GIS란 무엇일까?

개요

QGIS는 공간데이터를 이용해 분석 및 시각화할 수 있는 오픈소스툴입니다. QGIS에 대해 공부하고 실습을 해보고자 합니다. 오늘은 QGIS의 첫 시간으로 GIS에 대해서 공부한 내용을 소개합니다.

GIS란?

GIS(Geographic Information System) 란 인간생활에 필요한 지리정보를 컴퓨터 데이터로 변환하여 효율적으로 활용하기 위한 정보시스템이다.

위의 글은 국가공간정보포털에서 GIS에 대한 정의를 보여주고 있습니다. qgis에 배우기 앞서 GIS의 정보가 무엇이 있고 어떤 과정을 처리되는지 알아보겠습니다.

GIS 데이터 처리 과정

Geocoding은 텍스트로 된 데이터 예를 들어 주소를 위경도 좌표로 변환하는 작업을 말합니다. 이를 통해 생성된 대상 레이어와 처리를 통해 시각화를 한다. 또한 참조 레이어와 함께 처리를 통해 시각화할 수 있습니다. 다음 그림처럼 말이죠.

공간 데이터

qgis에서는 크게 두 가지의 Vector와 Raster 데이터를 가지고 Vector는 Point, Line, Polygon으로, Raster는 Pixel로 나뉩니다.

Vector

• Point : 점으로 위도, 경도가 교차하는 하나의 지점을 의미합니다.
• Line: 선으로 점이 이동한 자취, 면의 한계 또는 교차 지점을 표현합니다.
• Polygon: 선으로 표현되며 넓이를 가지는 공간을 평면으로 표현합니다.

Raster

• Pixel : 색상 정보를 가진 사각형의 BitMap정보입니다. 픽셀수가 많다는 것은 화소가 높다는 것을 의미하고 그만큼 분석에 소요되는 시간, 화면에 보여지는 시간이 오래 걸립니다.

다음은 Vector와 Raster 데이터를 표로 비교해 보겠습니다.

구분	벡터(Vector)	레스터(Raster)
개념	점과 점을 연결하는 수학적 함수관계에 의해 선과, 면으로 확장한 이미지를 표현	정사각형 모양의 픽셀 수백 개가 모여 전체 이미지를 구성
구성	기본적인 점의 위치만 기억 Point, Line, PolyGon	색상정보를 가진 모자이크 픽셀의 집합 Map of Bits, BitMap, PixMap
장점	밀집도가 적을 때 파일 크기가 작다. 확대/축소시에도 꺠짐이 없다.	고해상도, 회화작품 표현 픽셀이 많을수록 자연스러운 표현 데이터의 용량이 밀집도에 상관없이 용량이 일정
단점	컬럼의 자연스러운 변화나 세밀한 표현이 어렵다. 객체가 다양하고 밀집도가 높을수록 처리 시간이 많이 소요된다.	고해상도에서 표현직역에 비해 용량이 크다. 처음 저장된 원본보다 확대하는 경우, 깨져 보이는 현상이 있다.
적용	일러스트레이터	포토샵

Shape 파일

• GIS에서 특성화된 벡터 데이터 파일 포맷입니다.
• 정의: 지리적 피처(Geographic features)의 위도, 경도와 같은 기하학적 위치와 속성 정보를 저장할 수 있고, 위상 관계가 정의 되지 않은 형태(nontopological)의 파일 포맷입니다.

qgis에서는 shape파일을 읽어들여 공간에 대한 정보를 시각적으로 표현합니다.

다음은 shape파일의 확장자를 알아보겠습니다.

확장자	정보
*.dbf	DataBaseFile로 피처의 속성 정보를 저장하는 테이블입니다.
*.shp	Shape파일로 공간정보 즉 지도와 같은 시각적인 정보를 담고 있는 파일입니다.
*.shx	공간정보를 보다 빠르게 읽기 위해 사용하는 index파일입니다.
*.prj	좌표체계정보로 공간정보를 읽어올 때 기준이 되는 좌표계를 의미합니다.

좌표계의 이해

좌표계 정의: 지리적 객체를 위치시키는데 사용되는 좌표기반 체계로 지리좌표계(GSC)와 투영좌표계(PCS)로 구분한다.

지리좌표계는 위도와 경도로 표현하는 좌표계이고, 투영좌표계는 기준으로 부터의 거리로 표현합니다. 여기서 각 공간정보 파일을 읽어올 때 어떤 정보가 어떤 좌표계로 되어있는지 알고 이에 맞게 좌표계를 설정해주어야 합니다. 그렇지 않으면 지도가 나타나지 않습니다!.

GCS(Geographi Coordinate System)

• 지구상 위치를 정의하는데 3차원의 구면을 이용하는 좌표계
• 한 지점은 경도(longtitude)와 위도(latitude)값을 지정
• 위도와 경도는 지구 중심에서 지표면상의 지점까지 측정된 각으로 흔히 도(degree) 표시

PCS(Projected Coordinate System)

• 지리좌표를 평면상에 투영한 좌표계
• 하나의 타원체를 투영하는데 다양한 방식의 투영법이 존재

우리나라에서 자주 사용되는 좌표계는 다음과 같습니다.

• 경위도(EPSG: 4326), KLIS중부(EPSG: 5174), 네이버(EPSG: 5179), 다음(EPSG: 5181), 구글(EPSG: 3857), 국토지리정보원 중부(EPSG: 5186), 동부(EPSG: 5187), UTM52N(EPSG: 32652)

GIS를 공부하다 보면서 왜 우리나라 내에서도 각각 다른 좌표계를 쓰는 것이 궁금했습니다. 그래서 찾아보니 지구타원체는 장반경과 편평률로 정의되는데, 부정형한 전 지구를 하나의 타원체로 오차없이 표현하는 것은 불가능하기 때문입니다. 그래서 각 나라마다 다른 좌표계를 가집니다. 또한 시간에 따라 좌표계가 달라지기 때문에 한국에서도 각각 다른 좌표계를 쓴다고 합니다.

결론

오늘은 간단하게 GIS에 대해 공부한 내용을 정리해봤습니다. 다음 POST로는 QGIS를 직접 설치하고 공간정보를 다운받아서 시각화하는 작업을 해보겠습니다.

틀린 내용이 있다면 댓글 달아주세요, 감사히 받아 들이겠습니다.