자료분석

공간분석

GIS 공간자료 분석

• 인문·자연적 현상의 입지이론, 토지이용, 공간구조 및 시스템 등과 관련된 다양한 이론과 사례를 지리학적 시각에서의 이해 필요
• 공간구조 분석 : 지리적 현상의 공간적 변화과정과 이동과정을 분석하고 이를 바탕으로 지리적 현상의 공간조직, 공간구조 및 공간시스템을 분석하는 다양한 방법론
• 공간분석 수행을 위하여 다양한 공간형상들 간의 공간관계 정보를 인접성, 연속성, 영역성 등으로 구성
• 필수적으로 위상구조가 정립되어 있어야 공간분석이 가능

형태에 따른 분석

• 표면분석
  • 하나의 자료층 상에 있는 변량들 간의 관계분석에 적용하는 분석
• 중첩분석
  • 듈 이상의 자료층에 있는 변량들 간의 관계분석에 적용하는 분석방법
  • 중첩에 의한 정량적 해석 및 예측모델에 대한 분석을 수행
  • 예측모델 분석
    • 평가모델 : 산불의 발생 가능성, 지하수 오염, 교통체계 등에 적용하는 환경특성평가에 관련된 모델
    • 배치모델 : 도시갭라, 교통노선, 관개농경개발 등 특정한 토지이용에 적용하는 모델

공간분석을 위한 연산

• 논리적 연산
  • 개체 사이의 크기나 관계를 비교하는 연산
  • 일반적으로 논리연산자 또는 부울(Boolean) 연산자를 통해 처리
    - 논리연산자 : 개체 사이의 크기를 비교하는 것. ＝, ＞, ＜, ≥, ≤ 등 이용
    - 부울연산자 : 개체 사이의 관계를 비교하여 참, 거짓의 결과를 도출하는 것. AND, OR, NOR, NOT 등 이용
    
• 산술 연산
  • 속성자료 뿐 아니라 위치자료에도 적용
  • 일반적으로 사칙연산자 +, -, ×, ÷ 등과 지수, 제곱, 삼각함수 연산자 등 사용
• 기하연산
  • 위치자료에 기반을 두어 거리, 면적, 부피, 방향, 면형 객체의 중심점 등 계산
• 통계연산
  • 주소 속성자료를 이용하는 연산
  • 합, 최대값, 최소값, 평균, 표준편차 등의 일반적인 통계값 계산

공간분석 방법

• 근린 분석

  • 주어진 특정 지점을 둘러싸고 있는 주변 지역의 특성을 평가하는 기능
  • 공간상에서 주어진 지점과 주변의 객체들이 얼마나 가까운가를 파악하는 것
  • 목표지점의 설정, 목표지점의 근접 지역에 대한 명시, 근접 지역 내에서 수행되어야 할 기능이 명시되어야 근접 분석 수행이 가능
  • 이러한 근린 분석에서는 단순 거리뿐만 아니라 시간, 비용으로도 근접성을 측정하고 검색기능, 확산기능, 공간적 집적기능, 경사도 분석 등을 수행

• 지형 분석

  • DEM 이나 TIN을 이용하여 지형을 분석하는 것
  • 지형의 경사도, 음영분석, 시계분석, 경사면의 방향, 단면도 등에 관한 분석을 수행하는 것
  • 종류
    • 음영분석 : 3차원 지형 표현에 의한 분석
    • 시계분석 : 가시구역, 비가시구역을 분석

• 하계망 분석

  • 중력 방향으로 흐르는 물의 흐름을 이용하여 분석
  • 분석 내용
    • 배수시스템
    • 유역 분지나 유역 면적
    • 분수령이나 배수 분할
    • 분기점
    • 하계망 구조와 흐름 방향 분석
    • 하천과 유역 경계 분석
    • 흐름 방향 추출
    • 하천 수로 추출

• 네트워크 분석

  • 서로 연관된 일련된 선형 형상물의 연결성과 경로를 분석하는 것
  • 고속도로, 철도, 도로, 하천, 전기, 전화, 상하수도 등에 주로 이용
  • 주로 벡터 위상 데이터를 기반으로 하는 분석 기법으로 경로 탐색, 배분, 추적, 공간적 상호작용, 입지-배분 기능 등 수행
  • 활용
    - 두 지점의 거리를 최소비용이나 최단 거리로 이동하는 경로 탐색
    - 일련의 지점들을 통과하면서 최소비용이나 최단 경로를 탐색
    

