투영 좌표계

Projected coordinate system
측지
Azimutalprojektion-schief kl-cropped.png
기초
개념
테크놀로지
표준(이력)
NGVD 29해수면 데이텀 1929
OSGB361936년 영국 무기조사국
SK-42시스템아 쿠르디나트 1942 고다
ED50유럽 데이텀 1950
SAD69남미 데이텀 1969
GRS 801980년 측지 참조 시스템
ISO 6709지리적 점 좌표. 1983년
NAD 83북미 데이텀 1983
WGS 84세계 측지 시스템 1984
NAVD 88N. American Vertical Datum 1988
ETRS89유럽 지상파 참고 자료1989년 시스템
GCJ-02중국어 난독화 데이터 2002
지리 URI포인트 2010에 대한 인터넷 링크
이 주제에 대한 자세한 내용은 공간 참조 시스템을 참조하십시오.
UTM 좌표계의 레이아웃.
"Easting and Northing"은 여기서 리다이렉트됩니다.북쪽의 동쪽과 혼동하지 말 것.

투영 좌표계, 평면 좌표계 또는 그리드 기준계라고도 알려진 투영 좌표계는 특정 지도 [1]투영에 의해 생성된 평면 표면상의 데카르트 좌표(x,y)를 사용하여 지구상의 위치를 나타내는 공간 기준계의 한 종류입니다."Universal Transverse Mercator WGS 84 Zone 26N"과 같은 투영된 각 좌표계는 지도 투영(특정 파라미터 포함), 좌표계를 지구상의 실제 위치에 결합하는 측지학적 기준의 선택, 원점 및 [2]측정 단위의 선택에 의해 정의된다.다양한 지역에서 다양한 목적을 위해 수백 개의 투영 좌표계가 지정되었습니다.

유니버설 크로스 머큐레이터, 스테이트 플레인 좌표계, 브리티시 내셔널 그리드와 같은 최초의 표준화 좌표계가 20세기에 생성되었을 때, 그것들은 일반적으로 그리드 시스템이라고 불렸다. 이 용어는 영숫자 그리드 참조로 좌표를 인코딩하는 군과 같은 일부 영역에서 여전히 일반적이다.그러나 투영 좌표계라는 용어는 최근 다른 유형의 공간 기준계와 명확하게 구별하기 위해 우세해지고 있다.EPSG 및 ISO 19111(Open Geospatial Consortium에 의해 Abstract Specification 2)과 같은 국제 표준 및 대부분의 지리 정보 시스템 [3][2]소프트웨어에서 사용됩니다.

역사

MGRS 그리드를 파란색으로 표시한 1954년 Aksai Chin 지역의 일부 AMS 지도.

지도 투영과 지리 좌표계(GCS, 위도 및 경도)는 헬레니즘 시대로 거슬러 올라가며 18세기 계몽주의 시대에 확산되었다.그러나 위도와 경도가 아닌 정확한 위치를 특정하기 위한 기초로서 사용되는 것은 20세기 혁신이다.

GCS의 3차원 삼각법보다 거리 등의 계산이 데카르트 좌표계에서 훨씬 간단하기 때문에 1930년대에 측량 및 엔지니어링을 위해 미국에서 개발된 주 평면 좌표계(SPCS)가 가장 초기의 것이었다.영국에서는 제1차 세계 대전 중 육군에 의한 이전 실험과 무기 [4]조사를 바탕으로 1938년에 영국 국가 그리드의 첫 번째 버전이 출시되었습니다.

제2차 세계 대전 동안, 현대 전쟁 연습은 군인들이 그들의 위치를 빠르고 정확하게 측정하고 보고해야 했고, 이로 인해 미국 육군 지도 서비스([5]AMS)와 다른 전투원들이 지도에 그리드를 인쇄하게 되었다.처음에는 각 전장이 자체 그리드 및 코딩 시스템을 갖춘 맞춤형 투영 방식으로 매핑되었지만, 이는 혼란을 초래했습니다.이것은 독일 [6]국방군이 원래 개발한 체계에서 채택된 범용 횡보 메르카토르 좌표계의 개발로 이어졌다.명확한 보고를 용이하게 하기 위해 영숫자 Military Grid Reference System(MGRS; 군사 그리드 참조 시스템)을 UTM 좌표의 부호화 스킴으로 작성하여 보다 쉽게 [5]통신할 수 있도록 했습니다.

