지도투영(Map Projection)

1. 지도투영

지도투영법이란 경위선으로 이루어진 지구상의 가상적인 망 또는 좌표를 평면에 옮기는 방법을 가리키는 것이다. 구면의 좌표를 평면에 옮길 때는 왜곡(distortion)발생하며, 이 왜곡을 어떻게 처리하느냐에 따라 많은 종류의 투영법이 등장하게 되었고, 각기 특수한 목적을 위하여 사용되고 있다.

 

1) 지도에 특징에 따른 분류

구형인 지구 표면상의 점을 평면상에 표시하는 방법. 실제적으로는 지구상의 경위도선을 평면상에 투영하는 것이다. 지구 표면을 거리, 면적, 모양 등 어느 면에서도 전혀 왜곡이 없도록 전개한다는 것은 불가능하므로 투영법은 ① 특정한 방향에 대한 거리를 일정하게 유지한다. ② 어느 부분에서도 면적을 정확히 유지한다. ③ 임의의 지점간의 방향을 일정하게 유지한다는 3가지 조건 중에 하나를 중시하게 되고 이에 따라 각각 등거리도법, 등면적도법, 등각도법이라 부른다.

① 등거리도법(정거도법)

중심점으로부터 거리가 정확하게 나타난 도법이다.

하나 또는 두 개의 기준점으로부터의 거리를 보존하는 특징이 있습니다.
선택된 점(들)으로부터의 거리를 정확하게 표현합니다. 즉, 투영의 중심(들)에서의 거리는 정확합니다.
면적, 모양, 각도 등은 기준점에서 멀어질수록 왜곡될 수 있습니다.
길이 측정이 중요한 지리 정보에서 활용될 수 있습니다.

 

② 등면적도법(정적도법)

정적도법은 면적이 정확하게 나타나는 특성을 가진 도법으로서 이같은 특성은 경위선의 간격을 조절함으로써 얻어진다. 넓이가 정확하게 나타나는 도법이다. 어느 지역에서건 지구상 면적과 지도상 면적이 동일하게 나타나지만, 지도의 중앙에서 주변부로 갈수록 왜곡이 심해진다.

지도상의 영역 크기를 실제 크기에 비례하게 보존하는 특징이 있습니다.
지구의 영역의 면적 비율을 지도상에서도 동일하게 유지합니다.
이에 따라 모양, 각도, 거리 등이 왜곡될 수 있습니다.
면적 크기의 비교와 지리적 분포 분석 등에서 유용하게 활용될 수 있습니다.

 

③ 등각도법(정각도법)

경선과 위선간의 각도 관계가 정확하게 나타나는 도법이다. 대륙의 형태가 지구본과 비슷하게 나타나기 때문에 정형도법(正形圖法, conformal projection)이라고도 부른다. 좁은 지역에서는 정형성이 유지되지만 대륙 단위 이상의 넓은 지역에서는 형태의 왜곡이 발생한다.

중심점에서의 방향과 각도를 보존하는 특징이 있습니다.
특정 지점을 중심으로 지구의 표면을 평면에 투영합니다.
중심점에서 멀어질수록 면적과 모양 등이 왜곡됩니다.
방위각을 정확하게 표현할 수 있어 항법 등에서 활용됩니다.

 

위의 세 가지를 동시에 만족시킬 수 있는 도법은 없으며 따라서, 도법에 따라 길이의 뒤틀림, 각도의 뒤틀림, 면적의 뒤틀리뫄 같은 왜곡이 발생할 수 밖에 없다.

 

2) 투영면의 따른 분류

원통투영(Cylindrical Projection), 원뿔투영(Conic Projection), 평면투영(Planar Projection)은 지도 제작에서 사용되는 세 가지 주요 지도투영법입니다. 각각의 투영법은 다른 방식으로 지구의 곡면을 평면 지도로 투영하며, 특정한 특징과 왜곡을 가지고 있습니다. 이제 각 투영법을 비교해보겠습니다.

 

 

① 원통투영(Cylindrical Projection)

• 지구를 가상의 원통에 둘러싼 뒤 이를 평면으로 펼쳐 지도를 만듭니다.
• 위도와 경도를 직선으로 투영하여 간단하고 직관적인 지도를 생성합니다.
• 면적이나 각도 등이 멀어질수록 왜곡될 수 있습니다. 평면에서는 면적 왜곡이 크게 발생합니다.
• 등거리 원통투영, 동등면적 원통투영 등 다양한 변형이 존재합니다.

 

② 원뿔투영(Conic Projection)

• 원뿔 모양의 표면에 지구를 매핑하여 지도를 생성합니다.
• 일부 지역에 가장 적합한 투영법으로, 특히 중위도 지역에 유용합니다.
• 원뿔의 꼭대기에서는 면적과 각도가 보존되지만, 멀어질수록 왜곡이 발생합니다.
• 등거리 원뿔투영, 동등면적 원뿔투영 등 다양한 변형이 존재합니다.

 

③ 평면투영(Planar Projection)

• 지구의 한 점을 투영면으로 사용하여 평면 지도를 생성합니다.
• 해당 점에서의 거리와 방향은 정확하게 표현되지만, 면적과 각도 등이 왜곡됩니다.
• 평면 투영은 대부분의 경우 특정 지역에 사용되며, 주로 고위도 지역에서 사용됩니다.
• 등거리 평면투영, 동등면적 평면투영 등 다양한 변형이 존재합니다.