공간분석 기법의 종류

• 버퍼 분석

  • 공간적 근접성을 정의할 때 이용
  • 점, 선, 면 또는 면 주변에 지정된 범위를 포함하는 면적의 형태로 구성
  • 버퍼존 : 입력 자료와 버퍼를 위한 거리를 지정한 이후 생성. 이 거리는 단순한 직성거리인 유클리드 거리를 이용
    

• 중첩 분석

  • 공간분석의 자료들은 중첩을 통해 여러 지리정보의 자료를 통합하여 목적에 부합되는 새로운 자료를 생성
  • 이 자료들은 벡터 뿐 아니라 래스터 자료도 활용
  • 일반적으로 벡터자료를 이용한 중첩분석은 면 자료를 기반으로 수행
  • 다양한 공간객체를 표현하고 있는 자료층(layer)을 중첩하기 위해서는 좌표체계가 동일하여야 분석 수행이 가능
    
    

• 래스터 자료의 중첩분석
  

• 벡터 자료의 중첩분석
  

면 데이터와 점 데이터 중첩

• 면 위에 점을 중첩하면 면사상의 범위 내에 위치하는 점의 결정 가능
• 면 위에 중첩된 점은 면 자료의 속성을 포함하므로 모든 점과 면의 속성 테이블이 수정
• 면 자료와 점 자료의 중첩을 통해 점과 면 속성 사이의 공간적 관계에 대한 설명이 가능
• 이 기법은 범죄발생(포인트, 점)과 인접지역(면)의 인구통계, 특정 조류와 식생 등의 관계 설명 등에 활용
  

선 데이터와 면 데이터 중첩

• 면과 선 자료를 중첩하면 선은 입력된 선과 면 안에 있는 속성을 동시에 포함
• 면과 선의 중첩에 필요한 계산은 면 자료 간의 중첩과 유사
• 순서
  면과 선의 교차점 계산 → 결절과 링크 형성 → 위상 정립 → 속성테이블 수정 등
• 면과 선 자료의 중첩분석은 선의 분포와 면 속성 사이의 공간적 관계 설명이 가능
  

면 데이터 간의 중첩

• 면을 포함하는 하나의 주제 레이어를 다른 주제 레이어와 중첩시켜 새로운 주제도를 생성하는 공간 영상기법
• 논리연산자, 산술연산자, 통계연산자 등 다양한 연산자를 이용하여 중첩분석을 수행하며 이 결과로 생성된 새로운 주제도 내에서 면의 모서리를 입력 레이어 내의 면 교차점으로 표현
• 위상 모델로 저장된 면 형태 벡터자료 사이의 중첩에는 적은 교차점을 계산하므로 중첩 수행 시 시간이 절약
• 순서
  교차점 계산 → 결절과 링크 형성 → 위상정립과 새로운 객체 생성 → 극소화된 면사상 제거 → 속성자료의 변경 및 추가
• 적지분석 등에 활용
  • 적지분석 : 토지이용계획이나 시설물 계획 시 어느 곳이 가장 좋고 나쁜지를 구분하기 위한 중첩이나 버퍼 등의 여러 가지 작업으로, 생태학적 분석에서는 민감도 분석이라고도 한다.
    

공간분석 응용 분야

• 환경 분석 : 식생피복 지도화, 야생동물의 서식지 디스플레이, 위험물의 제거
  • 식생피복 : 침식이 발생할 위험이 있는 지역에 식생을 심어 침식을 방지하는 것.
    • 식생 : 자연환경의 요소로 지표를 덮고있는 식물 피복
• 경영분석 : 입지분석, 교통 분석, 보건과 보험 분석
• 사회분석 : 센서스 데이터 분석, 주택연구, 질병확산의 예측
  • 센서스 : 국가 등에서 일정 간격을 두고 젅체 인구 또는 전체가구 수를 전수조사하는 것.
• 수계분석 : 하천차수 분석
  • 하천차수 : 하천의 상대적인 위치에 따라 지류 및 본류에 매기를 등급.
• 농업분석 : 삼림, 정확한 파종