전쟁 후 UTM은 점차적으로 사용자를 확보했고, 특히 과학계에서 그러했다.UTM 구역은 정치적 경계에 부합하지 않기 때문에 몇몇 국가는 영국을 따라 맞춤형 투영을 기반으로 자체 국가 또는 지역 그리드 시스템을 구축했다.특히 1980년대에 지리정보시스템의 등장으로 이러한 시스템의 이용과 발명이 급증했다.GIS는 위치를 정밀한 좌표로 지정해야 하며 이에 대해 수많은 계산을 수행하므로 마력을 계산할 때 구면 삼각법보다 데카르트 기하학을 선호합니다.최근 몇 년 동안 글로벌 GIS 데이터셋과 위성 내비게이션의 증가와 더불어 개인용 컴퓨터의 처리 속도가 높아짐에 따라 GCS의 사용이 다시 증가하고 있습니다.즉, 투영 좌표계는 여전히 시, 군, 주, 도, 소국 등 지역별 공간 데이터 인프라(SDI)에 저장된 GIS 데이터에서 매우 일반적이다.

시스템 사양

좌표계의 목적은 정확하고 모호하지 않은 측정, 통신 및 위치 계산을 수행하는 것이므로 정확하게 정의해야 합니다.EPSG 지오데틱 파라미터 데이터 세트는 이러한 정의를 기계가 읽을 수 있는 형태로 게시하기 위한 가장 일반적인 메커니즘이며, 많은 GIS 및 기타 위치 인식 소프트웨어 [3]프로그램의 기초를 형성합니다.투영된 SRS 사양은 다음 세 부분으로 구성됩니다.

  • 각 위치를 튜플(x, y)로 측정할 수 있는 추상적인 2차원 데카르트 좌표계. UTM과 같은 많은 시스템에서 Easting 및 Northing이라고도 합니다.좌표계 정의에는 평면 표면, 원점, 각 측정의 방향을 정의하는 직교 축 집합 및 측정 단위(일반적으로 미터 또는 미국 피트)가 포함되어야 합니다.
  • 지구의 위치에 연결된 좌표계의 평면 표면을 만드는 지도 투영 옵션입니다.일반적인 투영 유형(예: 램버트 Conformal Cornic, Transverse Mercator) 외에도 좌표계 정의는 중심점, 표준 평행, 척도 계수, 거짓 원점 등과 같은 사용할 매개변수를 지정한다.이러한 매개변수를 사용하면 투영법의 기본 공식은 위도와 경도를 시스템의 (x, y) 좌표로 직접 변환합니다.
  • 지구 타원체의 선택을 포함하는 측지 기준 선택입니다.이는 위도 및 경도(GCS)에 대한 측정 프레임워크를 제어하여 좌표계를 지구의 실제 위치에 구속합니다.따라서 기본 위도와 경도 값이 다르기 때문에 UTM 공식은 동일하지만 "UTM NAD83 Zone 14N"의 위치와 "UTM NAD27 Zone 14N"의 동일한 위치 간에는 상당한 차이가 있을 것이다.일부 GIS 소프트웨어에서는 정의의 이 부분을 특정 지리적 좌표계의 선택이라고 합니다.

투영

상세 정보:지도 투영

지도상의 지리적 위치의 위치를 설정하기 위해 지도 투영을 사용하여 측지 좌표를 지도상의 평면 좌표로 변환합니다. 즉, 기준 타원체 좌표와 높이를 지도의 평평한 표면에 투영합니다.기준 위치 그리드에 적용된 지도 투영과 함께 기준 위치를 표시하기 위한 그리드 시스템을 구축합니다. 일반적으로 등각 투영법이 선호된다.일반적인 지도 투영법에는 횡단 메르카토르(Universal Transverse Mercator, British National Grid, 일부 주의 주 평면 좌표계에 사용), 람버트 컨포멀 코닉(SPCS의 일부 주) 및 메르카토르(스위스 좌표계)가 포함된다.

