▣ 좌표계(Coordinate System)
좌표계는 어느 특정 지점의 위치를 문자와 숫자로 표시하는 수학적인 체계이다.
좌표계는 일반적으로 지리 좌표계(Geographic Coordinate)라고 불리는 경위도 좌표계(Geodetic longitude and latitude)와 평면직각좌표계(Projected Coordinate)로 나눌 수 있다.
3차원의 지구 타원체상에서 위치를 표시하기 위해서는 경위도 좌표계가 편리하다.
하지만 타원체면의 경위도 좌표계를 투영법을 통해 지도에 표현하면 경위도선은 직선이 아니라 약간의 곡선 형태가 되기 때문에 지도상에서 위치를 표시하기에는 다소 불편한 점이 있다.
따라서 투영된 평면(지도)상에 경위도 좌표계 외에 직각 형태의 새로운 격자 좌표계를 그려 지도 작성 및 활용에 편의를 도모하는데 이러한 좌표계를 평면직각좌표계라고 한다.
1. 경위도 좌표계(Geodetic longitude and latitude)
지구를 타원체로 가정하고 그 타원체상에 위치를 표시할 때 가장 일반적으로 위도와 경도를 이용한다.
위도와 경도를 통해 위치를 표시하는 체계를 경위도 좌표계라 한다.
위도와 경도는 각도의 개념인데 한 바퀴를 360도(°)로 나눈다.
* 위도(Latitude)
지구 자전축이 북쪽의 지표면에 닿는 부분이 북극이 되고 남쪽의 지표면에 닿는 부분이 남극이 된다.
지구의 자전축이 수직인 상태라고 가정하였을 때, 지구를 수평으로 똑같이 둘로 나누게 되면 북쪽이 북반구(Northern Hemisphere)가 되고, 남쪽이 남반구(Southern Hemisphere)가 된다.
이 때, 지표면의 절단선 부분을 적도(Equator)라고 하고, 절단면을 적도면이라 하며, 적도면에서 지구 자전축이 닿는 부분을 지구 중심이라 한다.
위도에는 크게 지심 위도(Geocentric Latitude)와 측지 위도(Geodetic Latitude)가 있다.
지표면의 특정 지점(A)에서 지구 중심으로 그은 선이 적도면과 이루는 각(a)을 그 지점의 지심 위도라 하고, 특정 지점(A)에서 타원체의 수직방향으로 그은 선이 적도면과 이루는 각(b)을 그 지점의 측지 위도라 한다.
이 때 특정 지점이 북반구에 위치한 경우에는 그 위도값을 북위(North Latitude)라고 하고, 남반구에 위치한 경우에는 남위(South Latitude)라고 한다.
이렇게 위도가 두가지로 나뉘는 것은 지구가 완전한 구가 아니라 타원체이기 때문이며, 우리가 일반적으로 얘기하는 위도는 측지 위도이다.
위도값이 북위 30도인 경우에는 간단히 N30°로 표기하고, 남위 30도인 경우에는 간단히 S30°로 표기한다.
북극점의 위도값은 N90°가 되고, 남극점의 위도값은 S90°가 되며, 적도의 위도값은 0°가 된다.
지표면에서 동일한 위도값을 가지는 지점들을 연결한 선을 위도선(Parallel) 또는 위선이라 한다.
일정 단위의 위도선들은 세계 어디서나 그 간격이 대체적으로 일정하다.
* 경도(Longitude)
지구 자전축을 한 변으로 하고 나머지 변은 지표면과 접하는 반원모양의 평면을 수직권이라고 하며, 수직권에서 지표면에 접하는 변을 자오선(Meridian), 경도선 또는 경선이라고 한다.
특히, 영국의 그리니치 천문대(Greenwich Royal Observatory)를 지나는 자오선을 본초 자오선(Prime Meridian)이라고 한다.
본초 자오선을 따라 지구를 둘로 나눌 경우, 그리니치 천문대을 기준으로 동쪽을 동반구(Eastern Hemisphere)라 하며 서쪽을 서반구(Western Hemisphere)라 한다.
지표면의 어떤 한 지점(B)을 접하는 수직권이 본초 자오선을 접하는 수직권과 이루는 각도(c)가 바로 그 지점(B)의 경도가 된다.
그러므로 한 수직권에 접한 지점들은 동일한 경도값을 가진다.
특히, 동반구상의 경도를 동경(East Longitude)이라고 하며, 서반구상의 경도를 서경(West Longitude)이라고 한다.
경도값이 동경 128도인 경우에는 간단히 E128°로 표기하고, 서경 128도인 경우에는 간단히 W128°로 표기한다.
본초 자오선의 경도가 0˚가 되고, 날짜 변경선은 주로 동경(또는 서경) 180˚에 위치한다.
일정 단위의 경도선들은 적도 부근에서 간격이 가장 넓고, 극지역으로 갈수록 좁아져 남극과 북극에서는 모두 모이게 된다.
* 경위도 좌표포맷(Position Format)
일상생활에서 1도(°)는 매우 작은 각도라고 볼 수 있다.
하지만 위도 1° 차이는 지표면에서 약 111km 거리에 해당한다.
그러므로 경위도 좌표계를 통해 좀 더 정확한 위치를 나타내기 위해서는 도(°)단위를 보다 세분화할 필요가 있다.
경위도 좌표계를 세분화하여 표현하는 방식에는 다음과 같은 세가지 좌표포맷이 있다.
▶ hddd.ddddd° : [도] 포맷이라 하며, 도(°)단위 정수 이하를 소수로 표현한 경우로 소수 여섯째자리에서 반올림하여 소수 다섯째자리까지 표기한다. 여기서 사용된 약자 중 h는 반구(Hemisphere)를 뜻하는 것으로 북위·남위 또는 동경·서경을 표현한 것이고, d는 도(Degree)를 뜻한다. 경기도 지역에서 위도 0.00001° 차이는 약 1.1m 거리에 해당하며, 경도 0.00001° 차이는 약 0.9m 거리에 해당한다.
