지구통계학에서의 PROJ 소개
빌드업
지구는 둥글며, 더 자세하게는 타원구로 보고 있다. 지구를 단순히 축소시켜놓은 ‘지구본’은 정확한 모형일 뿐 쓰임새가 그다지 많지 못한데, 아무래도 인류는 아직 평면에 놓인 그림이 편하다. 이에 따라 다양한 좌표계가 고안되었는데, 그 종류가 좀… 심하게 다양하다.
예를 들어 우리가 흔히 보는 세계지도는 면적이 왜곡되는 대신 경도longitude와 위도latitude가 정확한 머케이터 프로젝션mercator projection을 사용하고 있고,2 다른 여러 방식이 나름의 장점과 이유를 가지고 고안되었다.
이러한 프로젝션들이 ‘곡면을 평면 속에 가두는 일’인 이상 어떤 부분에선, 어느 정도는 왜곡과 손실이 있을 수밖에 없다. 혹은 정확하지만 도저히 쓸 수 없을 정도로 복잡할 수도 있고, 전세계적으로는 잘 맞는 편이지만 아주 작은 특정 지역에선 그 정교함이 무뎌지는 상황도 상정할 수 있다.
이는 지구만의 문제도 아니고, 우리가 행성planet이라 부를 수 있는 천체에 관심을 가지는 이상 어떻게 하나로 통일하고 표준화 시킬 수가 없는 문제다. 대세와 주류는 있겠지만, 결국 다양한 좌표계가 난립하게 된다. 이제 관건은 그 좌표계들 사이를 어떻게 왔다갔다 하는 것이냐다.
소개
PROJ는 어떤 CRScoordinate Reference system에서 다른 CRS로 바꿔주는 작업을 수행하며 공간통계학을 한다면 모르기가 어려운, 못해도 한 번은 접할 수 밖에 없는 지리공간 좌표변환 소프트웨어다. 그 구현이나 래핑wrapping 자체는 프로그래밍 언어나 워크프레임에 상관 없이 쉽게 찾아볼 수 있다:
예시
PROJ를 구체적으로 어떻게 쓰는지는 그 구현마다 달라서 하나하나 설명하는 의미도 없고 애초에 가능하지도 않다. 언어에 괘념치 말고 줄리아에서는 어떻게 쓰이는지 살펴보자.
using Proj
trans = Proj.Transformation("EPSG:4326", "+proj=utm +zone=32 +datum=WGS84")
trans(55, 12)
# -> (691875.632137542, 6.098907825129169e6)
줄리아에서는 Proj.Transformation 함수를 통해
- EPSG:4326 좌표계의 좌표를
- UTM 도법을 사용하고, zone 32에 datum이 WGS84인 좌표계의 좌표로
- 매핑해주는 변환(함수 자체)을 리턴해서
- EPSG:4326의 좌표 (55, 12)를 넣으니 (691875.632137542, 6.098907825129169e6)로 변환된 결과를 얻었다.
여기서 +proj나 +zone, +datum이 실제로 무엇을 의미하는지는 공식 다큐멘테이션에서 찾으며 알아가야한다. 이러한 좌표계의 정의는 문자열을 통해 이루어지며, 지리통계학이라는 분야에서 통용되는 고유의 문법으로 보아야한다.
한국 주요 좌표계
OSGeo 한국어지부 공식사이트에서 주요 좌표계 목록을 확인할 수 있다.
23년 01월 27일 아카이브
전지구 좌표계
전세계를 한번에 나타내야 할 때 많이 쓰이는 좌표계들입니다.
- WGS84 경위도: GPS가 사용하는 좌표계
EPSG:4326, EPSG:4166 (Korean 1995)
+proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs
- Bessel 1841 경위도: 한국과 일본에 잘 맞는 지역타원체를 사용한 좌표계
EPSG:4004, EPSG:4162 (Korean 1985)
+proj=longlat +ellps=bessel +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- GRS80 경위도: WGS84와 거의 유사
EPSG:4019, EPSG:4737 (Korean 2000)
+proj=longlat +ellps=GRS80 +no_defs
- Google Mercator: 구글지도/빙지도/야후지도/OSM 등 에서 사용중인 좌표계
EPSG:3857(공식), EPSG:900913(통칭)
+proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +no_defs
UTM
전세계를 6도 단위로 나누는 표준적인 TM으로 군사지도에서 많이 사용합니다.
