1. 지리정보시스템의 개념
어떠한 자연현상을 연구하는 전문가가 있다고 가정한다. 이 전문가는 이에 대한 지도를 제작함으로써 자연현상에 대해 더 깊이 이해할 수 있다. 공간정보를 포함하는 지도를 제작하기 위해서는 현상에 관한 자료를 우선 준비해야 한다. 현상에 관한 기초자료로는 해수면 온도 및 풍속자료 등이 있을 수 있다. 다음으로 전문가는 이러한 자료를 처리하여 분석하고 해석한다. 마지막으로 처리결과를 이해하기 쉬운 결과로 표현함으로써 현상을 보다 쉽게 이해할 수 있게 한다. 공간정보를 처리하기 위해서는 세 가지 단계가 필요하다. 첫번째 단계는 자료준비 및 입력 단계이다. 이 단계에서는 연구하고자 하는 현상에 대한 자료를 수집하고 시스템에 입력할 수 있도록 한다. 두번째 단계는 자료분석 단계이다. 이 단계에서는 수집된 자료를 주의깊게 검토하여 예를 들면 어떠한 패턴을 발견할 수 있는가를 조사한다. 세번째 단계는 자료표현 단계이다. 이 단계에서는 분석 결과를 적당한 방법으로 출력하고 표현한다. 공간정보를 처리하는 과정의 발생 순서에 따라 구분하였지만 이는 이상적인 경우에 해당할 뿐 순서는 뒤바뀔 수 있다.
2. 지리정보시스템의 정의
지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)이란 자료입력, 자료분석 및 위치참조된 자료를 처리 가능한 컴퓨터 시스템을 일컫는다. GIS의 사용자는 자료를 입력하고, 여러 방법을 활용하여 분석을 수행하며, 지도와 같은 방법으로 자료를 표현하고자 할때 GIS 시스템의 사용이 가능하다. GIS의 기능 몇가지를 소개하자면, 우선 GIS에서는 여러 가지 좌표계를 사용할 수 있으며 좌표계간 상호 변환이 가능하다는 특징이 있다. 위치참조된 자료를 다양한 방법으로 계산할 수 있으며, 자료를 표현하는 과정에서 색상, 심볼, 매체 등의 자유로운 선택이 가능하다는 특징도 존재한다.
3. 공간데이터와 공간정보
자료란 컴퓨터에 의해 처리할 수 있는 표현을 의미한다. 공간자료(spatial data)란 위치값을 포함하는 자료를 말한다. 공간자료는 보다 정확한 의미에서 지형공간자료(geo-spatial data)라 표현하기도 한다. 정보란 사람에 의해서 해석된 자료를 의미한다. 사람은 작업하고 행동하는 과정에서 정보를 이용하지, 자료를 직접 이용하지는 않는다. 사람의 인식능력과 지적처리의 결과로 정보가 생성되며 정보를 통해 이해도와 지식이 상승하게 된다. 공간정보(Geoinformation)란 공간자료의 해석과 관련된 특수한 정보를 의미한다.
4. 지리정보시스템의 응용(GIS Application)
지리정보시스템은 매우 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 지리정보시스템의 응용과 관련하여 가장 중요하게 고려되어야 할 것은 연구하고자 하는 지리적 현상이 인공적인 현상인지 자연적인 현상인지를 인지하는 것이다. 토지정보시스템을 구축하거나 도시계획과 관련된 분야에서 지리정보시스템을 활용하는 것은 인공물에 대한 분야이다. 즉, 필지, 도로, 인도, 도심, 교통망과 같은 것들은 인공물이라 할 수 있다. 이러한 인공물의 특징으로는 경계를 명확하게 알 수 있다는 것이다. 이와 반대로 지형학, 생태학, 토양학을 연구하는 사람들은 자연현상을 연구한다고 할 수 있다. 암석의 형성, 판 구조, 식물이나 토양의 분포와 같은 것들이 그 예시가 될 수 있다. 이러한 대상물들은 경계가 명확하지 않은 경우가 많다. 예를 들어 식물의 분포와 같은 경우 한가지 식물군이 다른 식물군으로 바뀌는 곳에는 중간천이지역이 존재한다. 인공물과 자연물 두 가지를 모두 다루는 지리정보시스템의 응용도 상당히 많다. 인간의 행동이 자연환경에 미치는 영향을 연구하는 분야가 대표적인 예시가 될 수 있다. 예를 들어 철도의 건설계획을 수립하기 위해서는 정부에서 정한 필지의 경계를 사용하는 한편, 환경영향평가를 수행하거나 습지지역의 통과 여부, 산간지에서 일정한 경사 이내의 지역을 찾는 등의 업무가 필요하다.
지리정보시스템의 응용에서 다음으로 전반적인 목적을 고려해야 한다. 우선 프로젝트 목적이 정확하게 정의된 연구 프로젝트와 같은 용도가 있다. 이러한 프로젝트는 대부분 정해진 기간이 있는 것이 일반적이다. 입지선정과 같은 타당성 검토를 위한 용도, 침식 모델링과 같은 시뮬레이션 등이 이러한 예이다. 이러한 응용을 가리켜 프로젝트형 GIS 응용(Project based GIS Application)이라고 한다. 이와 반대되는 의미로 기관형 GIS 응용(Institutional GIS Application)이 있다. 기관형 GIS 응용에는 몇 가지 특징이 존재한다. 우선 시스템의 존속기간이 미리 정해지지 않거나 무한하게 존속한다는 특징이 있다. 또한 목적이 서로 다른 여러 가지 분야에 대한 기본자료를 제공하는 개념으로 어느 하나의 주제에 국한되지 않는다는 특징이 있다. 이러한 시스템의 예시로 홍수 및 가뭄에 대한 조기경보체계와 같은 감시 시스템, 날씨의 패턴을 추적하는 시스템, 평균해수면 온도 및 풍속측정과 같이 지속적으로 이루어지는 측정에 대한 시스템이 있다. 또 다른 예로 국가지형측량, 지적소관청, 통계청과 같은 국가기관에서의 응용을 들 수 있다. 국가기관의 임무 중 하나로 지리적 변화를 관리하고, 이에 대한 최신 현황을 유지하며, 과거에는 인쇄물의 형태로, 현재에는 디지털화된 자료 형태로 국민들을 비롯한 여러 사람들에게 제공하는 것이 중요한 목표라 할 수 있다.