예) N37.42013° E126.99172°
▶ hddd°mm.mmm' : [도/분] 포맷이라 하며, 도단위 소수를 대신하여 분(')단위를 사용한 경우로 1도의 각도를 60등분하면 1분의 각도가 된다. 분단위 정수 이하는 소수로 표현하되, 소수 넷째자리에서 반올림하여 소수 셋째자리까지 표기한다. 여기서 사용된 약자 중 m은 분(Minute)을 뜻한다. 경기도 지역에서 위도 0.001' 차이는 약 1.8m 거리에 해당하며, 경도 0.001' 차이는 약 1.5m 거리에 해당한다.
예) N37°25.208' E126°59.503'
▶ hddd°mm'ss.s" : [도/분/초] 포맷이라 하며, 분단위 소수를 대신하여 초(")단위를 사용한 경우로 1분의 각도를 60등분하면 1초의 각도가 된다. 초단위 정수 이하는 소수로 표현하되, 소수 둘째자리에서 반올림하여 소수 첫째자리까지 표기한다. 여기서 사용된 약자 중 s는 초(Second)를 뜻한다. 경기도 지역에서 위도 0.1" 차이는 약 3.1m 거리에 해당하며, 경도 0.1" 차이는 약 2.5m 거리에 해당한다.
예) N37°25'12.5" E126°59'30.2"
세가지 좌표포맷의 예로 명시한 좌표값들은 실제 같은 지점을 나타낸다.
단지, 좌표포맷에 따라 변환해서 표현한 것이다.
실제 좌표값을 활용함에 있어 이처럼 필요에 따라 그 표현 포맷을 달리할 수 있어야 한다.
위에서 예시했던 [도/분/초] 포맷의 N37°25'12.5"를 [도/분] 포맷과 [도] 포맷으로 변환해 보자.
우선, 12.5"를 60으로 나누고, 소수 넷째자리에서 반올림하여 소수 셋째자리까지 표기하면 0.208이 되며, 이는 분단위의 소수가 된다.
분단위 정수인 25에 소수 0.208을 더하면 25.208'이 되므로 [도/분/초] 포맷의 N37°25'12.5"는 [도/분] 포맷의 N37°25.208'이 된다.
다시, 25.208'을 60으로 나누고, 소수 여섯째자리에서 반올림하여 소수 다섯째자리까지 표기하면 0.42013이 되며, 이는 도단위의 소수가 된다.
도단위의 정수인 37에 소수 0.42031을 더하면 37.42031°가 되므로 [도/분] 포맷의 N37°25.208'은 [도] 포맷의 N37.42013°가 된다.
반대로 [도] 포맷의 N37.42013°을 [도/분] 포맷과 [도/분/초] 포맷으로 변환해 보자.
우선, 도단위의 소수인 0.42013에 60을 곱하고, 소수 넷째자리에서 반올림하여 소수 셋째자리까지 표기하면 25.208이 되며, 이는 분단위의 정수와 소수가 된다.
그러므로 [도] 포맷의 N37.42013°는 [도/분] 포맷의 N37°25.208'이 된다.
다시, 분단위 소수인 0.208에 60을 곱하고, 소수 둘째자리에서 반올림하여 소수 첫째자리까지 표기하면 12.5가 되며, 이는 초단위의 정수와 소수가 된다.
그러므로 [도/분] 포맷의 N37°25.208'은 [도/분/초] 포맷의 N37°25'12.5"가 된다.
2. 평면직각좌표계(Projected Coordinate)
평면직각좌표계는 평면에 투영된 지도상에 직각 격자의 형태로 그리는 좌표계이다.
지도상에 표시되는 좌표계 중 경위도 좌표계를 제외한 나머지 좌표계는 모두 평면직각좌표계이다.
여러 평면직각좌표계의 이름은 일반적으로 투영법의 이름을 그대로 사용하는 경우가 많다.
예를들어 TM 투영법으로 투영한 지도의 평면직각좌표계를 TM 좌표계라고 하고, UTM 투영법으로 투영한 지도의 평면직각좌표계를 UTM 좌표계라고 한다.
우리나라에서 사용되는 평면직각좌표계로는 TM 좌표계가 있다.
▣ 측지계(Map Datum)
어떤 한 지점을 나타내는 좌표값은 실제의 지구상이 아닌 가상의 지구 타원체상에서의 위치를 나타내는 것이다.
세계적으로 측위의 바탕이 되는 여러 지구 타원체들은 제각기 크기와 모양이 다르며, 타원체의 중심(원점) 위치 또한 조금씩 차이가 난다.(단, WGS84 타원체와 GRS80 타원체의 원점 위치는 지구질량중심으로 서로 동일하다.)
따라서 지구 형태를 어떤 타원체로 가정하였는지와 실제의 지구에 대하여 가상의 타원체를 어떻게 위치시켰는지에 따라 어떤 한 지점의 좌표값은 달라지게 된다.
다시말해 측위의 바탕이 된 타원체 재원(장반경, 1/편평률)과 타원체 원점의 위치값(지구질량중심에 대한 타원체 원점의 상대위치)에 따라 특정 위치의 좌표값이 달라지게 되는 것이다.
이는 경위도 좌표계뿐만 아니라 경위도 좌표계를 기준으로 하는 평면직각좌표계(TM, UTM, UPS 등)에서도 마찬가지이다.
이렇게 좌표값 산출근거(타원체 재원과 타원체 원점의 위치값)의 한 구성을 측지계(Geodetic Datum) 또는 지도 데이텀(Map Datum)이라 한다.
WGS84 타원체를 바탕으로 하는 좌표계의 Map Datum은 타원체 이름을 그대로 사용하여 WGS84라고 칭하지만 예외의 경우도 많다.