- UTM52N (WGS84): 경도 120~126도 사이에서 사용
EPSG:32652
+proj=utm +zone=52 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs
- UTM51N (WGS84): 경도 126~132도 사이에서 사용
EPSG:32651
+proj=utm +zone=51 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs
보정안된 오래된 지리원 표준
이 좌표계들은 EPSG에 등록되어 있지만, lon_0값의 문제로 실제로는 거의 사용되지 않습니다. 오래된 지리원 표준이 현업에서 실제 사용된 좌표계입니다
- 동부원점(Bessel): 강원도 등 동부지역
EPSG:2096
+projtmerc +lat_0=38 +lon_0=129 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- 중부원점(Bessel): 서울 등 중부지역
EPSG:2097
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- 서부원점(Bessel): 서해5도 등 서부지역
EPSG:2098
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=125 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
오래된 지리원 표준
2002년 이전에 지리원의 지형도와 KLIS 등 국가 시스템에서 사용되었던 좌표계입니다.
- 보정된 서부원점(Bessel) - KLIS에서 서부지역에 사용중
EPSG:5173
+projtmerc +lat_0=38 +lon_0=125.0028902777778 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- 보정된 중부원점(Bessel): KLIS에서 중부지역에 사용중
EPSG:5174
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127.0028902777778 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- 보정된 제주원점(Bessel): KLIS에서 제주지역에 사용중
EPSG:5175
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127.0028902777778 +k=1 +x_0=200000 +y_0=550000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- 보정된 동부원점(Bessel): KLIS에서 동부지역에 사용중
EPSG:5176
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=129.0028902777778 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- 보정된 동해(울릉)원점(Bessel): KLIS에서 울릉지역에 사용중
EPSG:5177
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=131.0028902777778 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
KATEC 계열
한반도 전체를 하나의 좌표계로 나타낼 때 많이 사용하는 좌표계입니다.
- UTM-K (Bessel): 새주소지도에서 사용 중
EPSG:5178
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127.5 +k=0.9996 +x_0=1000000 +y_0=2000000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
- UTM-K (GRS80): 네이버지도에서 사용중인 좌표계
EPSG:5179
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127.5 +k=0.9996 +x_0=1000000 +y_0=2000000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
// 2014년 1월 21일 신상희 추가
- 네비게이션용 KATEC 좌표계(KOTI-KATEC)
EPSG 없음. 비공식 좌표계임.
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=128 +k=0.9999 +x_0=400000 +y_0=600000 +ellps=bessel +units=m +no_defs +towgs84=-115.80,474.99,674.11,1.16,-2.31,-1.63,6.43
타원체 바꾼 지리원 표준
과거 지리원 좌표계에서 타원체와 lon_0 문제를 수정한 좌표계로 2000년대 초반에 잠시 많이 사용되었습니다.
- 서부원점(GRS80)-falseY:50000
EPSG:5180
+projtmerc +lat_0=38 +lon_0=125 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 중부원점(GRS80)-falseY:50000: 다음지도에서 사용중인 좌표계
EPSG:5181
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 제주원점(GRS80)-falseY:55000
EPSG:5182
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127 +k=1 +x_0=200000 +y_0=550000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 동부원점(GRS80)-falseY:50000
EPSG:5183
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=129 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 동해(울릉)원점(GRS80)-falseY:50000
EPSG:5184
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=131 +k=1 +x_0=200000 +y_0=500000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
현재 국토지리정보원 표준
2002년 이후에 국토지리정보원 지형도에서 사용중인 좌표계입니다.
- 서부원점(GRS80)-falseY:60000
EPSG:5185
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=125 +k=1 +x_0=200000 +y_0=600000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 중부원점(GRS80)-falseY:60000
EPSG:5186
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=127 +k=1 +x_0=200000 +y_0=600000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 동부원점(GRS80)-falseY:60000
EPSG:5187
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=129 +k=1 +x_0=200000 +y_0=600000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
- 동해(울릉)원점(GRS80)-falseY:60000
EPSG:5188
+proj=tmerc +lat_0=38 +lon_0=131 +k=1 +x_0=200000 +y_0=600000 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
흥미롭게도 이 근사한 짤은 지구 평평론자가 만들었다: https://flatearth.ws/map-projection ↩︎