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.
하천 제방의 안정성을 평가하기 위해서는 홍수시 제방 주변의 흐름특성을 분석하는 것이 필요하다. 일반적으로 홍수시 유속은 측정된 홍수량을 이용한 단면평균유속을 이용하여 평가를 하고 있기 때문에 제방 주변의 흐름특성을 정확하게 분석하는데 한계가 있다. 이를 개선하기 위해서는 홍수시 제방 주변의 유속을 측정하여야 하는데 접근이 어렵고 위험하기 때문에 봉부자 또는 유속계를 이용한 유속측정이 어려운 실정이다. 이와 같은 경우 제방 주변의 영상 분석을 이용한 표면영상유속계의 활용이 좋은 대안이 될 수 있다. 표면영상유속계의 경우 원거리에서도 줌을 이용하여 영상을 획득할 수 있고, 측정 시간이 짧기 때문에 제방 주변의 유속을 간편하게 측정 가능하다. 하지만 표면영상유속계(SIV)는 영상좌표와 물리좌표 사이의 좌표 변환을 필요로 한다. 종전까지는 일반적으로 8-변수 좌표 변환법이 널리 이용되었으나, 이 방법은 최소한 4점 이상의 참조점이 필요하기 때문에 수면위에 참조점을 설치해야 하는 어려움이 있다. 또한, 내삽을 하는 방법이기 때문에 참조점 내부의 점에 대해서는 비교적 정확한 변환이 가능하지만, 참조점 외부의 좌표들에 대해서는 부정확한 변환이 되는 단점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 카메라 모형을 이용하여, 새로운 좌표 변환식을 유도하였다. 이 영상좌표 변환식은 참조점을 이용하지 않으며, 수면과 카메라간의 연직 거리와 카메라의 기울어진 각도만을 이용하여 좌표 변환이 가능한 방법이다. 참조점을 필요로 하지 않기 때문에 측량의 번거로움이 없으며, 변환식내에서 내삽을 하지 않기 때문에 영상 전체에 대해 고른 좌표 변환이 가능한 장점을 지니고 있다.
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.
수치지도를 최신의 데이터로 갱신하기 위한 방법론 중 건설도면을 이용하는 경우 CAD 데이터에서 필요한 객체를 추출하는 과정이 필요하다. 하지만 건설도면에 존재하는 가상좌표로 이루어진 연속객체를 활용하기 위해서는 선결조건으로 각 도면마다 분리되어진 객체를 접합하고 좌표를 부여하는 과정이 필요하다. 이를 위해서는 합리적으로 도면의 신축보정 및 축척 간 접합 등을 처리할 수 있는 기법의 개발과 CAD 좌표에서 실좌표로 변환하기 위한 방법론의 개발이 무엇보다 중요한 과정이라 할 수 있다. 본 연구는 SOC 건설 도면 중 준공도면으로 이루어진 도면 특히, 가상좌표계로 구성되어진 도로의 종평면도에 존재하는 객체들의 변환 및 활용을 위한 도면 간 접합을 2차원 등각사상변환방법과 부등각사상변환방법을 도입하여 수행하였다. 이를 위해, 도면간 이음선과 좌표경계선의 교차점을 접합점으로 하여 2차원 변환계수를 추출하고 이를 접합한 후 도면에 명시된 기준점을 이용 CAD좌표계에서 실좌표계로의 좌표변환방법을 시도하였다. 그 결과 도면접합에는 2차원 등각사상변환방법이 좋은 결과를 나타내었으며 실좌표계로의 변환은 2차원 부등각사상변환이 좋은 결과를 보여주었고, 변환 후 위치오차는 수치지도 작성내규를 만족하였다. 따라서 본 연구를 통하여 개발된 방법론은 추후 건설도면을 이용한 수치지도 갱신에 있어 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.
최근 클라우드 컴퓨팅이 발전함에 따라 공간 데이터베이스의 아웃소싱(outsourcing)에 대한 관심이 급증하고 있다. 따라서 데이터베이스 아웃소싱에서의 위치 데이터 보호를 위한 공간 좌표 변환 기법이 활발히 연구되어 왔다. 그러나 기존 공간 좌표 변환 기법들은 근접(proximity) 공격에 취약하기 때문에, 데이터 베이스 아웃소싱을 통해 서비스를 제공받는 사용자의 프라이버시를 보호하지 못한다는 문제점이 존재한다. 따라서 사용자의 안전하고 편리한 서비스 사용을 위한 공간 좌표 변환 기법이 요구된다. 이를 위해, 본 논문에서는 선대칭 이동 기반 공간 좌표 변환 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 위치 데이터 보호를 위해 데이터 분포 변환 및 에러 삽입을 수행하고 근접 공격의 효율적인 방지를 위해 선대칭 이동을 이용한 공간 좌표 변환을 수행한다. 또한, 성능평가를 통해 제안하는 기법이 근접 공격에의 노출 확률을 크게 감소시키면서, 빠르게 공간 좌표 변환을 수행함을 검증한다.
