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Proj4js

이 글은 proj4js.org 사이트에서 제공되는 내용을 파악하기 위해 정리한 포스트이며, 좀 더 상세한 내용을 추가적으로 담고자 노력하였습니다.

Proj4js는 좌표계 간의 상호 변환하기 위한 자바스크립트 라이브러리이며 서로 다른 타원체 간의 Datum 변환 기능을 포함하고 있습니다. 이 라이브러리는 원래 C언어로 개발된 PROJ.4와 MetaCRS 그룹의 프로젝트 중의 하나인 GCTCP C를 JavaScript로 포팅한 것입니다.

설치

개발자의 개발환경에 따라 다르지만, 아래의 4가지 방식 중 한가지 방식으로 설치가 가능합니다.

npm install proj4
bower install proj4
jam install proj4
component install proj4js/proj4js

또는 최신 배포의 dist/ 폴더에서 proj4.js 파일을 직접 사용할 수 있습니다. 아무것도 다운로드 받고 싶지 않다면 CDN을 통한 URL로 라이브러리를 사용해도 됩니다.

사용 방법

기본적인 사용 구문은 다음과 같습니다.

proj4(fromProjection[, toProjection, coordinates])

인자 fromProjection와 toProjection는 proj이거나 WTK 문자열일 수 있습니다. coordinates 인자는 {x:x,y:y}와 같은 객체 형태이거나 [x,y]와 같은 배열 형태일 수 있습니다.

fromProjection, toProjection, coordinates 인자가 모두 지정되면, 지정된 좌표가 fromProjection 좌표 체계에서 toProjection 좌표 체계로 변환된 결과를 반환합니다. 변환된 결과는 지정된 좌표 인자의 형태와 같습니다.

var firstProjection = 'PROJCS["NAD83 / Massachusetts Mainland",GEOGCS["NAD83",DATUM["North_American_Datum_1983",SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.257222101,AUTHORITY["EPSG","7019"]],AUTHORITY["EPSG","6269"]],PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]],UNIT["degree",0.01745329251994328,AUTHORITY["EPSG","9122"]],AUTHORITY["EPSG","4269"]],UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]],PROJECTION["Lambert_Conformal_Conic_2SP"],PARAMETER["standard_parallel_1",42.68333333333333],PARAMETER["standard_parallel_2",41.71666666666667],PARAMETER["latitude_of_origin",41],PARAMETER["central_meridian",-71.5],PARAMETER["false_easting",200000],PARAMETER["false_northing",750000],AUTHORITY["EPSG","26986"],AXIS["X",EAST],AXIS["Y",NORTH]]';

var secondProjection = "+proj=gnom +lat_0=90 +lon_0=0 +x_0=6300000 +y_0=6300000 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs";

var result = proj4(firstProjection, secondProjection, [2, 5]);
// [-2690666.2977344505, 3662659.885459918]

만약 1개의 projection 만을 사용한다면 해당 인자는 fromProjection을 의미하며, firstProjection은 WGS84 경위도 좌표계가 됩니다.

var firstProjection = 'PROJCS["NAD83 / Massachusetts Mainland",GEOGCS["NAD83",DATUM["North_American_Datum_1983",SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.257222101,AUTHORITY["EPSG","7019"]],AUTHORITY["EPSG","6269"]],PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]],UNIT["degree",0.01745329251994328,AUTHORITY["EPSG","9122"]],AUTHORITY["EPSG","4269"]],UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]],PROJECTION["Lambert_Conformal_Conic_2SP"],PARAMETER["standard_parallel_1",42.68333333333333],PARAMETER["standard_parallel_2",41.71666666666667],PARAMETER["latitude_of_origin",41],PARAMETER["central_meridian",-71.5],PARAMETER["false_easting",200000],PARAMETER["false_northing",750000],AUTHORITY["EPSG","26986"],AXIS["X",EAST],AXIS["Y",NORTH]]';

var result = proj4(firstProjection, [-71, 41]);
// [242075.00535055372, 750123.32090043]

또한 coordinates 인자 없이 projection 인자만을 사용한다면, forward와 inverse 매서드를 갖는 객체가 반환되는데, forward는 fromProjection 좌표계에서 toProjection로의 좌표 변환을, inverse는 toProjection 좌표계에서 fromProjection로의 좌표 변환을 수행하는 매서드입니다.

