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GIS : 지리 정보 시스템. Geographic Information System>
지리 학문을 컴퓨터 쪽에 적용시킨 분야. 지리공간 데이터를 분석, 가공하여 교통, 통신 등과 같은 지형 관련 분야에 활용할 수 있는 시스템.
단순히 지리 데이터를 사용하는 것 이상으로, 통합 환경에서 어떻게 데이터를 구성하고 어떤 방식으로 사용자에게 전달하며, 관리할 수 있는지까지 하는 큰 범위가 GIS 이다.
현 세계의 사물들을 Point(건물 등), Line(도로, 경계 등), Polygon 을 이용해 하나의 GIS DataSet을 구성하여 정보를(하나의 지도를) 만든다.
축척(scale)
지도 상의 거리 a, b와 이것에 대응하는 현지(現地)의 거리 A, B와의 비. 큰 세계를 컴퓨터 화면에 표현하기 위해서 축척이 필요하다.
- 예) 1:25,000 지도에서 지도 상의 1cm는, 실제 거리로 25,000cm(250m)
1) 대축척 지도
대축척 지도는 좁은 지역을 자세히 표현한 지도로, 건물의 위치 · 토지 이용 · 도로망 등이 잘 나타나 있다.
- 예) 학교 안내도, 쇼핑 센터 안내도 등
2) 소축척 지도
소축척 지도는 넓은 지역을 간략히 표현한 지도로, 국가나 도시의 위치를 파악할 때 유리하다.
- 예) 우리나라 전도, 세계 전도 등
POI
Point of Interest, 전자지도 위에 지리정보와 함께 좌표 등으로 표시되는 주요 시설물, 역, 공항, 터미널, 호텔, 백화점 등을 표현하는 데이터. Land Mark 또는 Way Point 라고도 말하여짐
측지계
지구의 중심을 원점으로 하는 3차원 직교좌표계를 말한다. 측지계에는 지구와 똑같은 타원 모양을 가지고 만드는 측지계, 3차원 데이터 평면으로 펼친걸 가지고 만드는 측지계가 있다. 세계 공용으로 많이 쓰이는 세계측지계(WGS-84)가 대표적이다. *지구는 가까이서 보면 산도 있고, 어디는 튀어나오고 어디는 들어가고, 한마디로 정확한 원 또는 타원이 아니다. 그래서 지구(찌그러진 타원체)를 어떤 측지계(기준)를 쓰느냐에 따라서, 좌표계에 대한 구조가 많이 바뀐다. 또한, 좌표계를 변환하면 같은 지역이, 변환한 좌표계에서는 위치가 다르거나 하는 문제가 생길 수도 있다.
지오이드(GEOID)
평균해수면을 이용하여 지구의 모양을 나타낸 것이다. 지구의 모양을 나타내는 데는 지표면을 그대로 나타내는 방법과 지구를 단순히 회전타원체로 나타내는 방법이 있다. 그러나 지표면을 실제로 나타내기란 매우 어렵고, 지구타원체를 이용하는 방법은 지표면의 요철(凹 · 凸)을 전혀 나타낼 수 없다는 단점이 있다. 그래서 지표면보다는 단순하면서도 회전타원체보다는 실제에 가깝게 지구의 모양을 나타낸 것이 지오이드이다. 지오이드는 지표면의 70%를 차지하는 해수면의 평균을 잡아서 육지까지 연장한 것으로 어디에서나 중력 방향에 수직이며, 해양에서는 평균해수면과 일치하고 육상에서는 땅 속을 통과하게 된다. 또한 그 높이가 항상 0m로, 측량 해발고도의 기준면이 된다. 지오이드면은 실제 지구 모양과 지구타원체의 중간에 위치한다고 생각하면 기억하기 쉽다.
실제 지구 -> GEOID -> GCS or PCS
GCS vs PCS
지구상의 위치를 나타내는 방법은 크게 GCS와 PCS로 구분할 수 있다.
