공간정보기술의 현황 및 발전동향

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재민 개
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공간정보기술의현황및발전동향 글 전철민 서울시립대교수 I. 공간정보기술의개념 1. 공간정보기술의정의 2. 공간정보관련기술분야 II. 공간정보기술의특징및응용분야 1. 원격탐사 2. 수치사진측량 3. GPS 4. GIS III. 공간정보기술의발전동향 1. 응용기술분야의변화 2. 시스템구축기술의변화 IV. 맺는말 I. 공간정보기술의개념 1. 공간정보기술의정의 공간정보 라함은문자그대로공간상에존재하는현상에대한정보를의미한다.

1 공간정보기술의현황및발전동향 글 전철민 서울시립대교수 I. 공간정보기술의개념 1. 공간정보기술의정의 2. 공간정보관련기술분야 II. 공간정보기술의특징및응용분야 1. 원격탐사 2. 수치사진측량 3. GPS 4. GIS III. 공간정보기술의발전동향 1. 응용기술분야의변화 2. 시스템구축기술의변화 IV. 맺는말 I. 공간정보기술의개념 1. 공간정보기술의정의 공간정보 라함은문자그대로공간상에존재하는현상에대한정보를의미한다. 이때 공간 은넓게는전우주를, 좁게는지구공간을의미하며, 지표뿐아니라지상과지하의공간을모두포함하는개념이다. 또한공간에존재하는현상은지형지물이나구조물과같은, 형태를가지는현상은물론이고, 토지의용도, 경계, 지표의높이, 풍속, 공기의오염도, 교통량등과같이인간의활동이나자연현상으로비롯되었으나공간상에서표현될수있는모든무형의현상도포함한개념이라할수있다. 지구상의지형이정확히알려지기이전의시대에는, 인간들이관심을가진공간정보는주로지형에국한되었으며, 지리상의발견과이와관련된지도의제작에많은노력을들였었다. 19세기이후부터는토지이용, 경제활동, 교통등인간의활동이다변화되고고도화되면서, 공간정보에대한요구도다양한종류와수준으로변모하게되었고, 공간데이터를측량, 구축, 표현하는기법도발달하였다. 특히지난수십년에걸쳐서는컴퓨터소프트웨어, 하드웨어의급속한발달과더불어공간상의위치정보와각종현상을정밀하게파악하거나이를분석, 표현하는관련기술들이발달하였는데, 이들을 공간정보기술 또는 공간정보공학 이라고할수있다. 무라이슌지 ( 村井俊治 ) 는 공간정보공학 을 공간데이터를수집, 저장, 관리하고, 그데이터를처리하여공간분석을수행하며,

2 그결과를표시하거나종합하여의미있는정보를제공하는공학 이라고하고이를 ( 그 림 1) 과같이묘사하였다. 공간정보의 추출및제공 수집 공간정보공학 저장 / 관리 공간정보의 표현 분석 처리 < 그림 1> 공간정보공학의기본요소 2. 공간정보관련기술분야공간정보분야의관련기술들을한마디로요약하기는쉽지가않다. 왜냐하면다양한새로운기술들이집약되고중첩되어오늘날의공간정보기술을가능하게하고있기때문이다. 무엇보다도컴퓨터의발달로인해아날로그형태의데이터가디지털로바뀌게되었으며, 과거에는인력및시간의제약으로불가능했던작업들이가능해졌다. 그리고컴퓨터를이용한수많은응용프로그램들과기법들이생겨나게되었는데, 이들중에서 GIS는공간정보의핵심기술이라고할수있다. 각종관측장비들이정밀해지고고도화된것과더불어, 인공위성을이용한분야들가운데원격탐사나 GPS와같은기술이발달하여, 보다광범위한지역을관측하고, 정확한측량이가능해지게되었다. 또한컴퓨터와함께네트웍의발달로말미암아공간적으로분산된지역에서데이터의저장과처리를할수있게되고, 보다신속한정보의보급이가능하게되었다. 최근에는무선통신기술의발달로말미암아더욱공간적인제한이없이관련기술들이구현되어가고있다. 이들관련기술들중에서중심이되는기술들에대해요약하면 ( 표 1) 과같다.