Bessel 1841 타원체를 바탕으로 하는 좌표계의 경우에는 Map Datum이 Bukit Rimpah, Djakarta(Batavia),Gunung Segara, Massawa, Potsdam Rauenberg DHDN, Tokyo Japan, Tokyo Okinawa, Tokyo South Korea, Tokyo Mean 등으로 나누어진다. 이같이 하나의 Bessel 1841 타원체에 대하여 여러가지 Map Datum이 존재하는 이유는 각 지역이나 나라별로 측위를 할 때 같은 Bessel 1841 타원체를 바탕으로 한다하더라도 타원체 원점의 위치를 서로 다르게 규정하기 때문이다.
근래에는 전세계적으로 좌표계의 Map Datum이 WGS84로 통합되고 있는 추세이다.
GPS에서도 측정된 위치를 표현할 때 Map Datum이 WGS84인 경위도 좌표값을 기본으로 하며, 필요에 따라 다른 Map Datum과 다른 좌표계의 값으로 변환하여 표시하기도 한다.
우리나라에서는 지도의 Map Datum이 최근까지 Bessel 1841 타원체를 바탕으로 하는 Tokyo였지만 근래에 군사지도와 해도의 Map Datum이 WGS84로 바뀌었으며 국토지리정보원에서 발행하는 국가기본도의 Map Datum은 2007년도부터 세계측지계로 전면 전환된다.
여기서 세계측지계란 GRS80 타원체를 바탕으로 하는 좌표계이다.
GRS80 타원체와 WGS84 타원체는 장반경이 서로 동일하고 단반경이 서로 0.1mm 정도의 차이밖에 발생하지 않으므로 거의 동일한 타원체라고 볼 수 있다.
그리고 두 타원체 원점의 위치도 모두 지구질량중심이므로 일상적인 활용에서 세계측지계를 Map Datum이 WGS84인 좌표계로 보아도 무리가 없다.
따라서 국토지리정보원에서 발행한 지도 중 하단의 난외주기에 '세계측지계'라고 표시된 지도는 Map Datum이 WGS84라고 보면 되고, '세계측지계'라는 표시가 없는 지도는 Map Datum이 Tokyo(동경측지계)라고 보면 된다.
앞의 내용을 모두 종합하면 어느 한 지점의 좌표값은 Map Datum이 무엇이냐에 따라 달라진다는 것이다.
한 예로 관악산 정상의 좌표값을 Map Datum이 Tokyo인 경위도 좌표값으로 표현할 경우에는 N37°26'33.0"/E126°57'58.7"이지만, Map Datum이 WGS84인 경위도 좌표값으로 표현할 경우에는 N37°26'43.1"/E126°57'51.1"가 된다.
한편 같은 경위도 좌표값이라 할지라도 Map Datum에 따라 위치가 달라지며 이는 지역에 따라 그 정도의 차이가 있다.
한 예로 Map Datum이 Tokyo인 경위도 좌표값으로 N37°/E127°가 되는 지점과 Map Datum이 WGS84인 경위도 좌표값으로 N37°/E127°가 되는 지점은 좌표값이 서로 동일지만 실제 두 지점은 367m 떨어져 있다.
따라서 우리나라 지도의 Map Datum이 WGS84로 완전히 전환될 때까지는 좌표값을 표시할 때에 아래와 같이 그 좌표값의 Map Datum을 함께 표기하여 좌표값 활용에 착오가 없도록 해야 한다.
관악산 : N37°26'33.0"/E126°57'58.7"/Tokyo 또는 N37°26'43.1"/E126°57'51.1"/WGS84
참고로 현재 시중에 판매되고 있는 등산지도책이나 도로지도책의 Map Datum은 아직 대부분이 Tokyo이다.
인터넷의 전자지도 중 알맵(http://www.almap.co.kr)은 Map Datum이 WGS84인 경위도 좌표값을 제공하며, 홀씨(http://www.wholsee.com)는 Map Datum이 Tokyo인 경위도 좌표값을 제공한다.
▣ 방위(Azimuth)
일상생활에서는 보통 동(East), 서(West), 남(South), 북(North)의 문자로써 방위를 나타낸다.
이를 '4정방위'라 하며 '4정방위'에 그 중간 방위인 북동, 남동, 남서, 북서를 추가하여 '8방위'라 한다.
'8방위'에 그 중간 방위인 북북동, 동북동, 동남동, 남남동, 남남서, 서남서, 서북서, 북북서를 추가하여 '16방위'라 한다.
같은 방식으로 방위를 '32방위'로 세분화 하여 사용하기도 한다.
지도 활용에 있어서 방위를 표현할 때에는 방위각(Azimuth Angle)을 많이 사용한다.
방위각이란 방위에 각도의 개념을 도입한 것으로 북쪽을 기준으로 하여 시계방향으로 각도를 부여하는 것이다.
일반적으로 각도의 단위는 도(Degree, °)를 사용하므로 동쪽의 방위각은 90°가 되고, 남쪽의 방위각은 180°가 되고, 서쪽의 방위각은 270°가 되고, 북쪽의 방위각은 0° 또는 360°가 된다.
군에서는 좀 더 세밀한 각도 단위인 밀리(mm)를 사용하기도 한다.
어떤 기준점에서 북쪽으로 1m 진행한 뒤, 다시 동쪽으로 1mm 진행한 지점은 기준점에 대하여 1밀리 방위각에 위치하게 된다.
1밀리 각도의 6,400배가 한 바퀴가 되므로 동쪽의 방위각은 1,600밀리가 되고, 남쪽의 방위각은 3,200밀리가 되고, 서쪽의 방위각은 4,800밀리가 되고, 북쪽의 방위각은 0밀리 또는 6,400밀리가 된다.
