최근 스마트시티, 디지털 트윈, 자율주행, 스마트 건설 등의 분야가 발전하면서 각 분야에서 생산되는 다양한 데이터를 서로 연결하기 위한 매개체로서 공간정보의 가치가 매우 중요해지고 있다. 특히 데이터의 최신성을 위해 공간정보의 신속한 구축과 갱신이 필요하다. 본 연구에서는 정밀한 위치정확도가 이미 검증된 기구축 공간데이터를 이용하여 지상기준점 없이 제작된 영상기반 3차원 건물모델의 위치를 정합시킬 수 있는 소프트웨어 프로토타입을 개발하였다. 이 소프트웨어를 실험대상지역에 적용한 결과, 지상기준점 없이 제작된 3차원 건물모델과 기구축 공간데이터가 높은 위치 정합률을 보여 최신의 3차원 공간데이터를 필요로 하는 분야에 적용될 수 있음을 확인하였다.
최근 들어 복잡한 대규모의 실내공간이 늘어남에 따라, 실내공간에서의 생활이 늘어나고 있다. 이에 따라 실내공간에서의 편의와, 혹시 발생할지 모르는 사고에 대비하여 실내공간을 3차원으로 표현하고 분석하는 것은 매우 중요한 이슈가 되어왔다. 따라서 본 연구에서는 복잡한 실내공간을 표현하고, 실내공간 뿐만 아니라 실외공간과의 연계 표현이 가능한 실내공간 데이터 모델을 제시한다.
공간정보 및 속성정보를 저장 및 관리하여 서비스하는 지리정보시스템은 최근 네트워크 및 분산환경의 기술개발과 더불어 급격히 변화하고 있다. 이러한 지리 정보시스템은 기존의 패키지, 지역적 클라이언트/서버환경의 기술에서 컴포넌트 기반 기술로 자리메김하고 있는 실정이다. 이러한 컴포넌트 GIS의 기술발전을 위해서 OGC(OpenGIS Consortium)에서는 다양한 설계 및 구현 사양과 토픽을 제시하고 있으며, 대부분의 GIS 기술개발시장에서는 이러한 사양과 토픽에 맞게끔 시스템을 설계 및 구현하고 있다. 지리정보시스템에서 다루는 공간데이터는 크게 기하정보(Geometry)와 위상정보(Topology)로 나뉜다. 지리정보시스템에서 기본석인 질의나 분석에 있어서 기하정보 뿐만 아니라 위상정보도 시스템 전체의 성능에 큰 영향을 미치며, 이러한 위상 정보의 저장, 관리는 필수적이다. 본 논문에서는 개방형 컴포넌트 GIS에서의 기본 기하 데이터 모델인 OGC Simple Feature Geometry 모델과 위상정보 (Topolygy Information)를 나타내는 위상 데이터 모델의 통합 및 연동방법에 대해서 살펴보고, 이러한 데이터모델을 포함하고 있는, OGC 구현사항에 맞게 설계 및 구현된 전체시스템 아키텍쳐를 살펴 볼 것이다.
최근 센서와 모바일 기술의 발달에 따라 대용량 데이터 처리가 가능해지고, 유비쿼터스와 텔레매틱스 등의 도입으로 공간 데이터가 다양한 환경에 응용되거나 활용 분야가 점차 증가하고 있다. 기존의 수치지도 관리시스템은 공간 데이터를 도엽 단위로 관리하여 데이터의 구축이 용이하지만, 객체 단위의 데이터 구축, 관리, 제공 및 갱신을 효율적으로 지원하기 어렵다. 따라서 이 논문에서는 기존 도엽기반 시스템의 문제점을 해결하기위해 객체기반 UFID 부여방안, 연속성 표현, 객체 단위의 효율적인 갱신 및 이력관리를 위한 객체기반 공간 데이터 모델을 설계한다. 제안하는 객체기반의 공간 데이터 모델은 지형지물에 UFID를 부여하고 도엽 단위로 구축된 수치지도 데이터의 조인 연산을 통해 연속적인 표현이 가능하다. 아울러 갱신으로 인해 변경된 데이터를 이력 DB에 시간간격 단위로 저장, 관리하여 사용자에게 객체단위 이력 정보를 제공할 수 있다.
웹 기반으로 공간분석 모델을 공유하면 개발된 공간분석 프로세스 재활용이 가능하며 사용자가 공간분석 모델에 쉽게 접근할 수 있으므로 공간정보의 활발한 분석과 정보의 교류를 기대할 수 있다. 그러나 웹 기반의 공간분석 모델 배포는 모델 설계의 어려움과 공간 데이터 교환의 어려움 때문에 한계가 많다. 본 연구에서는 상수도 보급 대상 가구 선정이라는 사례로 OGC 표준 기반의 공간분석 WPS 모델을 정의하였다. 정의된 모델을 처리 순서, 공간 데이터 교환을 가능하게 하도록 BPEL 표준을 적용하였다. 외부에서 제공되는 WPS와 WFS에 접근하기 위한 WSDL를 정의하였으며, 공간분석 처리 순서를 설계하기 위하여 BPEL을 정의하였으며, XML 데이터 교환을 위한 XSLT를 정의하였다. 또한, BPEL을 실행하기 위해 RESTful 바인딩을 제공하는 Apache ODE 엔진 구축을 통해 공간분석 WPS 모델을 설계 및 배포하였다. 본 논문에서 제시한 방법으로 BPEL 적용을 통한 WPS Orchestration이 쉽게 정의되어, 공간분석 모델을 웹으로 쉽게 배포할 수 있으므로 효과적인 의사 결정을 기대할 수 있다.
