The Coordinate Transformation of Digital Geological Map in accordance with the World Geodetic System (A Case Study of Chungju and Hwanggang-ri Sheets using ArcToolbox)
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(2) 538. 오현주. 좌표문제를 효과적으로 해결 할 수 있었다. 따라서 본 논문에서 제시한 좌표정의 및 변환 방법은 향후 다양한 수치 주제도들의 2D/3D 지질공간분석시 주제도들의 전처리 과정으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 주요어 : 수치지질도, 수치지도, 세계측지계, 동경측지계, ArcToolbox. 1. 서. 론. 공간정보의 위치기준이 되는 측지기준계(Geodetic Reference System)는 국가법령에 기초하여 정의되고 유지관리되며 아울러 국제협력을 통해서 전 세계적으 로 활용되고 있다. 측지기준계의 측지기준점은 지도제 작, 지적측량, 국토 개발 등에 광범위하게 사용되며 정확 한 공간정보의 위치를 제공해준다(NGII, 2001, 2003). 우리나라는 공간데이터 좌표에 베셀(Bessel)타원체 를 준거타원체로 하는 동경측지계(Tokyo Datum)를 사 용해왔다. 그러나 2006년의 측량법 개정에 따라 지난 100년간 사용된 동경측지계는 소멸되고 2010년부터는 세계측지계를 사용하도록 제도가 수정되었다(Yang, 2014). 이러한 법개정은 국토공간에 대한 세계기준의 위치기반 조성과 동경측지계 사용에 따른 공간위치정 보 활용의 불편과 혼란 해소, 행정효율 및 대국민 사 용 편의 증진을 목적으로 하고 있다(MOLIT, 2009). 이에 따라 2010년1월1일부터는 지도 및 위치정보자료 제작 시 세계측지계 사용이 의무화되었고(Sohn et al., 2009) 또 2012년 3월 16일부터 ‘‘지적재조사에 관한 특별법’’이 시행됨에 따라 세계측지계 기반의 지적재조 사사업이 시행되고 있다(Yang, 2014). 현재 국토지리정 보원에서 제공하고 있는 모든 공간정보자료(예: 수치지 도, 토지특성도, 토지이용현황도, 연안해역기본도, 국가공 간정보도 등)는 세계측지계로 수치화하여 제공되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재 사용되는 대부분의 수치지 질도는 아직도 동경측지계 기반으로 제공되고 있는 실 정이다. 각 지질 분야의 전문가들은 야외조사를 통해 다양한 지질자료(예: 지질도, 해저지질도, 광산분포도, 광구도, 갱내도, 매장량산출도, 시추자료, 석탄분포도, 환경지화학도, 태백산광화대지화학도 및 중자력이상도 등)를 취득하고, 이 지질자료의 좌표를 수치지도와 수 치지질도의 좌표와 일치시켜야 하기 때문에 좌표정의 및 좌표변환에 익숙해야 한다. 게다가 최근의 경향인 빅데이터 지질정보의 공간융합해석을 위해서 하나의 플 랫폼에서 다양한 2D/3D 지질자료 구축이 필요한 경우 (Lee et al., 2014, Park et al., 2014, Zanchi et al., 2009), 이들의 출처 기관이 서로 다르고, 좌표도 다르 기 때문에 지질자료의 좌표통일은 필수적이다.. 본 논문의 주목적은 좌표변환 연구의 새로운 기법이 나 프로그램식의 유도가 아니며, 지질자료 활용자들이 가장 많이 접하는 수치지질도의 좌표변환 사례 부문을 대상으로 실용적인 목적으로 작성되었다. 이에 따라 충 주 및 황강리 수치지질도의 좌표변환 예시를 통해 향 후 다양한 지질자료의 좌표변환을 수행할 수 있도록 좌표변환에 익숙지 않은 지질전공자들에게 효과적인 좌 표변환의 가이드라인을 제공하고자 하였다.. 2. 좌표계 좌표계에는 지리좌표계(GCS: Geographic Coordinate System)와 평면직각좌표계(PCS: Projected Coordinate System)가 있다. 