여기서 방위각에 도 단위를 사용하는 방식을 도각법이라 하고, 밀리 단위를 사용하는 것을 밀리각법이라 한다.
그리고 방위각의 기준이 되는 북쪽에는 진북(True North)과 도북(Grid North)과 자북(Magnetic North)이 있다.
▶ 진북(True North 또는 Geographic North) : 지도에 표시된 경위도 좌표계의 경도선 위쪽 방향이다. 경도선은 지구 타원체상의 북극점과 남극점을 타원체면을 따라 이은 선이므로 경도선을 따라가게 되면 북극점이나 남극점에 이르게 된다. 일반적으로 지도를 도엽으로 구분하여 작성할 때에는 경도선이 수직이 되게 작성하되 경도선의 위쪽은 북극점의 방향이 되게, 아래쪽은 남극점의 방향이 되게 한다. 그러므로 경도선의 위쪽 방향, 즉 진북은 북극점의 방향이라고도 할 수 있다. 지도에서 진북의 방향은 직선과 별 모양으로 표시하는데 지도의 위쪽 방향이 진북인 경우 별도로 진북의 방향을 표시하지 않는 예가 많지만 지도의 위쪽 방향이 진북이 아닐 경우 지도에 반드시 방위선을 통해 진북의 방향을 표시한다.
▶ 도북(Grid North) : 지도에 표시된 평면직각좌표계의 세로선 위쪽 방향이다. 평면직각좌표계의 세로선 위쪽 방향은 경위도 좌표계 경도선 위쪽 방향과 지역에 따라 차이가 발생한다. 지도에서 도북의 방향은 직선과 이등변삼각형의 화살표로 표시한다.
▶ 자북(Magnetic North) : 자석 나침반의 N극이 가리키는 방향이다. 지구는 거대한 하나의 자성체로 볼 수 있으며 일반 자석과 마찬가지로 북반구에 N극, 남반구에 S극을 가진다. 지구 자성체의 N극에 해당하는 지점을 자극점(North Magnetic Pole)이라 하는데 이는 지리적인 북극점과 그 위치가 다르다. 자석 나침반 N극의 속성은 실제 S극이므로 지구의 자극점을 향하게 된다. 자극점은 2005년을 기준으로 캐나다 북쪽의 북극해(N82.7°/W114.4°)에 위치하고 있으며 그 위치가 매년 약 40km 정도 이동하고 있다. 그러므로 지구상의 지역별로 진북에 대한 자북의 방향(자편각)이 서로 다르게 나타나며 자북의 방향은 세월에 따라 조금씩 변해가게 된다. 지도에서 자북의 방향은 직선과 화살표로 표시하되 진북에 대하여 기울어진 방향쪽의 화살표 반만 표시한다.
▶ 편차각
- 자편각 : 진북과 자북의 사이각으로 진북에 대하여 자북이 서쪽으로 기울어진 경우 서편각이라 하고, 동쪽으로 기울어진 경우 동편각이라 한다. 우리나라에서는 자편각이 서편각인데 그 각도가 남부지방의 경우 5∼6°, 중부지방의 경우 6∼7°, 북부지방의 경우 7∼9° 정도 된다.
- 도편각 : 진북과 도북의 사이각
- 도자각 : 도북와 자북의 사이각
GPS 단말기에서 Grid North는 현재 설정되어 있는 좌표계의 세로선 위쪽 방향을 의미한다. 만약 GPS 단말기의 좌표계 설정이 경위도 좌표계로 설정되어 있을 경우에는 경도선의 위쪽 방향(진북)이 Grid North가 되지만, 평면직각좌표계(TM, UTM)로 설정되어 있을 경우에는 해당 좌표계의 세로선 위쪽 방향이 Grid North가 된다.
▣ GPS 단말기의 기본 설정
1. Map Datum의 설정 : 사용할 지도의 Map Datum과 동일하게 GPS 단말기의 Map Datum을 설정한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Map Datum => Primary => 선택
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Map Datum => 선택
2. 좌표계 설정 : 사용할 지도의 좌표계와 동일하게 GPS 단말기의 좌표계를 설정한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Coord System => Primary => 선택
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Coord System => 선택
3. 북방위 설정 : 방위각의 기준이 될 북방위를 선택하고. 아울러 방위각의 단위를 '도' 단위로 할 것인지 아니면 '밀리' 단위로 할 것인지 선택한다. GPS 단말기에는 세계 각 지역의 대략적인 자편각 데이터가 미리 입력되어 있기 때문에 위치가 파악되면 해당 지역의 자편각을 통해 자북 방향을 알 수 있다. 방위각의 단위를 '도'로 설정한 상태에서 북방위를 진북으로 설정하면 방위각의 단위는 °T, 자북으로 설정하면 방위각의 단위는 °M, 도북으로 설정하면 방위각의 단위는 °G로 표시된다. 세가지 북방위 중 자북은 야외에서 나침반을 통해 쉽게 찾을 수 있기 때문에 일반적으로 자북을 기준으로 한 방위각을 많이 이용한다. 본북방위 설정에 의해 GPS 단말기 나침반 화면의 'N'도 의미하는 바가 바뀌게 된다. 한예로 북방위 설정을자북으로 할 경우 나침반 화면의 'N'은 자북 방향을 의미하게 된다. 하지만 지도화면에서 Track Up 설정시 나타나는 북방위 표시는 본 설정과 무관하게 항상 진북을 의미하는 것이며, North Up 설정시 화면 위쪽 방향도 본 설정과 무관하게 항상 진북이다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => North Reference => 일반적으로 Magnetic 선택
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => North Reference => 일반적으로 Magnetic 선택
4. 항법 단위 설정 : 각종 항법 정보를 사용자에게 친숙한 단위로 선택한다. 일반적으로 거리는 미터(m) 또는 킬로미터(km)로 설정하고, 속도는 시속(KPH : Kilometer Per Hour)로 선택한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Nav Units => 일반적으로 KM/KPH 선택
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Nav Units => 일반적으로 KM/KPH 선택
5. 지도화면의 방위 설정 : 지도화면에서 전자지도의 방향이 어떤 방식으로 표현될 것인가를 설정한다. 전자지도 방향의 표현 방식은 아래 세가지가 있다.
