1. 개요
지리정보시스템을 사용하기 위해서는 가장 먼저 자료의 준비가 필요하다. 공간자료의 획득 및 전처리 과정에서는 매우 많은 시간과 비용이 소요된다. 그러나 GIS 프로젝트의 성공 여부는 대부분 시스템에 포함되는 자료의 품질에 따라 결정되므로 자료 입력과 준비는 신중하게 수행되어야 한다.
2. 공간자료의 입력
공간자료는 직접적인 공간자료의 획득방법으로부터 백지상태에서 창조하는 것도 가능하고, 간접적으로 기존에 수집된 자료로부터 입력할 수도 있다. 직접적인 획득 방법은 현장측량이나 원격탐사로부터 공간자료를 입력하는 것을 의미하고, 간접적인 획득 방법은 종이지도 및 기존의 수치자료로부터 사용자의 목적에 따라 읽어들이는 것을 의미한다.
3. 직접 공간자료 획득
지리적 현상을 직접 관측하여 수집하는 것은 공간자료를 수집하는 가장 기본적인 방법 중 하나이다. 현장측량에 의한 직접적인 수집 방법도 있고 위성이나 항공기를 이용한 원격탐사를 이용하는 방법도 있다. 현장측량에서 중요한 측면 중에 하나는 일부 자료가 현장 작업자에 의한 해석을 거친 자료라는 것이다. 다양한 분야에서 다양한 측량에 대한 기법이 개발되어 왔다. 현장측량 기술은 대부분 신뢰성이 높은 자료를 획득할 수 있는 가장 중요한 방법이기 때문이다.
위성이나 항공기로부터 획득한 원격탐사 영상으로부터 공간자료를 획득하는 과정은 현장측량과는 다르다. 원격탐사 영상은 다양한 종류의 오차나 왜곡이 존재하므로 즉시 사용하는 것은 어렵고, 사전에 이러한 오차 등을 가능한 최대로 제거한 후 사용하여야 한다.
영상(image)과 래스터(raster)는 구분이 필요하다. 영상은 지정된 범위의 전자파에 대한 반사값을 픽셀로 저장한 그림을 의미한다. 영상은 해석이라는 관점에서 주제나 지리적 특성을 표현하기 위한 어떠한 속성값도 입력되지 않은 상태이다. 래스터는 부가적 해석이 수행된 것을 의미한다. 영상은 픽셀(pixel)로 구성되어 있고 래스터는 셀(cell)로 구성되어 있다.
실제로 공간자료를 직접 수집하는 것이 항상 가능하지만은 않다. 시간 및 비용의 문제로 인해 어려울 경우도 있고, 이전에 수행한 프로젝트에서 현재 프로젝트에 필요한 자료를 미리 수집한 경우도 있다.
4. 종이지도의 디지타이징
간접적인 획득 방법이나 효과가 높은 공간자료의 획득 방법이 기존 지도를 디지타이징 하는 방법이다. 지도를 입력하는 방법에는 여러 가지가 있지만 어떠한 방법을 사용해도 종이지도에 기존에 존재하던 위치오차에 더해 간접입력 방식에 의한 오차가 누적된을 유념해야 한다.
수동 디지타이징 방법은 작업자가 마우스 등을 사용하여 지도에 그려져 있는 대상물(주로 선 객체)을 하나씩 추적하여 입력하는 방법이다. 위치좌표는 미리 설정한 여러 개의 기준점에 대한 상대위치로 저장된다. 기준점은 입력한 좌표를 좌표계와 연결하는 역할을 수행한다. 지도상의 기준점에 대한 지상좌표와 디지타이징 좌표를 알고 있으므로 이러한 정보를 이용하여 다른 점의 좌표를 변환 가능하다. 기준점은 적어도 3개 이상을 필요로 하지만 위치오차의 점검을 위해 많은 수를 입력하는 것이 좋다. 수동 입력방법에는 디지타이저를 이용하는 방법과 화면에 디지타이징 하는 방법이 있다.
디지타이저를 이용하는 방법은 원도를 판(tablet)에 부착한 후 작업자가 마우스를 사용하여 지도 위를 옮겨다니며 중요한 점을 선택하는 방식이다. 화면 디지타이징 방법은 지도를 스캔한 영상이나 항공영상 등 기타 영상을 컴퓨터 화면에 띄워놓고 마우스를 이용하여 중요한 점을 선택하는 방법이다. 두 방식 모두 GIS는 입력한 점을 기록하는 장치로 사용되며 이렇게 기록된 점들로부터 선을 구성하게 된다. GIS에서 선을 입력받는 방식은 점 모드와 연속 모드의 두 가지 방식이 있다. 점 모드는 작업자가 마우스로 클릭한 지점만 입력받는 방식이다. 연속 모드는 시스템에서 일정한 시간 또는 일정한 간격으로 점을 자동으로 입력받는 방식이다. 보통 첫번째 방식이 조절이 쉽고 손의 흔들림에 문제가 되지 않아 자주 사용된다.
원도를 스캔한 영상으로부터 자료를 입력하는 방식 중 소프트웨어가 대상물을 스스로 찾아내는 방식이 있다. 작업자의 개입 정도에 따라 반자동 방식 및 자동 디지타이징 방식으로 구분한다. 이러한 방법으로 벡터 데이터를 수집하는 것을 벡터화라고 한다. 벡터화 방식은 수작업이 많이 줄어들지만 상대적으로 간단한 지도에만 적용 가능하다.
5. 스캐닝
스캐너는 스캔할 도면에 빛을 비추고 그로부터 반사된 빛의 강도를 센서로 측정하여 그 결과를 픽셀별로 반사값을 기록한 영상을 생성하는 기기이다. 작업자는 스캔작업 수행 전 도면을 흑백, 회색조, 컬러 방식 중 어떤 방식으로 스캔할 것인지 결정해야 한다. 흑백 방식은 픽셀의 값이 흑과 백으로만 출력된다. 회색조 방식은 256단계의 명도 값이 기록된다. 컬러 방식은 R,G,B 밴드별로 각각 기록되어 많은 저장공간을 필요로 한다. 각각의 밴드는 256단계의 값이 기록된다.
스캐너는 최대 해상도가 정해져 있다. 최대 해상도는 1인치당 구분 가능한 최대 픽셀의 개수를 의미하며 단위는 DPI(pot per inch)를 사용한다. 작업에 따라 최대 해상도를 사용하지 않고 낮은 해상도를 사용하여 스캔하는 경우도 있다. 수동으로 화면 디지타이징 수행 시에는 선의 두께에 따라서 200-300DPI로 스캔하면 적당하다. 항공사진을 화면에서 디지타이징할 경우에는 좀 더 해상도가 높은 800DPI 이상으로 스캔하여야 한다. 반자동 또는 자동 디지타이징의 경우 하나의 선이 적어도 3개의 픽셀 정도를 차지할 수 있는 해상도가 필요한데, 컴퓨터가 선의 중심을 추적할 수 있어 변위가 발생하지 않는다. 종이지도의 경우 300-600DPI 정도로 스캔한다. 항공사진을 자동이나 반자동으로 디지타이징하는 것은 거의 불가능하며 대부분의 항공사진의 정보는 시각적 해석으로부터 획득한다.