공간이란 무엇일까? 보통 3차원 공간이라는 얘기를 많이 하는걸로 봐서는, 우리가 딛는 땅, 하늘, 그리고 지하 이런 것들을 모두 공간이라고 하는 것일 테고,
그러면 공간 데이터라는 건, 공간에 관한 데이터라는 뜻일 거다. 즉, 공간을 정의하는 방식이라고 보면 크게 틀리지 않는다고 보인다. 이 시리즈는 이러한 공간 데이터에 대해서 이제까지 공부한 내용을 정리하는 차원에서, 공간 데이터라는 것의 아주 기초적인 내용을 소개하는 선에서 남기는 글이다.
위의 사진에서 얼핏 보이듯이, 서울시는 여러 개의 구와, 그걸 더 잘게 쪼갠 동으로 이루어져 있다. 예를 들어 서울시청은 서울특별시 중구에 속해있다.
이 "서울특별시 중구" 라는 걸 나타내 주는 데이터가 뭘까? "서울특별시" "중구" 라는 이름도 그 자체로 데이터이고, 중구를 나타내는 코드인 "11140" 이라는 것도 데이터다. (각 구나 동, 시에는 고유한 코드가 붙어있다) 하지만 무엇보다 중구를 중구이게 하는 것은 (사람 이름 같네) 저 위치의 저 모양일 것이다.
그래서 지금부터는 "공간의 모양" 에 대한 이야기로 풀어나갈 예정이다. 하지만 결국 나중에는 공간의 모양이라는 것도 그 공간의 속성 중 하나이고, 여기에 여러가지 데이터가 주렁주렁 매달릴 수 있다는 것을 이야기할 것이고, (중구에는 사람이 얼마나 살까? - 인구통계) 그래서 그걸 바탕으로 이쁜 그림도 하나 그려 보려고 한다.
좌표와 모양
사각형을 그리는데 필요한 정보가 뭘까? 애초에 사각형이 어떤 도형을 정의하는 것인지를 생각해 보면, 사각형을 그리는 데는 네 개의 점의 좌표가 필요하다는 걸 알 수 있다.
이것을 공간의 모양을 나타내는 데 그대로 도입해도 괜찮지 않을까? 다만 우리나라는 미국이 아니라 땅의 모양이 반듯반듯하게 생기지 않았으니까, 사각형이 아니라 대충 한 십만각형 정도로 나타내면 실제와 비슷하게, 그럴싸하게 보이지 않을까?
그렇다고 하면 어떤 공간의 모양을 나타내는 데에 그만큼의 좌표 정보만 집어넣어 주면 그만이다. 그러면 그 좌표를 어떻게 정해야 할까? 이때 우리가 좌표로 사용하는 가장 널리 쓰이고 잘 알려진... GPS 좌표계 (위도, 경도) 가 있다. 그러면 그냥 테두리를 따라서 위경도 좌표를 딱딱 찍으면 그 모양이 나오지 않을까?
...이때, 알 수 없는 기분이 머릿속을 슥 훑고 지나간다. 혹시 다른 좌표계도 있나?
불길한 예감은 언제나 틀린 적이 없다.
좌표계에 대하여
하... 이럴 줄 알았다. 좌표면 좌표지 대체 좌표계는 뭐냐고.... 아니 무엇보다 이걸 왜 알아야 되는데? 그냥 GPS 쓰면 안돼?
안된다. 예를 들어서, 만약에 내가 중구 모양을 GPS 좌표계의 좌표로 가지고 있는데, 내가 가지고 있는 지도 파일은 다른 좌표계로 되어 있다고 하자. 과연 이게 지도 위에 올바른 위치에 보여질까? 네이버지도에서 본 저것처럼 알아서 착?
절대 안된다. 좌표가 안 맞으면 서울특별시 중구가 러시아 모스크바 어디에 있을 수도 있다. (스파 C바!) 그럼 이제 슬슬 알아보러 가자.
지구는 둥글다. 그렇다면 과연 진짜 구일까? 완벽한 구일까? 사실 그렇지 않다. 지구는 자전의 영향으로 적도가 조금 불룩하게 나온 타원체 모양을 이루고 있다.
그러면 여기서 다시, 지구는 완벽한 모양을 가진 타원체일까? 이것도... 그렇지 않다. 그래서 가장 지구에 가깝다고 생각하는 타원체를 기준으로 그 표면에 선을 죽죽 그어서 숫자를 붙인 것 중의 하나가 바로 위경도 좌표계다. (WGS 84)
숫자를 붙인 것 중의 하나... 라고 했다. 그러면 이런 게 더 있다고? 더 있다. 겁나 많더라. 하지만 지금 그런 걸 소개하려는 건 아니고, 이러한 좌표계의 큰 범주가 두가지 있다는 것을 소개하려고 한다.
1. 타원체 좌표계
2. 투영 좌표계
타원체 좌표계는 좀아까 말했듯이 지구의 모양을 타원체로 정의하고 (WGS84, GRS80 등 여러가지가 있다) 그 타원체 위의 각도를 좌표로 사용하는 것이다.
투영좌표계는 타원의 모양을 그대로 쓰기 불편하니, 이를 평면에 투영해서 xy좌표계처럼 읽어내는 방식이다. 우리나라 정부(행정안전부)에서 제공하는 공간의 모양 데이터는 UTM 투영법을 쓴 UTM-K 좌표계 (EPSG 102080) 좌표계로 제공한다.
흔히 GPS 좌표계가 경/위도 기준으로 (126, 37) 이런 식으로 표기된다면, 저런 투영좌표계는 (511264, 422142) 이런 식으로 큰 값으로 표시된다. 경/위도는 각도이고, 투영좌표계는 거리를 나타낸다.
이걸 다 알아야 돼?
몰라도 된다! 이걸 얘기하는 건 사실, 모양 데이터를 어디서 받아왔을 때 이게 좌표계가 무엇인지를 알아야 지도에 올바르게 표시할 수 있기 때문이다. 거기에 더해서, 좌표를 변환해야 할 때 (타원체 좌표계 → 투영 좌표계) 내가 기존에 가지고 있는 데이터가 무엇인지를 알아야 하기 때문이다. 이 이론을 다 알아서 뭐하겠는가 잘 보기만 하면 되지.
공간 데이터의 시각화 (QGIS)
이제까지 좌표계가 어쩌구, 좌표나 모양이 어쩌구 했던 건 전부 다 이것 때문이다. 우리는 지금 어차피 기초 구역에서 놀고 있는데, 이런 레벨에서 어쨌든 뭔가는 한번 보고 싶고, 근데 좌표계니 뭐니 하 뭔소린지 모르겠고, 이런 상태에서 어쨌든 눈으로 한번 확인하기 위해서는 공간 데이터의 시각화 툴인 QGIS 를 이용해서 다음의 절차를 거치면 된다.
저 과정을 거치면 뭘 할 수 있을까?
예를 들면, 이런 게 가능하다.
정확히 저 네개 절차에 따라서 그린 그림이다.
지도를 불러오고, 그거에 맞춘 공간 모양을 얹고, 공간별 속성을 부여하고 (공공데이터 포털 이용), 각 공간별 속성을 시각화하는 작업
이 글에서 모두 설명하기는 힘들고, 다음 글부터 차례차례 설명하려고 한다. 우선 바로 다음 글은 QGIS의 설치, 실행, 기본적인 사용 방법에 대해 알아보자.
댓글