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[Java] 타원체간의 경위도 좌표계 변환 오픈소스 라이브러리

얼마전에 가벼운 좌표변환 오픈소스 라이브러리를 소개한 글(가벼운 좌표변환 오픈소스 라이브러리)을 올렸습니다. 상당히 가볍고 매우 다양한 좌표계 투영이 가능한 라이브러리이지만 서로 다른 타원체 간의 좌표 변환에 있어서 제약이 있는 라이브러리였습니다.

이 글은 그에 대한 해결책으로 서로 다른 타원체 간의 경위도 좌표계 간의 변환을 지원합니다. 먼저 소개해 드린 라이브러리와 이 글에서 소개해 드릴 라이브러리를 조합하면 상당한 정확한 좌표 변환 성과를 얻으실 수 있으리라 확신합니다.

먼저 이 라이브러리를 구성하고 있는 클래스(총 4개)들의 관계도를 살펴보면 다음과 같습니다.

사용자 삽입 이미지
보시면.. Ellip2Ellipsoid라는 클래스만이 나머지 클래스와 관계를 맺고 있고 나머지는 독립적입니다. 관계를 맺고 있지 않은 클래스를 먼저 살펴보는 것이 순서이므로.. 순서대로 하나 하나 살펴보면.. 먼저 Ellipsoid는 타원체를 나타냅니다. 장반경과 편평도로 타원체 하나를 정의할 수 있습니다. 그리고 Parameters7은 타원체간의 경위도 좌표 변환을 위한 변환 계수로써 7 Parameters를 의미합니다. Vaues3는 단순히 3개의 값을 담고 있는 클래스로써 경위도값과 높이값을 담는데 사용합니다. 이 클래스는 타원체간의 경위도 좌표 변환의 입력값고 결과값의 타입으로 사용합니다. 끝으로 이 세 클래스와 유일하게 관계를 맺고 있는 Ellip2Ellipsoid는 2개의 상이한 타원체 간의 경위도 좌표를 7개의 변환 계수를 사용해 변환해 주는 주요 클래스입니다.

이제 이 클래스들을 이용하여 실제로 Bessel1841 타원체와 WGS84 타원체 간의 경위도 좌표 변환의 코드를 예로 살펴보겠습니다.

Ellipsoid bessel1841 = new Ellipsoid(6377397.155, 1.0 / 299.152813);
Ellipsoid wgs1984 = new Ellipsoid(6378137, 1.0 / 298.257223563);
Parameters7 params = new Parameters7(
    -115.8, 474.99, 674.11, 
    -1.16, 2.31, 1.63, 
    6.43
);
  
Ellip2Ellipsoid transform = new Ellip2Ellipsoid(bessel1841, wgs1984, params);
  
Values3 src = new Values3(38, 128, 0);
Values3 dst = new Values3();
  
System.out.println("bessel lat/lng -> wgs84 lat/lng");
transform.transfom(src, dst);
System.out.println(src + " -> " + dst + "\n");

System.out.println("wgs84 lat/lng -> bessel lat/lng");
transform.reverseTransform(src, dst);
System.out.println(src + " -> " + dst);

1번와 2번 코드에 앞서 언급했던 2개의 타원체를 정의하고 있습니다. 타원체 정의는 장반경과 편평도값을 통해 가능합니다. 3번 코드는 타원체 간의 변환을 위한 변환계수로써 X, Y, Z의 3개 축에 대한 이동량 그리고 또 3개의 축에 대한 회전량 끝으로 축척차값입니다. 타원체 간의 경위도 좌표 변환은 단번에 이루어지는 것이 아니라 중간 단계로 지심좌표계라는 X, Y, Z축 좌표계로 변환하게 되는데 다시 지심좌표계를 또 다른 타원체로 변환하기 위해 지심좌표계 자체를 3축에 대해 이동하고 회전하며 크기를 조절하는 과정에서 이 7개의 변환 매개변수가 사용됩니다. 9번 코드를 통해 이렇게 생성한 2개의 타원체와 변환 매개변수로써 Ellip2Ellipsoid를 생성합니다. 그리고 11번 코드부터는 실제 각 타원체간의 경위도 좌표계의 변환입니다. 결과는 아래와 같습니다.

사용자 삽입 이미지
만약 다른 프로그램 등을 통해 좌표변환을 수행했을때 위의 결과와 차이를 보인다면 변환 매개변수값으로 다른 값을 사용했기 때문입니다. 즉 위의 코드에서 3번 코드의 Parameters7 클래스의 생성시 사용한 인자값들에 해당합니다. 위의 3번 코드에서 사용한 변환 매개변수를 현재 한국에서 사용하도록 권장하고 있는 매개변수로써 대다수의 좌표변환 툴에서 사용하고 있는 매개변수입니다. 끝으로 본 오픈소스에 대한 다운로드는 아래의 링크를 통해 받으시기 바랍니다.