var firstProjection = 'PROJCS["NAD83 / Massachusetts Mainland",GEOGCS["NAD83",DATUM["North_American_Datum_1983",SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.257222101,AUTHORITY["EPSG","7019"]],AUTHORITY["EPSG","6269"]],PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]],UNIT["degree",0.01745329251994328,AUTHORITY["EPSG","9122"]],AUTHORITY["EPSG","4269"]],UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]],PROJECTION["Lambert_Conformal_Conic_2SP"],PARAMETER["standard_parallel_1",42.68333333333333],PARAMETER["standard_parallel_2",41.71666666666667],PARAMETER["latitude_of_origin",41],PARAMETER["central_meridian",-71.5],PARAMETER["false_easting",200000],PARAMETER["false_northing",750000],AUTHORITY["EPSG","26986"],AXIS["X",EAST],AXIS["Y",NORTH]]';

var secondProjection = "+proj=gnom +lat_0=90 +lon_0=0 +x_0=6300000 +y_0=6300000 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs";

var resultA = proj4(firstProjection, secondProjection).forward([2, 5]);
// [-2690666.2977344505, 3662659.885459918]

var resultB = proj4(secondProjection,firstProjection).inverse([2,5]);
// [-2690666.2977344505, 3662659.885459918]

projection 인자가 하나만 지정되면, 지정된 인자는 toProjection에 해당되며 fromProjection은 WGS84 경위도 좌표계가 됩니다.

이름을 가지는 투영변환

만약 문자열로 투영변환에 이름을 부여하고, 이 이름으로 좌표 변환을 수행하고자 한다면 proj4.defs 매서드를 사용할 수 있습니다.

proj4.defs('WGS84', "+title=WGS 84 (long/lat) +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=degrees");

또는 아래처럼 배열로 여러개의 투영변환을 정의할 수 있습니다.

proj4.defs([
  [
    'EPSG:4326',
    'PROJCS["NAD83 / Massachusetts Mainland",GEOGCS["NAD83",DATUM["North_American_Datum_1983",SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.257222101,AUTHORITY["EPSG","7019"]],AUTHORITY["EPSG","6269"]],PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]],UNIT["degree",0.01745329251994328,AUTHORITY["EPSG","9122"]],AUTHORITY["EPSG","4269"]],UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]],PROJECTION["Lambert_Conformal_Conic_2SP"],PARAMETER["standard_parallel_1",42.68333333333333],PARAMETER["standard_parallel_2",41.71666666666667],PARAMETER["latitude_of_origin",41],PARAMETER["central_meridian",-71.5],PARAMETER["false_easting",200000],PARAMETER["false_northing",750000],AUTHORITY["EPSG","26986"],AXIS["X",EAST],AXIS["Y",NORTH]]]'
  ],
  [
    'EPSG:4269',
    '+proj=gnom +lat_0=90 +lon_0=0 +x_0=6300000 +y_0=6300000 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs'
  ]
]);

그러면, 언제라도 다음처럼 사용할 수 있습니다.

var p = proj4('EPSG:4326', 'EPSG:4269');
var result = p.forward([-71, 41]);
// [-2690599.9886444192, 3662814.7663661353]

사실 위 코드의 첫번째 라인은 다음의 축약형입니다.

var p = proj4(proj4.defs('EPSG:4326'), proj4.defs('EPSG:4269'));

미리 정의된 이름을 가지는 투영변환은 EPSG:4326, EPSG:4269, EPSG:3857입니다. 아울러 EPSG:4326은 WGS84라는 이름으로도 정의되어 있으며, EPSG:3857은 EPSG:3758, GOOGLE, EPSG:900913, EPSG:102113이라는 다양한 이름으로도 정의되어 있습니다. 이에 대한 proj4js 라이브러리의 코드를 살펴보면 다음과 같습니다.

defs('EPSG:4326', "+title=WGS 84 (long/lat) +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=degrees");
defs('EPSG:4269', "+title=NAD83 (long/lat) +proj=longlat +a=6378137.0 +b=6356752.31414036 +ellps=GRS80 +datum=NAD83 +units=degrees");
defs('EPSG:3857', "+title=WGS 84 / Pseudo-Mercator +proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +no_defs");

defs.WGS84 = defs['EPSG:4326'];
defs['EPSG:3785'] = defs['EPSG:3857']; // maintain backward compat, official code is 3857
defs.GOOGLE = defs['EPSG:3857'];
defs['EPSG:900913'] = defs['EPSG:3857'];
defs['EPSG:102113'] = defs['EPSG:3857'];

아래는 한국의 좌표계를 예로 들어 proj4js의 설명을 담은 글입니다. 2013년도 글이라 현재 버전의 API와 맞지 않을 수 있습니다.

