GIS 기술동향 및 시장성 분석
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GIS 기술동향 및 시장성 분석
  • 신동훈 기자
  • 승인 2016.08.17 09:29
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서봉상 올포랜드 이사 | 박세환 Ph.D. 한국과학기술정보연구원 ReSEAT프로그램 전문연구위원

키워드 : GIS기술, 온라인 지도서비스, 컴퓨터그래픽, 증강현실, 위상기하학, U-시티, 텔레매틱스, LBS, 도시계획/개발, 재난방재, 교통제어, 센서 데이터처리, 3D 지도데이터 시각화

* 이 논문은 미래창조과학부의 과학기술진흥기금과 복권기금 출연사업인 한국과학기술정보연구원이 수행하는 ReSEAT프로그램의 지원으로 수행됐다.

서언

다양한 스마트기기를 이용한 정보처리 기술과 GIS(Geographic Information System) 기술이 접목돼 스마트폰을 통한 온라인 지도서비스 기술이 확산되고 있다. GIS 기술은 컴퓨터그래픽, 증강현실 및 위상기하학 등 다양한 기술과 융합되면서 U-시티, 텔레매틱스, LBS, 도시계획/개발, 재난방재, 교통제어 및 환경 등 공공산업의 기반기술로 자리잡아가고 있다.

GIS 구축과정은 입력과정(Input), 조작과정(Manipulation), 질의 및 분석과정(Query and Analysis), 시각화과정(Visualization)을 거쳐 완성된다. 근래에는 최첨단 측량장비인 LiDAR(Light Detection And Ranging : LADAR(Laser Detection And Ranging)라는 용어와 유사한 의미로 통용되고 있다.

라이다 센서는 레이저를 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도특성 등을 감지할 수 있는 기술을 의미한다) 센서를 이용해 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용해 보다 정밀한 대기 중의 물성관측 및 거리측정 등에 활용되고 있다.

이를 통해 영상자료를 획득해 3D 지도데이터를 구축하고 이를 효과적으로 시각화(visualization)할 수 있는 기술이 모바일-GIS 기술을 견인하고 있다. 특히 3차원 GIS 기술은 3차원 시설물 및 지형에 대한 실감 모델링 및 시각화를 제공하는 단계에 이르렀다.

최근 들어서는 가상현실 및 증강현실 기능을 갖춘 3D 입체영상 기술과 접목되면서 더욱 현장감 있는 몰입형 3차원 GIS 기술로 발전하고 있다. 아울러 스마트폰을 통해 LBS 기반의 GIS 기술이 제공되면서 사용자 위치 중심의 공간정보에 대한 수요니즈가 증가함에 따라 센서 융합 및 데이터처리 기술 개발이 본격화되고 있다.

광학카메라나 레이저 스캐너와 같은 다양한 센서들을 차량이나 유·무인 항공기에 탑재한 센서 융합 시스템이 개발되고 있다. 이에 이러한 센서 데이터를 처리해 실세계의 3차원 공간모델을 자동으로 생성할 수 있는 기술개발이 필요하다.

나아가 첨단 멀티센서를 탑재한 무인항공기(UAV) 시스템과 센서 데이터의 실시간 수신 및 처리가 가능한 지상시스템 구축을 통해 실시간 공중 모니터링 시스템이 개발되고 있다. 특히 버추얼 마이티(Virtual mighty) 3D 모델과 GIS 기술을 연동해 지형정보 시스템 개발을 통해 지형정보 메타데이터를 생성·공유·관리하는 체계가 구축되고 있다.

이 연구에서는 3D-GIS 기술로 발전하면서 인터넷 기반의 핵심 데이터 서비스로 자리잡아가고 있는 GIS 기술의 포지셔닝, GIS 기술을 구현하는 데 핵심장비인 LiDAR 시스템의 특성과 장단점, 미국·일본·한국의 GIS 산업현황, 위치추적 서비스에서부터 사람 찾기, LBS 모바일게임 등으로 확대되고 있는 GIS 산업의 시장성 분석에 대해 설명한다.

GIS 기술의 포지셔닝

GIS 기술이 3D-GIS(3차원 GIS : 기술로 빠르게 발전하면서 인터넷 기반의 핵심 데이터 서비스로 자리잡아가고 있다. 국토공간상의 자연물과 인공물의 속성정보와 위치정보를 컴퓨터에 입력하고 이를 3차원으로 지도화하는 정보시스템을 의미한다. 3D-GIS 기술은 클라이언트·서버 방식에서 웹(Web) 3D-GIS로 2차원에서 3차원 방식으로 변화해 가고 있으며 공간정보 획득 및 분석방법도 보다 다양화돼 가고 있다.

