地理 情報 시스템 (地理情報-, 英語 : geographic information system, GIS )은 지리 空間的으로 參照可能한 모든 形態의 情報 를 效果的으로 蒐集, 貯藏, 更新, 調整, 分析, 表現할 수 있도록 設計된 컴퓨터 의 하드웨어 와 소프트웨어 및 地理的 資料 , 人的資源 의 統合體이다.

歷史 [ 編輯 ]

草創期 [ 編輯 ]

地圖는 地理 情報를 잘 담아내는 道具이기는 하지만, 여러 가지 情報를 分析하기에는 非效率的인 道具이다. 初期의 GIS에서는 空間分析을 할 때, 오버레이(overlays)容量 制限, 데이터의 槪要把握, 完全하지 않은 方法, 서로 다른 縮尺 等의 여러 가지 制約이 있었다.

草創期 오버레이의 예

• 요크타운의 戰鬪 地圖(美國 革命期 때)는 部隊의 움직임을 重疊시켜 나타냈다.
• 19世紀 中盤 아일랜드 鐵道 地圖는 地質과 地形을 그 基本地圖로 하여 人口, 交通의 흐름을 나타냈다.
• 스노 博士(Dr. John Snow)는 콜레라가 出現한 汚染된 우물을 地圖上에 나타냈으며 이를 地理情報적 分析의 草創期의 例로 보고 있다.

컴퓨터의 發達 [ 編輯 ]

컴퓨터 하드웨어의 容量은 地圖를 表記할 수 있는 能力을 갖추게 된다. 또한 메모리의 容量과 速度의 增加, 價格의 低下도 디지털 上의 地圖 製作이 可能하도록 해 주었다.

• 1950年 後半, 交通시스템 計劃家들은 디지털 床에서 交通關聯 데이터와 交通흐름을 地圖化하기 始作했다.
• 1950年 後半, 워싱턴 大學(University of Washington)의 地理學科 學生들은 空間的 統計, 分析的 造作, 그리고 CAD로 地圖를 製作하는 量的인 革命을 始作한다.

政府機關에서의 GIS [ 編輯 ]

1960年代 中盤, 캐나다의 Canadian Geographic Information System은 土地, 自然資源, 野生動物의 棲息地를 위한 데이터 整理를 위한 作業을 始作한다. 이는 當時에는 革新的인 槪念으로 데이터 構造, 重疊/面積計算, 그래픽化, 레이어의 導入, 空間的인 데이터와 數値/文字에 依한 데이터의 區分, 폴리곤의 쿼리等이 이루어졌다. 미네소타 都市計劃 오피스(Minnesota Office of Planning)에서는 Land Management Information System을 導入, 이는 CGIS와 같은 것이다. 1960年代에 이루어진 U.S. Census는 管轄區域에 對한 디지털 目錄이 만들어졌고, 住所地를 地理的 座標에 맞추었으며, 地理的 베이스 파일을 使用하여 1970年 Census를 爲한 別個의 인코딩 파일( DIME )을 만들었다. DIME파일은 TIGER 로 가는 事前 커서로서 都市地域에만 限定되어 있다. DIME에 依해 都市 센세스 指導의 製作이 이루어졌다. 한便, 미국방성(U.S. military)은 人工衛星 火傷과 航空寫眞을 使用하여 래스터베이스(raster-based)의 能力을 補完하는 開發을 始作한다. 美 陸軍 部隊의 엔지니어들이 開發한 GRASS 는 좋은 例라 할 수 있다. 오늘날, 오픈 소스人 GRASS 는 公共機關과 個人 섹터의 使用者, 大學을 中心으로 한 學者들의 合作으로 持續的인 開發이 이루어지고 있다. 軍事的인 目的으로 始作하였지만, 美國防省의 開發들은 現在 천천히 商業市場쪽으로도 進行되고 있다.

敎育機關에서의 GIS [ 編輯 ]

Harvard Laboratory For Computer Graphics And Spatial Analysis (a.k.a. Harvard Graphics)는 이미 몇 가지 소프트웨어 패키지를 開發한 바 있다.

1. SYMAP (1964)
2. CALFORM (1960年 後半)
3. SYMVU (1960年 後半)
4. GRID (1960年 後半)
5. POLYVRT (1970 初期)
6. ODYSSEY (1970 中盤)

商業的 GIS [ 編輯 ]

• Environmental Systems Research Institute ( ESRI , 1969年에 創業)
  • 1980年代에 이르러 ESRI는 標準 RDMS基準 構造를 만들어냈다. 統合的 地圖製作(arc) 파트와 RDMS (info)시스템 파트를 Arc/Info라고 부른다.
• Intergraph Corporation
  • 美國 防衛를 中心으로 政府 프로젝트에 主로 參與하였다. CAD에서 出發하여 GIS로 發展
• Hyundai AutoEver Geometry Information System Engine ( HAE-GIS 엔진)
  • 現代오토에버가 開發했으며, 空間 내 座標와 地圖를 構成하고 運用하는 機能, 空間을 分析하는 機能, 인덱싱과 檢索 等 業務에 必要한 機能을 保有하고 있다.

