GIS란 무엇인가 그리고 GIS를 활용한 나의 방안

사범대학 수학교육과

20546064 신재호

GIS는 Geographic Information Systems를 줄인 표현으로 일상생활에서 어렵지 않게 들어보는 용어이다. 우리나라에서는 지리정보시스템으로 번역되고 있다. GIS의 의미를 더 풀어 보면 ① 지리적 위치를 대상으로 하고 ② 수집된 자료를 분석하여 유익한 정보를 생산하며 ③ 이러한 자료의 입력, 컴퓨터를 통한 분석, 정보의 출력을 모두 포함하는 소프트웨어, 하드웨어를 총괄하는 체계, 즉 시스템으로 요약할 수 있다. 이것에 대해 더욱 자세히 알아보겠다.

지리학에 대해서 생각해보자. 지리학이란 무엇인가. 그것은 3 "W“로 나타난다. 3W는 지리가 어디 있는지(What is where) 왜 거기이어야 하나(Why is it there), 내가 거기서 어떤 것을 해야 하는지(Why do I care) 이 3가지이다.

또한 우리들 모두 GIS를 통해서 다양한 데이터를 얻을 수 있다. 즉 위치데이터(어디 있는지 어떤 종류인지 어디 있는지)와 데이터 범위의 표현(단어, 차트, 그래프, 테이블, 지도)을 데이터 프레젠테이션을 통해서 얻을 수 있다. GIS를 사용하여 데이터를 탐색하는 것은 정보지식으로 나온다.

GIS를 정의하여 보자. GIS는 컴퓨터 소프트웨어 시스템, 하드웨어, 데이터이고 삶의 지리적 정보를 다스리는 것을 도와주며 현재 특별한 공간과 연결되어 있는 것을 시각화하는 것을 도와준다. 다양한 과학적 이론과 기술이 결합되어 만들어진 종합적인 문제해결 도구라고 할 수 있다. 구성요소에 대해서 살펴보면 데이터베이스, 지리적 시각화, 공간분석이라는 세 가지 핵심기술이 융합되어 조직화된 시스템이다. 데이터베이스 관리 기술과 공간분석 기술의 결합은 실세계의 문제해결 과정에 과학적 이론을 도입할 수 있는 열쇠를 제공한다. 실세계에서 나타나는 다양한 현상들은 표준화, 수치화 과정을 거쳐 GIS 데이터베이스에 입력된다. 또한 다양한 학문분야에서 개발된 과학적 이론들은 공간분석 형태의 형태로 GIS 소프트웨어에 구현되어 실세계의 정보들을 분석하는 과정에 이용된다.

GIS가 아닌 것은 무엇인가. GIS는 다른 것과 의미가 혼동되고 있다. 바로 GPS와 정적지도와 의미가 비슷하지만 다르다. GPS는 인공위성위치확인시스템(Global Posing System)으로 지구를 위치측정을 가능하게 하는 시스템이다. 정적지도는 분석한 것을 시각화하는 방법이고 종이나 디지털로 표현된다. 지도는 GIS의 생산품이라 할 수 있다.

GIS는 공간적인 데이터이다. 80%이상의 평가는 공간적인 구성에 의해서 이루어진다. 대부분의 과학적 자료는 시각화됨으로써 자료의 의미를 가질 수 있다. 즉 시각화된 위치를 기반으로 한 자료들을 대상으로 함으로써 공간정보시스템과 유사하다.

GIS에서 데이터를 시각화와 자료를 입력하기 위해서 사용하는 방식이 래스터 방식과 벡터 방식이다. 래스터 방식은 격자 셀, 픽셀 등을 이용해 위치와 값을 표현하고 형태를 나타낸다. 이것의 특징으로는 상대적으로 단순한 자료구조이고 위성영상 등 디지털 자료와 호환이 가능하며 영상처리, 모델링 등에 효율적으로 사용가능하다. 하지만 정확한 위치정보 파악이 어렵고 해상도에 따라 객체의 형상이 왜곡되는 문제점이 있다. 벡터 방식은 크기와 방향을 가지고 있는 것으로써, 집, 호수와 같은 특성을 나타내고 크기, 종류, 길이 등에 기여를 한다. 이런 것은 많은 자원들을 통해 결합된다. 예를 들어서 물, 운송수단, 토지기록, 경찰업무, 소방업무 등이 GIS를 통해서 가능하게 된다. 백터 방식의 특징은 객체의 위치, 형상을 보다 사실적으로 표현가능하며 공간해상도에 좌우되지 않는다. 하지만 복잡한 자료구조를 가지며 공간분석기법 구현이 다소 어렵다.