지리좌표계는 3차원 타원체의 위치를 경위도(단위: 도분초 또는 십진각도) 좌표로 표현한 것 이다. 평면직각좌표계는 지리좌표계를 투영법에 따라 2차원 평면(단위: 미터) 좌표로 나타낸 것이다. Table 1에 제시한 바와 같이 ArcToolbox에서 제공 하고 있는 우리나라 좌표는 지리좌표계(GCS)와 평면 직각좌표계(PCS)로 나뉘고 각 좌표계는 타원체 종류 (GRS80, Bessel, WGS)에 따라 세분된다. 또한 평면 직각좌표계(PCS)는 TM(Transverse Mercator) 및 UTM(Universal Transverse Mercator) 도법으로 투영 되며 TM 도법은 다시 서부, 중부, 동부, 동해 및 제 주 원점으로 분류된다(Table 1). Figure 1에 제시한 바와 같이 서부, 중부, 동부, 동해 원점은 각각 38oN 의 125oE, 127oE, 129oE, 131oE에 위치하며, 2o 간격 으로 124o~126o, 126o~128o, 128o~130o, 130o~132o 영역에 위치한 주제도들은 각각 서부, 중부, 동부, 동 해 원점을 사용한다. 우리나라는 100년 동안 동경측지계를 국가기본 좌표 체계로 정하여 3개의 원점 좌표(TM-서부, TM-중부, TM-동부)를 사용하다가 2002년 측량법 시행령 개정을 기점으로 TM-동해원점 좌표를 추가하여 현재는 4개의 원점과 경도값에 10.405초를 가산하여 사용하고 있다 (Table 1). 제주원점은 중부원점과 같은 경위도를 사용 하지만 중부원점의 False Northing 점과는 다르다. 각 국가마다 서로 다른 지역측지기준계를 사용하여 도 자국의 측량 및 지도제작에는 아무런 문제가 되지.
(3) 수치지질도의 세계측지계 좌표변환 (ArcToolbox를 이용한 충주 및 황강리 도폭의 사례). 539. Table 1. Coordinate systems of Korea provided by ArcToolbox Coordinate System. Spheroid Projection. False Central Latitude Scale Unit Meridian of Origin Easting Northing factor 0 0 0 0 Degree 0 0 125.000000 38 200000 500000 38 200000 500000 127.000000 38 200000 500000 129.000000 1.0 Meter 131.000000 38 200000 500000 127.000000 38 200000 550000 125.000000 38 200000 600000 127.000000 38 200000 600000 1.0 Meter 129.000000 38 200000 600000 131.000000 38 200000 600000 127.500000 38 1000000 2000000 0.9996. 1) Korea Geodetic Datum 2000 GRS80 GCS* 2) Korean Datum 1995 WGS 1984 3) Korean Datum 1985 Bessel 1841 4) Korea 2000 Korea West Belt 5) Korea 2000 Korea Central Belt 6) Korea 2000 Korea East Belt GRS80 TM 7) Korea 2000 Korea East Sea Belt 8) Korea 2000 Korea Central Belt Jeju 9) Korea 2000 Korea West Belt 2010 10) Korea 2000 Korea Central Belt 2010 GRS80 TM 11) Korea 2000 Korea East Belt 2010 12) Korea 2000 Korea East Sea Belt 2010 13) Korea 2000 Korea Unified GRS80 Coordinate System TM 14) Korea 1985 Korea