GIS와 情報의 不平等 [ 編輯 ]

GIS의 發達로 인해 다양한 活用 部門에서의 쓰임이 擴大되었고 情報의 디지털化가 可能해짐에 따라 高級情報의 利用을 大衆들로 하여금 便利하게 만들었다는 評價가 支配的이다. 그러나 이와는 對照的으로 GIS가 情報 隔差의 問題를 擴大해 情報 不平等을 일으킨다는 다음과 같은 主張들도 提起되고 있다. ^[1]

1. 初期 資料 構築過程에서 많은 費用과 專門的인 人力이 要求된다. 基本的으로 GIS는 GPS 와의 相互連繫的인 活用을 土臺로 제 機能을 發揮한다. 人間이 直接 接近하기 어려운 熱帶密林이나 툰드라 氣候의 地域들을 人工衛星 시스템을 活用해서 必要한 情報를 얻어내는 것이다. 따라서 이 情報를 獲得하는 것은 누구에게나 可能해졌지만 먼저 情報를 生産하는 活動은 一部 少數層에만 局限된 채로 進行되고 있다. 情報化 社會로의 轉換에 따라 情報 獲得의 速度의 差異는 情報 活用의 側面이 重要해지고 있는 狀況에서 一部層에게 情報의 獨占化를 隸屬할 수 있는 作用을 할 可能性이 크다.
2. 重疊 分析과 레이업 生成 等의 專門的인 活用의 部門은 一般人들이 遂行하기에는 制限的이다. 따라서 專門 知識과 高級 人力을 擴充한 資本家들만이 GIS를 제대로 活用할 수 있고 結局 이것이 情報 不平等의 問題를 形成한다는 視角이 存在한다.

構成 要素 [ 編輯 ]

GIS를 運用하기 위해서는 다섯 가지 構成要素가 必要하다. ^{[2] [3]}

1. Computer system
2. GIS software: 2009年 基準 全世界的으로 ESRI 社가 30%로 1位, Intergraph Corporation이 16%로 2位의 占有率을 보이고 있다. ^[4]
3. People: 이 컴퓨터와 소프트웨어를 다룰수 있는 人材를 말한다.
4. Data: 데이터는 分析을 위한 기초적인 資料.
5. Infrastructure: 分析을 마친 GIS 데이터를 使用할 수 있는 全般的인 社會環境構造가 갖추어져 있어야 한다.

소프트웨어 [ 編輯 ]

地理 情報는 여러 다양한 應用 프로그램 들을 통해 接近, 電送, 造作, 重疊 , 處理, 標示될 수 있다. 美國 內에서는 ESRI 나 맵인포 와 같은 會社들이 産業的/商業的 市場을 支配하고 있으며, 여러 道具에 對한 全體的인 스위트(suite)를 提供하고 있다. 政府나 軍事 機關에서는 種種 그들 固有의 맞춤型(custom) 소프트웨어를 使用하기도 하고, GRASS 와 같은 오픈 소스 製品을 쓰기도 하며, 그들의 目的에 맞게 잘 고쳐진 특수한 製品을 쓰기도 한다. ^[5] 비록 GIS 데이터셋을 보기 위한 無料 道具(tool)들이 나와 있기는 하지만, 사람들은 普通 구글 어스 , 네이버 地圖 , 콩나물 地圖 와 같은 온라인 리소스(online resource) 및 인터랙티브 웹 매핑 (mapping)을 통해 大衆的인 地理 情報를 接近하고 있다. 지리정보시스템은 指標上의 客體(entity)를 벡터(vector), 래스터 그래픽스 形態의 데이터로 變換시켜 表現한다.

地理空間 資料 [ 編輯 ]

Geospatial Data란 地理的인 情報를 가지고 있어서, GIS가 다른 Informatin System (情報 시스템)과 區別짓는 役割을 하는 重要한 data. Geospatial Data는 Spatial data와 attribute data로 나뉜다. GIS 分析을 위해서는 이 둘의 特徵을 正確히 理解해야만 한다. 例를 들어 "道路"에 對해 말을 해 보자. 어느 道路件 位置, 或은 各 道路의 屬性(이름, 길이, 速度 制限, 或은 方向等의 情報)을 가지고 있다. Spatial data는 位置에 該當하는 情報, 卽 道路의 模樣이나 座標에 對한 情報를 쥐고 있는 部分이다. Attribute data란 道路의 屬性에 對한 情報를 가지고 있는 部分.

