측지 좌표계, 세계 측지 좌표계란?

1. 좌표계는 왜 여러 종류인가?

 

지구가 완벽한 원이 아니기에 그렇다.

 

지구는 타원형으로 마리아나 해구로부터 ~ 에베레스트 산 까지 그 고도의 편차가 상당히 크다.

 

물론 실제로 지구가 위 사진처럼 쭈굴쭈굴한 모습은 아니다.

위 사진은 시각적으로 타원임을 나타내고자 편차를 '극대화' 시킨 것이다.

 

 

여기서,

일반적인 '좌표계'는 '지구 중심' 을 기준으로 삼아 좌표를 매기는데,

'지구중심' 이 과연 어디일까?

알다시피 지구는 '타원형' 이다, 이 타원의 중심을 어떻게 결정짓는가?

 

애매할 것이다.

이를 표현하려면 지구의 '수학적인 형상' 이 필요 한데, 이러한 수학적 모델을 '지오이드 Geoid' 라 지칭한다.

지오이드 및 타원체

 

이와 같은 모순점 때문에 '국제 표준 타원체' 라는 것이 만들어 졌다.

이가 바로 한번쯤 들어봤을지도 모르는 GRS80, WGS84 타원체라 불리는 그것이다.

GRS80

World Geodetic System(WGS-84)

 

 

 

2. 지구 중심 좌표계 (Geocentric Coordinate System)

Geocentric Coordinate System—Help | ArcGIS for Desktop

국제 표준 타원체에 대해서 알기 전에 먼저 지구 중심 좌표계 에 대해서 짚고 넘어가는것이 좋다.

Geocentric 은 그 뜻처럼 '지구중심의' 라는 의미이다.

이전 포스팅에서 직각 좌표계(데카르트 좌표계) 에 대해서 설명 하였는데,

지구 중심을 (0,0,0) 삼아서 각 X,Y,Z 축을 적용해 좌표를 표시하는 기본적인 방법이다.

여기서 '지구 중심 좌표계' 의 특징은 지구가 타원인 특성을 무시한채

지구가 구로 되어있다고 가정하고, 그 중심을 원점으로 하는 좌표계를 뜻한다.

 

3. 측지 좌표계 (Geodetic Coordinate System)

측지 좌표계란 과거부터 통용되어온 국지적인 좌표계를 지칭하며,

Geocentric 좌표계와는 다르게, 지구를 '회전 타원체' 로 정의한 것을 기준으로 한다.

 

다들 알다시피

영국 그리니치 천문대의 0도에 평행하는 축을 '세로축' (경도)

적도에 평행한 축을 '가로축' 으로 한 좌표로 (위도)

 

로 지칭하며,

이 '회전 타원체' 에 대해서 각 국이 중구난방 사용하던 기준을 하나로 통합하여

전 세계가 공용으로 사용할 수 있게 만든 측지계가

바로 세계 측지계 이다.

 

이 세계 측지계가 위에서 언급한 GRS80, WGS84 등으로 분류가 된다. 

 

 

 

 

3-1. 세계 측지계 (World Geodetic System)
(International Geodetic Reference System)

세계 측지계란, 지구 중심 좌표계를 사용하여,

지구중심에 원점을 둔 타원체상의 좌표계로 세계 공통으로 쓰일 수 있는 좌표계를 지칭한다

 

즉 위 말을 정리하면

 

지구 중심 좌표계(Geocentric) → 측지 좌표계(Geodetic) → 세계 측지계(World)

 

로 도출된다는 점을 알 수 있다

 

여기서 중심축은 '지구 질량' 의 중심을 기준으로 삼는다.

질량과 중력은 비례하기에 같은 의미이다. 다른곳에서 중력이라 설명한다고 해서 다른 의미가 아니다.

IGRS

 

아래 사진과 같이 세계 측지계의 명칭이 구분 되지만,

거의 차이가 없다, 특히 WGS84 와 GRS80 의 경우에는 단반경만 0.1mm 의 차이를 지니기에

솔직히 말해서 구분 없이 사용해도 특별히 문제가 되지 않는다.

 

때문에 사용하는 프로그램이나, 작업하는 프로젝트 등에서 특별하게 세계 측지계 명칭을 언급한다면

해당 측지계를 기반으로 한 계산식을 이용해 사용하면 되고,

 

아닐 경우 보통 WGS84 World Geodetic 를 사용한다.

 

참고로 이러한 측지계의 반환값은 보통 '직각 측지계' (X,Y,Z) 값 이므로,

이를 Latitude, Longitude, Altitude 로 변환 해 주려면 변환식이 필요하다.

Convert Coordinates

이런 사이트에서 값을 이용해 테스트 해 볼 수 있다.

 

 

 

 

Geodetic 과 Geocentric 의 차이점.

What is the difference between geodetic latitude and geocentric latitude?

 

 

끝.