3 < 표 1> 공간정보관련기술 명칭주요내용주요기술 GIS (Geographic Information Systems, 지리정보시스템 ) DP (Digital Photogrammetry, 수치사진측량 ) RS (Remote Sensing, 원격탐사 ) GPS (Global Positioning Systems, 위성측위시스템 ) 지구공간에대한정보를컴퓨터를이용하여수집, 관리하고사용목적에따라다양하게분석함으로써공간과관련된의사결정을효율적으로하기위한공간정보관리시스템항공사진으로부터변환된디지털영상, 또는디지털카메라등으로직접촬영한디지털영상으로부터 2차원또는 3차원지물의형상을자동또는반자동으로측정하는기술항공기또는인공위성에탑재된센서를통해지표의대상물로부터반사되는전자파를측정함으로써대상물의물리적특성을영상데이터의형태로수집하고처리하는기술궤도를정확히알고있는여러위성으로부터발사된전파및시간정보를수신하여지구상의임의의점의정확한위치및높이를측정하는기술 데이터베이스, 벡터 / 래스터데이터모델, 공간분석, 디지털맵핑점 / 마크자동인식, 영상스캐닝, 이미지매칭, 표정위성기술, 센서기술, 전자기에너지의영상변화, 영상처리통신 / 수신기술, 오차조정, 맵매칭 II. 공간정보기술의특징및응용분야 1. 원격탐사항공기나인공위성 ( 이들을플랫폼이라한다 ) 의센서로부터측정된전자파를통해대상물의성질을분석할수있는것은, 모든물체는종류, 환경의변화에따라서로다른고유한반사또는방사의특성을나타낸다 는원리에기초를두고있다. 원격탐사는센서에의해복수밴드로분할된전자파특성을영상데이터의형태로수집하여, 컴퓨터에의한데이터처리또는인간에의한영상판독에의하여원하는정보를추출한다. 이러한영상으로부터추출된정보는농림, 지질, 수문, 해양, 기상, 환경등주로지표환경의성질을분석하는분야에많이사용되고있다. 2. 수치사진측량 사진촬영을통해지표상의 3 차원의지형지물을측정하는기술로써, 렌즈에투영된 2 차

4 원의평면사진을통해다시피사체의 3차원좌표를구하는기술이핵심을이룬다. 사진측량에서는한쌍의사진을이용하여 2개의광선의교점을찾아피사체의 3차원좌표를구하게된다. 사진측량도화기또는컴퓨터소프트웨어를이용하게되는데, 이렇게얻어진 3차원좌표를이용하여, 등고선도, 수치표고모델 (DEM), 정사사진 (Ortho-photo) 을얻는다. 현재까지는주로항공기에의한사진측량에의존하여지형도를제작하여왔으나, 인공위성에서촬영된이미지의해상도가 1m 가까이될정도로향상됨에따라고해상도위성영상을이용한수치지도의제작도시도되고있다. 3. GPS GPS는 6개의궤도면에각 4개의위성, 즉총 24개의위성들에서발사된전파신호를지구상또는지상의공간에서수신함으로써, 위치및높이를측정하는기술이다. 6개의궤도면은 55도간격으로횡단하도록배치하였기때문에지구상의어떤지점에서도최저 4개이상의위성관측이가능하다. 좌표가기지인 4개이상의위성으로부터발신된전파신호의전송시간또는이로부터계산한거리를수신하면측정점의 3차원좌표를구할수있게된다. 현재 GPS는편리성과경제적인이유로인해사용분야가다양하게확대되고있다. 그중에서우선측량및측지부문을들수있다. 기본측량및공공측량등높은정확도를요구하는측량에이용되며, static 위치측정방식을이용하여 1~2cm 정확도로측정할수있다. 연속관측을하여지진의예측및지각변동등의분야에응용되기도한다. 또한 RTK( 실시간 Kinematic) GPS방식을이용하여 static방식보다신속하게 (10초이내 ) 2~3cm 정도의정확도로측량을할수있으므로, 토목측량이나지적측량에광범위하게이용된다. 다음으로는항법 (Navigation) 영역을들수있다. 자동차, 선박, 항공기등움직이는물체에 GPS수신기를탑재하여위치를구하게된다. GPS 수신기하나로단독위치측정을할경우, 약 100m정도의오차로개략적인위치가구해지나, 기지국과이동체각각에 GPS 수신기가장착되는 DGPS 방식을이용할경우, 0.2~3m가량의높은정확도로위치를구할수있다. 이러한 Navigation과관련된응용부문들은, 선박, 항공기의위치확인뿐아니라화물, 택배차량추적시스템등실로다양해지고있다. 4. GIS 상기한 RS, DP, GPS와같은기술들은대체로고유한기술적영역을가지고있는반면에 GIS는이들을전체또는부분적으로포괄하는, 좀더종합적인성격을가진다. Geographic Information System을풀어서해석해보면, 지리또는공간적인데이터를이용하여정보를생성하는시스템 ( 관련구성물들의유기적인결합체 즉, 컴퓨터, 소프트웨어, 사람등 ) 을의미한다. 여기에서 GIS의소스가되는공간데이터는, 대체로바이너리파일로되어있는도형정보와데이터베이스속성정보로구성되어있는데, 최근에는도형정보도데이터베이스에저장하는기술로발전하고있다. 이러한공간데이터는