지도 투영식은 지도 투영 위치에 따라 달라지는 매개변수와 투영 지오메트리에 따라 달라집니다.매개변수 세트는 프로젝트 유형 및 투영에 대해 선택한 규칙에 따라 달라질 수 있습니다.UTM에서 사용되는 횡단 메르카토르 투영법의 경우, 연관된 매개변수는 자연 원점의 위도와 경도, 거짓 북쪽 및 거짓 동쪽 방향 및 전체 축척 계수입니다.[7]특정 위치 또는 그리프와 관련된 매개변수를 고려할 때, 횡단 메르카토르의 투영 공식은 대수 함수와 삼각 [7]: 45-54 함수의 복잡한 혼합이다.

Easting-Northing

모든 지도 투영에는 예를 들어 타원체와 평면 지도 표면이 일치하는 자연 원점이 있으며, 이 점에서 투영식은 (0,0)[7]의 좌표를 생성한다.지도상의 Northing 및 Easting 좌표가 음수가 되지 않도록(측정, 통신 및 계산이 용이하도록) 지도 투영에서 실제 원점을 상쇄하는 잘못된 Northing 및 False Easting 값으로 지정된 잘못된 원점을 설정할 수 있습니다.예를 들어 UTM에서 각 북쪽 구역의 원점은 구역의 중앙 자오선에서 서쪽으로 500km 떨어진 적도의 지점이다(구역의 가장자리는 서쪽으로 400km 미만이다).이는 구역 내의 모든 좌표를 원점의 동쪽과 북쪽에 양수 값으로 만드는 바람직한 효과가 있습니다.이것 때문에, 그것들은 종종 Easting과 Northing이라고 불린다.

북쪽 그리드

GN(Grid North)은 지도 투영에서 그리드 선을 따라 북쪽으로 향하는 방향을 가리키는 탐색 용어입니다.이는 진정한 북쪽(북극 방향) 및 자북(나침반 바늘이 가리키는 방향)과 대조됩니다.미국 지질조사국과 영국 무기조사국을 포함한 많은 지형도들은 북쪽, 진짜 북쪽,[8] 자북의 그리드 차이를 나타낸다.

Ordnance Survey 지도의 격자선은 영국을 콘월 서쪽 대서양에 있는 가상의 영점의 동쪽인 1킬로미터 정사각형으로 나눈다.그리드 선은 True North와 약간 다른 그리드 North를 가리킵니다.이 변동은 본초 자오선 서쪽 2도에 있는 지도의 중앙 자오선(북남선)에서 0이며 지도 가장자리에서 가장 크다.북쪽 그리드와 북쪽 그리드의 차이는 매우 작으며 대부분의 항법 목적에서 무시할 수 있습니다.그 차이는 평평한 지도와 둥근 지구 사이의 대응이 반드시 불완전하기 때문에 존재한다.

남극점에서 그리드는 통상적으로 본초 [9]자오선을 따라 북쪽을 가리키고 있다.자오선은 극에 수렴하기 때문에 진정한 동서 방향은 짐벌 잠금과 유사한 상태로 빠르게 변화합니다.북쪽 그리드가 이 문제를 해결합니다.

그리드 참조 인코딩

투영된 좌표계의 위치는 다른 데카르트 좌표계와 마찬가지로 Easting/Northing 또는 (x, y) 쌍으로 측정되고 보고됩니다.이 쌍은 일반적으로 동쪽 첫째, 북쪽 둘째로 표현됩니다.예를 들어 아시니보인 산의 정상(Asiniboine)50°52°10°N 115°3UTM 존 11의 브리티시컬럼비아/앨버타 경계에서 -115.65083°W/50.86944; -115.65083).(0594934mE, 5636174mN)이것은 11구역의 거짓 원점에서 거의 600km 동쪽으로, 적도에서 560만 미터 북쪽에 있다는 것을 의미한다.