끝으로 궁금하신 점은 댓글을 통해 남기시면 최대한 답변해 드리겠습니다. 또한 이 오픈소스 라이브러리는 지오서비스에서 개발했으며 LGPL 라이센스를 따릅니다.

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[GIS] 유용한 PostGIS의 SQL 문

geometry 필드를 가진 테이블이 구성하는 Row들이 구성하는 하나의 MBR을 얻는 쿼리문은 아래와 같으며 결과는 BOX(MinX MinY, MaxX MaxY) 형태입니다.

select ST_extent(the_geom) from public."tst_Table";

다음은 지정된 테이블의 스키마를 얻는 쿼리문입니다. attname은 필드명이며 atttypid는 필드타입에 대한 id 코드입니다. 그리고 atttypmod는 타입이 가변 길이 문자열(varchar type)일때 허용 최대 길이이며 실제보다 4만큼 더 크며 타입이 문자열이 아니면 -1입니다.

SELECT
    attname, atttypid, atttypmod
FROM 
    pg_attribute, pg_type
WHERE 
    typname = 'tst_Table' AND 
    attrelid = typrelid AND 
    attname NOT IN ('cmin', 'cmax', 'ctid', 'oid', 'tableoid', 'xmin', 'xmax');

atttypid에 대한 코드값에 해당하는 의미는 다음과 같습니다.

  • atttypid=16 : ‘boolean’
  • atttypid=17 : ‘bytea’
  • atttypid=18 : ‘char’
  • atttypid=19 : ‘name’
  • atttypid=20 : ‘int8’
  • atttypid=21 : ‘int2’
  • atttypid=22 : ‘int2vector’
  • atttypid=23 : ‘int4’
  • atttypid=24 : ‘regproc’
  • atttypid=25 : ‘text’
  • atttypid=26 : ‘oid’
  • atttypid=27 : ‘tid’
  • atttypid=28 : ‘xid’
  • atttypid=29 : ‘cid’
  • atttypid=30 : ‘oidvector’
  • atttypid=210 : ‘smgr’
  • atttypid=700 : ‘float4’
  • atttypid=701 : ‘float8’
  • atttypid=702 : ‘abstime’
  • atttypid=705 : ‘unknown’
  • atttypid=1007 : ‘_int4’
  • atttypid=1033 : ‘aclitem’
  • atttypid=1034 : ‘_aclitem’
  • atttypid=1042 : ‘bpchar’
  • atttypid=1043 : ‘varchar’
  • atttypid=1082 : ‘date’
  • atttypid=1083 : ‘time’
  • atttypid=1184 : ‘timestamp’
  • atttypid=1266 : ‘timetz’
  • atttypid=1700 : ‘numeric’
  • atttypid=2500 : ‘int1’
  • atttypid=2569 : ‘nucl’
  • atttypid=2570 : ‘prot’
  • atttypid=2522 : ‘nchar’
  • atttypid=2530 : ‘nvarchar’
  • atttypid=278 : ‘ntext’

다음은 geometry를 가지는 테이블의 지오메트리 타입을 얻는 쿼리문인데 하나의 테이블에 동일한 지오메트리 타입을 가지는 도형만 저장하고 있다는 가정이 필요합니다.

select GeometryType(the_geom) from public."tst_Table" limit 1;

그리고 어떤 MBR에 걸치는 도형을 공간검색하는 쿼리문은 다음과 같습니다.

SELECT
    the_geom
FROM  
    public."tst_Table"
WHERE 
    ST_Intersects 
    (
        the_geom, 
        ST_MakeEnvelope(456315, 382558, 460432, 386381, -1)
    );

위의 공간검색 쿼리는 PostGIS의 JDBC API를 사용하면 쉽게 지오메트리의 타입과 좌표값 등을 얻을 수 있습니다. 물론 자바 언어뿐 아니라 C언어에 대한 API도 제공합니다.

위의 SQL문은 MBR을 기준으로 MBR과 중첩되는 것을 검색하는 예이며 아래는 기준을 일반적인 지오메트리를 WKT 형식으로 받아 중첩되는 것을 검색하는 예입니다.

SELECT 
    *, ST_BOX2D(the_geom) 
FROM 
    public."tst_Table"
WHERE 
    ST_Intersects
    (
        the_geom, 
        'LINESTRING (244049 543725, 244134 543762)'::geometry
    );

덧붙여 검색 필드로써 ST_BOX2D를 사용해 검색된 항목의 MBR까지 얻어오도록 하였습니다.