GIS의 역사와 발전

[두리샘]

1. GIS의 역사와 발전

(1) 1960년대

1960년대는 GIS가 시작된 시기다. GIS가 캐나다에서 처음으로 시작되게 된 것은 컴퓨터 기술의 지원과 더불어 사회경제적 필요에 의해서였다.

캐나다의 CGIS가 자원관리문제로 고심하던 각국에 소개되었고, 이에 따라 많은 system이 개발되었다. 당시 컴퓨터 설비는 무척 고가였다. 따라서 학교나 사기업 부분에서 고가인 GIS를 도입한다는 것은 어려운 일이었다. 이 시기에 GIS의 발전은 주로 공공기관에서 이루어졌다. 한편 이 시기에 학계에서는 Raster식 자료분석을 위주로 한 GIS를 발전 시켰는데, 함부르크 대학의 GRID, 메릴랜드 대학의 MANS 등을 꼽을 수 있다. 이 이외에 SYMAP, MIADS, MIADS, MLMIS, GEOMAP, MANS 등등 많은 Raster 자료처리 system이 나타났다. Vector식 자료처리는 캐나다의 CGIS와 미국의 DIME이 대표적인데, 특히 DIME는 Topology를 이용하여 처리하는 system이었다는 접이 특기할 만하다.

(2) 1970년대

1970년대는 컴퓨터 기술이 크게 발전한 시기였다. 이 시기에 그래픽처리 기술은 획기적으로 도약하였으며, 1960년대 CGIS에서 이용하던 IBM기종의 메모리가 512KB였던 것에 비해 메가바이트의 메모리를 이용할 수 있게 되었고, 자료의 저장장치도 용량과 속도의 측면에서 커다란 개선을 이루었다. 또한 하드웨어의 가격하락은 GIS의 저변을 크게 확대시켰는데, 특히 대학에서 많이 도입하였다. 그 결과로 뉴욕주립대학과 같은 학교에서 GIS 실험실을 설치할 수 있었다. 국제적으로 GIS학술회의도 개최되었는데, 1970년에 IGU가 주최하고 UNESCO가 후원하는 GIS 연구발표회가 캐나다 오타와에서 열렸다.

이 시기에는 GIS시스템이 많이 등장하게 되었다. 1970년대 중반에 GIS와 관련된 시스템과 소프트웨어의 수는 각각 53개, 600여개에 달했다고 한다. 그러나 이들 GIS 시스템 대부분은 모두 1960년대 개발된 알고리즘을 복제하는 수준이었으며, 특별한 기술적 지전은 이루어지지 않았다. 대부분의 시스템이 Raster 자료처리를 위주로 하였다.

이 시기에는 GIS의 이용분야를 크게 두가지로 나눌 수 있다. 하나는 천연자원 관리 및 환경분야로 래스터방식이 주로 사용되었고, 다른 하나는 토지나 공공시설의 관리 분야이다. 이 분야는 비교적 높은 정밀도가 요구되기 때문에 벡터 방식의 사용이 두드러졌다.

(3) 1980년대

1980년대는 GIS가 세계 각국으로 확산되었던 시기라고 할 수 있다. 이 시기에 이르러 GIS는 북미와 소수의 선진국만의 전유물이 아니라 개도국과 후진국을 포함한 많은 국가에서 쉽게 이용할 수 있는 수단이 되었다. 당시 GIS가 활발했던 나라를 보면, 영국, 독일, 프랑스, 노르웨이, 네덜란드, 이스라엘, 오스트레일리아, 남아프리카, 소련, 일본, 대만, 그리고 한국을 들 수가 있다. 특히 개도국은 막대한 재원을 중앙정부에서 투자해야 하기 飁문에 투자 목표의 설정과 투자효과는 분석과 같은 투자 전략에서 GIS가 유용한 도구로 평가 받았으며, 기반시설의 관리에도 이용되었다. 이 시기에 이르러 국제적 차원의 연구도 추진되었는데, 예컨대 FAO가 실시한 아프리카 북부의 사막화 방지 프로그램이 그것이다.

이 시기에 GIS의 공간자료에 Topology가 채택되고, 독특한 데치나 베이스관리시스템도 시스템에 포함되었다. 이 당시 출현한 대표적인 데이터베이시스템으로 관계형 데이터베이스시스템을 들 수 있다. 키필드를 중심으로 많은 수의 자료를 연결시켜 처리하는 관계형 자료처리 방법과 위상관계자료가 연계됨으로써 위치자료와 속성자료를 함께 처리하고 분석할 수 있게 되었다.