1) North Up : 지도화면에서 전자지도의 진북이 화면 위쪽으로 고정되고, 전자지도에 대한 사용자의 진행방향(Heading)은 삼각형 아이콘을 통해 표현된다. 즉, 현위치를 표시하는 삼각형 아이콘이 화면 위쪽을 가리키고 있다면 이는 사용자가 북쪽으로 진행하고 있다는 뜻이며, 삼각형 아이콘이 오른쪽을 가리키고 있다면 사용자는 동쪽으로 진행하고 있다는 뜻이다. GPS 단말기는 1초에 한번씩 위치를 계산하여 변화되는 좌표값을 통해 사용자의 진행방향을 계산해 낸다. 따라서 사용자가 제자리에 멈추어 있을 경우 좌표값의 변화가 거의 없기 때문에 진행방향을 계산할 수 없게 된다. 따라서 사용자가 멈추어 있을 때 삼각형 아이콘이 가리키는 방향을 GPS 단말기가 지향하고 있는 방향이라고 간주할 수 없다. 단, 전자나침반이 내장된 GPS 단말기는 GPS의 좌표값 변화가 아닌 전자나침반의 방위정보를 통해 지향방향을 파악하기 때문에 사용자가 멈추어 있어도 GPS 단말기가 지향하고 있는 방향을 삼각형 아이콘을 통해 표현해 줄 수 있다. North Up의 경우 전자지도의 진북 방향이 항상 화면 위쪽이므로 전자지도의 진북 방향을 별도로 지도화면에 표시하지 않는다. North Up 상태로 이동중인 상황에서 전자지도의 지도정치를 이루기 위해서는 지도화면상의 진행방향(삼각형 아이콘이 가리키는 방향)과 사용자의 실제 진행방향이 평행하게 되도록 GPS 단말기를 회전시키면 된다. North Up 방식은 GPS 단말기의 전자지도와 종이지도를 대조할 때 편리하며, 사용자의 현재 이동방위를 파악하고자 할 때 편리하다.
2) Track Up : 지도화면에서 사용자의 진행방향(삼각형 아이콘이 가리키는 방향)이 화면 위쪽으로 고정되고, 전자지도상의 사용자 진행방향이 화면 위쪽을 향하도록 전자지도가 회전하게 된다. 즉, 사용자가 북쪽으로 진행하면 전자지도의 북쪽이 화면 위쪽을 향하게 회전하고, 사용자가 동쪽으로 진행하면 전자지도의 동쪽이 화면 위쪽을 향하게 회전한다. 이것은 전자지도의 지도정치가 저절로 이루어지는 결과를 가지고 온다. 다시말해 전자지도의 방위가 항상 실제의 방위와 동일하게 되는 것으로 전자지도상의 북쪽이 실제 북쪽 방향이 되고, 전자지도상의 동쪽 또한 실제 동쪽 방향이 된다는 뜻이다. 이러한 지도정치는 GPS가 좌표값 변화를 통해 정확한 진행방향을 계산할 수 있는 이동간에만 가능하므로 정지간에는 전자지도가 정확하게 정치된 상태라고 간주할 수 없다. 단, 전자나침반을 통해 지향방향을 파악하는 GPS 단말기의 경우에는 정지간에도 지도정치가 이루어진다. Track Up의 경우 North Up처럼 전자지도의 진북이 항상 화면 위쪽으로 고정되는 것이 아니기 때문에 지도화면에서 화살표를 통해 전자지도의 진북 방향을 항시 표시해 준다. Track Up 방식은 자동으로 전자지도의 정치가 이루어지는 장점 때문에 육상의 항법에서 아주 편리하다.
3) Course Up : 항법을 실행하지 않을 때에는 North Up과 동일한 방식이 되지만, Goto 항법이나 Route/Track 항법시에 Course Line의 진행방향이 항상 화면 위쪽으로 고정된다. Course Line 방식은 Course Line을 기준으로 좌 또는 우로 얼마나 벗어나 있는지 쉽게 파악할 수 있으며, Course Line의 진행방향에 대하여 현재 사용자의 이동방향이 올바른지 쉽게 파악할 수 있는 장점이 있다. 본 방식은 GPS 단말기에 Course Line으로 표시된 항로를 그대로 따라가야 하는 선박이나 항공기의 항법에 편리하다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : 지도화면 => Menu => Map Setup => Format => Orientation => 선택
▶ Magellan eXplorist : 지도화면 => Menu => Map Setup => Format => Orientation => 선택
6. 지도화면의 항법라인(Navigation Line) 설정
1) Bearing Line(Position-Destination Line) : Goto 항법시에는 현위치와 목적지를 잇는 선이며, Route 항법/Track 항법시에는 현위치와 다음 Route Point/Track Point를 잇는 선이다. 본 방식은 자연적인 장애물들을 우회하며 목적지 또는 경유지를 찾아가야 하는 육상 항법에 편리하다.
