[GIS] WKT(Well-Known Text) Geometry

WKT는 지도, 공간 객체의 공간 참조 시스템(Spatial Reference System) 그리고 공간 참조 시스템 간의 변환을 표현하기 위한 텍스트 마크업 언어입니다. 쉽게 말해 지도 상의 형상을 구성하는 좌표들에 대한 텍스트입니다. 이와 유사한 WKB(Well-Known Binary)라고 알려진 바이너리 형식이 PostGIS 등과 같은 데이터 베이스에 동일한 정보를 저장하고 변환되는데 사용됩니다. 포맷은 OGC(Open Geospatial Consortium)에 의해 제정됩니다.

기하학적 오브젝트(geometric objects)

WKT로 표현할 수 있는 기하학적 오브젝트는 포인트(Point), 선(Line), 폴리곤(Polygon), TIN 그리고 다각형(Polyhedrons)입니다. 멀티 지오메트리는 하나의 오브젝트에서 동일한 차원의 한개 이상의 지오메트리를 표현하는데 이용되며 다른 차원의 지오메트리들은 지오메트리 컬렉션(geometry collection)에 저장될 수 있습니다.

지오메트리의 좌표는 2D(x, y) 그리고 3D(x, y, z) 그리고 4D(x, y, z, m)일 수 있습니다. 어떠한 좌표도 가지고 있지 않은 빈 지오메트리는 타입 이름과 함께 EMPTY 심벌을 사용해 명시됩니다. 다음은 WKT에 대한 몇가지 지오메트리 예입니다.

1) POINT(6 10)
2) LINESTRING(3 4,10 50,20 25)
3) POLYGON((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2, 3 2, 3 3, 2 3,2 2))
4) MULTIPOINT((3.5 5.6),(4.8 10.5))
5) MULTILINESTRING((3 4,10 50,20 25),(-5 -8,-10 -8,-15 -4))
6) MULTIPOLYGON(((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2, 3 2, 3 3, 2 3,2 2)),((3 3,6 2,3 3)))
7) GEOMETRYCOLLECTION(POINT(4 6),LINESTRING(4 6,7 10))
8) POINT ZM (1 1 5 60)
9) POINT M (1 1 80)
10) POINT EMPTY
11) MULTIPOLYGON EMPTY

1번은 포인트 지오메트리이며, 2번은 폴리라인 지오메트리, 3번은 폴리곤 지오메트리입니다. 그리고 4번, 5번, 6번은 멀티 포인트, 멀티 폴리라인, 멀티 폴리곤 지오메트리입니다. 7번은 다양한 형태의 지오메트리 타입의 복합 타입입니다. 8번은 Z값과 M값을 가진 포이트 지오메트리이며 9번은 M 값을 가지는 포인트 지오메트입니다. 마지막 10번과 12번은 좌표가 없는 빈(Empty) 지오메트리입니다.

추가적으로 다른 예는 다음과 같습니다.

POINT (0 0)
POINT EMPTY
LINESTRING (0 0, 0 1, 1 2)
LINESTRING EMPTY
POLYGON ((0 0, 1 0, 1 1, 0 1, 0 0))
POLYGON ((0 0, 4 0, 4 4, 0 4, 0 0), (1 1, 1 2, 2 2, 2 1, 1 1))
POLYGON EMPTY
MULTIPOINT ((0 0), (1 1))
MULTILINESTRING ((0 0, 1 1), (2 2, 3 3))
MULTIPOLYGON (((1 1, 1 3, 3 3, 3 1, 1 1)), ((4 3, 6 3, 6 1, 4 1, 4 3)))
GEOMETRYCOLLECTION (MULTIPOINT((0 0), (1 1)), POINT(3 4), LINESTRING(2 3, 3 4))

공간 참조 시스템(spatial reference systems)

공간 참조 시스템에 대한 WKT 문자열은 측지학 데이텀(geodetic datum), 좌표 체계 그리고 공간 오브젝트에 대한 지도 투영 정보를 설명합니다. 이러한 공간 참조 시스템에 대한 WKT는 많은 GIS 프로그램에서 널리 사용됩니다. 예를 들어 ESRI는 shapefile의 *.prj 파일에서 WKT를 사용합니다. 다음은 공간 참조 시스템에 대한 WKT의 한가지 예입니다.

