What Is GIS(Geographic Information Systems)?

행정학과 20806979 김지수

지리정보체계(GIS; Geographic Information System)는 "공간상 위치를 점유하는 지리자료(Geographic data)와 이에 관련된 속성자료(Attribute data)를 통합하여 처리하는 정보시스템으로서 다양한 형태의 지리정보를 효율적으로 수집, 저장, 갱신, 처리, 분석, 출력하기 위해 이용되는 하드웨어, 소프트웨어, 지리자료, 인적자원의 총체적 조직체" 라고 정의할 수 있다. 또한 지표면과 지상공간에 존재하고 있는 각종 자연물(산, 강, 토지 등)과 인공물(건물, 도로, 철도 등)에 대한 위치정보와 속성정보를 컴퓨터에 입력 후 이를 연계시켜 각종 계획수립과 의사결정 및 산업 활동을 효율적으로 지원할 수 있도록 만든 첨단 정보시스템을 말한다.

이러한 GIS는 인간생활에 필요한 지리정보를 효율적으로 활용하기 위한 정보시스템의 하나이다. 여기서 의미하는 시스템이란 공통의 사용을 목적으로 실세계의 관련 구성 요소간의 상호작용으로 이루어진 활동의 모임을 의미한다. 시스템의 단순한 예로서 자동차는 여러 구성요소로서 이루어져 요소간의 상호작용에 의하여 교통수단을 제공하는 하나의 시스템으로 간주될 수 있다. 넓은 의미에서 인간의 의사결정능력의 지원에 필요한 지리정보의 관측과 수집에서부터 보존과 분석, 출력에 이르기까지 일련의 조작을 위한 정보시스템을 의미한다. 정보시스템이란 의사결정에 필요한 정보를 만들기 위한 제반 과정으로서 각종 정보의 생성에서부터 정보의 저장 및 분석을 포함한다. 따라서 정보시스템은 제반정보의 관측, 측정과 같은 정보의 생성 기능, 저장. 관리 기능으로부터 저장된 정보를 분석하고 결과를 의사결정에 활용하는 광범위한 기능까지 보유하며 이를 기본요건으로 한다.

국내에 GIS가 도입된 지는 20년 정도 되었다. 초창기 GIS 사업은 대학중심으로 토지, 환경, 수질, 교통 등의 의사결정을 원활하게 수행하고 정량화된 결과물을 얻기 위한 수단으로 도입되었다. 그 후 대구 가스 폭발 사건, 성수대교 붕괴사건 등 국가 차원의 정보인프라 구축의 부제에 대한 심각성이 인식되면서 GIS의 도입은 불가피하게 되었다. 이에 국가에서는 1995년부터 NGIS 사업을 추진, 전국을 중심으로 1000, 5000, 25000 등의 수치지도 제작을 시작하였으며 국립지리원, 국토연구원, 건설기술연구원, 전산원, 정통부, 건교부, 과학기술부 등 기관을 중심으로 국가차원의 연구 기술 지원 사업이 적극적으로 진행되고 있다. 그러나 국내 GIS 시장은 아직까지 대부분 선진국의 기술력에 의존하고 있으며, 고가의 소프트웨어를 구입해야 하는 문제점으로 안고 있다.

인터넷의 발전과 더불어 이제 세상은 더욱 하나가 되어 가고 사람들은 자신이 위치하는 곳에서 세계의 어떤 곳이든 원하는 정보를 신속하게 얻기를 원할 것이다. 이러한 의미로 볼 때 공간정보와 밀접한 관련을 가지는 GIS 기술은 미래 정보화 사회를 이루기 위한 하나의 중요한 수단이라고 할 수 있다.

지리정보체계(GIS)의 기능으로서는 데이터베이스(DB)기능과 해석·처리기능으로 크게 분류할 수 있는데, 먼저 지리정보체계의 데이터베이스 기능은 지리적 위치나 확장을 표시하는 도형정보와 이들에 따르는 각종 수치정보나 문자정보를 연관시킬 때 관계형 데이터베이스라고 말하며 데이터베이스(DB)의 구성은 주로 자료의 수집과 측정, 자료의 입력과정을 거치게 된다. 다음으로 해석·처리기능이란 입력되어 있는 각종 도형을 불러 새로운 도형을 만들어 내는 기능이며, 이는 도형처리 기능이라고 한다. 도형처리기능을 크게 중첩(overlay)기능 · 분할, 합병기능 · 도형변형기능 속성(attributes)과의 통합처리 · 면적계산 · 벡터(vector)/래스터(raster)변환처리 3차원표시 등으로 분류할 수 있다.

지리정보체계가 포함해야만 하는 기본적 요소들은 5가지로서 자료획득(data acquisition), 자료의 전처리(preprocessing), 자료관리(data management), 조정(manipulation)과 분석(analysis), 결과출력(product generation)이며, 각 요소별 특징은 다음과 같다.

