1. 개요
공간 데이터베이스(Spatial Database)는 데이터베이스의 일종이다. 공간 데이터베이스는 지리정보시스템에서 사용되는 실세계의 지리적 현상을 저장하는데 쓰인다. 공간 데이터베이스에서 지리적 현상을 저장할 때 일반 테이블과는 다른 기법을 사용한다는 점에서 일반적인 데이터베이스와의 차이를 보인다. 이유는 지리적 현상을 테이블로 표현하는 것은 쉽지 않기 때문이다.
공간 데이터베이스는 일반적인 데이터베이스가 갖는 동시성, 저장, 무결성, 검색에 중심을 두고 있는 반면, 지리정보시스템은 지리적 공간에 대해 깊이있는 분석을 수행하기 위한 공간자료 처리에 중점을 두고 있다. 지리정보시스템은 위치참조, 거리 및 면적의 계산, 공간 보간, 수치표고모델 등의 기능을 원활하게 수행하는 것이 더 중요하다. 공간분석을 위해 지리정보시스템을 사용하고 데이터의 저장을 위해 별도의 공간 데이터베이스를 사용하는 GIS 응용이 더 많은 형태로 나타나고 있다.
공간 데이터베이스의 설계에 있어서는 지리적 현상이 2차원 또는 3차원 직각좌표계(유클리드 공간) 내에 존재한다고 가정한다. 유클리드 공간이란 위치를 2차원(x,y) 또는 3차원(x,y,z)으로 표현하고 거리와 방향 등을 일반적인 공식으로 정의할 수 있는 공간에 대한 모델이라 정의할 수 있다. 2차원 직각좌표계는 유클리드 평면이라고 한다.
공간 데이터베이스에서 지리적 현상을 저장할 경우 점, 선, 면 또는 영상 등으로 표현할 수 있는데 각 종류별로 저장기법이 달라진다. 공간 데이터베이스를 설계할 때 지리적 현상을 점, 선, 면 중 어떠한 형태로 표현하여야 하는가를 고려해야 할 필요가 있다. GIS의 응용 목적에 따라 점 형태로 표현하는 것이 나을 수도 있고 면 형태로 표현하는 것이 좋을 수도 있다.
GIS 응용을 효과적으로 지원하기 위해서는 공간 데이터베이스에서 지리적 현상 또는 공간 객체를 무축척, 무경계로 저장해야 한다. 무축척(scaleless)이란 모든 좌표가 실세계에서 객체를 참조하는데 사용하는 단위 그대로 변동없이 사용하는 것을 의미한다. 무축척 방식을 채택하면 효율적으로 계산을 할 수 있으며, 시각화 등에 있어서 필요할 경우에는 원하는 축척으로 표현할 수 있다. 무경계(seamless) 데이터베이스란 도곽과 같은 경계가 없이 모든 공간객체가 연속적으로 존재하는 데이터베이스를 의미한다. 초기의 GIS 응용에서는 지도를 생산하는 것이 주요한 목적 중에 하나였기데 지도의 도곽이 중요한 공간 객체로 여겨지는 경우도 있었다.
모든 지리적 현상은 상호간에 긴밀한 관계를 갖고 있으며 공간적인 특성과 시간적인 특성을 갖고 있다. 지리적 현상은 데이터베이스의 목적에 따라 주제별 레이어로 분류된다. 이러한 결과가 지적, 지형, 토지이용, 토질 데이터베이스로 저장된다. 공간 데이터베이스는 자료를 저장하고 조작하는 역할 뿐만 아니라 사용자가 간단하게 공간분석을 할 수 있는 기능을 지원할 수 있어야 한다. 공간분석(Spatial analysis)에는 위상검색을 비롯하여 다양한 기능이 존재한다. 인접성, 거리, 방향, 범위, 떨어진 정도와 같은 지리적 현상에서 존재하는 여러 가지 특성이 이에 해당한다.
2. GIS와 데이터베이스
데이터베이스는 GIS와 마찬가지로 자료를 저장하고 처리하는 기능이 있는 소프트웨어 패키지로 각각의 강점과 함께 차이점이 존재한다. 데이터베이스는 다량의 자료를 보관하기 용이하고, 다중 사용자를 동시에 처리하는 능력이나 자료의 일관성, 시스템 복구 기능이 뛰어나다. 또한 쉽게 사용할 수 있는 자료처리 언어를 제공한다.
GIS는 공간자료를 효율적으로 처리할 수 있으며 지리적 현상 분석에 필요한 많은 기능을 제공한다. 이러한 장점과 더불어 지리적 현상을 다양한 방법으로 결합하거나 연산을 수행할 수 있다. GIS 패키지는 종이지도 및 수치지도를 제작할 수 있는 훌륭한 툴이다. GIS는 지리적 공간에 대한 기능을 포함하고 있으나 데이터베이스는 이러한 기능이 부족하다.
그러나 두 시스템은 서로를 향하여 점점 발전해가고 있다. 현대의 GIS 패키지는 기본 자료를 데이터베이스에 저장하고 GIS 작업이 필요할 때 추출하는 방식을 사용하고 있다. 데이터베이스도 이와 마찬가지로 여러가지 공간자료를 다양한 방법으로 저장하는 기법을 제공하고 있다.
GIS는 내부적으로 초보적인 데이터베이스를 가지고 있기 때문에 대체로 소규모의 연구프로젝트에서는 본격적인 데이터베이스를 사용하지 않아도 무방하다. 다만 사용자는 그 데이터베이스가 초보적인 것에 불과하다는 사실을 인지하고 있어야 한다. 중간규모의 프로젝트에서는 자료저장 및 처리에 데이터베이스와 GIS를 함께 사용하는 것이 좋다. 보다 규모가 큰 프로젝트나 장기간의 프로젝트에서는 공간자료를 반드시 공간 데이터에 저장하도록 하고 GIS는 공간분석이나 출력에만 사용하도록 한다.