지리도형정보관리시스템 컴퓨터에 의한 국토관리

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컴퓨터가 숫자나 문자만을 다루던 시대는 지났다. 고도산업사회에서 점점 복잡해져 가는 눈에 보이지 않는 지상 지하의 시설물들, 이들 도형정보를 어떻게 효율적으로 관리할 수 있을까.

최근 컴퓨터분야에 있어서 선진국들의 관심은 인공지능(Artificial Intelligence:AI)을 근간으로 전문가시스템(Expert System)에 몰리고 있다. 즉 ‘폰 노이만’구조의 컴퓨터가 갖는 순차적인 수행방식에서의 속도제약과 처리능력 저장능력 측면에서의 병목현상을 해결하고 해법 및 계산능력의 효율향상을 위해 데이타플로시스템(data flow system) 트랜스퓨터(transputer)등이 연구의 촛점을 이루고 있다.

또한 모든 데이타베이스관리시스템(DBMS)은 관계데이타베이스구조에 의한 개발이 주종을 이루고 있고, 데이타통신 측면에서는 근거리 통신망(LAN)과 부가가치통신망(VAN) 등에 관심이 모아지고 있다.

소프트웨어 엔지니어링 부문에서는 소프트웨어품질보증(Software Quailty Assuarance:SQA)과 소프트웨어라이프사이클(SLC)에, 소프트웨어 개발도구로는 시(C)언어, 미국방성에서 개발한 에이다(ADA)언어, 인공지능언어인 리스프(LISP) 등이 최근의 주요 연구 대상이다. 산업분야에서는 CAD/CAM과 공장자동화(FA) 등을 손꼽을 수 있다.

본고에서는 CAD/CAM 분야 중 자동지리도형정보관리시스템(Automatic Geographic Mapping Information Management System:AGEO-MIMS)을 선진국의 연구사례를 중심으로 알아보고, 실제 우리나라에서 도입 운영하였을 때 어떠한 효과를 낼 수 있을 것인지를 검토해보자.

보이지 않는 정보관리

우리나라는 지난 20여년간 급속한 경제성장을 통해 세계가 인정하는 중진국의 모델로서 그 위치를 닦아나가고 있다. 1인당 국민소득이 2천만달러를 넘어 섰고 국민 대다수가 88올림픽 개최국으로서 자부심을 가지고 있다.

그러나 이러한 급속한 경제성장 과정에서 야기된 제반문제는 수도 헤아릴 수 없이 산적돼있다. 그중 하나가 거액의 외국차관 도입으로 시설된 공공물이 얼마나 효율적으로 관리되고 있느냐는 점이다.

땅과 관련된 눈에 띄지않는 지상, 지하의 각종 시설물들. 전기시설을 하기위해 파헤친 차도가 한달도 지나지 않아서 전화공사를 위해 파헤쳐지고 상하수도 보수공사를 위해 다시 땅을 파는 경우는 우리나라 도처에서 쉽게 발견할 수 있다. 이것은 한가지 예에 불과한 것이지만 이로 인한 시민들의 불편, 교통체증, 사고의 위험성 등은 쉽게 예측할 수 있다. 또한 이로인한 예산낭비는 얼마나 될 것인가를 생각하면 안타깝기 그지없다.

이를 해결할 수 있는 방법은 없는 것일까? 날로 증가하는 인구 및 사회구조의 복잡성, 산업의 급속한 발전은 한정된 토지 및 이와 관련된 제반정보의 효율적인 관리를 필요로 한다.

선진국은 물론 가까운 대만 일본 중공등은 이러한 문제점을 해결하기 위해 컴퓨터를 활용한 공사예측 시공관리 유지보수등을 시행하고 있다. 이것이 바로 AGEO-MIMS인 것이다.

이원화를 극복

AGEO-MIMS를 간단히 요약하면 컴퓨터를 통해 자동으로 각종 도형정보(각종지도 및 일반 도면)는 물론 비도형정보(도형정보와 관련된 수치, 문자정보)를 동시에 관리해주는 시스템이다. MIMS는 축적된 최신의 정보를 통해 각종 시설물관리(예측 계산 분석 검색 보고 등)와 다종다양한 지도 도면의 자동제작에 활용이 가능하다.