그러한 정확한 숫자는 GIS와 다른 컴퓨터 데이터베이스에 저장 및 계산하기 쉽지만, 인간이 기억하고 통신하는 것은 어려울 수 있다.따라서, 20세기 중반 이후, 숫자를 줄이거나 영숫자 문자열의 형태로 변환하는 대체 인코딩이 존재해 왔습니다.

예를 들어, 참가자들에게 일반적인 위치를 이미 알고 있고 [10]가정할 수 있는 경우 잘린 그리드 참조를 사용할 수 있다.(선행하는) 최상위 자릿수는 세계의 일부를 나타내며 (추적하는) 최하위 자릿수는 대부분의 경우 필요하지 않은 정밀도를 제공하므로 일부 용도에는 필요하지 않을 수 있습니다.이를 통해 사용자는 예시 좌표를 다음과 같이 단축할 수 있습니다.949-361숨김으로써05nnn34 56nnn74(이 경우는 유효 자리수(이 경우는 3, 4, 및 5)[11]가 양쪽에서 인식되고 있는 것을 전제로 하고 있습니다).

영숫자 인코딩에서는 일반적으로 코드를 사용하여 세계를 큰 격자 사각형으로 분할하여 최상위 자리를 대체합니다.예를 들어 밀리터리 그리드 기준 시스템에서 위의 좌표는 그리드 11U(UTM 존 11 5xxxxxxxxxmN을 나타냄)와 그리드 셀 NS(두 번째 자리 5xxxxxxmE x6xxxxxm N을 나타냄)에 있으며 필요한 만큼 나머지 자리수가 보고되어 MGRS 그리드 기준 11은 NS 361이다.934 36174).

격자선이 있는 일반적인 지도

무기 조사 국가 그리드(영국) 및 기타 국가 그리드 시스템은 유사한 접근방식을 사용한다.Ordnance Survey 지도에서 각 Easting 및 Northing 그리드 라인은 영국 남서부 해안에서 바로 떨어진 원점을 가진 영국 국가 그리드 참조 시스템에 기반하여 두 자리 코드가 지정된다.이 영역은 100km의 정사각형으로 나뉘며, 각 사각형은 두 글자의 코드로 표시됩니다.각 100km 정사각형 내에서 숫자 그리드 기준이 사용된다.Eastings와 Northings는 1킬로미터 떨어져 있기 때문에, Northing과 Easting의 조합은 지상의 1킬로미터 정사각형을 나타내는 4자리 그리드 기준을 제공합니다.규칙은 원하는 사각형의 왼쪽 아래 모서리를 호출하는 그리드 참조 번호입니다.위의 예시에서 마을 리틀 플럼튼은 6901칸에 위치해 있는데, 마을 라벨이 6802칸과 6902칸으로 되어 있지만 대부분의 건물(오렌지색 상자 기호)은 6901칸으로 되어 있습니다.

정확

그리드 참조에 더 많은 자릿수를 추가할수록 참조가 더 정확해집니다.Little Plumpton에서 특정 건물을 찾기 위해 4자리 참조에 2자리 숫자를 추가하여 6자리 참조를 만듭니다.나머지 두 자리 숫자는 1킬로미터의 정사각형 내 위치를 나타냅니다.현재 그리드 정사각형 내에 추가로 10x10 그리드를 상상해 보십시오(또는 Romer를 그리거나 겹칩니다).중첩된 10×10 그리드의 100개의 정사각형 중 어느 것이든 0부터 9까지의 숫자를 사용하여 정확하게 기술할 수 있습니다(0은 왼쪽 아래 정사각형, 9는 오른쪽 위 정사각형).