Unified Bessel (KATEC) 127.500000 Coordinate System 1841 PCS** 125.000000 15) Korea 1985 Korea West Belt 127.000000 16) Korea 1985 Korea Central Belt Bessel TM 129.000000 17) Korea 1985 Korea East Belt 1841 131.000000 18) Korea 1985 Korea East Sea Belt 19) Korea 1985 Korea Central Belt Jeju 127.000000 20) Korea 1985 Modified Korea West Belt 125.002890 21) Korea 1985 Modified Korea Central Belt 127.002890 Bessel 22) Korea 1985 Modified Korea East Belt TM 129.002890 1841 23) Korea 1985 Modified Korea East Sea Belt 131.002890 25) Korea 1985 Modified Korea Central Belt Jeju 127.002890 WGS UTM 26) WGS 1984 UTM Zone 52N 1984 (52N) * Geographic Coordinate System ** Projected Coordinate System. 않는다. 그렇지만 위성측지학이 발달함에 따라 전 세 계가 하나의 측지기준계로 표시되는 범지구적인 위치 결정시스템이 필요하게 되어 세계측지계가 도입되었다. 현재 세계측지계는 WGS84와 GRS80 타원체를 기준으 로 한다. 이 중 WGS84의 세계측지계는 주로 군사목 적으로 GPS의 기준좌표시스템에서만 운용되고 있다. 이에 반해 GRS80의 세계측지계는 우리나라를 비롯해 여러 나라가 공통적으로 사용하고 있으며 지구의 회전 운동의 감시 등을 목적으로 구축되었다.. 3. 수치지질도 한국지질자원연구원에서의 지질도 수치화 작업은 2002년 측량법 개정 전인 1990년대 후반부터 본격적 으로 시작되어 2000년대 후반까지 지질자료표준화 및 유통체계구축의 목적으로 꾸준히 진행되어 왔다 (KIGAM, 2008). 현재 본원에서는 100만, 25만, 5만 축척의 수치지질도를 AutoCAD(DXF file), Arcview. 38. 1000000 2000000 0.9996. 38 38 38 38 38 38 38 38 38 38. 200000 200000 200000 200000 200000 200000 200000 200000 200000 200000. 500000 500000 500000 500000 550000 500000 500000 500000 500000 550000. -. -. -. Meter. 1.0. Meter. 1.0. Meter. -. Meter. (APR file) 및 Geomania(GDF file) 소프트웨어의 포 맷으로 제공하고 있다. 100만 지질도는 한반도 전체에 걸쳐 제작되었으며, 25만 및 5만 지질도는 남한을 대 상으로 구축되어 있다. 현재 5만 지질도폭의 격자는 Figure 1과 같으며, 지질도폭은 동경측지계(BesselTM-서부, 중부, 동부 원점) 기반으로 수치화 되어있다 (Table 1(20)~Table 1(25)). 3.1. 수치지질도의 좌표정의 같은 원점을 사용하는 수치지질도들은 좌표를 정의하 지 않더라도 도폭들 간의 경계가 연결되어있다. 그러나 126o, 128o, 130o 경계에 있는 인접 도폭들의 경우를 보 면 서로 다른 원점을 사용하고 있기 때문에 좌표를 정의 하지 않고 GIS 소프트웨어(Arcview 또는 ArcMap)에서 불러오면 도폭들 간의 경계가 서로 일치하지 않는다. 예를 들면 Figure 2의 1:5만 지질도폭 인덱스에서 충주와 황강리 도폭은 서로 인접 도폭으로 위치하고 있다. Arcview 포맷의 충주(파일명: 충주.apr, 좌표원점:.