이에 따라 GIS 데이터 사용자의 수요니즈가 다양해지면서 위치 데이터에 GIS 데이터를 연계해 복합적인 형태의 서비스도 확대되고 있는 추세다. 아울러 모바일 GIS 및 GPS(Global Positioning System: GPS는 기후조건에 관계없이 이용자가 지구상 어디에 있더라도 시간·위치·이동속도 등의 데이터를 실시간으로 제공한다. 측량·지도 작성·선박이나 항공기의 항법 및 측량·차량용 내비게이션 등에 응용되고 있다. 단말기를 이용한 위치추적 기술의 발달로 위치정보를 이용한 다양한 콘텐츠 및 응용서비스로 발전하고 있다.

LBS 기반 서비스 기술의 핵심은 ▲위치탐색 기술 ▲위치기반정보 생성기술 ▲위치기반정보 제공기술로 요약할 수 있으며 관련 세부기술은 <표1>과 같이 소프트웨어 융합기술이 주를 이루고 있다.

위치정보 기반의 GIS 기술은 전자지도의 기초가 되는 LAP(Location Allocation Platform)를 제공하는 필수적인 구성요소로 위치기반 서비스의 핵심 기술이다. GIS 서비스 산업을 활성화시키기 위해서는 기존의 LAP용 GIS 데이터를 기반으로 서비스 구성요소간 표준화된 기능과 공간 데이터 처리를 위한 인터페이스 방식의 통합이 중요한 요인이다.

LiDAR 시스템의 특성

개요 = 레이저의 강력한 펄스(pulse) 에너지와 지향성을 이용해 대기 중에 부유하는 분자 및 입자의 상태를 원격 계측하는 LiDAR 시스템은 측정대상에 레이저를 조사한 후 물질과 빛의 상호작용에 따라 후 방향으로 산란되는 빛을 수집해 물질의 특성 및 운동 상태를 측정한다(레이저를 이용해 특정 지점의 공간좌표를 측정하는 시스템이다. 항공레이저측량을 통해 취득된 정밀한 3차원 공간정보는 지형분석을 이용하는 재난관리, 도시계획, 건설, 해양 분야 등 다양하게 응용되고 있다.

능동센서로 항공사진 촬영과 달리 빛, 대기상태, 온도 등의 기상조건에 제약을 받지 않기 때문에 산림이나 수목지대에서도 투과율이 매우 높은 편이다. 또 측정에서부터 자료처리까지 디지털 방식으로 이뤄지므로 기존 아날로그 방법보다 시간적, 경제적 효율성이 매우 높은 특징이 있다.

LiDAR의 특성 = LiDAR의 측정원리는 항공기로부터 발사된 레이저 펄스가 대상물에 부딪친 후 되돌아오는 시간을 측정해 대상물과의 거리를 계산한다. 즉 ▲레이저파 발사 ▲레이저파가 대상물에 부딪친 후 되돌아옴 ▲고성능의 측정 장비를 이용해 되돌아온 시간 측정 ▲변환식을 이용해 시간을 거리로 전환, 거리를 계산한다.(거리=(레이저의속도×경과시간)×0.5) 이러한 측정방식은 비행 중인 항공기에서 이뤄지므로 측정된 거리는 항공기로부터의 거리가 된다.

따라서 대상물간의 상호위치 관계로 바꾸기 위해 GPS와 INS(Inertial Navigation System, 관성항법장치 : 비행 중 비행기가 좌·우·앞·뒤·위·아래 등으로 틀어지거나 흔들리는 것을 보정해 정확한 자세정보를 얻을 수 있는 시스템을 의미한다)를 동시에 장착해 측정 순간마다의 정확한 비행기 위치와 자세정보를 얻을 수 있다.

LiDAR의 장점 = 기존의 마이크로웨이브나 광송수신 기기에 비해 가 측정거리 및 공간분해능(spacial resolution)이 매우 높은 편이다. 아울러 성분물질의 광학적, 물리학적 분석이 가능해 실시간 관측으로 2차원 및 3차원 공간 분포 측정이 가능한 장점이 있다.

그러나 LiDAR 펄스는 물에 잘 흡수돼 되돌아오는 펄스에 신뢰도가 떨어질 수 있으며 산등성이나 강과 같은 지형표면의 물리적 모서리의 처리에 문제점도 있다. 이러한 LiDAR의 장단점을 요약하면 <표2>와 같다.

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