5 GIS 전용소프트웨어를이용하여디지타이징과같은방법으로직접수치지도를그려서생성하는경우도있지만, CAD, 수치사진측량, 원격탐사, GPS 등을통해수집된데이터를이용하거나이들을가공하여사용하는경우가많다. 이들데이터를화면에표시하거나분석기능을이용할때도 GIS 소프트웨어나방법론을사용하기도한다. 그러므로 GIS는공간정보관련기술들이포함되어있는통합정보시스템으로간주될수있다. 현대에는공간정보기술이다양해지면서 GIS의응용분야도확대되어가고있다. 우선, 전통적으로종이지도를이용하던분야에서주로 GIS가많이사용되고있는것을볼수있는데, 국토및도시 토지이용계획, 시설물관리, 지도제작, 교통안내, 군사, 자원관리, 환경, 경제분석, 재해 위급상황관리, 토목 지적 지질분야, 경제분석, 부동산관리등이루열거할수없을정도로많은분야에서 GIS를사용하고있다. 기존연구에의하면정부가사용하는자료의 80~90% 가공간적참조가필요한공간데이터라고하므로 GIS의최대의수요자는정부및공공부문이라고할수있으며, 개인기업에서도 GIS의사용이늘고있는데, 이는업무추진과정에서의사결정에필요한공간정보생성및분석에 GIS가효과적이기때문이다. GIS는전문소프트웨어가제공하는기능만으로도도형및속성정보의처리와출력이가능하나, 특정한목적에맞도록커스터마이징 (Customizing) 하거나새롭게개발하여사용하기도한다. 이렇게 GIS를응용하면서해당분야에특화된정보시스템들이많이생겨나게되었는데, UIS( 도시정보시스템 ), LIS( 토지정보시스템 ), ITS( 교통정보시스템 ), AM/FM( 도면자동화및시설물관리시스템 ), EIS( 환경정보시스템 ), DIS( 재해정보시스템 ), RIS( 자원정보시스템 ) 등을예로들수있다. III. 공간정보기술의발전동향 1. 응용기술분야의변화우리나라의공간정보기술은 95년이후수치지형도제작으로부터시작하여주제도와지하시설물의전산화, 각종업무시스템개발의방향으로변화해왔다. 최근에는정보기술의급격한발전과더불어공간정보관련기술들도보다정확, 정밀, 다양해짐에따라활용의폭도커지고있고정부, 산업체에이어일반인들에의한수요가급격히증가하고있는것을볼수있다. 전술한바와같이 GIS가관련공간정보기술들을포괄하는의미로자주사용되고있으며, 이렇게 GIS로대변되는공간정보기술들은이제주류 IT 분야들에합류하고있는경향을보이고있다. 특히, 일반인들을타겟으로한 GIS 응용상품들이대거출시되고있는것을볼수있는데, 인터넷기반 GIS, 3차원 GIS, Mobile GIS, LBS( 위치기반서비스 ) 와같은기술들을들수있다. ( 표 2) 에서는최근에발달되어향후에 GIS시장을주도할것으로예견되는주요기술들에대하여알아보았다.