GIS에 데이터를 적용하는 것을 살펴보자. GIS는 다양한 디지털화되고 모니터 화된 자료를 통해서 구성된다. 여기서 데이터는 사용자들의 구매, 기부하거나, 인터넷이란 매체를 통하여 자유롭게 사용가능하다. 데이터베이스는 표로 만들어지고 GPS(Global positioning system)  위치를 알려준다. 또한 각 속성들 분석을 통해 샘플링한 공간을 연구하며 원격감지나 항공사진을 이용하여 GIS에 적용할 수 있다.

5개의 데이터자료층(강 주, 호수, 도로, 도시)살펴보면 이들을 한곳에, 한 지도에 동시에 나타낼 수도 있고 여러 개 나타낼 수 있다.

GIS를 구성하는 일곱 가지 요소에 대해서 살펴보면

1. 하드웨어 - PC, 노트북, 키보드, 스캐너, 인공위성, 항공사진측량기, GPS 그리고 자료출력 프린트, 모니터 등이 하드웨어 시스템에 포함되는데 하드웨어의 발전은  GIS의 대중화에 큰 기여를 하고 있다.

2. 소프트웨어 - 하드웨어를 구동시키기 위해서는 소프트웨어가 반드시 필요하다.

3. 자료 - GIS 응용시스템 구축을 위해 필요한 가장 중요한 재료이다. 데이터의 특성, 내용, 품질에 따라 GIS가 제공할 수 있는 공간분석, 시각화 기능이 제한될 수 있기 때문에 자료의 수집 및 데이터베이스 구축은 프로젝트의 목적에 맞게 수행되어야 한다. 다양한 출처로부터 획득되는 자료들이 GIS에 입력될 수 있다.

4. 방법 - GIS를 이용하여 실세계의 복잡한 문제들을 해결하기 위해서는 응용분야별로  GIS자료를 분석할 수 있는 절차와 기법들이 필요하다. 다양한 분야에서 개발되고 있는 이론과 기법이 GIS 소프트웨어에 구현됨으로써 GIS를 어떻게 사용할지 방법을 제시하고 있다.

5. 사람 - 하드웨어, 소프트웨어, 자료를 준비하여 GIS응용시스템을 구축하고 시스템을 운영하기 위해서는 조직과 사람이 필요하다. 과거에는 GIS와 관련된 소수의 전문가에 국한되어 있었으나, 최근에는 다양한 응용시스템 개발이 이루어진 결과 최근에는 비전문가인 일반 정보 사용자의 비중이 급속하게 증가하였다.

6. 네트워크 - 유비쿼터스 컴퓨팅 개념의 적극적 도입과 함께 언제, 어디서나 모바일 상태의 GIS활용이 더 편리한 형태로 제공되고 있다. 인터넷을 통해 하드웨어 시스템의 자원을 공유하고, 다양한 오픈소스 GIS소프트웨어를 무료로 다운로드할 수 있으며, 국가지리정보유통망을 통해 관심지역에 대한 GIS정보를 수집할 수 있다.

GIS를 통해 다양한 질문을 해결해 낼 수 있다. 이것은 변수요소들의 상호작용간의 관계를 파악하는데 매우 유용하다. 지도와 데이터베이스는 상호작용을 하여 지도상에 표시를 하게 해준다. 또한 이런 다양한 데이터베이스는 관계망이 표시되어 자료를 분석해준다. 이런 것을 분석이나 알고리즘을 통하여 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들어 석유개발 분야에 사용되는 범용적인 GIS를 우라늄 광산 계획수립과 개발과정 중에 사용하려면 광체의 3차원적 분포 분석이나 매장량 계산 등과 같이 적용할 수도 있다.

이러한 GIS가 우리 삶에 어떻게 사용되는지 살펴보자. 긴급 구조 서비스인 소방업무와 경찰업무에 사용되고 있으며 환경업무(감시하고 모델링하는 것)에 사용되고 사업(운송, 통신, 광업, 의료, 관계망)에 사용되며 연구와 관리, 가르치는 도구에 GIS가 사용되고 있다. 언제 어디서든 자료 분석은 필요하며 사용된다.

