세계적으로 세계측지좌표계의 도입이 확대됨에 따라 우리나라도 2001년 측량법의 개정을 통해 현재의 지리정보 좌표계변환을 위한 노력을 시행하고 있다. 이러한 측면에서 본 연구에서는 세계측지좌표계 변환방법론, 변환사례 등을 검토 후 한국토지정보시스템 데이터를 대상으로 시범지역을 선정하여 변환실험을 실시하였다. 그 결과 변환 후의 데이터는 국가GIS활용 및 업무지원을 위한 참조적 데이터로서 충분히 이용이 가능한 수준으로 도출되었다. 하지만 한국토지정보시스템 데이터의 세계측지좌표계로의 변환을 위해서는 각 지역별 변환계수를 산정할 필요가 있으며, 지적데이터가 가지고 있는 다양한 원점을 통일원점으로 변환되어야 할 것으로 판단된다. 또한 마지막으로, 기존의 지적데이터가 가지는 다양한 문제점을 그대로 내포하는 수준으로 변환되었다. 따라서 한국토지정보시스템의 세계측지좌표계 변환을 위해서는 본 연구의 결과를 기초로 하여, 더 많은 대상지역에 대한 변환을 통해 오차와 오류의 유형별 원인 분석 후 한국토지정보시스템의 세계측지좌표계 변환의 체계적이고 계획적인 전략을 수립할 필요가 있다.
철도측량 및 철도현황측량에 있어 기본이 되는 철도기준점은 과거 국가삼각점을 이용한 지역(동경)좌표계에서 조정 되었다. 세계좌표계로의 전환을 결정한 건교부 지침에 의해 기존의 지역좌표계 성과는 모두 세계좌표계로 전환되어야 하며, 이를 위해 본 연구는 철도기준점의 좌표계 변환방법에 대한 기준을 마련하고자 하였다. 다양한 분석결과 GPS상시관측소 데이터를 활용하는 것이 가장 적절한 대안으로 분석 되었으며, 각 관측 지점의 좌표를 상시관측소의 수를 달리하여 분석한 결과 상시관측소 1,2개소를 연결한 것 보다 3개소 이상의 관측소를 사용한 것이 예상대로 좀 더 정밀한 결과 값을 얻을 수 있었다.
지적재조사사업에서는 지적도면을 세계측지계로 변환하는 작업을 추진하고 있다. 본 연구는 이 작업의 효율적 추진을 위한 목적으로 종래의 지적측량성과를 지역측지계 기반에서 조정하여 세계측지계로 좌표변환하는 프로세스를 개발하고 수치실험을 실시하였다. 이 프로세스는 조정좌표의 산출, 조정좌표의 좌표변환, 왜곡량모델링으로 이루어진다. 1단계로 지역측지계 기반의 조정좌표의 산출은 GPS관측의 점간기선거리를 이용하는 삼변망조정계산에 의하였고, 2단계로 조정좌표의 세계측지계 좌표변환은 Affine변환모델에 의하였다. 수치실험에서는 서울시에 소재하는 195점의 동일원점계열의 기준점뿐만 아니라 인천시에 소재하는 61점의 다른 원점계열의 기준점을 통합 활용하는 계산을 실시하였다. 그 결과 조정좌표를 이용하는 좌표변환계산은 특정 공통점의 선택에 관계없이 변환좌표와 관측좌표가 2cm 이내에서 일치하였다. 또, 조정좌표를 이용하는 좌표변환은 변환계산의 지역 범위를 달리하더라도 최종 결과에는 차이가 없었다. 본 연구의 조정좌표를 이용하는 방법은 변환계산의 지역 크기 및 공통점 선택에 무관하게 기준점오차 및 경계점의 왜곡량을 명확히 해주므로 지적재조사사업의 세계측지계 도면변환 과정에서 적합한 왜곡량 보정을 실시한다면 도면의 품질향상을 기할 수 있을 것으로 기대된다.
