공간정보와공간분석_15공간분석기능

이번 시간에는 공간분석 기능들을 살펴보겠습니다.

수업으로 들으면 대단한 개념같다는 기분이 들지만, 사실 GIS 프로그램을 실행하면 버튼 하나로 다 구현되어 간단합니다. 그다지 어렵지 않으니 슉슉 보고 넘어가도록 하겠습니다.

GIS에서도 기본적으로 레이어를 기반으로 한다는 점을 깔고 가겠습니다. 레이어 개념은 다소 생소할 수도 있습니다. 1학년 때 사진을 촬영하고 디지털 이미지를 편집하는 툴로 어도비의 포토샵을 배웠습니다. 그래서 여러분들은 익숙할 것 같아요. 투명한 유리 위에 지도가 놓여져 있고, 그 지도 여러 장을 차곡차곡 겹쳐서 원하는 결과를 얻어낸다고 생각하면 됩니다.

이러한 레이어를 편집하는 기본적인 기능들이 있습니다. 교집합처럼 원래 레이어에서 다른 레이어와 겹치는 부분만 따내는 경우도 있고, 차집합처럼 원래 레이어에서 다른 레이어와 겹치는 부분만 지우는 경우도 있습니다. 원래 레이어에서 다른 레이어의 일부 데이터만 갱신하는 것도 가능하고, 원래 레이어를 세부적으로 분할하는 것도 가능합니다. 여러 레이어를 합쳐서 하나의 레이어로 만드는 것도 가능합니다. 클립, 이레이즈, 업데이트, 스플릿, 어펜드, 맵조인 등입니다. 학습지에 설명해두었으니 꼭 한번 복습하고, 나중에 실제로 기능을 실행해보면서 연습해주세요.

속성 값이 동일한 인접한 객체들을 하나의 객체로 통합하는 것도 가능합니다. 여러 개의 레이어를 기반으로 작업을 하다보면 경계가 일치하지 않아 찌끄레기 폴리곤들이 만들어지기 하는데, 그런 찌끄레기들을 보기 좋게 정리해주는 기능도 있습니다. 두 개 이상의 자료를 중첩시켜서 합집합처럼 객체가 표현된 레이어로 통합하는 기능도 있습니다. 디졸브, 엘리미네이트, 유니온 등이 이쓴데, 마찬가지로 학습지에 있으니 복습하고 나중에 꼭 실행해보세요.

이러한 공간분석기능의 구체적인 명령 명칭은 조금씩 다를 수 있으니 너무 집착하지 않아도 됩니다. 결국은 레이어 자르고 붙이는 기능들이고, 실제 실행해보면 직관적으로 이해가 됩니다.

공간분석기능 중에서 가장 핵심적인 기능을 두 가지만 꼽자면 바로 버퍼와 중첩입니다. GIS에 있는 공간분석기능은 엄청나게 많지만, 다 많이 쓰지는 않아요. 그런데 그 중에서도 기초적인 기능이라서 정말 많이 활용되는 기능입니다. 한국지리나 세계지리 등 고등학교에서 GIS의 원리에 대해 문제가 출제되는 경우 대부분 버퍼와 중첩 정도만 이해하면 거의 다 풀 수 있을 정도입니다. 그래서 이 두 기능의 원리는 꼭 완벽하게 이해하면 좋겠습니다. 아마 여러분들 활동에서도 가장 많이 사용하게 될 것이라고 예상됩니다.

먼저 버퍼입니다. 버퍼는 일정한 폭을 가진 구역을 설정하는 기능이라고 생각하면 됩니다. 참 쉽습니다. 예를 들어 500m로 버퍼를 설정할 수 있습니다. 점이 있으면 점으로부터 반경 500m이내의 범위가 됩니다. 선에도 버퍼를 줄 수 있고, 면에도 버퍼는 줄 수 있습니다. 벡터데이터를 가진 레이어에도 버퍼는 줄 수 있고, 래스터데이터를 가진 레이어에도 버퍼틑 줄 수 있습니다. 간단한 기능이지만 써먹기는 좋습니다. 고속도로라는 선 정보에 버퍼를 주면 고속도로의 소음으로 인한 피해가 발생할 수 있는 지역을 찾아볼 때 도움이 됩니다. 미사일발사대의 위치 정보에 버퍼를 주면 미사일의 사정거리에 들어오는 공격 범위를 찾아볼 수 있습니다. 원자력발전소 사고 발생시 낙진 범위 등을 예측하거나, 역에서 200m 이내에 위치한 역세권을 살펴보는 등 다양한 분석에서 응용할 수 있습니다.

