목 차 기초도면 공간데이테비이스 구축과정 공간 데이터 관리 도구의 종류 Web-GIS DB 구축 문제점 해결방안 요 약

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1 류 근 호 khryu@dblab.chungbuk.ac.kr 충북대학교 데이터베이스 연구실 2000. 2
목 차 기초도면 공간데이테비이스 구축과정 공간 데이터 관리 도구의 종류 Web-GIS DB 구축 문제점 해결방안 요 약 류 근 호 충북대학교 데이터베이스 연구실

2 기초도면 개요 기초도면이란 수치지도 획득 방법 지리 정보를 담을 수 있도록 공간자료를 수치 지도화 수치지도
공간 자료를 컴퓨터가 인식할 수 있도록 부호화한 지도 수치지도 획득 방법 기존 지도를 이용하는 방법 측량에 의한 방법 공간자료 입력기기 & S/W (공간객체작업) 수치지도 기초도면 작성 및 DB 구축전략

3 기초도면 작성 기존 지도를 사용하는 방법 디지타이저나 스캐너를 이용 디지타이저 이용 스캐너에 의한 방법
하드웨어 및 소프트웨어 준비 디지타이징 편집과정 스캐너에 의한 방법 자동입력방식 과 반자동 입력방식 자동입력방식 스캐닝 된 데이터로부터 벡터데이터 추출 레이어별 분류 및 일괄 처리 반자동 입력방식 스캔된 데이터의 정확성이 높은 부분 -> 컴퓨터 처리(벡터화) 확인이 요구되는 부분 -> 사람이 입력 기초도면 작성 및 DB 구축전략

4 기초도면작성(계속) 측량에 의한 방법 항공사진에 의한 방법 위성 사진 측량에 의한 방법
대규모 지형도 제작시 이용 정확성, 시간, 비용면에서 지상측량보다 효율적 위성 사진 측량에 의한 방법 라스터 수치 데이터 취득시 이용 위성의 종류와 탑재된 전자기파 탐측기 및 레이더를 이용 GPS(Global Positioning System) 위성측량에 의한 방법 GPS위성과 GPS용 측량장비 이용 정적방법 고정된 점 혹은 저속의 움직이는 지점의 좌표 이용 동적방법 항법장치와 연결시켜 고속으로 움직이는 지점의 좌표 이용 기초도면 작성 및 DB 구축전략

5 공간데이터베이스 구축과정 단계별 수행 내용 요구분석 데이타베이스 모델링 데이타베이스 스키마 정의 데이타베이스의 입력 검수 운영
기초도면 작성 및 DB 구축전략

6 공간데이터베이스 구축과정(계속) 1 2 3 4 실세계 단순화 기하객체 추출 및 모델링 토지사용(지류) 데이터 모델링
y 기하 공간참조 시스템 점 곡선 면 기하집합 라인스트링 폴리곤 면집합 곡선집합 점집합 라인스트링집합 폴리곤집합 선형링 선 1+ 1 2 x 실세계 단순화 기하객체 추출 및 모델링 공간객체 면 점 단순 지형지물 지류 이름 점지류 면지류 DATABASE 3 4 지류 건물 시설물 도로 토지사용(지류) 데이터 모델링 데이터베이스에서의 클래스 기초도면 작성 및 DB 구축전략

7 데이터베이스 설계 절차 개념적인 데이타 모델링 논리적인 데이타베이스 설계 물리적인 데이타베이스 설계
개체와 속성추출(추상화 작업) 시스템의 정보 구조(데이타 타입 및 상호관련성)를 표현 논리적인 데이타베이스 설계 개념데이터모델에서 컴퓨터 처리 환경에 맞도록 변환 논리적 데이터구조 관계데이터모델, 객체지향형 데이터모델, 네트워크 데이터모델 레코드 크기 및 타입 결정 물리적인 데이타베이스 설계 데이터가 논리적 구조를 컴퓨터가 저장장치에 표현될 수 있도록 변환 데이터를 효과적으로 접근 관리하기위한 방법 설계 인덱스, 리스트, 해싱 기초도면 작성 및 DB 구축전략

8 공간 데이터 모델링 데이터 객체 타입 결정 객체에 대한 속성 결정 객체들 사이의 연관 관계 결정 Feature들의 종류 파악
다른 데이터 모델과의 상호 호환성 고려 객체에 대한 속성 결정 각 Feature가 가져야 할 데이터 타입 결졍 후 그 Fature에 대한 속성 결정 객체들 사이의 연관 관계 결정 위상적 연관관계 결정 의미적 연관관계 데이터 객체 타입의 결정 각 객체에 대한 속성의 결정 객체들사이의 연관관계 결정 기초도면 작성 및 DB 구축전략