리틀 플럼튼 교회의 경우, 이것은 숫자 6과 숫자 7(왼쪽에서 오른쪽 축(동쪽)에 6과 아래쪽에서 위쪽 축(북쪽)에 7)을 부여합니다.이것들은 동일한 좌표 축을 설명하는 두 자리 뒤에 네 자리 그리드 참조에 추가되며, 따라서 교회에 대한 여섯 자리 그리드 참조는 696017이 된다.이 참조문헌은 단일 지점이 아닌 100m x 100m 정사각형을 설명하지만 일반적으로 이 정밀도는 항법 목적에 충분하다.지도상의 기호는 어떤 경우에도 정확하지 않다. 예를 들어 위 예시의 교회는 기호가 축척될 경우 약 100x200m가 될 것이다.따라서 실제로 검은 사각형 가운데는 실제 교회의 지도 위치를 나타내며 실제 교회 크기와는 무관하다.

더 높은 정밀도를 위해 더 큰 숫자로 구성된 그리드 참조는 대규모 지도와 정확한 로머를 사용하여 결정할 수 있다.이는 측량에는 사용될 수 있지만 일반적으로 보행자나 자전거 타는 사람 등을 위한 육지 탐색에는 사용되지 않는다.핸드헬드 GPS 수신기의 가용성이 증가하고 비용이 감소함에 따라 지도 없이도 정확한 그리드 참조를 확인할 수 있지만, 처음 6자리 숫자만 읽어내지 않으려면 GPS가 얼마나 많은 숫자를 표시하는지 아는 것이 중요합니다.GPS 장치는 일반적으로 Easting 및 Northing 값에 대한 5개 번호의 두 그룹에 기반하여 10자리 그리드 기준을 제공합니다.정밀도가 연속적으로 상승할 때마다(6자리부터8자리부터 10자리까지) 10배씩 더 정확하게 위치를 가리킵니다.영국에서는 적어도 6자리의 그리드 참조가 100m 변의 정사각형을 나타내므로 8자리의 참조는 10m 사각형을 나타내며, 10자리의 참조는 1m 사각형을 나타낸다.10자리 GPS 판독값에서 표준 6자리 그리드 기준을 제공하려면 4자리, 5자리, 9자리 및 10자리 숫자를 생략해야 하므로 처음 6자리 숫자만 읽지 않는 것이 중요합니다.

투영된 CRS의 예시

불규칙한 구역이 빨간색으로 표시된 등각 세계 지도상의 UTM 구역
상세 정보:국가 좌표 기준계 목록

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Chang, Kang-tsung (2016). Introduction to Geographic Information Systems (9th ed.). McGraw-Hill. p. 34. ISBN 978-1-259-92964-9.
  2. ^ a b "OGC Abstract Specification Topic 2: Referencing by coordinates Corrigendum". Open Geospatial Consortium. Retrieved 2018-12-25.
  3. ^ a b "Using the EPSG geodetic parameter dataset, Guidance Note 7-1". EPSG Geodetic Parameter Dataset. Geomatic Solutions. Retrieved 15 December 2021.
  4. ^ Russell, Don. "Understanding Maps: The British National Grid". Uncharted 101. Retrieved 21 December 2021.
  5. ^ a b Raisz, Erwin (1948). General Cartography. McGraw-Hill. pp. 225–229.
  6. ^ Buchroithner, Manfred; Pfahlbusch, René (2017). "Geodetic grids in authoritative maps – new findings about the origin of the UTM Grid". Cartography and Geographic Information Science. 44 (3): 186–200. doi:10.1080/15230406.2015.1128851.
  7. ^ a b c "Geomatics Guidance Note Number 7, part 2 Coordinate Conversions and Transformations including Formulas" (PDF). International Association of Oil and Gas Producers (OGP). pp. 9–10. Archived from the original (PDF) on 6 March 2014. Retrieved 5 March 2014.
  8. ^ Estopinal, Stephen V. (2009). A Guide to Understanding Land Surveys. John Wiley & Sons. p. 35. ISBN 978-0-470-23058-9.
  9. ^ '남극 이동' 2011-07-16년 NASA 퀘스트 웨이백머신 아카이브
  10. ^ "Truncated Grid References". Bivouac.com – Canadian Mountain Encyclopedia. 2006-11-17.
  11. ^ "Grids and Reference Systems". National Geospatial-Intelligence Agency. Retrieved 4 March 2014.