회사에서 진행한 GIS 세미나 내용을 바탕으로 Geometry와 좌표계, 그리고 공간 데이터 구조와 처리에 대한 개념들을 정리해봄
I. 좌표계(CRS) 정리
좌표계(CRS, Coordinate Reference System) : 공간상의 점을 수치로 표현하는 방식
좌표계는 크게 지리좌표계(Geographic CRS) 와 투영좌표계(Projected CRS)로 나뉜다.
1. WGS84 (지리좌표계)
- 위도와 경도로 위치를 표현 (단위: Degree)
- GPS에서 사용되는 글로벌 표준
- 지구를 타원체로 간주하여 좌표를 계산
- 단점: 극지방에서 왜곡이 심함
학술적으로는 GRS80을 많이 사용
2. UTM (투영좌표계)
- 3D 지구를 2D 평면으로 수학적으로 변환하는 방식
- 거리 단위는 미터(metre)
- 변환 과정에서 반드시 수학적 변형인 Projection을 거침 → 왜곡 발생 가능
- 실제 공간 분석에서는 이 좌표계가 더 유용한 경우 많음
한국(정부기관)에서 많이 사용되는 EPSG : 5186 (TM 중부원점 기준)
((우리 프로젝트에서 다룰 좌표는 EPSG:32652!!
II. SHP to CSV 변환
QGIS 플러그인 개발이나 공간 데이터 활용 프로젝트를 할 때 SHP 파일을 CSV로 변환하는 작업은 필수적임
변환 시 주의할 점
- 좌표계 통일
- 컬럼 및 속성 정제
- 필요 속성만 추출하여 경량화
이 과정을 잘 설계해두면, 나중에 다양한 벡터 데이터를 일관성 있게 관리할 수 있음
III. Geometry
Geometry는 GIS에서 공간 객체의 모양, 위치, 구조를 수학적으로 표현하는 방식
= 현실 세계의 지리적 개체(건물, 도로, 산, 강 등)를 디지털 공간에서 수학적으로 표현한 것
1. Geometry 기본 요소
OGC(Open Geospatial Consortium) 기준에 따라 Geometry는 다음과 같이 구성됨
| Geometry | 설명 | Interior | Boundary | Exterior |
|---|---|---|---|---|
| 점(Point) | 한 위치를 나타내는 단일 좌표 (건물 주소 | O | X | O |
| 선(Line) | 두 개 이상의 점을 연결한 직선 경로 (도로 | O | O | O |
| 면(Polygon) | 선이 폐곡선을 이루어 내부 공간을 형성 (건물 부지 | O | O | O |
2. Ring (링)
- 폐곡선 형태, 시작점과 끝점이 일치
- 폴리곤의 경계를 정의
- Self-intersection를 허용하지 않음 → 유효한 폴리곤의 조건
IV. Topology
Topology는 공간 데이터 간의 위치 관계를 이해하는 데 사용되는 개념
- 도형 간 겹침 여부(Overlap)
- 경계가 맞닿는지, 포함되는지 여부
- 연속성과 인접성 파악
Topology를 통해 위 사항들을 판단할 수 있음
Topology의 3요소
| 요소 | 설명 |
|---|---|
| Node (노드) | 선의 시작/끝점을 나타냄 (ex. 교차로) |
| Edge (엣지) | 노드 사이를 연결하는 선 (ex. 도로) |
| Face (면) | 닫힌 엣지들이 만들어낸 면적 (ex. 구역, 구획) |
: QGIS에서 두 객체 간의 관계를 계산하거나, 교차 분석(intersection)을 할 때 기반이 되는 논리
((도로가 끊기지 않고 연결되어 있어야 한다든지, 폴리곤이 겹치거나 틈이 없어야 한다든지..
((특히 노드-엣지 구조로 구성된 도로망에서 경로 최적화 가능
V. Georeference
위성 이미지 등 픽셀 기반 데이터에 지리적 위치 정보(좌표)를 부여하는 작업
일종의 공간 정렬 과정으로, 절차는 아래와 같음
- 컨트롤 포인트(Control Point) 지정
- 실제 좌표(WGS84 등)와 매칭
- 수학적 변환(GeoTransform)으로 전체 이미지 정렬
여기서 사용하는 변환 방식은 Affine Transformation의 일종이다.
이거 CV 시간에 배웠는데..
VI. 오른손 법칙
폴리곤을 구성할 때, 꼭 점의 나열 순서를 반시계 방향(counter-clockwise)으로 해야 함
이 순서는 QGIS뿐 아니라 GeoJSON 같은 형식에서도 요구되며, 시각화나 클리핑 등 연산에 직접 영향을 줌
VII. Convex Hull
- 주어진 점의 집합을 모두 포함하는 가장 작은 볼록 다각형
- 데이터의 범위를 추정하거나, 이상치를 걸러낼 때 유용함
- 전처리 단계에서 외곽 경계 단순화 목적으로 자주 사용됨
VIII. GDAL & OGR – 공간 데이터 처리 도구
GDAL (Geospatial Data Abstraction Library)
- 래스터 및 벡터 지리공간 데이터를 처리하는 오픈소스 라이브러리
- 다양한 형식 간의 변환 및 추출 기능 제공
Ogr2ogr
- 특히 벡터 데이터 변환에 최적화된 CLI 도구
- SHP → GeoJSON, GeoJSON → CSV 등 자유롭게 포맷 변환 가능
