1. 개요
모자이크 방식은 연구지역을 셀로 분할하여 각 셀에 해당하는 값을 부여하는 방식이다. 래스터는 가장 널리 사용되고 있는 규칙적 모자이크 방식이다. 공간을 분할하는 방식은 미리 정해져 있어 셀의 경계는 대부분 실세계의 경계와 불일치하는 경향을 보인다.
벡터 표현(vector representation)은 개별 지리적 현상에 명시적으로 위치좌표를 부여한다. 위치는 어떠한 지리적 공간에 대한 하나의 좌표 셋을 의미하는데 이는 수학에서의 벡터와 동일하므로 벡터 표현이라 부른다.
모자이크 방식에서는 표현하고자 하는 현상의 위치를 명시적으로 저장하지 않는 대신 좌하단의 좌표와 래스터의 해상도에 대한 정보만을 제공하면 나머지 모든 점들의 위치는 해당 정보를 활용하여 암묵적으로 계산이 이루어진다.
2. 불규칙 삼각망
지리정보 소프트웨어에서 흔히 사용되는 방식 중 하나가 불규칙삼각망(TIN, Triangulated Irregular Network)이다. TIN은 수치지형모델(DEM, Digital Terrain Model)에 대한 표준 구현 방법이지만 어떠한 연속적인 필드에 대해서도 사용 가능하다. 불규칙삼각망은 측정한 값이 있는 여러 위치로부터 생성된다. 측정한 값을 표고라 예를 들자면, 측정한 위치는 임의의 위치로서 규칙적인 그리드의 형태를 가질 필요가 없다. 높이값을 가진 모든 위치는 3차원 공간에 존재하는 점으로 볼 수 있다. 이러한 3차원 점들로부터 삼각형으로 이루어진 불규칙 모자이크를 구성한다.
삼차원 공간에서 일직선상에 위치하지 않는 세 점을 이용하여 평면을 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 평면은 방향과 기울기가 고정되고 다른 위치에 대한 높이값을 추정하는데 사용할 수 있다. 세 점을 선택하는 데에는 다양한 방법이 있으므로 여러 가지 평면을 생성할 수 있다. 따라서, 어떠한 조건으로 삼각형을 구성할 지 결정해야 할 필요가 있다.
우선 연구지역을 삼각형 모자이크 분할할 수 있는 평면을 사용하도록 제한하는 것이다. 여러가지 분할 방법 중 보다 나은 분할 방법으로 표고를 추정하면서 오차가 줄어드는 분할 방법이 필요하다. 다른 방법으로 델로니 삼각망 분할이라는 방법도 있다. 델로니 삼각망은 주어진 점들로부터 구성할 수 있는 가능한한 정삼각형에 가까운 삼각형이다. 델로니 삼각망으로 구성된 삼각형의 꼭지점을 둘러싼 외접원에는 다른 꼭지점을 포함하지 않는다.
불규칙 삼각망은 벡터 표현이다. 각각의 꼭지점은 위치 참조 자료로 지정되어 있다. 형성된 삼각형이 모든 지역을 분할하고 있기 때문에 이것을 불규칙 모자이크로 고려할 수도 있다. 다만, 이 구조에서 각각의 셀은 일반적인 모자이크와 달리 어떠한 값을 가지고 있는 것이 아니라 세 개의 꼭지점으로부터 보간을 통해 값을 추정해야 한다는 점에서 차이를 보인다.
3. 점 표현
점(point)은 2차원에서는 좌표 쌍(x,y), 3차원에서는 3개의 숫자(x,y,z)로 정의된다. 점은 모양도, 크기도 존재하지 않는 특정 지점에 존재한다고 할 수 있는 대상을 표현하는데 사용된다. 이러한 특성의 적용 여부는 사용 목적 또는 사용 축척에 대비하여 객체가 차지하는 공간 범위에 따라 결정된다. 점에는 위치참조 자료 뿐만 아니라 부가적인 자료를 함께 저장할 수 있다. 이러한 자료를 관리용 자료(administrative data) 또는 주제 자료(thematic data)라고 하고 객체와 관련있는 어떠한 자료도 넣을 수 있다.
4. 선 표현
선 자료는 도로, 철도, 운하, 강, 전력선과 같은 일차원 객체를 표현하는데 사용된다. 임의의 연속 곡선은 연속 필드와 마찬가지로 표현하기 어렵다. 따라서 지리정보시스템은 그러한 대상물을 유한한 개수의 점을 사용하여 근사적으로 표현한다. 선은 두개의 끝 노드와 0개 이상의 중간 노드로 정의한다. 선은 주로 line이라 표현하지만 소프트웨어에 따라 polyline, arc 또는 edge라고 한다.
선의 중간점은 선의 형태로 실제 대상물을 잘 표현하기 위해 사용한다. 두개의 중간점 또는 노드를 연결하는 직선을 선분이라고 한다. 대부분의 지리정보시스템은 노드와 중간점을 순서대로 저장하고 모든 선분이 직선이라 가정한다. 하나의 직선으로 형태를 잘 표현할 수 없는 경우에는 여러개의 작은 선분으로 처리할 수도 있다. 실세계 현상에 존재하는 임의의 곡선을 가능한한 그대로 표현해야 할 경우도 있을 수 있다. 지리정보시스템에서는 이러한 처리도 가능하나 이러한 기하학적 형태의 도형을 그대로 수용하지는 경우는 드물다. 곡선 대상물을 지원하는 지리정보시스템의 경우 수학적인 형태로 표현한다.
서로 연결된 선들의 집합은 네트워크라고 하는 현상을 표현할 수 있다. 네트워크는 교통 모니터링, 수계 관리 등의 분야에서 자주 등장한다. 각각의 네트워크를 구성하는 선은 거리, 해당선의 품질 및 용량 등의 부가적인 자료가 연결된다.
5. 면 표현
면 객체를 벡터 형태로 표현할 때에는 경계 모델(boundary model)이 많이 사용된다. 면 객체의 경계를 아크/노드를 사용하여 표현하는 방식으로 면을 정의한다. 일반적으로 같은 종류의 면 객체는 서로 중복되지 않는 면으로 표현하여 하나의 레이어에 저장한다.
면 객체를 폴리곤으로 표현할 때에는 연속적인 곡선으로 이루어진 자연현상을 한정된 점으로 표현해야 한다. 면을 가장 간단하게 표현하려면 경계를 형성하는 선을 순서대로 나열하면 된다. 각각의 선은 시작 노드와 끝 노드, 몇개의 중간점으로 구성된다.
경계 모델은 폴리곤의 경계와 일부를 아크로 저장하고 각각의 아크의 오른쪽과 왼쪽에 어떠한 폴리곤이 있는지를 표시하게 한다. 경계 모델에는 공간 상호관계에 관한 추가적인 정보가 저장되어 있다. 경계모델은 위상자료 모델이라 하기도 한다. 경계 모델에는 폴리곤의 이웃과 같은 약간의 위상정보가 포함되기 때문이다. 이와 같은 경계모델로 면 객체를 표현하면 어떤 폴리곤의 이웃을 찾는 작업은 간단한 검색으로 대치가 가능하다.