2) Course Line(Depart-Destination Line) : Goto 항법시에는 출발점과 도착점을 잇는 선이며, Route 항법/Track 항법시에는 이전 Route Point/Track Point와 다음 Route Point/Track Point를 잇는 구간선이다. 본 방식은 GPS 단말기에 Course Line으로 표시된 항로를 그대로 따라가야 하는 선박이나 항공기의 항법에 편리하다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : 지도화면 => Menu => Map Setup => Display => Pos-Dest Line 항목과 Depart-Dest Line 항목에서 사용할 항목에 체크표시(여기서 두 항목 중 한 항목만 사용할 수도 있고, 두 항목을 모두 사용할 수도 있다)
▶ Magellan eXplorist : 지도화면 => Menu => Map Setup => Display => Pos-Dest Line 항목과 Depart-Dest Line 항목에서 사용할 항목에 체크표시(여기서 두 항목 중 한 항목만 사용할 수도 있고, 두 항목을 모두 사용할 수도 있다)
▣ 지점 입력(Mark Waypoint)
1. 현지점 입력 : 현재 사용자가 위치한 지점을 Waypoint로 입력하는 것이다. 이 때는 반드시 GPS 단말기가 위성신호를 수신하여 현위치를 파악한 상태에서 실시해야 한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Mark로 들어가거나 Goto 키를 길게 눌러 실행한다.
▶ Magellan eXplorist : Mark 키를 눌러 실행한다.
2. 타지점 입력 : 현위치가 아닌 다른 곳을 Waypoint로 입력하는 것으로 일반적으로 찾아가고자 하는 목적지를 입력하는데 활용된다. 타지점 입력에 앞서 반드시 타지점 좌표값의 Map Datum·좌표계와 동일하게 GPS 단말기의 Map Datum·좌표계 설정을 미리 수정해 두어야 한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Mark로 들어가거나 Goto 키를 길게 눌러 Mark 창을 열고 좌표값을 입력할 수 있다.
▶ Magellan eXplorist : Mark 키를 눌러 Mark 창을 열고 좌표값을 입력할 수 있다.
▶ 지도이동(Pan Map)이 가능한 GPS 단말기의 경우에는 지도화면의 Map Pointer를 이용해 지도상에서 직접 타지점을 Waypoint로 저장할 수 있다.
▣ 사용자가 입력한 지점 검색
1. 지도화면상에서 검색(Pan Map 기능이 있는 모델에만 해당) : 기존에 사용자가 입력한 Waypoints는 배경지도의 해당 지점에 아이콘과 문자로 표시된다. 지도화면에서 Map Pointer를 검색하고자 하는 Waypoint상에 위치시켜 해당 Waypoint를 검색할 수 있다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian, eXplorist : 지도화면에서 방향키를 아무방향으로 누르게 되면 Map Pointer가 나타나고 다시 방향키를 통해 Map Pointer를 원하는 Waypoint로 이동시킬 수 있다. 이 때 지도의 확대/축소를 통해 보다 편리하게 Waypoint를 찾을 수 있다.
2. 메뉴를 통해 검색 : GPS 단말기의 메뉴에서 기존에 사용자가 입력한 Waypoints를 검색할 수 있도록 되어 있다. 이 때 Waypoints를 문자순으로 검색할 수 있으며 현재 위치 또는 특정 위치에서 가까운 순으로 검색할 수 있다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Database => User Waypoint를 선택하고, 방향키를 좌 또는 우로 눌러 하단의 검색방식(Find By)을 Alphabetical(알파벳순) 또는 Nearest To(지근점순) 중 편리한 방식을 선택한 후, 엔터키를 누른다. 여기서 Nearest To를 선택한 경우 다시 지근점 검색의 기준이 되는 곳을 지정해 주어야 하는데 일반적으로 현재 자신의 위치(Position)를 선택하여 사용한다. Waypoints 목록이 나타나면 검색하고자 하는 Waypoint를 선택하여 엔터키를 누르면 된다.
▶ Magellan eXplorist : Menu => Pts of Interest => My Pts of Interest를 선택하고, 방향키를 좌 또는 우로 눌러 하단의 검색방식(Find By)을 Alphabetical(알파벳순) 또는 Nearest To(지근점순) 중 편리한 방식을 선택한 후, 엔터키를 누른다. 여기서 Nearest To를 선택한 경우 다시 지근점 검색의 기준이 되는 곳을 지정해 주어야 하는데 일반적으로 현재 자신의 위치(Position)을 선택하여 사용한다. My Pts of Interest에서 사용중인 POI File로 찾아들어가 POI 목록이 나타나면 검색하고자 하는 POI를 선택하여 엔터키를 누르고 Edit POI를 선택하여 엔터키를 누르면 된다.
▣ 사용자가 입력한 지점 삭제
1. 선택적 삭제 : 기존에 사용자가 입력한 Waypoints 중 특정 Waypoints만 삭제할 수 있다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : 지점 검색을 통하여 Waypoints 목록을 열고, 삭제하고자 하는 Waypoint를 선택한 후, Menu => Delete WPT를 선택하여 엔터한다.
▶ Magellan eXplorist : 지점 검색을 통하여 My Pts of Interest 목록을 열고, 삭제하고자 하는 POI를 선택하여 엔터한 후, Delete POI를 선택하여 엔터한다.
▶ 지도이동(Pan Map)이 가능한 GPS 단말기의 경우에는 지도화면의 Map Pointer를 이용해 지도상에서 직접 Waypoint를 선택하여 삭제할 수 있다.
2. 전체 삭제 : 기존에 사용자가 입력한 모든 Waypoints를 한번에 삭제할 수 있다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Clear Memory => Wpts/Routes
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Clear Memory => POIs/Routes
▣ TM 좌표계 설정
1. 좌표계(Coordinate System) 설정을 User Grid의 TM 투영법으로 선택합니다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Coord System => Primary => User Grid => Trans Merc
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Coord System => User Grid => Trans Merc
2. [Latitude of origin]을 [38.00000N]으로 입력합니다.
3. [Longitude of origin] : Tokyo Datum의 경위도 좌표로 동경 124도에서 동경 126도 사이에서 사용할 경우 [125.00289E]를 입력하고, 동경 126도에서 동경 128도 사이에서 사용할 경우 [127.00289E]를 입력하고, 동경 128도에서 동경 130도 사이에서 사용할 경우 [129.00289E]를 입력하고, 동경 130도에서 동경 132도 사이에서 사용할 경우 [131.00289E]를 입력합니다. 여기서 가장 뒷자리의 초기값은 서경(W)로 되어 있는데, 반드시 동경(E)으로 바꿔야 합니다.