(4) 540. 오현주. 는 바와 같이 ArcView의 하나의 창에서 두 파일을 같 이 열어보면 서로 다른 좌표원점을 사용하고 있기 때 문에 도폭의 위치가 연결되어 있지 않고 떨어져 있음 을 확인할 수 있다. 그러므로 충주와 황강리 수치지질도의 연결을 위해서 이들의 좌표정의가 필요하다. 좌표 정의는 ArcMap (ESRI, 2015)의 ‘‘ArcToolbox > Data Management Tools > Projections and Transformations > Define Projection’’에서 수행할 수 있고, 충주 수치지질도는 ‘‘Korea 1985 Modified Korea Central Belt ’’(Table 1(21))로, 황강리 수치지질도는 “Korea 1985 Modified Korea East Belt” (Table 1(22))로 정의해주었다. 좌표가 정의된 충주 및 황강리 수치지질도를 ArcMap 에서 불러오면 자동으로 위치가 서로 연결됨을 확인할 수 있다. 하지만 수치지질도에 좌표를 정의했어도 원점 이 다르기 때문에 이들을 하나의 파일로 병합(Merge) Fig. 1. 1:50,000 scale geological sheet of Korea (blue grid): Chungju and Hwanggang-ri sheets (red grid) and the four origins of the coordinate system (green point).. 하면 서로 떨어져 위치한다. 그러므로 두 지질도가 연결 된 하나의 파일로 병합하기 위해서는 두 지질도의 원점 을 통일해야한다. 이는 좌표변환을 통해 수행할 수 있다.. Bessel-TM-중부)와 황강리(파일명: 황강리.apr, 좌표원 점: Bessel-TM-중부) 수치지질도는 각각 Figure 3(a) 와 Figure 3(b)와 같다. 하지만 Figure 3(c)에서 보이. 3.2. 수치지질도의 원점통일 충주 및 황강리 수치지질도의 좌표원점을 통일하기 위해 ‘‘ArcToolbox > Data Management Tools >. Fig. 2. Flow chart for coordinate transformation of Chungju and Hwanggang-ri digital geological maps..
(5) 수치지질도의 세계측지계 좌표변환 (ArcToolbox를 이용한 충주 및 황강리 도폭의 사례). 541. Fig. 3. The comparison of digital geological maps depending on coordinate origins. (a) Chungju digital geological map. (b) Hwanggang-ri digital geological map. (c) Chungju (right) and Hwanggang-ri (left) maps based on the bessel-TM-central origin and bessel-TM-east origin, respectively in Arcview.. Projections and Transformations > Project ’’로 황 강리 도폭의 좌표원점을 Bessel-TM-중부로 변환하였 다(Figure 4). 다음에는 중부원점으로 통일된 두 개의 지질도폭을 하나의 파일로 병합후, Arcview 및 ArcMap에서 병합된 파일을 불러오면 Figure 5와 같이 두 지질도폭은 서로 연결되어있음을 확인할 수 있다. 3.3. 세계측지계 좌표변환 Bessel-TM-중부원점으로 병합된 수치지질도(Figure 5) 를 세계측지계 기반의 1:25,000 수치지도(대소 367041) 위치와 일치시켜주기 위해 좌표변환이 필요하다. 세계 측지계로의 좌표변환을 위해 먼저 ArcMap > Table of Contents > Layers의 좌표를 수치지도의 좌표 ‘‘Korea 2000 Korea Central Belt 2010 ’’로 설정한 다. 다음은 대소 수치지도(좌표: GRS80-TM-중부)와 병 합한 수치지질도(좌표: Bessel-TM-중부)를 불러오면 두. Fig. 4. The coordinate transformation of Hwanggang-ri sheet using ArcToolbox.. 주제도의 위치가 자동으로 일치하게 된다. Figure 6(a) 의 왼쪽 상단을 확대하면 Figure 6(b)와 같이 수치지 질도와 수치지도가 일치함을 확인할 수 있다. 이때.
(6) 542. 오현주. Fig. 5. Layout of Chungju (right) and Hwanggang-ri (left) maps after merging.. Fig. 6. Merged geological map (green background) and 367041 digital map (lines) in ArcMap. (a) Automatical location matching of the merged geological map with the digital map (index: 367041). (b) Enlarged map of (a)..