우리나라에서는 2010년부터 국제적으로 통용되는 세계측지계의 사용을 의무화하였다. 이에 따라 현재 국토지리정보원에서 발행되는 수치지도는 세계측지계 기준으로 제공되고 있다. 그러나 현재도 대부분의 수치지질도는 동경측지계 기준으로 제공되고 있다. 따라서 사용자들은 수치지질도를 이용한 2D/3D 지질공간분석에 있어서 수치지질도의 좌표를 세계측지계로 변환하여 사용할 수밖에 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 수치지질도의 좌표정의 및 변환에 익숙하지 않은 사용자들을 위해 ArcToolbox를 이용한 동경측지계로의 좌표정의 및 세계측지계로의 좌표변환 방법을 소개하고자 한다. 이때 좌표정의 및 변환의 객관성을 도모하기 위해서 인접한 1:5만 축척의 충주와 황강리의 지질도폭을 예를 들어 사용하였다. 동경측지계 좌표정의에 있어 충주와 황강리 도폭을 각각 동경측지계 중부원점과 동부원점으로 정의하였고, 황강리 도폭을 다시 동경측지계 중부원점으로 변환하여 충주 도폭과 병합하였다. 세계측지계 좌표변환에 있어 병합된 충주 및 황강리 도폭은 다시 세계측지계 중부원점으로 변환하였다. 변환 결과, 병합된 충주와 황강리 도폭은 수치지도(대소 367041) 위치와 정확히 일치하였다. 이와 같은 방법으로 과거에 만들어진 수치지질도의 좌표문제를 효과적으로 해결 할 수 있었다. 따라서 본 논문에서 제시한 좌표정의 및 변환 방법은 향후 다양한 수치주제도들의 2D/3D 지질공간분석시 주제도들의 전처리 과정으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
측량법 개정으로 세계측지계를 전면 사용하게 됨에 따라 기존 한국측지계로 구축된 원주시 UIS DB의 좌표 변환을 수행해야 한다. 그러나 원주시는 한국측지계의 구성과와 신성과로 이원화된 기준점 성과를 이용하여 지형공간정보 자료가 구축되어 있어 좌표체계가 통일되어 있지 않음으로 각 기준점 성과에 대한 세계측지계 변환 방안이 요구된다. 이에 본 연구에서는 한국측지계의 기준점 성과별 좌표변환계수를 산출하고, 변환계수에 대한 정확도를 검증하여 한국측지계상 이원화된 원주시 도시기반정보 DB를 효과적으로 세계측지계로 전환할 수 있었다.
본 연구에서는 장기적 관점에서 지적좌표 세계측지계 변환성과를 도해 및 수치지역의 지적공부에 단계적으로 적용·활용하기 위한 방안을 제시하고자 하였다. 현재 추진되고 있는 지적좌표의 세계측지계 변환성과는 변환 전후 면적의 차이가 불규칙적으로 발생하고 있는 사례가 있었다. 또한 지적불부합 지역의 변환 오차의 누적 및 지적기준점에 대한 세계측지계 성과취득 기간이 부족한 것으로 나타났다. 연구에서는 이러한 문제의 해결을 위해, 2020년말까지 1차적으로 세계측지계 변환이 완료된 도면에 대해서는 연속지적도 등의 고도화를 통해 공간정보 및 관련 분야에 제공하는 방안을 제시하였다. 그리고 지적측량 목적으로 사용되는 도면은 도해지역과 수치지역의 특성에 부합하도록 장기적으로 수치형태로 지적공부에 적용하는 방향으로 개선방안을 제시하였다. 세계측지계 변환성과를 도해 및 수치지역을 구분해 적용 및 활용함으로써 보다 안정적인 지적공부의 반영이 기대된다.
개정된 측량법에 의해 2010년부터 모든 위치정보좌표는 세계측지계 좌표를 기준으로 하여야 하며 이를 위해 국토지리정보원을 중심으로 세계측지계로의 전환을 위한 기술적 제도적 기반을 마련하였다. 하지만 여러 저해요인으로 인해 현재 지방자치단체별 전환실적이 상대적으로 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 세계측지계로의 전환에 필요한 요소 중 좌표변환방법 및 절차에 대한 분석을 통해 보다 유연성 있는 변환방법을 제시하였으며 기존의 좌표변환절차 중 효율적 인 좌표변환을 위한 보완방안을 제공하였다. 이를 위해 국가변환계수를 이용한 기존의 변환방법보다 효율적인 Affine변환의 유용성 여부를 분석하였으며 기준점의 허용오차 분석을 통해 공통점에 존재하는 비상사점의 판별 기준을 제시하였다. 또한 구성과 및 신성과가 혼재하는 지역에서의 효율적인 세계측지계 좌표변환 방법 및 세계측지계 변환에 필요한 공통점의 적절한 수량을 제시하였다.