4. [Scale factor]는 [1.00000000]으로 입력합니다.
5. [Unit to meters conv]는 [1.00000000]으로 입력합니다.
6. [False east at origin]은 [00200000.0]으로 입력합니다.
7. [False north at origin]은 [00500000.0]으로 입력합니다. 단, 제주도와 인근 섬의 경우 [00550000.0]으로 입력합니다.
8. 위의 과정이 완료되면 측지계(Map Datum) 설정을 Tokyo로 선택합니다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Map Datum => Primary => Tokyo
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Map Datum => Tokyo
▣ 주의사항
최근 세계측지계(GRS80, WGS84)로 변경된 지형도에도 새로운 TM 좌표가 표기되어 있는데 이를 GPS에 활용하시려면 위의 GPS 단말기 설정내용 중 3.항과 8.항의 내용을 아래와 같이 변경해야 합니다.
WGS84 좌표계로 변경된 지형도에는 하단 난외주기에 [1. 측량의 기준은 세계측지계(ITRF2000, GRS80)]으로 명기되어 있습니다.
3. [Longitude of origin] : WGS84 Datum의 경위도 좌표로 동경 124도에서 동경 126도 사이에서 사용할 경우 [125.00000E]를 입력하고, 동경 126도에서 동경 128도 사이에서 사용할 경우 [127.00000E]를 입력하고, 동경 128도에서 동경 130도 사이에서 사용할 경우 [129.00000E]를 입력하고, 동경 130도에서 동경 132도 사이에서 사용할 경우 [131.00000E]를 입력합니다. 여기서 가장 뒷자리의 초기값은 서경(W)로 되어 있는데, 반드시 동경(E)으로 바꿔야 합니다.
8. 위의 과정이 완료되면 측지계(Map Datum) 설정을 WGS84로 선택합니다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Map Datum => Primary => WGS84
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Map Datum => WGS84
▣ 지도기반 직각격자좌표계(MBRG : Map Based Rectangular Grid) 설정
지도기반 직각격자좌표계란 사용자가 직접 지도상 임의의 한지점을 원점으로 지정하는 평면직각좌표계로, 지도의 축척에 관계없이 지도에 표시된 격자 한칸의 가로변·세로변 길이는 각각 1cm가 되며, 지도상 격자의 원점에 대한 cm값이 바로 좌표값이 된다.
그리고 본 좌표계는 사용자가 원점의 위치뿐만 아니라 원점의 가로축값(False East)과 세로축값(False North)도 직접 지정할 수 있다.
이는 GPS 단말기의 좌표계 중 User Grid의 설정을 응용한 것으로 User Grid의 설정과정에서 원점의 경위도 좌표값과 지도의 축척과 원점의 가로축값·세로축값에 해당되는 값들을 입력하므로써 실현할 수 있다.
1. 원점 좌표값의 Map Datum과 동일하게 GPS의 Map Datum 설정을 수정한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Map Datum => Primary => 선택
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Map Datum => 선택
2. User Grid를 설정한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Setup => Coord System => Primary => User Grid => Trans Merc에서 아래 절차에 따라 설정
▶ Magellan eXplorist : Menu => Preferences => Map Units => Coord System => User Grid => Trans Merc에서 아래 절차에 따라 설정
1) Latitude of origin에 원점의 위도값을 hddd.ddddd°방식으로 입력하고, Longitude of origin에 원점의 경도값을 hddd.ddddd°방식으로 입력한다.
2) Next를 선택하여 엔터한다.
3) Scale factor는 항상 1.00000000로 둔다.
4) Unit to meters conv에 지도의 축척을 입력한다.
▶ 입력값 : 지도 축척의 역수/100,000
▶ 1:25,000의 경우 0.25
▶ 1:50,000의 경우 0.5
▶ 1:5,000의 경우 0.05
▶ 1:100,000의 경우 1
5) False east at origin에 원점의 가로축값을 입력한다.
▶ 3cm의 경우 00003000.0
▶ 15cm의 경우 00015000.0
▶ 14.5cm의 경우 00014500.0
6) False north at origin에 원점의 세로축값을 입력한다.
▶ 3cm의 경우 00003000.0
▶ 15cm의 경우 00015000.0
▶ 14.5cm의 경우 00014500.0
7) Done을 선택하여 엔터한다.
3. 해당 지도의 뒷면에 본 설정값들 메모해 두어 다음 활용시에 설정값을 바로 입력하여 사용할 수 있도록 한다.
▣ Goto 항법 실행
Goto 항법이란 이미 입력되어 있는 Waypoints 중 어느 하나를 목적지로 지정하여 찾아가거나 지도화면의 Map Pointer를 이용하여 지도상에서 목적지를 직접 지정하여 찾아가는 것이다.
1. 나침반 화면을 이용하는 방법(북방위 설정을 자북으로 설정한 경우) : 정지간에는 나침반 화면의 'N'이 자석 나침반의 N극이 가리키는 방향과 평행이 되도록 GPS 단말기를 돌려 정치시킨 후, 나침반 화면의 화살표 방향이 가리키는 방향으로 이동하면 목적지를 찾아갈 수 있다. 이동간에는 나침반 화면이 자동으로 정치가 된다. 즉, 나침반 화면의 'N'이 실제 자북을 가리키게 되는 것이다. 따라서 이동간에는 나침반 화면의 화살표가 가리키는 방향으로 이동하면 목적지를 찾아갈 수 있다. 단, 전자 나침반이 내장된 GPS 단말기의 경우에는 나침반 화면이 정지간에도 자석 나침반과 비교하여 정치하지 않아도 자동으로 정치가 된다.