COMPD_CS["OSGB36 / British National Grid + ODN",
    PROJCS["OSGB 1936 / British National Grid",
        GEOGCS["OSGB 1936",
            DATUM["OSGB_1936",
                SPHEROID["Airy 1830",6377563.396,299.3249646,
                      AUTHORITY["EPSG","7001"]],
                TOWGS84[375,-111,431,0,0,0,0],
                AUTHORITY[["EPSG","6277"]],
            PRIMEM["Greenwich",0,AUTHORITY["EPSG","8901"]],
            UNIT["DMSH",0.0174532925199433,AUTHORITY["EPSG","9108"]],
            AXIS["Lat",NORTH],
            AXIS["Long",EAST],
            AUTHORITY[["EPSG","4277"]],
        PROJECTION["Transverse_Mercator"],
        PARAMETER["latitude_of_origin",49],
        PARAMETER["central_meridian",-2],
        PARAMETER["scale_factor",0.999601272],
        PARAMETER["false_easting",400000],
        PARAMETER["false_northing",-100000],
        UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]],
        AXIS["E",EAST],
        AXIS["N",NORTH],
        AUTHORITY[["EPSG","27700"]],
    VERT_CS["Newlyn",
        VERT_DATUM["Ordnance Datum Newlyn",2005,AUTHORITY["EPSG","5101"]],
        UNIT["metre",1,AUTHORITY["EPSG","9001"]],
        AXIS["Up",UP],
        AUTHORITY[["EPSG","5701"]],
    AUTHORITY[["EPSG","7405"]]

변환(transformations)

WKT 포맷은 변환 방법과 두개의 서로 다른 공간 참조 시스템 간의 좌표 변환에 사용되는 파라메터를 기술하기 위해 사용됩니다. 아래는 이러한 변환에 대한 WKT의 한가지 예입니다.

PARAM_MT["Mercator_2SP", 
    PARAMETER["semi_major",6370997.0], 
    PARAMETER["semi_minor",6370997.0], 
    PARAMETER["central_meridian",180.0], 
    PARAMETER["false_easting",-500000.0], 
    PARAMETER["false_northing",-1000000.0], 
    PARAMETER[["standard parallel 1",60.0]]
PARAM_MT["Affine",
    PARAMETER["num_row",3],
    PARAMETER["num_col",3],
    PARAMETER["elt_0_1",1],
    PARAMETER["elt_0_2",2],
    PARAMETER[["elt 1 2",3]]

WKT를 지원하는 RDBMS로는 PostGIS 모듈 1.3을 가진 Postgresql, Oracle 9i, 10g, 11g 그리고 mySQL 4.1,공간 데이터블레이드 모듈을 가진 Informix 9, 10, 11 그리고 MS SQL Server 2008과 SpatialLite 등이 있습니다. 이 글은 http://en.wikipedia.org/wiki/Well-known_text의 내용을 독자가 좀 더 읽기 쉽도록 내용을 보완한 글임을 밝힙니다.

[GIS] ArcObjects, 지도에 라벨(Label 또는 Annotation) 표시

지도 위에 속성값을 표시하는 것을 라벨링(Labeling) 또는 어노테이션 달기라고 합니다. 예를 들어서 행정구역도를 표시하고 각 구역에 행정구의 명칭을 표시하여 사용자에게 직관적인 지도 정보를 전달할 수 있습니다. 이 포스트 글의 예제 코드의 결과 이미지를 보면 더욱 이해가 쉬울것입니다.

사용자 삽입 이미지

라벨 문자열은 속성 데이터 값을 기반으로 해당되는 도형 위에 표시가 되며 문자 표시를 위한 속성인 폰트, 색상등을 지정할 수 있습니다. 이외에도 ArcGIS는 매우 융통성 있는 라벨 표시를 위한 강력한 API를 개발자에게 제공합니다. 라벨 표시에 대해 상상할 수 있는 모든 경우의 수를 처리하고 있다고 해도 과언이 아닐 정도로 말입니다.

라벨에 대해 간단한 설명은 이정도로 하고.. 실제로 지도 레이어에 라벨링 기능을 추가해 보는 코드를 정리해 보도록 하겠습니다. 이 예제 코드는 기본적으로 SHP 파일 지도 레이어가 지도 컨트롤에 추가되어 있다는 가정 하에 설명합니다.