자료의 획득은 우리가 이용하기 위해 필요한 자료를 수집하고 확인하는 과정이다. 농업분야에서는 주로 자료획득 작업은 포장에서 측정, 조사, 관찰 등을 통하여 이루어지며 실제 모든 작물, 생물, 미생물들이 생장, 발육, 번식, 성숙, 사멸과정이 동시에 일어나기 때문에 실시간(real time) 자료획득이 무엇보다 중요하다. 따라서 앞으로 원격탐사(RS, remote sensing)기술이 보다 첨단화되어 정밀관찰 측정이 이루어져 GIS와 RS를 연계하여 작업하게 되면 농업분야에서도 많은 자료조사에서 이와 같은 실세계 지도 작성이 가능할 것이다.

자료의 전처리는 GIS에 자료를 입력시키기 위해 몇몇 방법상의 자료조작을 말하는 것이다. 자료의 전처리과정에서 중요한 두 가지 원칙으로서는 초기 자료의 객관적인 위치의 확인과 자료 배열의 전환을 포함한다. 초기자료 배열의 전환은 종종 지도, 사진 그리고 인쇄 출판된 지형학 보고서와 같은 기록들로부터 정보를 끌어내는 것과 컴퓨터 데이터베이스에 이 정보를 저장하는 것을 포함한다. 이 과정은 많은 조직체들을 위해 시간이 걸리지만 매우 중요한 작업과정이다. 이것은 특히 컴퓨터 화 된 데이터세트들에 근거된 자동화된 GIS를 위해서 종이지도와 투명한 중첩(overlay)을 토대로 한 다량의 자료를 전환하는 비용을 계산했을 때 확실해진다. 두 번째 중요한 일은 데이터세트들 속에 사물들의 위치를 지정하고 저장하기 위하여 계속적인 체계를 설치하는 것이다. 본 작업이 완료되었을 때 이 체계 속에 어떤 자료의 내용에 기초를 둔 지정된 위치의 특징들을 결정할 수 있다.

자료의 관리기능은 데이터베이스 자체의 구축기능과 새로운 데이터베이스를 구축하는 작업을 모두 포함한다. 이 기능은 자료등록, 최신정보, 삭제, 검색을 위한 계속적인 방법을 말한다. 데이터베이스 구축이 끝나게 되면 조정과 분석 작업에 들어가게 된다. 조정과 분석은 새로운 정보를 이끌어 내기 위하여 데이터베이스의 내용을 가지고 분석하는 과정으로서 GIS 구성요소를 분석하고 조작하는데 초점을 맞춘다. 예를 들어 우리는 관심 있는 지역을 지정하고 GIS 데이터베이스에 이미 저장되어 있는 고도 구분에 근거하여 그 지역의 평균 고도를 계산하도록 요구할지도 모른다. 하나의 시스템은 사용자가 완벽한 범위를 지정할 수 없기 때문에 우리는 시스템 사이의 자료와 정보를 움직일 수 있는 특정 시설을 가져야만 한다. 또한 우리는 GIS로부터 외부 시스템을 위해 GIS로부터 자료를 이전시키는 것이 필요할지도 모른다. 그리고 난 후 얻어진 결과들의 운반은 GIS내부의 공간적 데이터베이스로 돌아온다. 나머지 자료처리와 분석체계는 일반적으로 GIS와 연결될 수 있다.

마지막으로 결과의 출력은 GIS로부터 최종적인 정보를 만들어 내는 단계이다. 즉 농업분야에서는 작물의 작황현황, 지역별 병해충 발생정도, 특정 또는 관심지역과 대상으로 하는 속성들의 실세계(real word) 지도 작성 등이다.

이러한 GIS는 활용분야가 매우 넓고 다양하기 때문에 향후 유용가치가 매우 클 것으로 예상된다. 현재 활용되고 있는 GIS의 유형과 활용범위를 살펴보면 다음과 같다.

토지 관련분야(공공기관의 토지 관련정책에 대한 정보제공, 민원인에게 종합적인 토지 정보 서비스), 시설물 관련분야(시설물에 대한 위치정보제공, 효과적인 일정 및 협력 작업을 위한 공간 분석 사용), 교통 분야(철도시스템 및 도로상태 모니터링, 상품 및 서비스배달 최적경로, 물류 차량 추적, 교통 네트워크 관리), 환경 분야(자연자원 관리, 폐기물 관리 지하수 모델링, 혐오시설 입지선정 및 대형 건설 산업에 따른 환경변화예측), 농업분야(토양특성에 가장 적합한 작목추천 작물재배 시 수확량 예측, 토양관리 지침 제공, 과학적 영농 지원), 재해, 재난 분야(홍수도달시간 예측, 지진발생 사례 정보를 통한 지진예측), 도시계획 및 관리 분야(도시현황, 파악, 도시계획수립 도시 정비 및 도시기반 시설물 관리), 생활 및 위치정보 분야(무선 엔지니어링, 운영지원시스템, 마케팅 및 세일즈, 위치서비스, CRM, 네트워크계획), 건강 및 복지 분야(고정자산, 유동자산 추적, 물품 및 목록 관리, 지리적 자산 할당, 펀드 개발 및 기증자 분석, 건강 네트워크분석)