6 < 표 2> 향후공간정보관련기술의발전동향 명칭주요내용주요기술 인터넷 GIS 인터넷기술과 GIS를접목하여, 공간정보의입력, 분석, 출력등 GIS의기능이인터넷환경에서가능하도록구축된 GIS를의미함. 주로 Web상에서지도와속성정보를검색하거나교통루트를안내해주는시스템들이개발되어있음 3차원 GIS 실세계의 3차원적지리요소를컴퓨터상에서도 3차원으로분석, 표현할수있도록구축된 GIS. 초기에는지형, 지물을단순히 3차원으로가시화하는기능이위주였으나, 최근에는 3차원으로지형, 시설물을모델링하고다양하게분석하는기능도포함시키고있고, 향후에는보다현실감있는가상현실 (Virtual Reality) 기능이강조될것으로전망됨모바일 (Mobile) 일반 PC 환경이아닌, 모바일용기기에서운영되 GIS 는 GIS 솔루션을의미함. PDA와같은모바일용컴퓨터뿐만아니라개인휴대폰에이르기까지그범위가확대됨. 모바일기기에 GIS 응용기능을장착하여활동및지역적제약을벗어나고실시간정보획득의이중적이점을살릴수있어각광받고있음. LBS(Location- 모바일기기의지리적위치를인식하는능력을이 Based Service, 용하여이위치정보에기반한서비스를제공하는위치기반서비스 ) 기술을말함. 예를들어, 자신의위치에서가까운음식점을검색하거나, 반대로상점에서세일마감을앞두고근처에있는사람들에게메시지를보내는기술등이있음. 특히최근에는위급상황에서휴대폰소유자의위치와전화번호를 119와같은기관에제공토록법제화하는시도도있음. 지도를이용하여위치정보를표현하는경우에는모바일 GIS와통합된형태를보여주며, 이들은차량네비게이션혹은텔레마틱스와같은응용분야로나타남. Web, FTP, 클라이언트 / 서버, 분산컴퓨팅 TIN( 불규칙삼각망 ), 영향권분석, 일조권분석, VRML 모바일기기, 통신서비스, 데이터압축기술 GPS, GIS, 무선통신, 인터넷, 모바일기기

7 2. 시스템구축기술의변화지난 10여년간 GIS를중심으로한공간정보분야의발달은수많은시스템의개발과데이터의구축을낳게했는데, 그과정에서데이터와시스템들이중복해서생산되고, 이들간에호환성이결여된다는문제가지속적으로제기되어왔다. 이러한문제를해결하기위한방법의하나로개방형지리정보처리기술을들수있다. 지리정보의표준화를주도하고있는 OGC(Open GIS Consortium) 에서는서로다른 GIS 시스템에서데이터를호환하여사용할수있는표준을정립하고있다. 또한최근에는소프트웨어개발기술이컴포넌트기반으로바뀌어가고있어서, 향후의 GIS 소프트웨어는필요한기능들만을조립하거나다른소프트웨어에끼워서 (embed) 사용할수있는기술들이확대될것으로전망된다. 또한현재공간데이터를처리하는기술들은서로다른운영환경에서독자적으로개발이진행되고있어서개발및유통에한계가있다. 이를극복하기위해서공간정보시스템들을통합하려는시도가지속되어지고있는데, 4S(GIS, GPS, ITS, RS) 를통합하여시너지효과를거두겠다는 게놈프로젝트 가그예이다. 그밖에데이터구축기반기술과관련하여데이터웨어하우징, 국가표준좌표계, 수치지도정확도향상, 3차원영상정보획득기술, 지리정보데이터모델등공간데이터구축과관련된기반기술들도지속적으로연구되어지고있다. IV. 맺는말 현대의공간정보관련기술들은, 서로다른분야에서의기술적발달의산물들이 공간정보 라는공통분모를통해 GIS를중심으로통합, 중첩되는양상을보이고있다. 측량, 통신, 컴퓨터, 인공위성, 모바일기기, 정보처리기술, 소프트웨어기술등하드웨어와소프트웨어그리고각종연구방법론의급속한발전에힘입어, 과거에는상상하지못했던분야에서 GIS시장이개척되어가고있고새로운응용시스템분야가창출되어가고있다. 과거의종이지도를디지털화하는정도로시작했던 GIS 응용분야는, 오늘날모바일기기를통해지리정보를서비스를받는, 그야말로장소에구애되지않는유비쿼터스 (ubiquitous) 환경에서의공간정보의활용이현실화되고있다. 또한최근의전쟁에서는목표를보지않고도목표물에 1m 이내의정확도로미사일을유도하는기술을선보여세계를놀라게하였다. 기술의발달과더불어시장의형성이나정부의투자도고부가가치산업으로집중되고있는데, 이는주로무선통신기술을응용한 LBS 또는모바일 GIS 부문이다. 본고에서는공간정보관련기술들의현황과변화의방향에대해간략히알아보았다.

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