9 기하모델의 공간객체 기하 모델 점, 선, 면 기하집합의 추상화된 클래스 제공
공간참조 시스템 점 곡선 면 기하집합 라인스트링 폴리곤 면집합 곡선집합 점집합 라인스트링집합 폴리곤집합 선형링 선 1+ [OpenGIS의 Simple Feature Geometry] 기초도면 작성 및 DB 구축전략

10 기하모델의 공간객체 점 - 한쌍의 좌표를 가진 공간객체 점 집합 - 점의 집합으로 이루어진 0차원 공간객체
라인 - 점의 순서열로 표현되는 1차원 공간객체 곡선 - 양 끝점을 가지는 곡선 라인 스트링 - 점의 순서열로 표현되는 곡선 라인스트링 집합 - 라인스트링 공간객체의 집합 면 차원의 평면(지표면 표현을 위한 공간 객체) 폴리곤 - 가장 기본적인 형태의 면 폴리곤 집합 - 폴리곤들의 집합 기초도면 작성 및 DB 구축전략

11 Feature 데이터 모델링 건물을 예로한 Feature 데이터 모델링 기하 모델링작업 이후 수행
공간객체 지형지물 Multi Polygon 건 물 이름 종류 주소 건물주 기초도면 작성 및 DB 구축전략

12 공간색인 2차원의 공간상의 객체에 대한 효율적인 연산 지원 1차원적인 B-트리를 확장
래스터 데이터와 벡터 데이터에 대한 효율적인 연산 지원 래스터 데이타 : 쿼드 트리 등 벡터 데이타 점 객체 : 점 쿼드 트리, 2차원 트리, 그리드 파일 등 영역 객체 : R-트리, R+ 트리, R* 트리, 세그먼트 트리, 셀 트리, BSP 트리 등 기초도면 작성 및 DB 구축전략

13 공간 색인 : 쿼드 트리 쿼드 트리(Quad tree) 공간상의 객체에 대하여 저장 공간을 4등분하여 색인을 구성
점 객체를 대상으로 함 구현이 용이함 불균일 분포의 공간객체에 대한 성능이 저하됨 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 8 9 6 7 기초도면 작성 및 DB 구축전략

14 공간색인 : R-트리 R-트리 K차원의 공간 객체를 K차원의 사각형 영역안에 객체가 포함되도록 하는 기법 노드 구조 특성
최소 경계 사각형(MBR:Minimum Bounding Rectangle) 주소 지시자 특성 잎노드는 [ m, M]개 엔트리(객체의 주소 지시자)를 가짐 중간 노드는 [ m, M]개 엔트리(자식 노드의 주소 지시자)를 가짐 잎노드가 아닌 루트노드는 적어도 두 개의 자식 노드를 가짐 모든 잎노드는 동일한 레벨에 존재함 안정된 균형트리 공간 객체의 집중화 : 겹치는 MBR의 증가로 성능저하 기초도면 작성 및 DB 구축전략

15 공간색인 : 2차원 R-트리 2차원 R-트리 예 노드가 3개의 엔트리를 가짐 MBR Tu B H N Tr S F L X Y Z
기초도면 작성 및 DB 구축전략

16 공간데이터 저장 방식 이원형 저장구조 통합형 저장구조 계층적 저장구조 공간과 속성 데이터를 다른 테이블에서 관리
하나의 테이블에서 통합 데이터 관리 계층적 저장구조 각 주제도 별로 따로 관리하는 방식 기초도면 작성 및 DB 구축전략

17 공간데이터 저장방식 : 이원형 이원형 저장구조 많은 상용 공간 DBMS에서 이용
... ... ... ... … ... … ... ... ... 비 공간 속성 테이블 공간 속성 테이블 많은 상용 공간 DBMS에서 이용 하나의 공간 데이터에 대한 여러 개의 테이블 생성 공간과 속성관리를 위한 별도의 관리기 필요 공간자료 재 구성시 비용이 크다 기초도면 작성 및 DB 구축전략

18 공간데이터 저장방식 : 통합형 통합형 저장구조 기존의 관계형 모델에 공간 속성 처리기능 추가
공간 및 공간 속성 테이블 기존의 관계형 모델에 공간 속성 처리기능 추가 확장 관계형 혹은 객체 지향 개념 도입 복잡하고 다양한 현실세계의 공간 객체 표현 용이 공간 속성 및 비공간 속성을 동등한 데이터로 취급 기초도면 작성 및 DB 구축전략

