QGIS를 이용한 공간 분석 _ 1

오늘 하루도 9시에 앉아 자판을 두드리며 배운 내용을 정리하고자 한다.

 

데이터 분석에 있어서 시각화는 뗄 수 없는 존재이다. 이에 사용되는 프로그램인 Q-GIS는 공간 분석 Tool이다. 

공간 분석, 공간 시각화에 대해서는 처음 접해보는 내용으로 개념 학습과 프로그램 구동 과정에 집중을 하고자 한다.

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<기본 개념>

 

공간 데이터에는 벡터와 레스터가 있다.

벡터란 불연속 데이터로 점, 선, 면의 형태로 된 데이터이다. 레스터란 픽셀로 구성된 이미지 형태의 데이터로 분석에 사용하는 경우 적절한 해상도를 선택해야 긴 런타임을 방지할 수 있다. 

 

공간 분석에는 공간 밀도, 공간 분포 패턴, 공간적 자기 상관이 있다.

공간 밀도란 한정된 공간 내에서 특정 사상이나 사건이 분포한 경우, 특정 물질의 양이나 빈도수를 한정된 공간의 크기에 대한 비율로 나타내는 기법이다. 공간 분포 패턴은 공간에 분포된 점의 분포 패턴에 대해 분석하고 공간에 새로운 의미를 도출하는 기법이다. 마지막으로 공간적 자기상관은 가까운 거리에 위치한 경우 유사한 사건이 발생할 확률이 높음을 의미하고 서로 다른 변수 사이에 존재하는 상관관계를 파악하는 기법이다.

 

사용되는 데이터 중 벡터 데이터와 텍스트 데이터에 대해 알아보도록 하겠다.

벡터 데이터에는 피처와 Shape 파일이 있다.

피처는 대상을 실제적인 것을 점, 선, 면으로 표현한 것으로 실 세계의 대상물을 표현한 도형으로 이해하면 될 것이다. 피처와 관련된 개념으로 레이어가 있는데 레이어는 피처들의 집합을 지도상에 표현한 하나의 계층이다.

Shape 파일은 GIS에서 특성화된 벡터 데이터 파일 포맷이다. 즉, 지리적 피처의 기하학적 위치와 속성 정보를 저장할 수 있는 간단하면서도 위계가 정의되지 않은 형태의 파일 포맷이다. 이러한 Shape 파일은 다양한 파일 구조로 이루어져 있는데 그 가운데 반드시 3개의 파일은 필수적이다. 이는 .dbf, .shp, .shx 형태의 파일이다. .dbf는 속성 정보에 대한 파일, .shp는 공간정보에 대한 파일(벡터 데이터의 기하학 정보를 저장) 그리고 .shx는 공간 정보 색인에 대한 파일이다. 데이터를 옮기는 경우 위 세가지 파일이 함께 이동되어야 구동이 된다. 추가적으로 .prj 파일의 경우 좌표체계 정보를 담고 있다.

 

GIS를 사용하는 경우 모든 파일이 Shape 파일이 아닐 수 있는데 텍스트 데이터의 예로 대표적으로 csv 파일이 있다. csv파일은 구분자(,) 구분된 텍스트 데이터로 위도/경도의 위치정보나 주소의 데이터를 가진 경우 GIS의 별도 플러그인(Spreadsheet Layers)를 통해 불러와 공간화가 가능하다.

 

<QGIS 배경 지도>

오픈 소스 지도인 OpenStreetMap이나 Google Map 등을 활용한다.

OSM(OpenStreetMap)은 플러그인을 활용하여 설치하여 사용하고 GoogleMap의 경우 탐색기 패널에서 타일링 기능으로 불러올 수 있다. XYZ Tiles에서 URL을 통해 연결하면 된다. 또한, TMS for Korea 플러그인을 통해 국내에서 제작한 디지털 지도(네이버, 카카오 지도)를 활용할 수도 있다.

 

※ 참고 URL

타일링을 활용한 GoogleMap : https://hatarilabs.com/ih-en/how-to-add-a-google-map-in-qgis-3-tutorial/

TMS for Korea 플러그인 : https://plugins.qgis.org/plugins/tmsforkorea/ 

QGIS Python Plugins Repository

 

 

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<QGIS 벡터 사용하기>

점, 선, 면의 새로운 벡터를 생성하여 새로운 벡터를 만들 수 있다. 메뉴바 레이어에서 새 shapefile 레이어를 생성하여 도형 유형 정보를 입력하여 생성한다. 기존 벡터 데이터가 있는 경우 메뉴바 레이어에서 레이어 추가의 벡터 데이터 셋 설정으로 불러올 수 있다.

점(포인트), 선(라인), 면(폴리곤) 데이터에 대해 알아보도록 하겠다.

세 객체는 모두 비슷한 방법으로 생성, 지우기, 편집, 속성정보 입력 등 과정이 수행된다.

모든 객체를 생성하고 저장하는 경우 편집모드를 주의해야 한다. 편집모드는 연필 아이콘으로 되어있는데 생성이나 편집하는 경우 편집모드를 활성화하고 모든 작업이 끝나고 저장할때 다시한번 편집모드 아이콘을 눌러 저장하여야 한다. 

 

이렇게 생성과 지우기, 저장이 가능한데 속성 정보를 입력하는 경우에는 레이어 속성 테이블을 이용한다. 속성 테이블에서도 마찬가지로 편집모드를 활성화하여 편집을 수행한다. 좌표나 길이와 같은 특정 속성 정보는 필드 계산기를 통해 필드를 추가할 수 있는데 이 경우 새 필드 버튼을 눌러 내용을 추가할 수 있다.

시각화의 경우 레이어 속성 창에서 심볼 옵션으로 단일 심볼, 단계 심볼, 분류값 심볼로 관리하게 된다.

 

 

아래의 몇가지 그림으로 자세한 내용을 살펴보도록 하겠다.

아래의 예시는 라인 객체를 기준으로 설명하였다. 포인트, 폴리곤의 경우도 마찬가지로 수행되므로 생략하도록 하겠다.

점, 선, 면 객체를 생성하기 위해 레이어의 레이어 생성창에 들어가 새 Shapefile 레이어를 선택한다. 그러면 왼쪽 아래의 창이 뜨게 된다. 점, 선, 면 객체를 생성할 파일 위치를 경로로 추가하여 파일 이름으로 선정하고 아래의 도형 유형중 하나를 선택하여 저장한다.

추후 프로젝트에 점, 선, 면을 사용하는 경우 탐색기 패널이나 폴더를 열어 해당 파일을 레이어 패널에 드래그하여 객체를 바로 사용할 수 있다.

 

 

편집모드와 객체를 생성하는 부분을 알아보겠다.

라인 객체를 생성하는 예시를 가져왔다. 먼저 라인 객체를 탐색기에서 불러와 레이어에 추가하고 레이어에서 라인을 선택한 후 편집모드를 활성화 한다. 이후에 연필 아이콘 우측의 라인 객체 생성 아이콘으로 미리 가져온 OSM 배경지도 위에 마우스 좌클릭으로 추가한다.

 

아래 이미지는 Line 객체의 속성 테이블과 필드 계산기를 보여준다. 빨간 부분으로 중요한 부분을 표시해 두었다. 연필 부분의 편집모드와 그 우측에는 필드 계산기 아이콘이 있다. 필드 계산기 창에 들어가면 새로운 필드 생성과 기존 필드를 갱신하는 부분이 있는데 이미 속성 테이블에 들어 있는 필드의 경우 기존 필드를 선택하여 갱신해 주면 된다.