1. 개요
지리정보시스템을 차별화하는 가장 중요한 기능은 공간 데이터로부터 새로운 공간정보를 생성할 수 있는 공간 분석 기능이라 할 수 있다. 공간 검색 및 처리 모델도 사용자의 필요를 만족시키는데 중요한 역할을 수행한다. 데이터베이스, 지리정보 소프트웨어, 규칙, 추론 매커니즘 등을 결합하면 공간의사결정지원시스템(Spatial Decision Support System, SDSS)이 된다.
지리정보시스템에서의 자료는 레이어로 저장되며 하나의 프로젝트는 여러 가지의 레이어를 사용하게 된다. 지리정보시스템의 분석 기능은 공간 데이터베이스에 저장된 공간자료 및 비공간자료를 이용하여 실세계에 대한 질문에 답을 제공하기 위한 기능이다.
지리정보시스템의 검색 및 분석기능은 공간자료의 유지관리 및 분석, 비공간자료의 유지관리 및 분석, 공간과 속성자료의 통합 분석의 세 가지로 구분할 수 있다.
2. 공간자료의 유지관리 및 분석
공간자료의 유지관리란 자료를 최신 상태로 유지하고 사용자를 위해 자료를 최대한 지원하는 활동이라 할 수 있다. 새로운 자료를 수집하고 이를 시스템에 입력함으로써 오래된 자료를 대체하는 기능 등이 여기에 포함된다. 유지관리 기능의 주요한 목적은 최신의 정보를 사용 가능하게 하는 것이다. 일례로 지진이 발생하였을 때 수치표고모델을 현재의 기준에 맞게 수정함으로써 재해상황 해석에 필요한 자료를 생성할 수 있다.
이러한 작업들은 지리정보시스템 자료의 공간적 특성에 대해 처리하는 것으로 다음과 같은 기능을 필요로 한다. 우선 포맷 변환 기능으로 캐드의 DXF 파일을 GIS로 변환하는 등 여러가지 시스템간의 데이터 포맷 변환을 의미한다. 다음으로 기하학적 변환 기능으로 원시 자료를 디지타이징하여 입수한 자료를 기준좌표계로 변환하는 과정을 말한다. 다시 말해 디지타이저나 스크린의 기기 좌표계를 경위도 좌표계와 같은 실세계의 좌표계로 변환하는 기능이다. 지도 투영 기능은 경위도 좌표를 평면좌표로 변환하거나 그 반대의 과정을 수행하는 기능이다. 경계선 일치 기능은 두 개 이상의 지도의 경계를 일치시키는 기능이다. 도형자료의 편집 기능은 대상물에 대한 오류를 수정하거나 위상 구축을 위한 작업을 수행하는 기능을 말한다. 좌표 간략화 기능은 선으로부터 불필요한 중간점을 제거하는 기능을 말한다.
3. 공간 및 속성자료의 통합분석
공간자료의 분석이란 기존의 수치자료로부터 새로운 정보를 추출하는 것으로 정의할 수 있다. 공간자료 분석 작업은 응용의 요구사항에 따라 매우 복잡하고 여러 가지 경우가 존재할 수 있다. 일례로 산악지역에서 도로를 건설하는 작업은 매우 복잡한 설계작업을 필요로 하며 터널이나 교량의 양, 포장도로의 길이, 토공량 등 많은 비용요소를 계산해야 할 필요가 있다. GIS를 이용하면 최신의 수치표고모델, 토양도 등을 이용하여 비용요소를 쉽게 계산할 수 있다.
분석 기능은 공간자료와 비공간자료가 모두 필요하고, 다음의 몇가지 종류로 구분 가능하다. 추출 기능은 새로운 대상을 생성하지 않고 기존의 자료를 검색하는 기능을 의미한다. 분류 작업은 속성을 기반으로 비슷한 대상물을 그룹으로 지정하는 과정을 의미한다. 일반화* 작업은 여러 다른 종류의 객체를 합쳐서 상위 수준의 일반화된 클래스로 만드는 작업을 의미한다. 측정 기능은 거리, 길이, 면적 등을 측정하는 것을 의미한다. 중첩 기능은 지리정보시스템에서 가장 자주 사용되는 기능 중에 하나이다. 두 가지의 레이어 데이터를 교집합, 합집합, 차집합 등의 연산을 위치를 기준으로 적용하는 기능이다.
*일반화는 상황에 따라 여러 가지 의미가 존재한다. 지리학에서는 일반화라 일컫는 과정에서 집합(agression)이라는 용어를 많이 사용한다. 지도학 측면에서 일반화는 대축척 지도로부터 소축척 지도를 생산하는 과정 또는 데이터베이스에서 자세한 표현으로부터 덜 자세한 표현으로 이끌어내기 위한 과정을 말한다.
인접 기능은 주어진 대상물에 인접하고 있는 대상에 대한 연산을 행하는 기능이다. 탐색 기능은 주어진 탐색창(직사각형이 될 수도 있고 원이나 폴리곤의 형태가 될 수도 있다.) 내에 위치하는 대상을 검색하기 위한 기능이다. 라인 인 폴리곤, 포인트 인 폴리곤 기능은 주어진 선이나 점이 주어진 폴리곤 속에 위치하는지 검색하거나 선이나 점이 속한 폴리곤을 탐지하기 위한 기능이다. 지형 기능은 주어진 수치지형모델(Digital Terrain Model, DTM)로부터 경사 또는 방향을 계산하기 위한 기능이다. 보간 기능은 값이 알려진 주변의 위치로부터 모르는 값을 추정하기 위한 기능이다. 등고선 생성 기능은 속성 값이 같은 점들을 연결하는 등고선을 계산하는 기능이다. 같은 높이에 위치하면 등고선, 같은 깊이에 위치하면 수심선, 같은 기압에 위치하면 등압선, 같은 온도에 위치하는 등온선 등을 생성한다.
연결 기능은 대상물을 차례로 방문하여 값을 추가하는 기능이다. 접근 기능은 인접한, 즉 경계가 서로 연결되어 있는 공간 자료의 특성을 평가하기 위한 기능이다. 예를 들어 어떤 크기와 모양을 가진 숲의 인접 면적을 구하는 기능이 있을 수 있다. 네트워크 분석은 네트워크에 있는 두 점간의 최단거리(거리 또는 시간)를 계산하는 데 사용한다. 또는 다른 방법으로 중심에서 주어진 거리 또는 시간에 도달할 수 있는 모든 점을 탐지하기 위한 기능도 존재한다. 가시성 분석은 수치표고모델을 사용하여 주어진 지점에서 보이는 모든 지점을 계산하기 위한 기능이다.