19 공간데이터 저장방식 : 계층형 계층적 저장구조 현실 공간 세계는 3차원이며 컴퓨터상 2차원으로 표현
주제도 … ... ... 등고선 테이블 고속도로 테이블 토지 테이블 현실 공간 세계는 3차원이며 컴퓨터상 2차원으로 표현 컴퓨터로 표현된 2차원 테이블을 평면상 개별적 객체 로 나눔 각 레이어는 주제도로서 이들을 수직적으로 계층화 기초도면 작성 및 DB 구축전략

20 공간데이터 구축 예 데이터와 속성자료를 함께 관리 도형과 속성자료가 별개의 DB에 저장관리
속성자료를 일괄적 관리(상용DBMS이용) 속성자료를 일괄적 관리(새로운DBMS개발) 기초도면 작성 및 DB 구축전략

21 공간 데이터와 속성자료를 함께 관리 공간 데이터 구축의 예 데이터와 속성자료를 함께 관리하는 방식
공간 데이터와 속성자료를 함께 관리 공간 데이터 구축의 예 데이터와 속성자료를 함께 관리하는 방식 1983년 Tomiln에 의하여 개발된 MAP(Map Analysis Package) 각각의 자료에 관한 사항을 별개의 파일로 저장 거이 사용하지 않음 GIS 프로그램 도형과 속성파일 기초도면 작성 및 DB 구축전략

22 도형과 속성자료가 별개의 DB에 저장관리 도형과 속성자료가 별개의 DB에저장되는 방식 GIS 프로그램 사용자 연계 상용
ESRI사의 Arc/Info 도형자료와 속성자료를 각각 다른 DB에 관리 공간분석기능을 도형정보 관리 S/W에서제공 GIS 프로그램 사용자 연계 도형정보관리 소프트웨어 상용 DBMS 도형 데이터 베이스 속성 데이터 베이스 좌표 파일 속성 테이블 위상파일 기초도면 작성 및 DB 구축전략

23 속성자료를 일괄적 관리 (상용DBMS이용)
System 9 공간상의 좌표, 위상정보, 속성자료는 관계형 DB저장 공간객체의 참조, 중첩, 연결성, 인접성 분석 SQL 질의 GIS 프로그램 사용자 연계 확장된 상용 DBMS 좌표 파일 위상파일 속성 테이블 기초도면 작성 및 DB 구축전략

24 속성자료를 일괄적 관리 (새로운DBMS개발)
Geowiew (Edinburgh대학) 백터 및 격자구조 모두 수용 모든 질의는 SQL로 사용 GIS 프로그램 사용자 연계 사용자를 위해 개발된 DBMS 좌표 파일 위상파일 속성 테이블 기초도면 작성 및 DB 구축전략

25 공간데이터 관리 도구(모델) 관계형 도구 객체지향형 객체 관계형 ESRI의 SDE Smallworld사의 SmallWorld
Laser_Scan의 Gothic 객체 관계형 한국통신데이타의 GEUS 기초도면 작성 및 DB 구축전략

26 공간데이터 관리 도구 : 관계형 관계형 ESRI의 SDE Oracle, MSQL DB2, Informix를 연결하여 사용
공간데이터 추출 조작을 위한 140개의 API제공 클라이언트 응용프로그램(ArcInfo, ArcView)을 위해 설계 관계형 데이터 모델 제공 기초도면 작성 및 DB 구축전략

27 공간데이터 관리 도구 : 객체지향형 객체지향형 Smallworld사의 SmallWorld Lascan의 Gothic
객체지향 모델링 응용프로그래밍 환경 제공 데이터에대한 버전 관리 기능 제공 관계형 데이터베이스 연동하여 사용 Lascan의 Gothic 공간데이터 인덱싱 사용하여 빠른 데이터 접근 객체데이터 저장소 압축으로 저장소 감축및 로드시간 단축 어트리뷰트 인덱싱으로 객체의 속성 질의 응답 기초도면 작성 및 DB 구축전략

28 공간데이터 관리 도구 : 객체-관계형 객체-관계형 한국통신데이타의 GEUS 관계형 데이터베이스에 객체지향 개념으로 확장
응용프로그램 작업이 용이 공간 객체 질의 및 공간 연산 수행 기초도면 작성 및 DB 구축전략