1980년대의 또 다른 특징중의 하나는 인공지능(AI)의 조목을 받았다는 것이다. 인공지능에 관한 연구는 두가지 흐름으로 요약되는데, 하나는 Neural Network이고, 다른 하나는 Knowledge Based Expert System이다.

1980년대의 또 다른 변화는 Workstation의 도입과 공간자료를 분석하는 GIS 프로그램들이 Module화 되었다는 것이다 Workstation의 도입은 기존의 메인프레임보다 저렴한 가격에 기대 이상의 효과를 가져다주었다. 그리고 프로그램이 모듈화 되었기 때문에 목적에 맞는 프로그램만 선별하여 구별할 수 있는 여건이 마련되어 GIS의 상품화 다용도화를 급진전 시겼다.

1980년대는, 이 시기는 GIS가 급성장한 시기였다고 할 수 있다. GIS가 개도국을 포함하여 전 세계적으로 확산되었고, 위상관계를 갖는 공간자료와 관계형 데이터베이스가 유기적으로 연결되었다. 또한 인공지능의 도입은 지식에 대한 접근을 가능케 했으며, Workstation의 도입과 프로그램 모듈화는 GIS 이용 계층을 확대하게 되었다.

(4) 1990년대

1990년대는 GIS기술이 보다 성숙해지고 응용분야도 확산되는 시기이다. 컴퓨터 하드웨어 기술의 발달은 GIS 시스템 비용을 감소시키고 있다. 특히 PC의 성능향상은 이러한 추세를 더욱 가속화하고 있다. GIS 발전의 걸림돌이 되어왔던 자료 입력 부분도 크게 개선되고 있다. 예를 들어 GPS는 특정 사상의 위치좌표를 손쉽게 제공하고, 또한 자료의 저장과 관리에 있어서도 자료를 신속하게 얻을 수 있게 되었다. 또한 자료의 저장과 관리에 있어서도 광디스크 등 저장매체의 발달과 자료관리 스프트웨어의 획기적인 발전이 전개되었다.

이시기는 GIS의 3D 분석이 더욱 향상되고 GUI의 도입으로 비 전문가도 GIS에 손쉽게 접근할 수 있다.

2. GIS의 정의

GIS는 지리학 분야와 마찬가지로 많은 기술, 방법, 분야들의 결합으로 이루어지며, 그만큼 정의, 개념, 구현이 다양하다. 초창기 컴퓨터 기술 및 전자 지도 제작 방식의 발전등에 의해 활성화된 GIS는 지도 제작 성격이 강하였다. 그러나 이후 정보기술 분야의 기술이 발달되며, 이들 발전된 기술이 GIS 분야에 적용되기 시작하면서 GIS 성격과 모습이 달라지게 된다. 즉 최근 정보 기술 분야의 발전은 대규모 데이터베이스 기술로서의 DBMS 기술, 인터넷 등을 중심으로 한 네트워크 기술 발전, 컴포넌트 형태의 기술 발전, 클라이언트/서버등으로 인한 다중 사용자 환경등이 보편화되고 있으며, 이러한 주요한 기술 및 방법이 GIS 분야에 적용, 통합되고 있다. 또한 GIS의 목적 및 용도를 어디에 두느냐에 따라 전문가 중심의 GIS, 일반 사용자를 위한 GIS등이 있다. 따라서 각 분야마다 적합한 GIS 정의가 사용되므로 통일된 GIS 정의가 존재하지 않고 있다.

그러나 이렇게 다양한 GIS에서 공통점을 발견할 수 있는데, 즉 지리 정보(geographic data)를 다루며, 이 지리 정보를 구축, 유지관리, 편집, 분석 및 프로세싱, 디스플레이 및 출력등의 공통 과정을 가지며, 이러한 GIS 구현 목적이 지리정보의 전산화라는 협의의 의미에서, 고품질의 공간 정보를 얻는 측면, 또한 나아가 합리적인 공간 의사결정을 위한 도구로서 사용되고 있다. 이러한 측면을 종합하여 볼 때 「GIS는 다양한 지리정보를 구축, 유지관리, 편집, 분석 및 프로세싱, 디스플레이 및 출력등의 과정을 통하여, 공간 정보를 얻는 동시에 공간 의사결정에 도움을 주는 시스템」이라고 할 수 있다.