空間 資料 [ 編輯 ]

위에 말한 대로 Spatial data(空間데이터)는 位置에 對한 情報를 가지고 있는데, 이는 非連續日 수도 있고 連續되는 要素로 되어있을 수도 있다. 非連續的인 特徵要素(feature)란 點, 線, 面積으로 代辯되고, 連續的인 特徵要素란 高度(높이)나 降雨量과 같이 끊기는 部分이 없는 것을 말한다.

空間 要素(spatial feature)의 位置를 正確히 把握하기 위해서는 地球의 緯度와 經度, 그리고 指導賞의 座標시스템을 理解해야만 한다.

• 왜냐하면 地球란 달걀을 옆으로 눕힌 正確한 楕圓形度 아닌 南半球의 어느쪽은 조금 불룩한 形態, 北半球의 어느 部分은 납작한 模樣새를 가져, 이도저도 아닌 模樣새를 띠고 있기 때문이다. 때문에, 歷史的으로 地球의 模樣새를 平面인 地圖上에 옮기기 위해 여러 學者들이 다양한 方法을 考案해 냈지만, 結局은 어떠한 方法을 써도 正確히 地球를 平面上(地圖)에 옮길 수는 없다는 結論에 다다랐다. 따라서 나라別로 自己 나라에 가장 맞다고 생각하는 透視(投影)方法을 써서 地圖 製作을 하고 있다. 이를 Projection이라 한다.

이들 空間 特徵要素를 나타내기 위한 data model이 있다. Vector data model은 點과 x,y座標를 使用하여 空間上의 點, 線, 面積을 나타낸다. Raster data model은 그리드(grid, 格子) 或은 그리드 셀(grid cell)을 使用하여 空間 特徵要素의 變化를 나타낸다.

屬性 資料 [ 編輯 ]

Attribute Data(屬性 데이터)란 空間 特徵 要素를 說明해 놓은 것을 말한다. 알기 쉽게 說明을 하면, 스크린上에 서울市 地圖를 펼쳐 놓고 있다고 하자. 地圖 위에는 서울 市廳이 있고, 그 地點에 작은 동그라미 그림이 있다고 했을 때, 이 동그라미는 데이터 베이스에 連結되어 있어야 한다. 그래야 GIS가 되는 것이다. 그냥 동그라미만 그려져 있을 때는 그래픽에 지나지 않는다. 이 동그라미가 가지고 있는 spatial data란 簡單히 말해서 x,y座標라고 생각하면 쉽다. Attribute Data는 이 동그라미에 連結되어 있는 데이터베이스를 생각하면 된다. 大槪는 엑셀과 같은 模樣새를 하고 있는데, 境遇에 따라서는 Access의 폼의 模樣으로 뜨는 境遇도 있고, 그래프가 될 수도 있다. 어쨌든 이 空間上의 特徵要素를 包含한 모든 數字, 文字 데이터가 서로 關係設定이 되어 있는 데이터를 attribute data라 한다.

位相 資料와 不規則三角網 資料 [ 編輯 ]

토폴로지(Topology)는 數學에서 位相 幾何學을 뜻하지만, GIS에서는 조금 다르게 解釋한다.

韓國語로 분명하게 解釋하기는 어려우나, GIS에서는 數學的인 서브필드(Subfield)로서 特徵要素(feature)들間의 空間的인 關係를 分明히 하는 役割을 한다. 例를 들어보면, 두 個의 線이 있다고 했을 때, 이 두 線이 正確이 한 點에서 만나고, 어느쪽이 왼쪽이며 어느쪽이 오른쪽이 位置하는지를 明白하게 해 주는 役割을 한다. Topological 或은 Topology에 기초한 데이터는 디지털 床에서 地理情報 데이터와 GIS分析에 必要한 에러를 看破하거나 處理하는 데 아주 有效하다.

ESRI社에서는 coverage는 topological data, shapefiles는 non-topological data로 區別하고 있다. 또한 geodatabase는 두 쪽을 다 가질 수 있다.

三角不規則網(Triangulated Irregular Network; TIN)은 地形을 分析할 때, 地表面이나 海底面을 나타내는 vector像의 表現으로, 3次元 床에서 x, y, z座標를 連結하여 非定型的으로 點과 線을 連結해서 서로 오버랩 되지 않도록 三角形을 만들어 表現하는 것이다.

活用 分野 [ 編輯 ]

GIS는 多樣한 分野에서 活用될 수 있다.

가장 一般的으로 使用되고 있는 分野는 "땅"에 關한 分野로서 普通 Land Information Systems라고 불리고 있다. GIS는 날씨나 해저면 分析, 野生動物의 棲息地 分析과 같은 自然環境分野에 使用되며, 考古學에서도 都市計劃에서도, 洪水와 같은 災難防災 시스템에도 널리 使用되고 있다. 境遇에 따라서는 航空寫眞을 같이 놓고 分析을 하기도 하고, 人工衛星火傷을 利用해 分析을 하기도 한다.