가장 먼저 라벨 처리를 위해 추가한 레이어를 IGeoFeatureLayer로 QueryInterface합니다. 참고로 QueryInterface는 C#이나 VB와 같은 고수준 언어에서는 간단히 형변환으로 이해하셔도 됩니다.

ESRI.ArcGIS.Carto.IGeoFeatureLayer pLayer = axMapControl1.get_Layer(0) as 
            ESRI.ArcGIS.Carto.IGeoFeatureLayer;

이렇게 추가된 지도 레이어를 IGeoFeatureLayer 인터페이스로 QueryInterface하여 pLayer 변수에 저장해 둡니다.

다음으로 라벨의 텍스트 색상을 지정하기 위해 다음 코드가 필요합니다.

ESRI.ArcGIS.Display.IRgbColor pColorFont = new ESRI.ArcGIS.Display.RgbColor();
pColorFont.Red = 255;
pColorFont.Green = 100;
pColorFont.Blue = 100;

ESRI.ArcGIS.Display.IFormattedTextSymbol pText = 
                             new ESRI.ArcGIS.Display.TextSymbol();
pText.Color = pColorFont;

색상값을 지정하기 위해 IRgbColor 타입을 사용하고 이렇게 지정한 색상을 IFormattedTextSymbol의 인스턴스인 pText의 Color 속성에 지정합니다. 참고로 IFormattedTextSymbol을 통해 텍스트 심벌의 색상, 스타일, 폰트, 그림자 효과 등을 지정할 수 있습니다.

다음으로 실제로 라벨링을 위한 코드가 실행됩니다. ArcGIS는 라벨을 API에서 Annotation이라는 용어를 사용합니다.

ESRI.ArcGIS.Carto.IAnnotateLayerPropertiesCollection pAnnoPropsCollection =
        new ESRI.ArcGIS.Carto.AnnotateLayerPropertiesCollection();

ESRI.ArcGIS.Carto.ILabelEngineLayerProperties pLabelEngine =
        new ESRI.ArcGIS.Carto.LabelEngineLayerProperties()
              as ESRI.ArcGIS.Carto.ILabelEngineLayerProperties;

pLabelEngine.Expression = "[SGG_NM]";
pLabelEngine.Symbol = pText;

ESRI.ArcGIS.Carto.IAnnotateLayerProperties pAnnoLayerProps =
        pLabelEngine as ESRI.ArcGIS.Carto.IAnnotateLayerProperties;

pAnnoPropsCollection.Add(pAnnoLayerProps);

먼저 라벨의 속성을 위해 IAnnotateLayerPropertiesCollection 타입의 변수인 pAnnoPropsCollection 변수를 생성하고 라벨을 화면상에 표시하는 기능을 책임지는 ILabelEngineLayerProperties 타입의 pLabelEngine 변수를 생성합니다. 그리고 이 pLabelEngine의 Expression에 라벨 문자값으로 표시할 필드 이름을 [와 ] 사이에 지정합니다. 그리고 라벨 문자의 색상을 지정해 놓은 pText 객체를 pLabelEngine의 Symbol 속성에 지정합니다. 그리고 이 pLabelEngine을 IAnnotateLayerProperties 타입으로 형변환하여 pAnnoLayerProps 객체에 지정하여 이 객체를 pAnnoPropsCollection 객체의 Add 매서드를 통해 추가합니다.

이제 라벨을 위한 설정은 모두 끝났으므로 레이어의 라벨 속성값에 지정하고 라벨 표시 기능을 활성화 합니다.

pLayer.AnnotationProperties = pAnnoPropsCollection;
pLayer.DisplayAnnotation = true;

axMapControl1.ActiveView.Refresh();

가끔 드는 생각이지만 ArcObjects는 하나의 단위 기능을 위해 상당히 많은 CoClass와 Interface 타입을 사용함으로써 ArcObjects에 대한 많은 지식을 개발자에게 요구하는듯합니다. 이러한 이유는 ArcObjects가 복잡한것이 아니라 하나의 기능에 대해서 매우 다양한 모습으로 응용시킬 여지를 열어 놓기 위함입니다.