2. 지도 화면을 이용하는 방법(지도화면의 방위 설정을 Track Up으로 하고, 항법라인 설정을 Bearing Line으로 설정한 경우) : 정지간에는 지도 화면의 진북 표시(화살표)가 나침반의 N극이 가리키는 방향과 평행이 되도록 GPS 단말기를 돌리고 다시 시계방향으로 8도 정도 더 돌려 정확히 정치시킨 후, Bearing Line이 가리키는 방향으로 이동하면 목적지를 찾아갈 수 있다. 이동간에는 지도 화면이 자동으로 정치가 된다. 즉, 진북 표시(화살표)가 실제 진북을 가리키게 되는 것이다. 따라서 이동간에는 지도 화면의 Bearing Line이 가리키는 방향으로 이동하면 목적지를 찾아갈 수 있다. 단, 전자 나침반이 내장된 GPS 단말기의 경우에는 지도 화면이 정지간에도 자석 나침반과 비교하여 정치하지 않아도 자동으로 정치가 된다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian, eXplorist : Goto키를 짧게 누른 뒤, 목적지로 지정할 지점을 검색하여 엔터키를 누른다.
▶ 지도이동(Pan Map)이 가능한 GPS 단말기의 경우에는 지도화면의 Map Pointer를 이용해 지도상에서 직접 목적지가 될 Waypoint를 선택하여 Goto 항법을 실행할 수 있다.
▣ Goto 항법 중지
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian, eXplorist : Goto키를 짧게 누름 => [A goto already exists, clear it?]에서 [Yes]를 선택 => [Do you want a new GOTO?]에서 [No]를 선택하여 엔터한다.
▣ Route 작성
산행이나 트레킹을 할 경우 여러 지점(Waypoint)을 경유하여 이동해야 한다. 그러므로 각각의 경유지점을 지날 때마다 다음 경유지점에 대하여 Goto 항법을 실행시켜야 하는데 이는 매우 번거로운 일이다. 따라서 미리 경유할 지점들을 하나의 Route로 연결하여 Route 항법을 실행시킬 경우 GPS 단말기는 연결한 경유지점의 순서에 따라 차례로 Goto 항법을 실행한다. 즉, 사용자가 특정 경유지점에 도달하면 자동으로 다음 경유지점에 대한 Goto 항법을 실행하는 것이다. Route로 연결된 Waypoints를 Route Points라고 하는데 GPS 단말기는 첫번째 Route Point를 사용자가 출발하는 지점으로 인식하기 때문에 두번째 Route Point부터 Goto 항법을 실시한다.
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Routes => Route List에서 방향키를 이용해 Empty 목록을 하나 선택 => Route Points 목록에서 차례로 엔터키를 누르고 검색을 통해 Route Points를 지정함 => Save Route => 이 때 첫 Route Point와 마지막 Route Point의 이름이 조합되어 Route의 이름이 된다.
▶ Magellan eXplorist : Menu => Routes => Route List에서 사용중인 Route File로 찾아들어가 New route를 선택 => Add POI를 선택 => 지점을 검색하여 Route Points를 지정함 => 같은 방식으로 모든 Route Points 지정을 완료하면 Save Route를 선택 => Route Name을 지정 => 저장할 Route File을 선택하여 엔터한다.
▣ Route 항법 실행
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Routes => Route List에서 방향키를 이용해 항법을 실행할 Route를 선택한 후 Menu키를 누름 => Activate Route
▶ eXplorist : Menu => Routes => 항법을 실행할 Route가 저장되어 있는 폴더 및 파일로 들어가 해당 Route를 선택하여 엔터키를 누름 => Activate Route
▣ Route 항법 중지
▶ Magellan SporTrack Map, Meridian : Menu => Routes => Route List에서 활성화된(굵은 문자) Route를 선택한 후 Menu키를 누름 => Deactivate Route
▶ eXplorist : Menu => Routes => 활성화된(굵은 문자) Route를 선택하여 엔터키를 누름 => Deactivate Route
▣ 산행계획 작성
1. 격자지도상에 예상 이동궤적을 눈에 잘 보이는 색상의 펜으로 그린다.
2. 경유지점(Route Points)를 선정한다. 경유지점으로 선정하는 곳으로는 출발점과 도착점, 능선의 분기점과 계곡의 분기점 같은 갈림길, 봉우리, 샘물, 기타 흥미지점 등이 있다. 산행에서는 특히 갈림길에 다다른 것을 잘 인식할 수 있어야 길을 잃어버리지 않으므로 갈림길을 반드시 경유지점으로 선정해야 한다. 이 때, 경유지점의 이름은 그 지점에서 취해야 할 행동이나 그 지점의 특징을 묘사할 수 있도록 짓는다. 예를들어 3번째 경유지점이 갈림길인데 좌측(Left)으로 진행해야 한다면 그 경유지점의 이름을 3L로 작성해 둔다. 그러면 현장에서 Route 항법으로 3L 지점에 접근할 때 나침반 화면 상단에 다음 목적지 이름이 3L로 표시되므로 해당 지점에 도착했을 때 계속해서 어느 방향으로 가야할지를 바로 확인할 수 있는 것이다. 우측(Right)으로 진행해야 할 지점의 경우에는 순번과 함께 R을, 출발점(Start)의 경우에는 순번과 함께 S를, 정상(Top)의 경우에는 순번과 함께 T를, 도착점(Finish)의 경우에는 순번과 함께 F를 기입하면 편리하다.
3. 선정한 경유지점을 GPS 단말기에 Waypoints로 입력한다.
4. 입력한 Waypoints를 바탕으로 Route를 작성한다.
▣ GPS 단말기와 격자지도의 실전 활용 3단계
1. 지도정치
2. 위치확인
3. 진행방향결정
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