(7) 수치지질도의 세계측지계 좌표변환 (ArcToolbox를 이용한 충주 및 황강리 도폭의 사례). 543. 도, 해저지질도, 광산분포도, 광구도, 갱내도, 매장량산 출도, 시추자료, 석탄분포도, 환경지화학도, 태백산광화 대지화학도 및 중자력이상도 등)를 2D/3D 공간융합해 석에 활용하는 지질전공자들의 좌표 전처리 작업에 유 용하게 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.. 사. Fig. 7. Save the merged geological map as Merge2.shp with the same coordinate system of the digital map.. 사. 이 논문은 한국지질자원연구원의 수치지질도를 이용 하여 수행된 해설논문이다. 이 논문을 심사해 주신 심 사위원들에게 감사드린다.. References Figure 6(b)의 Merge.shp를 다른 이름으로 저장할 때 Figure 7과 같이 data frame과 같은 좌표로 저장하면 GRS80-TM-중부원점의 좌표를 갖는 수치지질도 (Merged 2.shp)가 생성되며 최종적으로 세계측지계로 의 좌표변환이 완료된다.. 4. 결론 및 고찰 다양한 지질정보자료의 좌표통일은 빅데이터 지질정 보자료의 2D/3D 공간융합해석을 위해서 필수적인 전 처리 작업이다. 2010년부터 우리나의 모든 공간정보 위치는 세계측지계를 사용하도록 제도화되었다. 그럼에 도 불구하고 대표적인 지질정보자료인 수치지질도는 현 재까지도 동경측지계 기반으로 제공되고 있어서 좌표 변환에 익숙하지 않은 지질자료 활용자는 직접 수치지 질도의 좌표를 세계측지계로 변환하여 사용해야하는 불 편을 감수할 수밖에 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 한국지질자원연구원에서는 과거 수치지질도의 좌표를 세계측지계 좌표로 전환하여 사용자들에게 제 공하려고 준비 중에 있다. 본 논문에서는 좌표변환 연구의 새로운 기법이나 프 로그램식의 유도가 아니며 지질전공자들이 가장 많이 활용하는 수치지질도를 대상으로 사용자들이 좌표변환 을 용이하게 수행하는데 주목적을 두었다. 본 사례연 구에서는 충주 및 황강리 수치지질도를 대상으로 ArcToolbox의 project 기능을 이용한 좌표정의 및 세 계측지계로의 좌표변환을 수행하였다. 세계측지계 기반 의 수치지도(대소 367041) 좌표를 기준으로 수치지질 도의 좌표를 세계측지계로 변환한 결과 두 주제도의 위치가 잘 일치함을 확인하였다. 이 변환절차는 앞으로 다양한 지질공간자료(예: 지질. ESRI (2015) http://www.esri.com. KIGAM (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) (2008) Standardization of Geological Information for the Intercommunity and Distribution, Ministry of Knowledge Economy, 373p. Lee, S., Oh, H.-J., Heo, C.-H. and Park I. (2014) A case study for the integration of predictive mineral potential maps, Central European Journal of Geosciences, v.6(3), p.373-392. NGII (National Geographic Information Institute) (2003) Development of Coordinate Transformation Tool for Existing Digital Map II, Ministry of Construction & Transportation, 139p. NGII (National Geographic Information Institute) (2001) Development of Coordinate Transformation Tool for Existing Digital Map I, Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, 188p. MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) (2009) From 2010, the global coordinate system changes from the tokyo datum to the world geodetic system (WGS): For the standardization and reliability improvement of geographic information of WGS, MOLIT, 2p. Park, G., Cho, S.-J., Oh, H.-J. and Lee, C.-W. (2014) Mineral Potential Mapping of Gagok Mine Using 3D Geological Modeling, Journal of Korean Earth Science Society, v.35(6), p.412-421. Sohn, D.-J., Lee, H.-J. and Yu, Y.-G. (2009) The Research on scheme for revitalization of Conversion into World Geodetic Reference System, Journal of the Korean Society of Survey, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, v.27(3), p.311-321. Yang, C. (2014) Development of the Process of Coordinate Transformation of Local Datum Cadastral Map to the World Geodetic System - Using Adjusted Coordinate -, Journal of the Korean Society of Survey, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, v.32(42), p.401-412. Zanchi, A., Francesca, S., Stefano, Z., Simone, S. and Graziano, G. (2009) 3D reconstruction of complex geological bodies: Examples from the Alps, Computers & Geosciences, v.35(1), p.49-69..
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