<시리즈> "국가GIS" 심층진단 (25);지구 좌표계 (상)

좌표계는 지형공간정보에 대한 인식확산과 함께 최근 2~3년간 논의가 활발 히이루어진 분야이다.

기존에 단순히 측량적 관점에서만 보아왔던 좌표계가 전자.디지털 분야와의접목으로 인해 응용분야가 확산됨에 따라 더이상 좌표계 자체의 관점으로 만볼 수는 없게 됐다.

좌표계는 지구 내부의 측량이라는 지구 자체적인 관점뿐만 아니라 인공위성의 궤도추적 등 우주산업의 발전과 관련해 일반인에게까지 접근해 오고 있기때문이다. 한국측지학회와 한국지형공간정보학회는 지리정보시스템(GIS) 구축과 관련 한좌표계를 정의하고 이를 연구하는 논의의 중심으로 부각되고 있다.

좌표계와 관련해 최근 내무부.건설교통부.과기처.국방부 등 정부부처는 공동으로 GPS 기준점 마련을 위한 측정망 설정작업에 나서고 있다.

좌표계는 지구가 어떤 형상을 가지고 있는 것으로 보느냐에서 출발한다.

지구형상의 정의라는 지구과학적 또는 측지.측량학적 논의는 차치하고라도 첨단전자기술과 지도(측지측량)가 결합되는 GIS분야의 좌표와 관련된 만큼 결코 가벼이 할 수 없는 문제이다.

지구형상의 정의를 위한 육지나 해양 등 자연상태의 물리적 지표면은 매우 복잡해 수학적인 계산의 기준으로 사용하기 곤란하다.

또한 지구의 중력 포텐셜론에 의해 정의되는 지오이드(Geoid)는 이 보다 훨씬 매끄럽지만 위치결정 등에 필요한 수학적인 계산이 복잡하므로 회전타원체를 도입、 측량계의 기준으로 사용하고 있다.

극히 정확한 위치결정이나 측지학적인 문제를 다룰때는 중력장을 고려하여 지표면을 수학적으로 표시하는 텔루로이드(Telluroid)、 의사 지오이드 등도사용한다. 부피와 모양이 실제지구와 가장 가까운 회전타원체인 지구타원체의 크기는삼각측량 등을 바탕으로 결정하거나 (베셀이나 클라크) 중력측량값을 클레르 의 정의에 따라 해석해 결정(헬메르트、 헤이퍼드)하며 학자마다 각각 다른 값을 제시하고 있다.

지구의 형상에 대한 정의는 이와같이 학자마다 다르기 때문에 그간 좌표계 의문제는 혼란을 겪어왔다.

그동안 세계 각국은 국제측지학및 지구물리학연합(IUGG)과 세계측지학학회 IAG 가 1930년에 결정한 국제중력식의 결정에 따라 지구의 형태와 크기를중력장으로 정의하고 이를 측지측량기준계로 확립、 이후 수십년간 측지측량 기준계로 널리 사용해 왔다.

국제측지학및 지구물리학연합총회가 국제적인 측량및 측지작업에는 하나의통일된 지구타원체 값을 사용하기로 처음 결의한 것이 1924년이었고 이 타원 체가 국제지구타원체로 불린다.

이러한 가운데 1940년대까지 대부분의 선진국들이 경제적 또는 군사적 필요와 자국의 영토를 관리하기 위한 독자적 지역 기준계를 개발하여 사용해왔다. 예를 들어 우리나라의 경우는 국지기준계로서 베셀타원체(Bessel 1841)를 바탕으로 한 동경좌표계를 기본으로 삼고 있다.

국지기준계는 각각 다른 장반경과 편평률을 가진 타원체로 지구의 형상을 정의하며 클라크.에베레스트 타원체 등 다양한 타원체를 이용한 11개의 좌표 계가 존재한다.

그러나 대륙과 대륙간의 전세계적인 측지정보를 얻기위해 통합된 측지측량 기준계의 필요성이 대두되고 있으며 이러한 노력의 하나가 WGS체계.

1950년대말 미국방성에서 전세계에 대해 통일된 좌표계를 사용할 수 있도록세계 측지측량 기준계(WGS1960:World Geodetic System 1960)라는 지심좌표 계를 만든 것이 그 시작이다.

WGS 개발위는 기하학적으로 정의한 지구타원체를 좀더 실제값과 가깝게 만드는 노력을 진행한다.

WGS체계는 지오이드를 바탕으로 좌표계를 설정하게 된다. 따라서 이 체계 의원점은 지구의 질량중심이 된다.

지오이드는 지구의 70%이상을 점하고 있는 평균해수면을 육지까지 연장해 지구전체를 둘러쌌다고 가상한 곡면을 일컫는다.

그러나 화산활동 등 지각 변화에 따라 지구형상이 끊임없이 변화하며 이에따른 각 지역별 밀도가 바뀌게됨으로써 WGS체계도 변화된다.

WGS는 전세계적으로 통일성이 있다는 점에서 최근 국내에서도 도입필요성 에대한 기본연구가 활발히 진행되고 있다.

정부부처의 GPS측정망 설치노력은 GPS가 WGS좌표계를 기본으로 하고 있다는점에서 관심의 대상이 되고 있기도 하다.

그러나 WGS체계는 *미국방부 주도의 체계가 갖는 정치.군사적인 면 *기 존의 베셀좌표계로 이뤄진 좌표체계의 WGS체계 변환시 가져올 혼란 *WGS체 계도입시의 사회.경제적 부담 등이 문제점으로 지적됐다. <이재구 기자>