11.좌표 참조 및 파라미터 패키지

📌 GeoAPI의 좌표 참조 및 파라미터 패키지 개요
✔ org.opengis.referencing 및 org.opengis.parameter 네임스페이스 사용
✔ ISO 19111:2007 (Spatial Referencing by Coordinates) 표준을 기반으로 구현
✔ OGC 01-009 (Coordinate Transformation Services, 2003) 표준 포함

📌 주요 기능
✔ 지리 공간 데이터를 참조하는 좌표 시스템 정의
✔ 객체 팩토리 및 수학적 변환 연산자 포함
✔ 참조 프레임 간 변환 연산 수행 가능

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Table: Components of a Coordinate Reference System (CRS)

Component	Description
CoordinateReferenceSystem	상위 개념으로서, 지리 공간 데이터를 특정 좌표 체계로 참조하는 구조
Datum	참조 프레임을 정의하며, 좌표가 지구 표면에서 어떤 위치를 의미하는지 결정
CoordinateSystem	좌표를 정의하는 규칙 및 차원을 나타내는 체계

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📌 CRS 구성 요소 다이어그램

graph TD;
    CRS[CoordinateReferenceSystem] --> Datum
    CRS --> CoordinateSystem

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📌 GeoAPI 좌표 참조 패키지의 활용 (Using the Referencing Package)
✔ ISO 19111 표준을 기반으로 지리 공간 참조 개념 정의 가능
✔ 공학적(EPSG:5800) 및 측지적(EPSG:4326) 기준을 포함한 다양한 좌표 기준 정의 가능
✔ 다양한 좌표 시스템을 조합하여 CRS(좌표 참조 시스템) 정의 가능

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Table: Components of a Mercator Projection

Component	Description
Conversion	변환 연산의 상위 개념으로, 좌표계를 변환하는 메커니즘 정의
OperationMethod	좌표 변환을 수행하는 방법 및 알고리즘을 포함
Formula	변환 방식에 사용되는 수학적 공식 정의
GeneralParameterDescriptor	변환에 사용되는 일반적인 매개변수(Descriptor) 설정
GeneralParameterValue	변환에 필요한 개별 매개변수 값(Value) 설정

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📌 머카토르 도법 구성 요소 다이어그램

graph TD;
    Conversion --> OperationMethod
    OperationMethod --> Formula
    OperationMethod --> GeneralParameterDescriptor
    OperationMethod --> GeneralParameterValue

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📌 GeoAPI 참조 패키지의 팩토리 개념 (Referencing Factories in GeoAPI)
✔ OGC 01-009 표준에 정의된 팩토리 타입 포함
✔ 객체 생성을 표준화하는 ObjectFactory 및 AuthorityFactory 제공
✔ EPSG SQL 데이터베이스와 같은 외부 참조 데이터 사용 가능

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Table: Referencing Factories

Factory Type	Description
Factory	모든 팩토리 객체의 상위 개념
ObjectFactory	인자로 전달된 타입을 조합하여 객체를 생성하는 팩토리
DatumFactory	측지 기준(Datum) 객체를 생성하는 팩토리
CSFactory	좌표 시스템(Coordinate System) 객체를 생성하는 팩토리
CRSFactory	좌표 참조 시스템(CRS) 객체를 생성하는 팩토리
CoordinateOperationFactory	좌표 변환 연산을 위한 객체를 생성하는 팩토리
AuthorityFactory	외부 데이터(예: EPSG)를 기반으로 객체를 생성하는 팩토리
DatumAuthorityFactory	기준(Datum) 객체를 외부 데이터 기반으로 생성하는 팩토리
CSAuthorityFactory	좌표 시스템 객체를 외부 데이터 기반으로 생성하는 팩토리
CRSAuthorityFactory	좌표 참조 시스템 객체를 외부 데이터 기반으로 생성하는 팩토리
CoordinateOperationAuthorityFactory	좌표 변환 연산을 외부 데이터 기반으로 생성하는 팩토리
MathTransformFactory	수학적 변환 연산 객체를 생성하는 팩토리

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📌 참조 팩토리 구조 다이어그램

graph TD;
    Factory --> ObjectFactory
    Factory --> AuthorityFactory
    ObjectFactory --> DatumFactory
    ObjectFactory --> CSFactory
    ObjectFactory --> CRSFactory
    ObjectFactory --> CoordinateOperationFactory
    AuthorityFactory --> DatumAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> CSAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> CRSAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> CoordinateOperationAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> MathTransformFactory

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📌 팩토리 패턴을 활용한 객체 생성 예제
GeoAPI에서 정의된 참조 및 파라미터 패키지의 타입을 사용하려면
먼저 특정 구현체에서 팩토리 객체를 참조한 후 팩토리 메서드를 통해 객체를 생성해야 합니다.

✔ ParameterValueGroup을 먼저 생성
✔ 이후 개별 ParameterValue 객체를 가져와 값을 설정
✔ MathTransformFactory를 활용하여 변환 연산 수행 가능

이러한 패턴을 사용하면 변환 연산의 모든 매개변수를 하나의 그룹으로 관리할 수 있습니다.

