GPS가 우리나라에서 실용화되기 위해서는 Bessel 타원체에 기준한 우리나라의 측지기준계와 GPS에서 사용하는 측지기준계(WGS 84)간의 좌표변환이 선결과제이다. 이 글에서는 여러가지 좌표변환 방법에 대한 고찰과 더불어 국내에서 그동안 수행하여 왔던 좌표변환에 관한 연구결과를 살펴보고자 한다. 이를 토대로 각 좌표변환 방법의 국내의 적용성 여부를 검토하고, 좌표변환의 문제점 및 해결방안과 앞으로의 전망에 대하여 논의 하고자 한다.
토지정보체계에서 기본도로 사용하는 지적도는 크게 도해지적과 수치지적으로 나뉘며, 수치지적의 경우 수치지적부상에 기록되어 있는 지번의 필지경계를 나타내는 절점의 위치좌표로 표시된다. 수치지적부의 변환은 문자형태의 자료로 입력된 필지의 절점좌표를 체계에서 사용할 수 있는 형태의 자료로 변환하여 사용하고 있다. 본 연구에서는 수치지적부의 절점좌표를 변환하는 과정에서 발생가능한 도형자료의 오차원인을 파악하고 이에 따른 정확도를 위치와 면적에 대하여 분석하고자 하였다. 이를 위하여 먼저 지형공간정보용 소프트웨어의 검증을 실시하여 좌표변환시 배정밀도를 사용하였을 때 정확도를 높일 수 있었다. 또한 위치에 대한 정확도 평가에서 절점에서 발생한 오차는 위상구조가 형성되는 과정에서 오차가 소멸되며, 다른 절점에는 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다. 면적에 대한 정확도 평가에서 절점의 위치오차로 인해 발생하는 면적오차는 허용면적(공차범위)에 들어 체계내에서 사용에 문제가 없음을 알 수 있었다.
4차원 지리정보시스템은 기존의 2차원 공간정보의 평면적인 정보구조가 가지는 한계를 극복하기위해 확장된 좌표계를 가진다. 추가된 좌표축은 공간 객체들의 높이 정보축과 시간 정보축을 포함한다. 이 연구에서는 OGC에서 제안하는 2차원 기하 클래스 구조를 수용하고 추가된 시공간 정보를 다룰 수 있는 4차원 기하 객체 모델을 정의하였다. 또한. 시간 일 공간 데이터에 대한 인덱스를 구성하였으며 4차린 지리정보시스템의 공간데이터 제공 서비스를 위하여 3차원과 4차원 시공간 연산 및 분석 기능을 구현하였다.
영상에 회전이나 크기 변형이 가해지면 영상을 구성하는 점들의 좌표값들이 변경되어 형태 기술 및 인식이 어렵게 된다. 그러나 영상을 구성하는 점들 간의 위치관계나 무게중심과의 위치 관계는 변하지 않는다. 따라서 x-y 좌표계로 기술되는 영상 공간의 점들을 회전 및 크기 변형에 불변하는 새로운 좌표계로 사상할 수 있다면, 형태 기술 및 인식의 문제는 보다 수월해진다. 본 논문에서는 영상 공간의 점들을 회전 및 크기 변형에 무관한 새로운 특징 공간으로 사상하여 형태를 기술하는 방법을 제안한다. 특징 공간을 나타내는 새로운 좌표계는 무게중심으로부터의 상대거리와 윤곽선 세그먼트 곡률을 두 축으로 하는 직교 좌표계이다. 상대거리는 윤곽선 상의 임의의 한 점이 무게중심에서 얼마나 멀리 벗어나 있는지를 나타내는 값이고, 윤곽선 세그먼트 곡률은 세그먼트의 굴곡도를 나타내는 값이다. 특징 공간에 사상된 점들의 형태 기술은 메쉬 특징을 통해 이루어진다. 실험을 통해 제안된 형태 기술 방법이 회전 및 크기 변형에 강건함을 확인하였다.
기계시스템을 제어한다든지 그 부재를 설계하기 위하여 그리고 구동기의 용량을 결정하는데 있어서 구동력이나 조인트반력을 해석하는 것이 필요하다. 본 논문은 주어진 시스템의 운동을 구현하는 다양한 형태의 구동조건에 따른 구동력(또는 토크)을 조인트좌표 공간에서 계산하는 알고리즘을 제시한다. 조인트좌표를 기구학적 시스템의 일반좌표로 사용하며 운동방정식과 구속조건의 가속도식은 속도변환법을 이용하여 직교좌표공간으로부터 조인트좌표공간으로 변환한다. 수치예제를 통하여 제시된 알고리즘의 유용성을 확인한다.
GPS 측량으로부터 획득되는 성과는 WGS 84타원체에 기초하므로 이를 우리나라에 적용하기 위해서는 Bessel 타원체상의 경 위도 좌표와 정표고 성과로 변환하여야 한다. 이러한 좌표변환을 수행하기 위해서는 정확한 좌표변환계수의 결정이 먼저 이루어져야하며, 좌표변환계수 결정을 위한 두 타원체간의 변환관계는 각 타원체의 경 위도와 타원체고 상에서 이루어지기 때문에 우리나라의 실용성과중 평균해수면상의 정표고 성과를 Bessel 타원체에 근거한 학원체고로 변환하여야 한다. Bessel 타원체고를 획득하기 위해서는 지오이드면에서 Bessel 타원체면까지의 높이인 Bessel 지오이드고를 결정하여야 한다. 본 연구에서는 Bessel 지오이드고 산정기법들을 정리하고, Bessel 지오이드고 산정기법에 따른 좌표변환의 변환정확도를 비교하여 Bessel 지오이드고가 좌표변환에 끼치는 영향을 고찰하고자 한다.
본 논문에서는 기존에 사용한 물리적 카메라 모델 대신 퍼지 모델을 사용한 새로운 카메라 보정 방식을 제안한다. 카메라 보정은 카메라의 영상 좌표계와 실제 환경이 가지는 좌표계와의 관계를 규정하는 것으로, 퍼지 모델을 이용하는 방법은 기존의 방법에서 이용했던 물리적 변수들을 설정할 수는 없지만 카메라 보정의 목적인 카메라 좌표계와 실제 환경 좌표계와의 관계를 별다른 제약없이 규정할 수 있으므로 매우 간단하고 효율적인 카메라 보정 방법이다. 실제 실험을 통해 얻은 실공간상의 하나의 보정면 좌표에 대해 퍼지 모델링 방법을 이용하여 3차원 실 공간 좌표 및 2차원 영상좌표 예측을 통해 제안한 방법의 유효성을 보인다.
기존의 증강현실은 객체와 배경과의 원활한 상호작용을 위하여 데이터 글러브나 마커 등을 이용하였다. 이는 사용에 불편함과 몰입감 저하의 결과를 발생한다. 증강현실에서 몰입감을 강화하기 위해서는 부가적인 입력장치의 제거가 필요하다. 이를 위해 마커가 부착되지 않은 상태에서도 정확한 공간좌표의 인식을 필요로 한다. 본 논문에서는 증강현실에서의 몰입감 향상을 위해 부가적인 입력장치의 착용없이 상호 작용을 하기 위한 가상의 공간좌표 생성 기법을 제안한다. 제안된 방법은 획득한 영상을 2차원 공간상에 투영하고 특징선을 추출하여 투영된 가상공간좌표를 계산하여 가상의 객체를 투영하였다. 이는 Markerless 증강과 모바일 증강 등에 응용이 가능하다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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