GCS(Geographic Coordinate Systems) or GEOGCS
PCS(Projected Coordinate Systems) or PROJCS
*어떤 타원체를 쓰느냐도 중요. ex) WGS84
(1) GCS(Geographic coordinate system)
GCS는 3차원의 둥근 지구에 동서 방향과 남북 방향으로 선을 긋고 이 선을 이용하여 좌표를 나타냅니다. 우리가 흔히 사용하는 위도, 경도 좌표가 바로 이 GCS를 이용한 것입니다. 지구에 동서와 남북 방향으로 선을 긋기 위해서는 먼저 둥근 지구가 필요합니다. 그러나 아쉽게도 물리적인 지구는 표면이 울퉁불퉁한 거친 모습을 하고 있습니다. 이런 물리적인 지구 표면에 선을 긋고 위치를 규칙적으로 나타낸다는 것은 불가능합니다. 따라서 우리는 이런 물리적인 지구를 둥굴다고 가정하고 이 위에 선을 긋게 되며, 이때 우리가 가정한 둥근 지구를 회전타원체(spheroid)라고 합니다. (둥근 지구라 말씀드렸지만, 사실 지구는 적도가 극 지방보다 조금 더 뚱뚱한 타원체 모습을 하고 있습니다.)
회전타원체가 준비 됐다고 해서 곧바로 GCS 좌표 체계를 이용할 수 있는 것은 아닙니다. 그 이유는 실제 지구에 이 회전타원체를 어디에 위치 시킬 것인지에 대한 정보가 없기 때문입니다. 따라서 아래 그림과 같이 지구와 회전타원체 간의 위치 지정이 필요하게 됩니다. 지구와 회전타원체 간의 위치를 지정하는 방법은 크게 두 가지로 구분합니다. 하나는 지구 중심에 회전타원체의 중심을 위치(Earth-Centered Datum, 예:WGS84)시키는 것이며, 다른 하나는 회전타원체의 중심을 지구 중심이 아닌 다른 곳에 위치(Local Datum, 예:Bessel)하여 어느 특정 지역에서 회전타원체와 물리적 지구 표면이 일치할 수 있도록 하는 것입니다.
이상에서 GSC를 이용하기 위해서는 회전타원체와 회전타원체의 중심에 대한 정보가 필요함을 알 수 있습니다. 이렇게 회전타원체와 회전타원체의 중심에 대한 정보를 담고 있는 것을 데이텀(Datum)이라 합니다.
(2) PCS(Planar coordinate system, Cartesian coordinate system)
앞에서 GCS에 대해 말씀을 드렸습니다. 그러나 컴퓨터 스크린 또는 종이 지도와 같이 많은 경우 우리는 3차원의 GCS 좌표체계가 아닌 2차원의 평면 직각 좌표 체계(PCS)를 이용하여 지구상의 위치를 표시하게 됩니다. 이러한 PCS 좌표 체계를 이용하기 위해서는 GSC에서 이용된 데이텀 뿐만 아니라 투영법과 여러 파라미터가 필요하게 됩니다. 투영법은 3차원의 지구를 2차원의 평면으로 옮기는 방법입니다. (투영은 그림자 놀이를 생각하시면 됩니다. 둥근 지구를 풍선이라 가정하고 풍선에 여러 나라를 그린 후 빛을 쏘아 벽에 그림자를 만들면, 3차원의 풍선(지구)에서 2차원의 벽(평면 직각 좌표계)으로 옮겨진 여러 나라의 모습을 볼 수 있습니다.)
PCS를 이용하기 위해 필요한 여러 파라미터를 우리나라에서 사용되는 TM-Korea 좌표체계를 중심으로 설명하면 다음과 같습니다.
- 데이텀 (Datum) : Tokyo Datum
- 투영법 (Projection) : TM 도법 (횡축 원통 도법, Transvers Mercator)
우리나라는 TM(Transverse Mercator) 투영법을 사용합니다. TM 투영법은 가로로 누운 원통(횡축 원통)에 지구를 투영하는 방법으로 남북 방향의 왜곡이 적어 우리나라와 같이 남북으로 긴 나라에 적용하기 적합한 투영법입니다. - 중앙경선 (Centeral Meridian) : 중부원점 : 127도 00분405초
중앙위선 (Latitude of Oragin) : 38도
중앙 경선과 중앙 위선은 평면 직각 좌표계의 원점을 나타냅니다. - False Northing : 500,000 / False Easting : 200,000
앞의 평면 직각 좌표계의 그림을 보면 위치에 따라 좌표값이 음수가 될 수 있음을 알 수 있습니다. 그러나 음수의 좌표값은 데이터에 대한 작업에서 불편한 점을 많이 갖게 됩니다. 따라서 좌표값에 일정한 값을 더하여 음수의 값을 제거하여 사용하게 되는데, 이때 더해지는 값이 바로 False Northing, False Eathing 입니다.. - 단위 (Unit) : Meter
- 선증대율 (Scale Factor) : 1
타원체 상의 거리와 지도상의 거리 비율을 나타냅니다. (참고로 UTM에서는 9996을 사용합니다.)