[GIS] 오픈소스, 자바스크립트 좌표계 변환 라이브러리, proj4js

끝으로 EPSG 코드를 통한 proj 및 wkt를 얻을 수 있는 사이트에 대한 글은 아래와 같습니다.

EPSG.io를 통한 proj4 문자열 얻기

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GeoAI를 이용한 건물과 비닐하우스에 대한 Detection

GeoAI는 공간정보과학(Geospatial Science; Spatial Data Science)과 인공지능(Artificial Intelligence)의 합성어이며, 공간 빅데이터(Spatial Big Data)로부터 유의미한 정보를 도출하기 위해 인공지능 기술(A.I.: Machine Learning, Deep Learning)과 고성능 컴퓨터를 활용하는 분야로써, 이 글은 항공영상으로부터 탐지하고자 하는 객체를 자동으로 획득하는 GeoAI의 한가지 기술 개발을 위해 직접 학습 DB를 구축하고, 실제 딥러닝 학습을 통한 도출된 모델을 이용하여 테스트한 내용을 소개합니다.

항공영상으로부터 탐지하고자 하는 객체는 건물과 비닐하우스로 정하고, 이 두가지에 대한 학습 DB인 레이블 데이터를 구축하고, 구축된 학습 데이터를 이용해 Detection에 대한 신경망 모델인 Faster R-CNN을 학습시켰습니다. 구축 건수는 건물와 비닐하우스에 대해 각각 6000개, 2000개이고, 레이블 데이터 구축 툴은 아래의 글에서 소개한 GeoAI Labeling Tool입니다.

GeoAI Labeling Tool 소개

총 35 Epoch만큼 학습된 모델을 이용해 항공영상을 테스트했으며, 그 중 테스트한 순서대로 3개정도의 이미지만을 언급하면 다음과 같습니다. 참고로 Class1은 건물, Class2는 비닐하우스입니다.

모델 성능 검증을 위해 소량의 데이터와 작은 반복의 학습했으므로, 높은 정확도를 기대한 것은 아니지만, 소량의 학습 DB임에도 상당수의 건물(Class1) 또는 비닐하우스(Class2)에 대해서 종류별로 검출이 되는 것을 볼 수 있습니다. 하지만 3번째 이미지를 보시면, 좌상단 부분의 건물 몇개가 검출되지 않는 결과를 볼 수 있습니다.

해서, 3번 이미지 중 검출되지 않는 부분만을 짤라내어 다시 검출을 시도해 보면 다음처럼 검출되는 것을 볼 수 있었습니다.

실제 프로젝트에서는 더 많은 수의 학습 데이터를 구축하고, 이를 다시 데이터 증강기법을 이용한 보강을 통해 더욱 높은 포퍼먼스를 얻을 수 있습니다. 또한 Faster R-CNN 보다는 항공영상에서의 건물 등과 같은 객체 탐지를 위한 더 나은 모델을 활용하는 것이 옳을 것입니다. 즉, Faster R-CNN처럼 먼저 영역(Region)을 추출하고, 이 영역에 대한 분류(Classification)을 수행하는 방식이 아닌, 픽셀 단위로 바로 분류 하는 모델이 정확성과 업무의 응용성이 더 높을 것입니다. 물론 Faster R-CNN의 장점은 정확한 학습 DB를 빠르게 구축할 수 있다는 장점이 있으므로 적용하고자 하는 분야에 따라 신경망 모델을 결정해야 할 것입니다. 아울러 학습 DB 구축에 대해 덧붙이자면 건물이나 비닐하우스 등은 지역과 계절에 따라 그 형상 및 색감이 다르므로 계절별로, 또 보다 더 넓은 지역을 범위로 해야 합니다.