out, Pan 등의 지도 연산을 수행한다. 또 A*에 기반한 경량급 경로 찾기 기능을 구현하여 단말기의 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
전국 규모의 연속적인 자료구조를 가진 기본지리정보의 생산 및 구축을 효율적으로 수행하기 위해서는 하나의 원점을 가진 좌표계의 도입이 요구된다. 이를 위해서 우리나라는 한반도 전역을 포괄하는 한국형 UTM 좌표계(UTM-K)를 도입하였으며, 본 연구에서는 UTM-K 좌표계에서 설정된 투영중앙 자오선 및 투영중앙 자오선의 축척계수에 대한 왜곡정도를 분석하였다. 투영왜곡의 분석을 위해서 2005년 말까지 제작된 1/25,000 수치지도들의 중심 경위도 좌표를 이용하여 투영으로 인한 축척계수를 계산하고, 이를 왜곡정도의 지표로 사용하였다. 그 결과, 현행 UTM-K에서 정의한 것을 근거로 했을 경우 지도투영으로 인한 축척계수의 누적 왜곡량은 $23.744{\times}10^{-2}$로 나타났다. 반면에 투영중앙 자오선이 $127^{\circ}\;42'$이고, 이때의 축척계수가 0.99994로 설정했을 경우 $5.1435{\times}10^{-2}$의 최소 누적 왜곡량을 보였다.
이 논문에서는 한국경위도원점의 실용성과 및 VLBI 관측점과의 연결에 의한 국제지구기준좌표계94(ITRF94)성과의 결정과정을 설명하고 있으며 이를 이용한 원점변환요소를 도출하고 있다. 또한 실용성과와 31점으로 구성된 지구중심좌표계 KTRF94 성과간의 국가변환요소를 가중변수법을 이용하여 산정하고 결과를 제시하였다. 이 변환요소에 대한 특성을 분석한 결과, 앞으로 KTRF성과를 사용한다면 기선해석의 초기좌표 계산이나 지구중심좌표계의 3차원 성과산정에 활용될 수 있음을 보여주고 있다.
구 소련 지도 확보에 따른 지도의 지형정보 획득이 요구되면서 세계 거의 모든 지역의 지형도를 제작한 구소련 지도의 정확도 분석 및 우리나라 좌표계와의 상관관계분석의 필요가 대두되었다. 국외에서 제작한 지도는 현재 각 나라에서 사용하고 있는 좌표계로 변환을 하여야만 정확한 위치 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 두 기준 타원체를 사용하여 제작된 지도의 정확도를 비교하기 위해 좌표변환에 대한 이론적 고찰과 투영의 기초가 되는 타원체 형상에 대한 고찰 및 정확도를 평가하였다. 이어 선점한 지점에 대해 각각의 투영법에 따라 좌표값을 독치 한 후, 국내지도와 구 소련 지도를 각각 경위도 좌표와 TM좌표로 비교하여 정확도가 어느 정도인지를 검증하였다. 이를 통해 국내에서 사용 가능한지 여부를 검토한 결과, 각 국가에서 제작된 지도를 국내 좌표체계로 정확히 변환할 수 있는 원점 이동량을 추출해 적용한다면 충분히 사용 가능한 것으로 판단되었다.
1995년 한국 최초로 VLBI관측이 이루어졌다. 일본 측의 26m 안테나(일본 국토연구원 소재)와 한국 측의 3.6m 안테나(국토지리정보원 소재)로 수행되었으며, 이 때 결정된 관측점의 좌표가 세계 공통으로 사용되는 "세계측지계(ITRF)"에 의거한 새로운 국가기준좌표계의 경위도 원점이다. 그 후 측지VLBI관측국의 설치를 위해, "측지VLBI구축 타당성조사 및 기본계획 수립을 위한 연구(2003년)"와 "측지VLBI구축 실시설계(2006년)"를 수행하였다. 그 결과 국가 차원에서 측지VLBI관측소(22m 안테나)를 건설하기 위해 2008년에 관측소 후보지를 세종시로 확정해서 공사에 들어갔다. 2012년에 준공되었으며, 명칭을 "우주측지관측센터"로 하였다. 그 후 1년 동안의 시험관측의 성공으로 아시아에서 3번째로 정식으로 IVS(International VLBI Service)에 가입하였다. 현재 독일, 일본, 미국 등의 측지VLBI관측국들과 정기적으로 관측을 수행하게 되었으며, 실적을 올리고 있다. IVS사업 뿐 만 아니라, 한국천문연구원의 KVN(천문 VLBI)연구팀과도 공동연구를 수행해서 우리나라의 천문 VLBI 및 측지VLBI관측사업의 활성화에 기여하고 있다. 장차 동남아 각국에 마이크로SAR위성의 관측데이터를 수신하기 위한 지상국(3m급 소형안테나)이 설치되면, 이를 활용해서 측지VLBI관측을 수행할 계획을 수립하고 있다. 이것은 위성용 수신기를 VLBI용 수신기로 교체하면 된다. 한국과 일본이 VLBI관측을 수행했던 것처럼 세종시에 설치된 우주측지관측소가 허브역할을 하면 된다. 즉 동남아 지역에 우주 VLBI관측망을 구축하게 된다.
한국 주변해역$(30^{\circ}N{\sim}44^{\circ}N,\;117^{\circ}E{\sim}143^{\circ}E)$에 대한 30초 간격의 격자수심을 산출하였다 자료 생산을 위해 공개된 1분 수심 최신자료와 2007년 간행된 국립해양조사원의 모든 수치해도를 이용하였다. 격자수심의 기준면은 약 최저저조면이며 경위도는 WGS84 좌표계를 사용하였다. 특히 수치해도에서 측심자료를 추출하고 이를 WGS84 좌표로 변환하는 프로그램을 개발하여 자료의 정확성을 꾀하였고 보간법을 이용한 산출된 자료를 기존 자료와 비교 분석하였다. 본 수심자료에서는 기존 격자수심과 달리 보다 상세하고 정확한 지형을 볼 수 있다.
우리나라에서는 2003년부터 세계측지계로 전환하였으며, 이에 따른 우리나라의 행정구역도상의 면적 변화를 살펴보기 위해 통계청에서 제공하는 센서스용 행정구역경계 자료를 이용하여 전국토를 대상으로 면적의 변화량을 계산하였다. 면적 계산 과정에서는 국토지리정보원에서 제시하는 표준절차를 이용하였으며, 전국 단일 원점TM좌표를 세계측지계로 변환한 후 타원체면 및 투영평면상에서 면적을 대상으로 하였다. 광역시도행정경계가 우리나라 직각좌표의 두 개 이상의 원점에 해당하는 경우에는 각 좌표계의 경계선을 기준으로 행정경계를 개별 폴리곤으로 분할한 후 별도의 원점을 기준으로 투영하였다. 세계측지계 변환 후 모든 행정경계가 북서방향으로 이동함으로써 결과적으로 우리나라 전체 면적이 투영평면 기준으로 $1.36km^2$(약 0.0013%) 감소하는 것으로 나타났다. 이는 타원체의 장반경이 확대됨으로 인한 면적증가보다 행정경계의 경위도 좌표가 고위도로 변경됨으로 인한 면적감소가 크기 때문으로 판단된다. 각 행정구역별 면적변화율은 고위도에 위치한 광역시도가 더 민감하게 반영되었다. 이와는 별도로 통계청에서 제공하는 행정구역경계 자료로부터 계산된 면적은 국토해양부의 국토해양통계 자료와 상당한 차이를 보이고 있으며 이에 대한 일원화가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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