지도 도면을 포함한 각종 도형정보는 제도사에 의해 손으로 그려지거나 반자동에 의한 일반 도화장비로 제작된다. 요즘들어 컴퓨터를 활용한 CAD장비에 의해 제작되기도 하나, 도형정보와 관련된 수치 문자정보는 일반 행정업무용 화일에 별도로 보관되는 것이 오늘날의 실정이다.
또한 수시변동되는 정보에 대해 수작업에 의한 정보의 수정 갱신은 이제 한계점에 도달했다고 본다. 예를들면 수시로 변동되는 도시계획에 원활히 대처하려면 도형정보의 적시 적소성 공급이 절실한 것이다.

도형정보는 도면보관함에서 검색해야하고 비도형정보는 서류보관함에서 검색해야 한다는 복잡성 외에도 검색 시에 불편한 점은 한두가지가 아니다. 도면의 단위별 보관에 따라 도면과 도면의 겹친 부분의 정보를 원할 경우 두장의 도면을 겹쳐 놓아야 가능하다. 만일 수백장의 도면과 비도형정보를 검색활용하고자 할 때 그 복잡성은 상상만해도 끔찍하다. 그런데 현재 실지로 어리석게도 이런 작업을 하고 있는 것이다. 여기에 수많은 고급인력과 시간 비용이 들어가는 것은 새삼 강조할 필요가 없다.

도면이 장기 보관되면 도면자체가 변질되어 정확성을 잃는 것도 큰 문제점 중의 하나다.

얼마전 서울시내의 도시개스폭발사고로 많은 시민이 공포에 싸인 적이 있다. 며칠 후에야 원인을 발견하고 해당 밸브를 교체한 것으로 안다. 하지만 그 밸브는 또 다른 어디에 설치되어 있음에 틀림없다. 지상 지하 매설물의 긴급복구작업시 해당지역의 매설물(전기 전화 개스 상하수도관등) 현황을 즉시 파악할 수 있다면 긴급복구를 위해 정확한 작업지시, 복구에 필요한 자재관리에 많은 효과가 있을 것이다.

AGEO-MIMS는 컴퓨터를 활용, 정보처리와 정보관리를 하는 시스템이다. 특히 이는 도형정보 및 비도형정보를 동시에 관리할 수 있는 특징이 있다. 도형정보와 비도형정보를 수치 및 문자데이타로 변환, 저장매체(디스크 테이프)에 보관하면 필요할 때는 언제나 해당부문에 대한 도면단위별 임의구역별 비도형정보의 특성별로 축척과 무관하게 컴퓨터를 통해 검색 활용이 가능하다.

각종 정보를 저장매체에 보관함으로써 정보의 기밀보장은 물론 자료의 변질문제는 쉽게 해결된다.

도시계획도 지적도 군사지도 해도 항공노선도 자원분포도 등을 한장의 도면개념으로 저장하여 도면의 특성별(layer 別)로 적시적소에 활용할 수 있다.

정보의 표준화측면에서는 관계데이타베이스(Relational Data Base)기법을 활용, 외부에서 테이블로 조정가능하다(External Table Handling). 또한 표준화는 기기 도입시 선진국 사례를 기준으로 해결할 수도 있다.

AGEO-MIMS의 정보흐름

정보의 입력(Input)

오토매틱디지타이저(Automatic Digitizer)나 그래픽웍스테이션은 대표적인 도형정보의 입력장비라 할 수 있다. 이들을 통해 입력된 정보는 각 점에 대한 좌표와 그 점들이 나타내고 있는 형태(line, symbol등을 입력시 사용자가 정의해줌)의 특성 정보를 보조기억장치의 데이타베이스 속에 저장한다.

도형정보와 관련돼 있는 각종 문서 기록은 별도로 알파·수치 터미날을 통해 입력된다. 이것은 일반적인 데이타처리과정과 같다.

데이타베이스 구축

입력된 정보는 사용자에 의해 정의되고 설계된 데이타베이스속에 저장된다. 이 과정에서 효율적이면서도 융통성이 풍부한 DBMS(Data Base Management System)의 도움이 필연적이다. 도형정보와 비도형정보는 서로 다른 방식으로 입력되지만 DBMS에 의해 시스템 내부에서 상호 연결성을 부여받고 통합관리된다.