고중복도 비디오카메라 영상을 이용하여 GPS/INS 및 지상기준점 자료 없이 제작되는 자유 입체 모자이크 영상은 기준 프레임 영상의 3차원 모델좌표계로 표현되는 상호표정요소를 이용하여 제작될 수 있다. 이와같이 제작된 자유 입체 모자이크 영상으로부터 결정되는 3차원 좌표는 3차원 모델좌표계로 나타내게 된다. 따라서 자유 입체 모자이크 영상을 이용하여 절대좌표를 결정하기 위해서는 모델좌표계를 절대좌표계로 변환하기 위한 방법이 필요하다. 일반적으로 서로 다른 두 개의 3차원 직각 좌표계간의 좌표변환은 3차원 상사변환(similarity transformation)이 사용된다. 하지만 자유 입체 모자이크 영상의 3차원 모델좌표는 원점으로부터 떨어질수록 오차가 누적되어 선형변환을 이용한 좌표변환을 수행하기 어렵다. 따라서 이러한 자유 입체 모자이크 영상의 모델좌표를 절대좌표로 변환하기 위한 3차원 비선형 변환 방법이 필요하다. 또한 절대좌표계로 표현된 수치지도와 입체 모자이크 영상을 중첩하여 사용하기 위해서는 자유 입체 모자이크 영상을 실좌표 입체 모자이크 영상으로 변환하기 위한 방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 자유 입체 모자이크 영상의 3차원 모델좌표를 3차원 절대좌표로 변환하기 위한 3차원 비선형 변환 방법과 이 방법을 기반으로 자유 입체 모자이크 영상을 실좌표 입체 모자이크 영상으로 제작하기 위한 2차원 비선형 변환방법을 제안하였다.
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.
현재 동경측지계로부터 세계측지계로의 좌표변환을 하기 위하여 고시된 국가좌표변환계수는 우리나라 전 지역에 대하여 산출된 값으로서 지역마다 정확도에서 어느 정도의 오차를 포함하고 있다. 이에 따라 호남고속철도와 같이 대형국책 사업 수행시 좌표변환 오차로 인하여 문제가 발생하는 경우 경제적이나 사회적으로 많은 영향을 미치게 된다. 본 연구 에서는 호남고속철도 사업구간 오송$\sim$광주 180km구간(철도기준점 231점)을 사용하여 전 구간180km을 3구역으로 나누어 각 구역별(60km)의 지역좌표변환계수와 전구간180km 전체에 대한 지역좌표변환계수 산정하여 지역에 따른 좌표변환 시 적용 가능성에 대하여 살펴보았다.
본 연구는 기타원점좌표체계의 지적자료를 통일원점좌표계로 변환하여 연속된 형태로 제작함으로써 GIS 분야에서 지적자료의 활용성을 높이는데 목적을 두고 진행되었다. 이를 위해 경기도 오산시를 대상으로 관련기관의 협조를 받아 실험연구를 실시하였다. 실험연구에서는 좌표변환에 활용되는 기준점 영역을 대 영역, 중 영역, 소 영역 3단계로 구분하였다. 또한, 최초 기타 원점 측량당시의 기준점 성과와 현재 업무에 활용하고 있는 기준점성과를 활용하여 그 결과를 비교하였다. 실험연구에서 사용한 좌표변환 방법은 2차원 투영변환 중 대표적인 등각사상변환, 부등각사상변환, 다항식변환 방법을 적용하였다. 변환 전·후의 필지 모양 및 형태변화를 측정하고, 최종적으로는 좌표계 통일후 인접지역에 대한 이격거리를 측정하여 가장 적정한 좌표변환 방안을 설정하였다. 실험연구 결과 대 영역의 부등각사상변환이 모양 및 형태변화와 이격거리에 있어 가장 양호한 값을 나타내었다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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