다음은 중첩입니다. 중첩은 동일한 위치에 있는 두 개 이상 레이어의 값을 통해 새로운 레이어를 생성하는 기능입니다. 아무래도 여러 가지 조건을 동시에 충족하는 최적 입지 분석에 유리합니다. 예를 들어서 공원을 새로 조성하려고 하는데, 공원이 입지하기 좋은 곳을 찾는다고 생각해봅시다. 그럼 경사도, 지가, 건물 등 기존에 알고 있는 지리정보들이 들어간 각각의 레이어가 있습니다. 그리고 그 모든 조건에 부합하는 곳을 찾아내는 셈입니다. 아주아주 간단하게 단순화하자면 빨간색 레이어와 노란색 레이어가 겹치는 곳에서 주황색이 나타난다는 원리라고 할 수 있습니다. 예를 들면 도시에서 나타나는 현상은 복잡해보입니다. 하지만 미국 도시에서 인종집단끼리는 모여사는 경향이 강하고, 가족 구성원에 따라 동심원적 분포를 보이며, 경제적으로는 선형 분포를 나타냅니다. 그리고 각각의 레이어를 결합하면 현실의 도시를 상당 부분 설명해줍니다. 다변량회귀분석을 실시하면 다양한 변수 사이에서 어떤 요인이 어떻게 작용하고 있는지를 살펴볼 수 있습니다.

이외에도 다양한 공간분석 기능이 있습니다. 대체로 툴박스 안에 들어가있으니 필요할 때마다 꺼내서 실행하면 됩니다. 점의 분포 양상을 살펴보는 점패턴분석도 있고, 점과 점 사이의 상호작용을 살펴볼 수 있는 최근린분석도 있습니다. 이미 알고 있는 위치의 알고 있는 공간정보를 바탕으로 사이에 있는 값을 추정하여 채워주는 공간적보간법도 있습니다. 기상관측장비가 있는 곳에서 구한 기온이나 강수량을 기반으로 공간적보간법을 통해 지표면에 대한 기후 데이터를 파악할 수 있게 됩니다. 1차함수 형태로 나타내면 선형보간법이라고 하는데, 보통의 경우에는 많이 사용하게 됩니다.

네트워크 분석은 경로와 결절을 파악하는 기능입니다. 도로망이 대표적이라고 할 수 있는데, 최단경로나 최저비용경로 등을 계산할 수 있어서 내비게이션에게는 가장 핵심적인 기능이라고 할 수 있습니다. 이동경로와 시간을 이용하여 분석하면 같은 시간동안 이동할 수 있는 범위를 나타내 주는 등시성 지도를 제작할 수 있습니다.

지형분석은 원래 말 그대로 지형을 분석하는 기능입니다. 지표의 고도를 기반으로 지표의 경사도나 방향 등 기복을 표현할 수 있는 셈입니다. 해당 지점에서 눈에 보이는 범위를 나타내는 가시권, 태양이 뜨면 얼마나 비추게 되는지 나타내는 일조, 잘라보는 단면, 물이 흘러 하천이 발달하는 형태를 보여주는 수계, 같은 고도를 이은 등고선, 기울어진 정도와 방향이 드러나는 경사도, 실제 지형과 비슷한 모양으로 살펴볼 수 있는 3차원 분석 등이 모두 지형분석에 포함됩니다. 그런데 이러한 분석 기능은 지형에만 사용하지는 않습니다. 지표면에서 볼 수 있는 지표를 지형처럼 분석할 수 있기 때문에, 여기저기에 활용이 가능합니다. 예를 들어 도시의 지가를 이용하면 지가가 비싼 곳은 높게, 싼 곳은 낮게 지형처럼 표현해볼 수도 있습니다. 오염물질의 농도가 높은 곳과 낮은 곳을 등고선처럼 등치선도로 표현할 수도 있습니다. 그래서 지형분석이지만 지형에만 쓰이지는 않고, 필요한 곳에 상황에 맞게 활용하는 것이 가능합니다.

공간분석은 강합니다. 런던 콜레라를 해결한 출발도 지도였고, 스타벅스도 공간분석을 기반으로 확장했습니다. 대통령선거에도 마이크로타게팅부터 유세하는 동선까지 공간분석은 힘을 발휘합니다. 여러분들도 그 맛을 보았으면 좋겠습니다.

오늘 수업은 여기까지입니다. 수업 듣느라 고생 많았습니다.