다시 말하면 데이타를 어떠한 기준으로 선별하여 어떠한 방식으로 입력할 것이며 또한 입력된 데이타를 어떻게 상호연관시키고 어떻게 관리 활용할 것인가를 미리 정의하고 이 정의에 따라 모든 데이타의 입출력을 관리하는 것으로서 이기능이 완벽하지 못할 경우, 사용자는 시스템을 운영하는 데에 따른 많은 어려움을 감수해야 한다.

정보의 활용(Output)

입력되어 활용하기 쉬운 형태로 조직화되어 있는 정보를 검색하고자 할 때는 그래픽웍스테이션을 통해 디스플레이시키고 그것을 직접 하드카피장치에 연결하면 원하는 자료를 손쉽게 그려낼 수 있다. 또한 사용자가 원하는 축척의 정밀도면도 시스템에 연결된 자동제도기로 다시 그려낼 수 있다. 그리고 도형정보와 관련된 비도형 정보를 보고서 형태로 동시에 출력시켜 활용할 수 있는데, 이 경우 그래픽웍스테이션과 접속된 하드카피기를 사용할 수도 있다.

MISS의 적용분야

●지적 관리 ●도시 계획 ●주택 관리 ●도로 관리 ●각종시설물 관리 ●상하수도 관리 ●전화선로 관리 ●개스설비 관리 ●전기선로 관리 ●자원 탐사 ●천연자원 관리 ●재해재난 통제 관리 ●산림자원 관리 ●토양 관리 ●관광자원 관리 ●산림토양 관리 ●지하자원 관리 ●농지 관리 ●식생 관리 ●해양자원 관리 ●토지 관리 ●지하매설물 관리 ●수로 관리 ●항로 관리

탁월한 분석도구 다각형중첩

지금까지 AGEO-MIMS의 개략적인 내용을 살펴보았다. 이 시스템에는 수많은 응용프로그램이 있다. 이 중에서 미국 ‘시너컴’사가 개발한 환경정보시스템(EMIS, Environmental Mapping Information)을 하나의 사례로서 예를 들어 설명하고자 한다.

시너컴의 환경정보시스템(EMIS)은 서로 독립적으로 발전되어 온 두개의 다른 소프트웨어를 결합한 것으로서 그 하나는 GIS(Automated Geographic Information Systems)이다. 이들은 모두 도형정보를 입력 편집 관리하는 시스템인데 GIS는 다각형분석(Polygon Analysis)과 주제별 지도제공에 치중하고 있으며 MIMS는 우수한 지도제작 능력과 데이타베이스관리에 중점을 두고 있다.

이 두가지 시스템을 통합하면 어느 하나의 시스템만으로는 불가능했던 목적을 달성할 수 있는 시스템이 되는 것이다. 도시행정기관, 천연자원관리기관, 펄프제지회사, 토지관리기관, 공공시설사업기관, 석유회사 등은 이러한 통합된 소프트웨어를 원하는 대표적인 예라고 할 수 있다.
이미지 확대하기(표 1) MIMS의 응용분야 및 사례(표 1) MIMS의 응용분야 및 사례

EMIS는 사용자가 명시한 분류단위나 주제(Theme)에 따라 자동적으로 지도를 만들어낸다. 이들 지도는 2차원 혹은 3차원으로 표현될 수 있으며 칼라표현도 가능하다. 2차원 주제별 지도는 보통 정보를 구분하여 알기쉽게 지도에 나타내는데 사용한다. 예를들면 명암 또는 기호나 색을 달리 표현함으로써 정보를 구분할 수 있다.

3차원 주제별지도는 주로 사회, 경제의 연구분석에서의 수치표현을 위해 사용된다. 이같은 3차원 도표는 시스템의 다각형 기둥(Polygon Prism) 생성기능에 의해 가능하게 된다.

2차원 또는 3차원 지도를 가지고 사용자는 도형의 크기와 위치, 지도에의 문구 삽입, 구분을 위한 명암사용 등을 자유로이 선택할 수 있다. 사용자의 지시가 없을 때는 시스템 내부적으로 결정된 규칙에 의해 명암의 패턴이나 그밖의 무늬 기호 등을 임의로 선택사용한다.