<그림> GIS의 구성요소

다루는 대상에 따른 명칭

(1) Cadastral information system

(2) Multi Purpose Cadastral

(3) Urban information system

(4) Land data system

(5) Land information system

(6) Soil information system

(7) Natural resource management information system

(8) AM/FM(Automated mapping and Facilities Management)

(9) Environment Information system

(10) Multi-purpose Information System

(11) Planning Information system

(12) etc

※ 학자들의 GIS의 정의

-Burrough
: Power set if tools for collecting, storing, retrieving at will, transforming and displaying spatial data form the real world

-Carter
: Institutional entity, reflection an organizal structure that integrates technology with a database, expertise and continuing financial support over time

-Cowen
: A decision support system involving the integration of spatially referenced data in problem solving environment

-Star
: A GIS is an information system that us designed to work with data referenced by spatial or geograhic coordinates

- Tomlinson
: A GIS is a digital system for the analysis and manipulation of a full range of geographic data, with associated systems for inputing such data and for displaying the output of any analyses and manipulations

3. GIS에서의 중요한 주제들.

1) 인터넷과 GIS (Network GIS)

네트워크는 정보 산업분야에서 인프라 역할의 핵심을 차지한다. 네트워크는 물리적인 통신 네트워크는 온라인/오프라인, 인터넷/인트라넷, LAN/WAN, 조직간/조직내등의 다양한 분류로서 정의될수 있으며, 다양한 네트워크의 형성은 GIS 분야의 기반을 다르게 변모시켰다. 즉 다양한 네트워크 구축 및 이를 통한 정보 서비스의 발전은 GIS 제공방식과 내용을 바꿔 놓았으며, 기존의 네트워크 상의 제공방식(예로 인터넷상의 WWW 서비스)을 직·간접으로 고려하지 않으면 안되게 되었다. 따라서 다양하며 동적인 네트워크상에서 즉시적으로 사용자에게 GIS 솔루션을 제공하는 방식은 기존 전통적인 GIS 소프트웨어 아키텍쳐를 더 이상 고수할 수 없도록 하였으며, 다양한 인터넷 기술과의 통합 및 인터페이스를 필수적으로 고려하도록 하게된다.

따라서 수많은 다양한 사용자들간의 네트워크상에서 GIS 시스템이 구현되고 있으며, 이는 GIS 시스템을 공급자와 사용자를 클라이언트/서버라는 구조로 재편하였다. 즉 공급자로서의 서버에는 강력한 GIS 서버가 시스템을 구축하고 있으며, 다양한 네트워크 상에서 수많은 사용자들이 클라이언트로 연결되어 있다. 이러한 환경에서 은행 데이터베이스 시스템이나, 전화국 데이터베이스 시스템처럼 GIS 시스템도 동시에 많은 사용자의 요구를 빠르게 처리하는 수준까지 이르게 되었다.

2) GIS 표준화

GIS 분야에서 데이터는 매우 중요한 역할을 한다. 현재 GIS 시스템을 구현하는데 70~80%의 시간과 비용이 데이터 구축 및 유지관리등에 소요될 정도로 매우 많은 비중을 차지하며 따라서 이에 소요되는 시간과 비용으로 실제적인 높은 수준의 분석 및 모델링의 기회가 그만큼 어려운 현실이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 많이 사용되고 중요한 가치를 가지는 GIS 데이터를 구축하여 이를 공유함으로써 이에 대한 보다 효율적인 사용을 권장하고 있는 추세인데, 이는 국가 차원에서 이루어지고 있다. 국가 차원의 GIS 데이터 구축 및 공유와 관련하여 GIS 표준은 매우 중요한 역할을 수행하는데, 즉 표준화된 GIS 데이터의 내용 구성 및 데이터 포맷등의 적용을 통해 다양한 환경에 있는 사용자들은 보다 효율적인 방식으로 자신들이 원하는 데이터를 손쉽게 얻을 수 있는 장점을 가진다. 따라서 데이터와 관련된 GIS 표준화가 이루어지고 있는 것이 현 GIS 분야의 추세이다.