다음으로 GIS를 통한 다양한 장점을 살펴보자. 현재 이 순간에도 자원, 에너지, 건설, 환경, 토지, 국방, 물류, 시설관리, 도시계획, 방재, 금융 등 산업 전 분야에 걸쳐 광범위하게 활용되고 있으며 공학, 자연과학, 인문과학 분야에 이르기까지 다양한 학문분야 연구자들의 노력에 의해 매우 빠르게 발전하고 있다.

첫 번째로 지리정보시스템은 네트워크를 통해 문제해결을 할 수 있다. GIS의 데이터를 통하여 각종 자료를 분석한 후 최적의 정보를 얻을 수 있다. 실세계의 데이터베이스와 과학적 이론에 근거한 분석 도구들이 GIS라는 하나의 시스템 안에 함께 공존하는 특징은 GIS가 단순히 정보를 관리하고 검색하는 기능뿐만 아니라 실세계의 복잡한 문제해결 도구로서의 기능을 제공하여 인간의 의사결정과정을 지원해준다.

두 번째로 환경을 좀 더 효율적으로 가꿀 수 있다. 도면으로는 막연하나마 볼 수 있던 정보들을 실제의 사진으로 가시적인 효과로 더욱 사실적인 정보를 얻을 수 있다. 예를 들어서 어떤 공간이 산림녹화가 잘되었는지를 파악할 수 있을 것이다.

세 번째로 잘 정리된 3D정보로 인하여 좋은 데이터를 얻을 수 있다. 입체적인 지도를 그려봄으로써 더욱 효과를 얻을 수 있다. 3차원 공간의 분석을 통하여 2차원으로만 보던 공간을 현실감 있게 구현할 수 있다.

네 번째로 독극물이 스며드는 것 등의 다양한 환경 문제를 실시간으로 감시할 수 있다. 이런 지역을 예방할 수 도 있고 환경오염이 되었을 경우 예측경로를 파악 할 수 있다. GIS를 통해 지형 공간 분석이 가능한데 이것을 활용하여 얼마만큼 깊이로 오염이 될지, 오염반경의 예측을 할 수 있다.

다섯 번째로 다양한 시각적인 방법을 통해 결합할 수 있는 방법이 생겼다. 수치화된 도표, 셀 자료, 사진 자료 등을 결합하여 최적의 분석을 이끌어 낼 수 있다. 이렇게 더 이상의 논쟁을 종식시키며 문제해결도구로서 GIS를 효과적으로 활용할 수 있다.

여섯 번째로 기름 유출이나 오염된 자료를 예측함으로써 방지하거나 효과를 얻을 수 있다. 바다의 흐름과 방향등을 파악하여 예측경로를 파악하고 효과적인 대치로 기름으로 인한 오염을 막을 수 있다.

일곱 번째로 시설물의 위치와 고객과의 거리를 측정가능하다. 이러한 측정으로 인하여 사업자는 최적의 상권을 고민하게 될 시간을 덜어주며, 소비자는 원하는 정보를 즉각적으로 얻을 수 있을 것이다.

여덟 번째로 미래의 경향을 모델링하고 예측할 수 있다. 지리정보시스템을 활용하여 미래사회와 과거사회가 어떻게 바뀌어 가는가를 시각화 해낼 수 있고 인구가 얼마나 변화해왔는지를 단시간에 파악할 수 있다. 이런 시각화 기능은 복잡한 문제해결 과정에 전문가와 비전문가가 함께 참여할 수 있도록 소통의 기능을 담당한다. GIS 데이터베이스에 구축된 방대한 정보를 지도, 차트, 동영상 등을 이용하여 시각적으로 표현하는 방법은 도표나 목록을 이용한 것에 비해 매우 편리하고 효과적이다.

아홉 번째로 각종 자료들을 비교 분석 할 수 있다. 현재 지금의 장소와 다른 장소와의 비교분석을 통해 미치는 섹터를 분석할 수 있고 다양한 경로를 분석할 수 있다.이런 비교를 통하여 자세한 과학적 이론을 모르는 정책 결정자, 투자자, 일반 대중들이 현상을 쉽게 이해하고 문제해결 및 의사결정 과정에 적극적으로 참여할 수 있도록 만들어준다.

