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

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1 건설환경GIS Instructor : Youngmin Seo

2 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)

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

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

5 GIS 자료의 유형

6 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)

7 공간데이터 모델 TIN (Triangulated Irregular Network)
[sources]

8 공간데이터 모델 DEM (Digital Elevation Model)
[sources]

9 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

10 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)

11 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)

12 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>

13 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

14 래스터자료

15 래스터자료 < Grid 파일의 구조 > NA: not available
[source]

16 래스터자료 Ascii raster file A = km2

17 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

18 벡터자료와 래스터자료의 비교 < vector data > < raster data >

19 벡터 및 래스터 자료 간 변환

20 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

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

22 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

23 공간자료의 위상관계

24 공간자료의 위상관계 폴리곤 폴리곤 폴리곤

25 공간자료의 위상관계

26 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)

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