건설환경GIS Instructor : Youngmin Seo E-mail : elofy@naver.com

GIS 자료의 유형 □ GIS 자료 - GIS 자료는 공간자료 (spatial data)와 속성자료 (attribute data)로 구분 1) 공간자료 (spatial data) - 공간상에 있는 객체 (object)나 현상의 공간적인 위치를 나타내는 (도형) 자료 - 공간자료는 좌표 (coordinates)를 가지며, 공간자료에 속성자료가 부여됨 - 공간자료는 벡터 자료 (vector data) 및 래스터 자료 (raster data)로 구분됨 - 벡터자료: 점 (point), 선 (line), 면 (polygon) 형태의 자료 (예, 수치지형도) - 래스터 자료: 셀 (cell)로 이루어진 그리드 (grid) 형태의 자료 (예, 항공사진영상, 위성영상) 데이터+알고리즘 (Data Base Management System)

GIS 자료의 유형 래스터 자료 (DEM) 벡터 자료 (line) 벡터 자료 (point) 벡터 자료 (polygon)

GIS 자료의 유형 < table > field (item) layer lines record points polygons

GIS 자료의 유형

공간데이터 모델 □ 공간데이터 모델 - 객체와 현상 (또는 특성)으로 존재하는 실세계의 형상들을 GIS 자료의 형태로 재구성하여 나타낸 것 - 객체기반모델과 필드기반모델로 구분 1) 객체기반모델 (object-based model) - 이산적 (불연속적)이고 인식할 수 있는 객체들로 구성된 지리적 공간을 다루는 모델 - 공간 객체를 점 (point), 선 (line), 면 (polygon)의 공간요소를 이용하여 표현 2) 필드기반모델 (field-based model) - 연속적으로 변화하는 실세계의 형상을 다루는 모델 - 공간적 현상을 격자 (grid)의 셀 (cell) 단위로 다루는 래스터 모델 (raster model)

공간데이터 모델 TIN (Triangulated Irregular Network) [sources] http://www.yellowstoneresearch.org/Pics/star3i_hillshad_dem.jpg https://www.msu.edu/~ashton/classes/866/notes/lect01/tin_01.gif

공간데이터 모델 DEM (Digital Elevation Model) [sources] http://www.geovista.psu.edu/sites/geocomp99/Gc99/082/gc082_1.gif http://www.utexas.edu/depts/grg/hudson/grg360g/EGIS/labs_04/Lab6/New_figures/austin_dem.jpg

벡터자료 □ 벡터자료 (vector data) - 실세계를 표현하는 (이산적, 불연속적) 객체 기반의 방법 - 도형요소인 점 (point), 선 (line), 면 (polygon)을 이용하여 대상물을 표현하며, 이들은 모두 좌표와 속성을 가지는 위치기반 자료 □ 벡터자료의 구성요소 1) 점 (point) - 거리와 폭이 존재하지 않는 0차원의 공간객체 - X, Y 수평위치 (평면좌표)를 통해 특정 객체의 공간위치를 나타냄 - X, Y 좌표 이외에도 속성정보도 포함 2) 선 (line) - 두 개 이상의 점으로 구성되는 선형으로 길이를 갖는 공간객체 (1차원 객체) - 하천, 도로, 철도, 등고선 등을 표현하는데 사용

벡터자료 3) 면 (다각형, polygon) - 최소 3개 이상의 선으로 폐합되는 폭과 길이를 가지는 2차원 객체 - 최소 3개 이상의 선으로 폐합되는 폭과 길이를 가지는 2차원 객체 - 호수, 산림, 도시 등을 표현하는데 사용 (시작점) (끝점) 라인 + 포인트 + 내부영역 (National Committee for Digital Cartographic Data Standards)

벡터자료 □ 벡터자료의 파일형식 1) Shape 파일 - ESRI의 ArcView (ArcGIS)에서 사용되는 벡터자료형식 - 위치정보와 속성정보를 포함 2) Coverage 파일 - ESRI의 Arc/Info에서 사용되는 벡터자료형식 - 위치정보와 속성정보를 포함 3) CAD 파일 - Autodesk의 AutoCAD에서 사용되는 벡터자료형식 - 국내의 NGIS 사업에서 DXF (DWG) 파일형식의 수치지도 구축 4) DLG 파일 - USGS (U.S. Geological Survey)에서 지도학적 정보를 표현하기 위해 고안한 디지털 벡터파일형식 5) VPF 파일 - 미국방성의 NIMA (National Imagery and Mapping Agency)에서 개발한 군사목적의 벡터파일형식 [참고] Shape 파일은 *.shp, *.shx, *.dbf로 이루어진 파일 포멧을 의미 • *.shp : 도형정보를 포함 • *.shx : 인덱스 파일, 도형정보의 위치 • *.dbf : 속성정보 (데이터베이스 파일)