열 번째로 로마의 린다 병원 시설 같은 건물을 시각화 할 수 있다. 이를 통해서 시설물을 관리한다거나 부족한 부분을 보완할 수 있다. 또한 건축 시 다양한 모델들을 가상공간에서 구현하여 최적의 건축형태를 선택할 수 있다.

공무원이 되었을 때 GIS를 활용한 나의 방안

GIS에 대해 과제를 해보기 전에는 이것이 어떤 것인지도 몰랐고 활용방안에 대해서도 궁금했다. 막연하나마 GIS를 활용하면 공무원들에게 효율적으로 이용될 것 같다는 생각을 해 보았다. 하지만 이런 자료를 많이 배우고 나니 실생활의 많은 부분에 활용되고 있다는 것과 GIS를 통해서 최적의 의사결정모델이 될 수 있다는 것을 알았다.

첫 번째는 정보사회이므로 스마트폰 어플을 생각할 수 있겠다. 정부차원에서 휴대전화기 속으로 전자지도를 넣는 것이다. 길 찾기, 주변 검색 등 일상생활에 손쉽게 활용되게 할 수 있을 것이다. 그리하여 관광명소를 스마트폰에 표시함으로써 스스로 여행코스를 만들어 가게 할 수 있을 것이다. 또한 서울 지하철 역 등에서 대중들을 위한 전자지도 서비스도 제공할 수 있다. 목적지까지의 이동경로를 기차, 지하철, 버스, 비행기 등 다양한 경로로 제공해줌으로써 외국인들에게나 내국민들에게 교통의 편의성을 제공해 줄 수 있을 것이다. 그리하여 국민들이 쉽게 정보를 받아들일 수 있고 현재처럼 더 이상의 지도가 필요치 않도록 구성이 가능할 것이다.

두 번째로는 산림자원 관리라는 측면에서 생각 해 볼 수 있다. GIS를 이용하면 채광, 가시권, 경사도 등의 조건을 고려하여 산림을 계획할 때 훼손지역의 유형에 따라 적합한 식물, 나무와 공사비용 정보를 검색할 수 있다. 예를 들어 폐광지역의 산림복원 계획수립에 관해서 필요한 의사결정 과정을 효과적으로 지원할 수 있다. 이 경우 보다 넓은 지역에 사용할수록 GIS의 활용성은 더욱 우수하다. 즉 좁은 1개의 광산에 대해서는 오히려 간단한 도면 검토만으로 산림복원 계획을 수립하는 것이 시간적, 비용적인 측면에서 넓은 지역을 관리하는 지자체나 국가 전체의 산림복원을 담당하는 기관에서는 GIS사용이 전체비용과 시간을 훨씬 절약할 수 있을 것이다.

세 번째로는 지형탐사에도 이용가능 할 것이다. 현재에는 지상센서나, 인공위성, 항공기를 통하여 각종 자료를 제공받을 수 있으므로 이러한 원격탐사의 결과물을 다양한 주제도나 측정ㆍ탐사 대상에 대한 속성자료가 되고 이는 GIS 분석에 사용되는 입력 자료로 활용될 수 있다. 이런 자료를 통해 자원탐사, 자원개발에 필수적인 자료로 활용하여 전통적인 지상 측량에 의한 지형 측정과 분석은 시간적 ㆍ인적 투입 비용이 높지만 원격탐사 기법을 이요하면 넓은 면적에 대해서도 신속한 자료획득이 가능하고 주기적인 모니터링을 통해 자원개발계획 수립과 공정 진행 파악에도 이용할 수 있을 것이다.

네 번째로는 도로교통 시스템에도 적용가능하다. 도시교통의 병목현상, 상습 정체구간 등은 GIS와 통계자료를 융합하여 어떤 시간대에 차량이 정체되는지 등을 파악하여 효과적으로 대처해 나갈 수 있을 것이다. 또한 도로 건설시 최단거리 경로 파악이, 터널을 건설할 때에도 GIS를 통하여 가상공간을 생각해보고 최적의 의사결정을 할 수 있을 것이다.

지금까지 공무원이 되었을 때의 GIS 활용방안에 대해 생각해 보았다. 이런 방법 말고도 공무원의 활용방안은 무궁무진하다. 이렇게 효율적인 GIS를 대학 생활 내에 배우는 것이 반드시 필요하다. 국비로 나라에서 지원해주는 시스템 활용을 통해 어떤 분야에도 적용 가능하도록  GIS를 배워야겠다.