다각형중첩(Polygon Overlay)은 EMIS의 가장 탁월한 분석도구 중의 하나인데 EMIS는 특정지역의 지도정보를 다각형 중첩에 의해 여러겹으로 겹쳐서 보다 세밀한 지도를 새로 구성할 수 있다.

수많은 데이타타입이나 여러 겹의 정보를 처리해야 하는 경우 다양한 복합적 변수등을 중첩, 분석할 수 있다는 것은 매우 중요한 기능이다. 이는 사용자에게 여러형의 데이타들의 상호관계를 분석할 수 있는 능력을 제공해 준다.

도시, 지역계획, 천연자원관리, 자원탐사, 설비관리 또는 다른 의사결정에 관계된 사람들은 고려해야 할 각 변수를 정의하고 각 변수의 상대적 중요도를 부여하여 주요한 위치, 선 또는 다각형 등으로 둘러싸인 어떤 지역을 불러내고 개발사업에 포함된 각 단계를 가장 잘 만족시켜주는 지역을 선택할 수 있다.

예를들면 지역개발계획 등을 추진할 때 어떤 지역에 무엇을 지을까를 결정하는 과정에 있어 필요한 여러 단계의 정보를 분석해 줄 수 있는데, 즉 계획추진시 경사와 방위, 토양의 성질, 식생, 평균강우량 등을 고려하여 여러 각도에서 분석한 다음, 배수나 토양침식형태 등을 밝혀내어 적정한 건물의 시공지역을 찾아낼 수 있는 것이다.

EMIS는 지도를 차례로 겹쳐서 보다 세밀한 지도를 구성하여 건물시공장소의 선정이나 자원 평가 등에 응용할 수 있게 해준다. 또한 이같은 중첩방법은 토지용도나 구분 등의 변경사항을 쉽게 발견할 수 있게 해준다.

예를들면 중첩에 의해 겹쳐진 다각형(Polygon)은 토지용도가 경작지에서 주거지로 바뀌었다든가 하는 데에도 사용될 수 있다. 이 시스템은 매우 복잡한 지역이나 환경적 제약이 있는 지역에서 유용하게 활용될 수 있다.
다른 분석적 지도제작 능력으로는 작은 조각의 다각형의 삭제, 다각형의 꼭지점 분석, 면적과 둘레길이의 계산 등에 의해 지도로 제작될 데이타베이스의 경계를 생성해 내는 것이 포함된다. 다각형 중첩작업은 새로운 지도제작용 데이타베이스와 새로운 다각형과 그 다각형에 관련된 참조 화일들을 만들어 내는 것이다. 즉 EMIS는 같거나 중복되는 지형의 제거 또는 너무 작은 지역의 경계를 없애서 큰 도형을 만들어 낼 수 있다.

국산화 서둘러야

국가 행정전산망의 기본사항에서 가장 중요시 해야할 부분이 모든 국토의 기본도 제작 및 컴퓨터관리가 아닌가 생각한다. 사무실에서 일어나는 모든 행정업무(인사 회계 자재 등)의 전산화도 중요하지만 이제 땅과 관련된 모든 정보를 체계적으로 수입 관리할 별도의 행정부처를 설정하는 개혁이 있어야 할 것으로 본다.

이를 주축으로 지리도형정보관리시스템 연구자와의 소규모 협의회를 구성, 범국가적인 과제로 추진되어야 할 것이다. 정보의 효율적 관리라는 측면에서 도형정보만큼 필요성이 대두되는 부분은 그리 많지 않다. 눈에 보이지 않는 것일수록 거기에 관련된 정보는 보다 정확하게 검색할 수 있어야 하기 때문이다.

이를 위해서는 일차적으로 실사용자는 물론 외국상품을 판매하고 있는 모든 업체들도 수년내 개발이 불가능한 부분(예를들어 지리도형데이타베이스관리시스템)만 도입하고 응용프로그램은 국내 기술인력을 투여, 실사용자에 적합한 제품을 개발하는 노력이 절실하다고 볼 수 있다.

글 : 김태달
과학동아 1986년 11호


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