29 Web-GIS DB 구축 서비스 환경 및 내용 필요 기능 Feature에 대한 속성 검색 기능 확대, 축소 기능
서비스 환경 및 내용 인터넷 + GIS 데이터 베이스 형태의 서비스 서비스 내용 도로명, 기초도면, 신구 주소, 건축물 관련 정보, 토지관련 정보, 관광 및 생활정보 필요 기능 Feature에 대한 속성 검색 기능 확대, 축소 기능 주소, 상호, 우편번호에 의한 검색 기능 최단 경로 검색기능 축척 표시기능 기초도면 작성 및 DB 구축전략

30 Web-GIS DB 구축시 고려사항 서비스 요건을 위한 고려사항 공간 데이터 모델 설정 서비스 제공 형태 고려
사용자 환경 고려 GIS Tool 기능 및 선택 문제 공간 데이터 관리 형태 결정 서비스 속도문제 기초도면 작성 및 DB 구축전략

31 Web-GIS DB 구축시 고려사항(계속)
공간 데이터 모델 설정 향후 시스템 확장성 고려 이기종 시스템 및 상호 호환성 고려 표현되는 공간 Feature 분류 최종 표현되는 지형정보의 레이어 설정 서비스 제공 형태 설정 Vector 혹은 Raster(jpg) 형태의 지도 정보 서비스 기능 형태 plug-in applet 단순 raster형태 Shock wave 기초도면 작성 및 DB 구축전략

32 Web-GIS DB 구축시 고려사항(계속)
사용자 환경 파악 주 사용자 층 파악 사용자 시스템 성능 환경 파악 사용 용도 고려 GIS Tool 선택 문제 향후 기능 개선시 upgrade지원 고려 시스템 성능에 대한 고려 필요기능에 대한 GIS Tool 기능 고려 서비스 속도 문제 서비스 정보 용량 및 기능 고려 데이터 전송에 따른 사용자 대기시간 고려 기초도면 작성 및 DB 구축전략

33 문제점 해결 방안(계속) 문제에 대한 제안 서비스 형태 Plug-in형태 applet 형태
프로그램과 기본적인 데이터를 서버로부터 제공 초기 설치 시간이 길어짐 초기 설치 후 다양한 기능의 공간 분석 가능 applet 형태 웹 페이지 들어올 경우 프로그램 자동 실행 웹 페이지에들어올 경우 프로그램 로딩 및 실행이 늦다 applet상에서 GIS분석기능 제공 기초도면 작성 및 DB 구축전략

34 문제점 해결 방안(계속) Raster 그림 형태 ShockWave 형태 특별한 프로그램 다운로드 없이 서비스 제공
GIS 분석기능이 서버에서 수행되어 jpg형태로 제공 다양한 기능 제공시 한계 빠른 속도 보장 ShockWave 형태 Shockwave를 이용, 최적화된 지도자료, 미려함 서비스 기능이 제한적 속도 보장 기초도면 작성 및 DB 구축전략

35 문제점 해결 방안(계속) 데이터 베이스 관리 객체 지향 모델 지원 데이터베이스 관계형 데이터 베이스
실세계 Feature의 계층적 구조로 상속 및 캡슐화 개념등 이용 실세계의 데이터 중 내포구조 및 다중값 존재시 유리 관계형 데이터 베이스 개체와 개체사이의 관계를 테이블 형태로 기술 관계형 데이터 모델에 대한 표준 존재 현실세계의 데이터 기술시 한계 존재 기초도면 작성 및 DB 구축전략

36 문제점 해결 방안(계속) 데이터 모델링 상호 운용성을 고려한 공간 모델링 필요 서비스에 필요한 공간 객체 정의 필요
현실세계의 복잡한 관계 정의를 위한 객체지향 기법 수용 속도를 개선을 위한 DB join 연산 회피 방안 기초도면 작성 및 DB 구축전략

37 요약 기초도면 공간 데이터 베이스 구축 공간 데이터 TOOL 소개 수치지도 획득 과정 공간 데이터 모델링 공간 인덱싱
공간 데이터 저장 구조 공간 데이터 TOOL 소개 기초도면 작성 및 DB 구축전략

38 요약(계속) 서비스 요건을 위한 필요사항들 데이터 베이스 모델링 공간데이터베이스 관리 공간데이터 관리 Tool의 종류
상호 운용성 및 공간 Feature범위 설정 공간데이터베이스 관리 속성과 지형데이터 통합환경 공간데이터 관리 Tool의 종류 객체지향 모델 지원 서비스 제공 형태 Raster형태, java applet, shockwave구현 대중화 기초도면 작성 및 DB 구축전략