于先 모든 GIS 데이터를 活用하고 分析하기 위해서는 위에 말한 다섯 가지 構成要素가 必要하지만, 데이터 部分에서 미리 마련되어 있어야 하는 것들이 있다. 例를 들면, 等高線만 따로 入力된 데이터가 必要한데, 이는 뒤에 標高(地表面의 높이等)을 나타낼 때, 特히 3次元 分析을 할 境遇에 반드시 必要하다. 그리고 道路만을 入力한 데이터, 땅의 所有權에따라 그린 디지털地圖, 江이나 냇물이 어디로 흐르는지를 表示한 데이터, 建物의 模樣을 따라 或은 位置를 標示한 데이터, 下水시스템, 交通시스템 等, 인프라 全般的인 데이터의 構築이 優先되어야 가장 正確하고 必要에 맞는 分析을 할 수 있다.

이렇게 모든 데이터는 디지털 上의 地圖로서 나타내는데, 이를 레이어라 한다. GIS分析家들은 一般的으로 CAD를 자유롭게 使用하는데, 이 때, GIS 擔當者는 善意 數値보다도 x,y座標에 더욱 神經을 쓴다. 땅을 表示하는 線이 있다면 各 善意 꼭짓點에는 當然히 x,y座標가 들어가 있어야 하고 (勿論 連結되는 線에도 座標는 入力되어 있긴 하나) 그 座標는 어느 GIS시스템에서도 通用되어야만 한다.

簡單한 例를 들어, 어느 시골에 農夫가 땅을 5km ² 의 땅을 所有하고 해마다 洋배추를 收穫을 하여 地域 농협을 통해 出荷하고 있다고 한다면, GIS 擔當者는 于先 이 農夫의 땅의 所有分을 컴퓨터 地圖上에 正確히 標示를 할 것이다. 이 때, 땅은 하나의 묶음으로 되어 있으므로, 始作하는 點과 끝나는 點이 반드시 같은 곳이어야 한다. 이를 폴리곤(polygon)이라고 한다. 그리고, 그 땅의 表示逆 內部에 建物이나 假建物이 있다면 이는 또 다른 레이어에 表示를 하게 된다. 이 폴리坤을 해치(Hatch) 機能을 使用해서 어떤 그림이나 色깔路로 메울 수도 있고, 別表와 같은 表式을 所有地 表示逆 가운데에 入力을 할 수도 있다. 이를 地理情報를 가진 데이터(Geospatial Data)라고 할 수 있으며, 이 데이터가 GIS 데이터라면 이 農夫의 所有地를 或은 特定 아이콘을 클릭하거나 命令을 주면, 그 뒷面에 숨겨져 있는 關聯 데이터의 窓이 뜨게 된다. 이 農夫의 洋배추 收穫誌의 폴리곤은 오라클이나 Access等과같은 데이터베이스와 連結이 되어 있어서, 이 땅의 所有者가 누구며, 얼마나 所有했으며, 땅의 面積은 얼마며, 한 해에 내는 稅金은 얼마며, 收穫量은 해마다 어떻게 되며, 누구한테 팔았는지 等, 必要한 모든 데이터를 貯藏하게 된다. 勿論 이 데이터베이스는 專門 擔當者가 管理하게 된다. 이런 데이터베이스와 連結되어 있지 않은 해치나 別表는 말 그대로 그래픽에 지나지 않으며 또한 GIS를 위한 데이터라고 할 수 없다.

使用 예 [ 編輯 ]

GIS는 사람이나 資源의 地理的 分配와 關聯된 知識이 必要한 意思決定을 支援한다. 例를 들어, GIS는 中央과 地方政府가 天災地變에 反應하는 非常 時間을 計算하고, 소매 체인店이 收益이 나는 새로운 店鋪의 位置를 確認하고, 銀行이 새로운 地點이나 ATM 터미널을 開設하는 最高의 場所를 確認하도록 돕는 데 使用될 수 있다. ^[6]

같이 보기 [ 編輯 ]

• GCS
• QGIS

參考 資料 [ 編輯 ]

• Class slides, the current NCGIA Core Curriculum for GIS(ystems) and GIS(cience), Kemp & Goodchild (1991), the NCGIA Core Curriculum Project at UBC, and Foote & Heubner’s The Geographer’s Craft

• Chang, K. 2008. Introduction to Geographic Information Systems , Forth Edition, New Delhi:Tata McGraw-Hill
• NGIS: National GIS(國家地理情報體系)
• NSDI: National Spatial Data Infrastructure (國家空間情報인프라)

各州 [ 編輯 ]