GPS
위성에서 GPS 신호를 4개 이상 받으면 정확한 지점을 받을 수 있다. 즉, 4개의 인공위성을 잡으면 정확한 위치를 알 수 있다. 위성은 그 위치에 계속 머물러 있으므로, 신호가 도달하는 시간 정보를 토대로 위성과의 거리를 알 수 있다. GPS는 무료이며, GPS 신호는 WH84 좌표계 정보로 준다.
GPS는 오차가 있을 수 있다. GPS는 원래 군사 정보로, 군사용 보안 채널은 오차가 적은 정확한 채널을 쓰고, 상대적으로 약간의 잡음이 있어 오차가 약간 있는 일반 채널을 보통의 사용자가 쓴다.
구름을 통과하며 자기장, 전기장에 따라서 약간의 파장 변화, 파장 속도가 변하므로 오차가 3~10m 내에 발생한다. GPS에서 가끔 잘못 잡는 것은 바로 이런 잡음이 섞인다거나, 건물 유리 등에 의해 반사되거나 하는 것 때문에 튀긴다. 이런 것을 해결하는 방법들은?
포인트, 라인, 폴리건은 벡타 데이터로 이루어져 있다. 여기서 라인은 포인트들의 연결이며, 폴리건은 라인들의 연결이다. 포인트만 쫙 있는데 이걸 어떻게 연결하냐에 따라 라인, 폴리건이 생성된다.
- 그래픽 정보(지오매트리)에 DB 정보가 합쳐져서 GIS가 된다. 이런 GIS 데이터 정보를 관리하기 위해서 ESRI에서는 (.shp .dbf. .prj .shx) 형태로 갖고 있다.
옛날엔 이렇게 파일로 관리했으나 로컬로밖에 쓸 수 없기 때문에 DB로 넘어왔는데, 상용 DB 에 저장할 수 있는 방법이 계속 개발되었고, 점차 여러 사람이 협업을 할 수 있도록 공간데이터베이스 생기는 식으로 발전했다.
기존 DB에 공간정보가 하나 더 있는 형태로 저장되어 있다. 보통 바이너리 형태로 저장되어 있고, 이 형태는 업체마다 다른데,
혼동이 생길 수 있어 , 통합을 위해 OpenGIS 컨소시엄이라고 해서 표준화 작업이 진행중이다. (OGC, GIS 표준이라고 보면 된다,)
OGC
1994년 각기 다른 하드웨어와 소프트웨어를 가진 이질적인 환경에서 지리정보 의 상호운용성을 제고하려는 목적으로 미국에서 창립된 비영리단체를 말한다. GIS 데이터가 벡터 말고 다른 파트가 있는데, 영상 데이터 (레스터 데이터)가 있는데 레스터는 이미지 데이터와 그리드 데이터로 나뉜다. 이미지 데이터(). 이미지 데이터는 픽셀로 이루어져 있는데, 그리드는 픽셀 안에 특정 값을 넣는 다(DM 등,DM은 높낮이(굴곡)를 표현). 이러한 영상 또한 좌표값이 있다. *맵 매칭 -> 자동차 네비게이션 등에서 강제로 도로 위로 땡기는 것과 같은 기술. 튀기는 것을 코딩으로 해결한다고 보면 된다. (안드로이드 앱으로 GPS 앱 다운받아 실행해보자. 세 개 미만으로 잡히면 GPS 안잡혔다고 뜰 수 있다.) 한국에서는 구글 맵이 막강한 힘을 발휘하고 있는데, 국내에서 해외로 측정된 데이타를 반출 못하고 있다. 네이버 등 때문에 막아서. 구글어스에서 보면 한국은 도로 나눠질 때부터 한국 데이터를 쓴다. 한국에서는 그런 네트웍 데이터가 없어서 길찾기 서비스가 구글 맵으로 되지 않는다. 대중교통만 된다. 솔루션을 샀기 때문에. MNSOFT 등 한국에서는 네비게이션을 팔았다. 구글맵은 co.kr 이 나쁘다.
UTFGrid
WMTS(Web map tiles service)
WMS
Geometry
point, line, polygon 등 공간 정보를 담고 있다.
Overview map(index map)
intersect
GeoLocation유무선망에 연결된 휴대전화, 컴퓨터 등 기기의 지리적 위치 정보