· 지역정보시스템: RIS(Regional Information System) - 건설공사계획수립을 위한 지질, 지형자료의 구축, 각종 토지이용계획의 수립 및 관리에 활용

· 도시정보시스템: UIS(Urban Information System) - 도시현황파악, 도시계획, 도시정비, 도시기반시설관리, 도시행정, 도시방재 등의 분야에 활용

· 토지정보시스템: LIS(Land Information System) - 다목적 국토정보, 토지이용계획수립, 지형분석 및 경관정보추출, 토지부동산관리, 지적정보구축에 활용

· 교통정보시스템: TIS(Transportation Information System) - 육상, 해상, 항공교통관리, 교통계획 및 교통영향평가에 활용

· 수치지도제작 및 지도정보시스템:DM/MIS(Digital Mapping/Map Information System) -

중소축척 지도제작, 각종 주제도 제작에 활용

· 도면자동화 및 시설물관리시스템: AM/FM(Automated Mapping/Facility Management) -

도면작성자동화, 상하수도시설관리, 통신시설관리 등에 활용

· 측량정보시스템: SIS(Surveying Information System) - 측지정보, 사진측량정보, 원격탐사정보를 체계화하는데 활용

· 도형 및 영상정보시스템: G/IIS(Graphic/Image Information System) - 수치영상처리, 전산도형해석, 전산 지원 설계, 모의관측분야에 활용

· 환경정보시스템: EIS(Environmental Information System) - 대기, 수질, 폐기물관련정보 관리에 활용

· 자원정보시스템 : RIS(Resource Information System) - 농수산자원, 삼림자원, 수자원, 에너지자원을 관리하는데 활용

· 조경/경관정보시스템: LIS/VIS(Landscape/Viewscape Information System) -조경설계, 경관분석, 경관계획에 활용

· 재해정보시스템 : DIS(Disaster Information System) - 각종 자연재해방재, 대기오염경보, 민방공 등 분야에 활용

· 해양 정보시스템 : MIS(Marine Information System) - 해저영상수집, 해저지형정보, 해저지질정보, 해양에너지조사에 활용

· 기상정보시스템 : MIS(Meteorological Information System) - 기상변동추적 및 일기예보, 기상정보의 실시간처리, 태풍경로추적 및 피해예측 등에 활용

· 국방정보시스템 : NDIS(National Defence Information System) - 가시도 분석, 국방정보자료기반, 작전정보구축에 활용

최근 실생활이 이루어지고 있는 공간을 모델링하여 컴퓨터를 통해 공간데이터를 구현하고자 하는 요구가 증가하면서 GIS의 중요성이 증대하게 되었다. 더욱이 유·무선 통신과 위치정보의 결합을 통해 LBS(Location Based Service)와 텔레매틱스 서비스 등 새로운 개념의 지리정보 서비스들이 도입됨에 따라 GIS의 중요성이 더욱 강조되고 있다.

이에 따라 등장한 3차원 공간정보는 기존의 2차원 지리정보에 심도를 추가해 입체적인 지도를 만들고 그 속에 영상정보와 속성정보를 추가해 현실세계와 유사하게 표현한 정보를 말한다. 3차원 공간정보가 활성화 된 3D 맵이 구축되면 행정업무, 도시계획분야, 도로 교통 분야, 치안방법분야, 재난재해분야 등 다양한 분야와 접목되고 다방면으로 활용이 가능해 엄청난 시너지효과를 가져오게 된다. 만약 3차원 공간정보가 활성화 된 3D 맵 위에서 63빌딩을 클릭하면 건물의 역사, 층별 구성, 출입구의 개수, 건물에 상주하는 인원, 연락처 등의 기본적인 정보부터 시작해서 도시가스배관, 인화물질위치, 비상구의 위치, 소화전의 위치, 스프링클러의 개수 등의 방재정보들도 한눈에 파악할 수 있게 되는 것이다.

현행 화재대응 프로세스는 크게 신고/접수, 출동대 편성/출동지령, 출동, 현장 도착, 주요검색 및 인명구조, 화재진압 초기작전 수행, 화점진압, 정밀검색 및 진화정리, 현장인계 및 귀소, 보고의 단계로 이뤄진다. 현재는 현장으로 출동하는 소방관에게 제공되는 정보가 화재의 위치밖에 없는 상태이다. 소방관이 이 프로세스 사이사이 3D GIS에 녹아있는 화재대상건물의 상세정보를 파악하며 진행한다면 훨씬 빠르고 효과적인 진화작업이 가능하다.

이처럼 각 부처마다 GIS담당공무원이 배치되어 있는 현대사회에서 GIS가 무엇을 의미하고 또 그것이 우리 실생활에 어떠한 효과를 가져 오는지를 제대로 숙지하고 있는 것은 기본이며 더 나아가 GIS를 각종 행정서비스에 접목시켜 그러한 행정서비스를 받게 될 국민의 삶을 질을 높일 수 있도록 노력할 것이다.