래스터자료 □ 래스터 자료의 특징 - 자료구조가 간단 (격자구조)하여 지도 중첩이나 원격탐사 자료와의 연결이 용이 - 셀 (cell) 단위의 연산으로 다양한 공간분석을 쉽게 할 수 있음 - 자료의 양이 큰 것이 단점  파일의 용량 및 연산시간 증가 - 셀의 모양으로서 정사각형, 삼각형, 육각형을 이용 - 벡터자료를 래스터 자료로 변환하게 되면, 객체 형상이 다소 단순화되고 공간적 부정확성 증가  정확한 객체의 표현을 위해 공간해상도 (셀 크기)를 향상시켜야 함  자료 용량이 증가  자료의 저장, 처리 및 분석이 비효율적 <셀의 모양>

래스터자료 □ 래스터 자료의 파일형식 1) Grid 파일 - ESRI의 Arc/Info나 ArcView에서 사용하는 래스터 파일형식 2) BMP 파일 - MS Windows에서 비트맵그래픽에 사용되는 파일형식 3) PCX 파일 - 이미지 스캐너에서 지원되는 비트맵 파일형식 4) TIFF 파일 - 스캔 이미지의 저장과 그래픽 패키지 사이의 데이터 교환을 위한 파일형식 5) GeoTIFF 파일 - TIFF 파일의 확장형식으로서 거리 참조를 포함하는 파일형식 6) 기타 - GIF, JPEG, PNG 파일 < Grid 파일의 구성 > ASCII Raster file

래스터자료

래스터자료 < Grid 파일의 구조 > NA: not available [source] https://en.wikipedia.org/wiki/Esri_grid

래스터자료 Ascii raster file A = 553.54 km2

벡터자료와 래스터 자료의 비교 구 분 장 점 단 점 벡터 자료 실세계에 근접 고해상도  높은 공간 정확성 구 분 장 점 단 점 벡터 자료 실세계에 근접 고해상도  높은 공간 정확성 위상관계 정의 및 분석 가능 작은 저장공간 소요 속성정보의 추출, 일반화, 갱신 용이 데이터 구조 복잡, 관리의 어려움 자료수정 시 전문기술필요 H/W및 S/W의 비용이 고가 래스터 간단한 자료구조 각 셀이 고유값을 가지므로 공간 분석을 쉽고 빠르게 할 수 있음 원격탐사 영상자료와 연계 용이 여러 레이어의 중첩 용이, 다양한 모델링 가능 해상도에 따라 공간적 부정확성 발생 벡터자료에 비해 많은 자료량 필요 격자크기를 늘이면 자료의 양은 줄일 수 있으나 정보의 손실 초래 벡터자료에 비해서 격자구조로 구성되므로 출력의 질 저하, 네트워크 구현에 한계 좌표변환에 많은 시간 소요

벡터자료와 래스터자료의 비교 < vector data > < raster data >

벡터 및 래스터 자료 간 변환

벡터 및 래스터 자료 간 변환 격자생성 각 셀에 값 할당 각 영역에 대한 폴리곤 생성 원지도와 비교하여 정보손실 발생 동일한 셀 값을 가지는 영역 구분

벡터 및 래스터 자료 간 변환 셀 크기가 커질수록 래스터 자료에서의 정보손실이 커짐

공간자료의 위상관계 □ 스파게티모델 (spaghetti model) - 도형자료 형태로 자료가 수집되었으나 아직 구조화되지 않은 (위상관계가 부여되지 않은) 벡터데이터를 이용하여 실세계를 나타낸 모델 (예, 디지타이징에 의해 취득된 데이터, CAD 시스템의 데이터) - 단순한 좌표열에 의해 정의되는 도형요소를 저장 □ 위상자료모델 (topological data model) - 위상관계를 토대로 구조화된 자료모델 - 위상관계 (topological relationship) • 도형 간의 인접성, 연결성, 포함성, 교차성 등에 대한 관계 - 아크-노드 자료모델 (arc-node data model) • 가장 대표적인 위상자료모델 • 아크 (선분)와 노드 (선분의 끝점)로 객체를 표현하는 자료모델 • 아크와 각 노드 사이의 관계뿐만 아니라, 도형요소 사이의 공간적 관계 (위상관계)를 저장

공간자료의 위상관계

공간자료의 위상관계 폴리곤 폴리곤 폴리곤

공간자료의 위상관계

공간자료의 위상관계 2 1 4 3 ARC# FNODE# TNODE# 1 2 4 3 FNODE: from-node number (시작점 번호) TNODE: to-node number (끝점 번호)

공간자료의 위상관계 1 2 4 3 5 6 ARC# FNODE# TNODE# LPOLY# RPOLY# 1 2 3 4 5 6