본 연구에서는 세계측지계 기준에 따라 지리정보를 효율적이고 정확하게 좌표변환하기 위한 방안을 도출하기 위하여 기존 1/1,000 수치지형도와 GIS 응용시스템 DB의 구축 현황 및 문제점을 파악하고, 좌표변환 파라미터 산출과 변환 성과의 정확도 평가 등을 수행하여 실용적인 좌표변환 방안을 제시하였다. 국가좌표변환계수에 의한 좌표변환 정확도를 분석하였으며, 연구대상지역의 국가기준점 및 도시기준점을 이용하여 지역좌표변환계수의 특성을 고찰 하였다. 또한 항공삼각측량 성과를 이용한 1/1,000 수치지형도를 도시기준점을 이용한 측량성과와 비교 하여 수치 지형도 제작 당시 국가기준점의 편의량을 분석하고, 도시기준점을 이용하여 추정한 좌표변환계수를 사용하여 세계측지계로 좌표변환한 성과의 정확도를 분석하였다. 마지막으로 1/1,000 수치지형도의 좌표변환 방법을 적용하여 지하시설물 DB를 대상으로 좌표변환 정확도를 평가하였다. 본 연구를 통하여 지자체 단위의 좌표변환을 수행하는데 있어 도시기준점을 이용한 Molodensky-Badekas 방법에 의한 좌표변환계수 적용과 2차원 Affine 변환도 국지적인 범위에서 적용 가능하였음을 확인하였다. 또한 수치지형도를 기반으로 지거측량 방법으로 구축된 GIS 응용 DB의 경우에도 좌표변환 및 편의보정을 통해 약 10cm 이내의 변환 정확도로 좌표변환이 가능하여 세계측지계 전환에 큰 문제가 없다고 판단하였다.
현재 우리나라의 측량체계는 크게 측지분야와 지적분야로 이원화되어 있으며 측지분야에서는 2001년도에 측량법을 개정하여 ITRF2000좌표계와 GRS80 타원체를 측량기준으로 사용하는 세계측지계를 도입하였다. 하지만 지적 분야에서는 국민의 재산권과 직접적으로 관련이 있는 필지의 경계와 면적의 변화 연구는 미미한 상태이다. 따라서 본 연구는 2010년 세계측지계 도입 후 지적분야에서 발생할 수 있는 필지별 면적 변동에 따른 사회적 혼란 여부를 판단하기 위하여 서울특별시 종로구 숭인등 숭인4구역주택재개발지구를 연구 대상지로 선정하여 세계측지계 전환에 지적 필지별 면적 변화를 분석하였다. 분석결과 연구대상지는 세계측지계와 지역측지계가 종선(X)축으로 305.87m. 종선(Y)축으로 70.87m 편차로 두 좌표계 간 북동방향으로 313.97m의 차이가 있고, 현행성과와 비교한 결과 종선(X) 방향으로는 평균 +4.0cm, 횡선(Y) 방향으로는 평균 -3.0cm의 차이가 나타났으며, 필지별 면적의 변동량은 $1.0m^2{\sim}3.0m^2$ 차이가 있지만 허용오차 범위 내에 있으므로 세계측지계 전환에는 문제점이 없는 것으로 판단된다. 하지만 본 연구의 결과는 그 대상범위가 한정되어 있고 기 검증된 지적기준점 성과를 사용한 결과이므로, 향후 보다 효율적인 세계측지계 전환과 도입을 위해서는 현 지적기준점체계의 정확한 세계좌표계 변환 성과를 기준으로 한 대단위의 필지별 면적 변동량 및 허용범위 분석과 같은 추가적인 연구가 조속히 이루어져야 할 것으로 판단된다.
경계점좌표 등록지역에서 지적공부 세계측지계 변환의 정확도는 기준점 측량성과에 의해 결정된다. 하지만 현재 기준점 측량성과는 등록 당시 측량기술과 방식의 한계로 인해 불균질한 성과를 나타내고 있으며, 사업지구별 특성이나 형성 시기에 따라 다양한 오차를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 경계점좌표 등록지역 사례에 대해 사업지구 유형별 오차 원인을 규명하고, 세계측지계 변환과 검증측량을 통해 최적의 측지계 변환방법과 정확도의 향상 방안을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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