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📌 11.1 패키지 매핑 (Package Mapping)
✔ ISO 19111 패키지와 GeoAPI 패키지는 거의 일대일 대응됨
✔ OGC 01-009 패키지는 GeoAPI의 팩토리 시스템과 연계되어 구조가 약간 다름
✔ ISO 19115의 일부 타입도 GeoAPI 참조 패키지에 포함됨

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Table: Referencing and Parameter Package Mapping

ISO 19111 (OGC 01-009) Package	GeoAPI Package
IO Identified Object	org.opengis.referencing
RS Reference System	org.opengis.referencing
SC Coordinate Reference System	org.opengis.referencing.crs
CS Coordinate System	org.opengis.referencing.cs
CD Datum	org.opengis.referencing.datum
CC Coordinate Operation	org.opengis.referencing.operation
	org.opengis.parameter
CS Coordinate Systems (OGC 01-009)	org.opengis.referencing
	org.opengis.referencing.crs
	org.opengis.referencing.datum
CT Coordinate Transformations (OGC 01-009)	org.opengis.referencing.operation
PT Positioning (OGC 01-009)	org.opengis.referencing.operation

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📌 GeoAPI 참조 패키지 구조 요약
✔ ISO 19111 패키지는 CRS, 좌표 시스템(CS), 기준(Datum), 변환(Operation)으로 나뉨
✔ OGC 01-009의 변환(CT) 및 위치(Positioning) 패키지는 GeoAPI의 operation 패키지로 통합
✔ 팩토리 시스템을 통해 표준에 맞는 객체 생성 가능

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📌 11.2.2 좌표 변환 연산 생성 (Build a Coordinate Operation)
이 예제에서는 고급 팩토리(CoordinateOperationFactory)를 사용하여 좌표 변환 연산을 생성합니다.

✔ CoordinateOperationFactory를 사용하여 변환 연산을 자동 생성
✔ 소스 좌표 참조 시스템(CRS)과 타겟 CRS를 입력하면 변환 연산을 구성

CoordinateOperationFactory opFactory = ...;
 
// 변환에 필요한 CRS 인스턴스 (이미 존재한다고 가정)
CoordinateReferenceSystem sourceCRS = baseGeographicCRS;
CoordinateReferenceSystem targetCRS = projectedCRS;
 
// 좌표 변환 연산 생성
CoordinateOperation op = opFactory.createOperation(sourceCRS, targetCRS);

📌 특징
✔ opFactory.createOperation(...)을 호출하면 필요한 변환 매개변수를 자동 설정
✔ 좌표 변환이 올바르게 설정됨을 보장하는 팩토리 패턴 활용

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📌 11.2.3 좌표 변환 수행 (Transform a Coordinate Between CRS)
이 예제에서는 생성된 변환 연산을 사용하여 좌표를 변환합니다.

✔ MathTransform을 사용하여 좌표 변환 수행
✔ 입력 좌표 배열을 변환 후 출력 좌표 배열에 저장
✔ 소스 및 타겟 배열의 크기는 CRS의 차원 수와 일치해야 함

CoordinateOperation op = ...;
 
// 변환할 원본 좌표 (소스 CRS에서의 좌표)
double[] sourceOrdinates = ...;
 
// 변환된 좌표를 저장할 배열 (타겟 CRS에서의 좌표)
double[] targetOrdinates = new double[sourceOrdinates.length];
 
// 변환을 수행할 MathTransform 객체 가져오기
MathTransform mt = op.getMathTransform();
 
// 좌표 변환 수행
mt.transform(sourceOrdinates, 0, targetOrdinates, 0, 
    sourceOrdinates.length / mt.getSourceDimensions());

📌 주의사항
✔ 소스 및 타겟 좌표 배열의 크기는 CRS 차원 수의 정수 배여야 함
✔ MathTransform을 사용하여 좌표 변환을 수행

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✅ 결론
✔ CoordinateOperationFactory를 사용하면 복잡한 좌표 변환 연산을 쉽게 설정 가능
✔ MathTransform을 사용하여 좌표 데이터를 변환하여 원하는 CRS로 변환 가능

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📌 11.3 표준과의 차이점 (Departure from Standards)
GeoAPI는 ISO 19111 표준과 몇 가지 주요 차이를 가집니다.

✔ MathTransform을 직접 포함:

• ISO 19111에서는 좌표 변환 연산을 정의할 뿐이지만,
• GeoAPI는 실제 변환을 수행하는 MathTransform 객체를 포함합니다.

✔ 팩토리 시스템 추가:

• OGC 01-009 표준에서 정의된 팩토리 계층을 포함하여 객체 생성을 표준화
• ObjectFactory와 AuthorityFactory 두 가지 팩토리 계층을 제공
• EPSG 및 OGC의 CRS, AUTO 네임스페이스의 코드 기반 객체 생성 지원

✔ Ellipsoidal VerticalDatumType 추가:

• ISO 19111은 타원체(Ellipsoid) 상의 고도 정보를 분리하지 않지만,
• GeoAPI는 Ellipsoidal VerticalDatumType을 추가하여 WKT(Well-Known Text) 형식과의 호환성을 유지

📌 팩토리 시스템 계층 구조

graph TD;
    ObjectFactory --> DatumFactory
    ObjectFactory --> CSFactory
    ObjectFactory --> CRSFactory
    ObjectFactory --> CoordinateOperationFactory
    AuthorityFactory --> DatumAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> CSAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> CRSAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> CoordinateOperationAuthorityFactory
    AuthorityFactory --> MathTransformFactory

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📌 11.4 향후 작업 (Future Work)
GeoAPI의 참조(Referencing) 및 파라미터(Parameter) 패키지는 향후 크게 변경될 가능성이 낮습니다.

✔ ISO 19108 (시간 좌표 체계)과의 통합

• ISO 19108 표준은 TemporalCRS 및 TemporalCS를 정의
• GeoAPI는 기존 참조 패키지에서 정의한 시간 관련 타입을 유지하며, ISO 19108과의 충돌을 방지할 계획

📌 정리
GeoAPI는 ISO 19111 표준보다 확장된 기능을 제공하며, OGC 01-009 팩토리 시스템을 추가적으로 포함하여
객체 생성 및 좌표 변환 연산을 보다 편리하게 수행할 수 있도록 개선되었습니다.