또한 정보기술분야의 표준화는 두드러진 현상인데, 예로 인터넷과 관련된 표준 제정이나, 데이터베이스에 대한 표준 제정, 네트워크에 대한 표준제정등이 활발히 진행되고 있다. GIS 분야에서도 다양한 소프트웨어, 데이터 포맷, 내용구성등의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 GIS 표준 제정 작업을 통해 GIS 분야의 활성화를 도모하고 사용자들에게 통일되고 표준화된 데이터 및 소프트웨어를 제공하려는 움직임이 진행되고 있다.

3) GIS와 CAD/DBMS 분야와의 통합

기존에 GIS 분야는 고유 영역을 유지하면서, 인접한 관련 분야인 CAD 및 DBMS 분야와 연계를 맺어왔다. 그러나 최근 정보기술 분야의 추이는 하나의 기능 구현만을 요구하는 것이 아니라, 특정 문제를 해결하기 위해 관련 여러 분야의 통합을 요구하는 추세이며, 이는 실제로 발생하는 다양한 문제들이 GIS 분야에만 국한되는 것은 아니며, 다양한 자원 및 방법을 이용한 통합적인 솔루션을 요구하는 경향에서, 이전에는 고유 영역을 간직하고 있던 GIS, CAD, DBMS 분야들의 통합을 점점 요구하게 되었다. 따라서 GIS를 중심으로 CAD와 DBMS간의 통합 양상은 CAD 및 DBMS 데이터를 GIS 데이터와 통합하며, 또한 CAD 및 DBMS와 통합환경에서 애플리케이션을 구현하고 있다.

4) 대량생산 GIS vs. 주문생산 GIS

대중화되기 이전의 GIS 분야는 소수의 전문가 및 사용자 중심으로 구성되었으며 관련된 소프트웨어나 시스템도 전문화되기 보다는 일반적인 경향의 기능중 사용자가 필요한 것만 선택하는 경향을 가졌다. 그러나 최근들어 공간 정보에 대한 관심 및 비중이 증대되면서 이에 대한 수요가 증대되었으며, 또한 최근 가스등의 대형사고 참사는 GIS 시스템에 대한 인식을 다시금 하게되었다. 이러한 추세와 더불어 정보기술분야의 획기적인 발전은 이러한 사용자의 요구를 충족시켜줄 수 있게 되었으며, GIS 분야도 이러한 요구와 기술을 적극적으로 수용하게 되었다.

이러한 GIS 분야는 일반 사용자를 위해 두가지 방향으로 나아가고 있는데, 하나는 데스크탑 환경에서 보다 손쉽게 사용자게 기능을 습득하고 사용할 수 있도록 소프트웨어 및 데이터를 제공하는 것이며, 또하나는 전문적인 업무나 문제를 해결하기 위해 각 특정 환경이나 조건에 맞는 GIS 시스템을 구현하는 것이다. 전자의 경우 패키지화된 손쉬운 GUI를 가진 소프트웨어의 제공으로 사용자는 복잡한 GIS 아키텍쳐나 명령어를 일일이 알 필요없이 자신이 원하는 기능을 얻게 되었으며, 이러한 추세는 계속 GIS의 대중화에 기여하고 있다. 반면 복잡하고 다양한 업무에 최적인 솔루션을 구현하기 위해서는 하나의 패키지화된 제품이나 폐쇄적인 아키텍쳐를 가진 시스템 구축보다는, 통합 솔루션이라는 목적을 수행하기 위해 사용자에 최적인 솔루션으로서의 모자이크를 요구하게 되며, 이러한 최적 솔루션을 구축하는데 사용되는 제품이나 시스템은 주문생산 방식처럼 해당 조직이나 부서에 최적인 시스템을 구축하도록 한다.

5) 사회 인프라로서의 GIS

현재 GIS 분야의 발전은 국가 주도로 진행되고 있는 것이 국내외 추세이다. 즉 GIS가 가장 먼저 발전한 미국에서도 국가 차원의 공간 인프라 구축을 위해 국가 GIS 데이터 구축 및 공유, 이를 통한 다양한 공공 GIS 시스템 구축사업이 활발히 진행되고 있으며, 각 지방자치단체에서도 관할 구역에 대한 GIS 시스템을 구축하고 있다. 국내에서도 1995년부터 국가 차원의 GIS 사업을 추진하면서 국가 차원의 GIS 데이터 구축을 수행하는 동시에, 다양한 GIS 시스템을 사용자들에게 서비스하는 계획을 수립하였다. 따라서 GIS는 소수의 전문가의 소유물이 아니라, 일반 국민들에게 제공가능한 사회 인프라의 성격을 가지고 있다.