실내 공간 용용기술의 핵심은 3차원 실내공간데이터의 모델링 기법과 이와 연동 가능한 센서기술이다. 하지만 아직은 실내위치기반서비스를 위한 측위기술 및 공간데이터에 대한 표준과 활용방안이 제한된 상태이다. 본 연구에서는 실내 위치기반서비스에서 사용 가능한 간단한 공간 DBMS 기반의 3차원 실내 공간 데이터 모델의 구축방법과 이를 활용할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 본 연구에서 제시하는 모델은 2차원 기반의 multi-layer 구조를 가지며, 2차원 및 3차원으로 가시화가 가능하도록 하였다. 또한 제시한 3차원 실내 공간 모델의 실내 기반 서비스로의 적용을 테스트하기 위하여 CA(Cellular Automata)기반의 대피 시뮬레이터와 대피 경로 안내 시스템 그리고 실내센서(카메라)와의 연동 등 몇 가지 응용분야에 대한 테스트를 수행하였다.
본 연구는 지하시설물 중 상수도 부문을 대상으로 국제표준을 준용한 공간 데이터 모델의 논리적 모델을 제시한다. 이를 위하여 국내·외 관련 표준 및 선행연구, 기 구축된 지하시설물통합체계 및 지하공간통합지도에 대한 현황 검토를 수행한다. 이후 선행연구 고찰 및 현황 검토를 통해 도출된 문제점 및 이슈를 토대로 상수도 부문 지하시설물 데이터 모델의 개념적 설계 방향을 마련한다. 설계 방향에 따라 상수도 부문 지하시설물 용어 및 분류 체계 정의, 객체 간의 위상 관계 등을 정의하고, UML (Unified Modeling Language)다이어그램을 이용하여 국제표준으로 제정된 ISO, OGC 등의 준거 모델에 해당하는 표준들을 참조하여 국내 지하 공간 환경에 적합한 새로운 형태의 참조 모델을 마련한다. 다음으로 상수도 부문 지하 공간 데이터 모델의 개념적 설계를 위해서 상수도 분류 체계에 따라 지하시설물 구축에 필요한 모든 데이터에 작명 기준을 규정하고, 그 기준에 따라 표준 항목 명칭을 부여한다. 또한 UML 다이어그램을 활용하여 논리적 모델을 묘화 및 기술한다. 해당 결과물을 토대로 지하시설물 데이터와 관련된 정확도를 제고할 것으로 사료된다.
무선이동 단말기가 발전함에 따라 GPS등의 측량 장치를 이용하여 현장에서 무선이동 단말기의 공간 데이터를 수정한 후에 수정된 공간 데이터를 무선 네트워크를 통하여 즉시 GIS 서버에 반영할 수 있게 되었다. 기존의 비관적 기법 기반의 트랜잭션 모델을 이용하는 경우에 잠금 충돌이 발생하면 충돌하는 모바일 트랜잭션들이 오랜 기간 동안 온라인 상태로 대기하는 문제가 있다. 또한 낙관적 기법 기반의 트랜잭션 모델을 이용할 경우에 변경 충돌(conflict)이 발생하면 현장에서 수행했던 모든 수정 작업을 취소하고 새로 공간 데이터 수정 작업을 재수행해야 하는 문제가 있다. 이 논문에서는 낙관적 기법에 기반한 모바일 트랜잭션 모델을 제시한다. 이 모델은 영역 잠금을 이용하여 트랜잭션 시작시 변경 의도를 표시한다. 그리고 완료 작업 수행시에 잠금을 이용하여 변경 충돌 검사를 한다. 변경 충돌이 발생하면 변경 충돌 해소를 위하여 해당 트랜잭션을 대기시키고 충돌이 발생한 부분에 대하여 사용자가 재수정 할 수 있도록 한다.
인터넷과 컴퓨터 기술이 발달함에 따라 가상공간에 대한 관심은 커져가고 있다. 그러나 가상공간을 생성하는 작업은 많은 시간과 노력이 필요하다. 그래서 가상공간 모델링에 관련된 연구들이 많이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 2차원 CAD 데이터로부터 가상공간을 모델링하는 방법을 제시한다. CAD 파일에서 2차원 지형정보를 추출하여 웹에서 볼 수 있는 3차원 가상공간을 생성한다. 가상공간생성 과정은 전처리, 데이터 추출, 모델생성, 렌더링으로 이루어진다. 전처리는 CAD 파일에서 도로경계선을 분리하며 데이터 추출은 등고선, 도로경계선, 건물 정보를 CAD 파일로부터 추출하는 과정이다. 모델 생성은 추출한 지형정보들을 이용해서 3차원 공간모형 데이터를 생성하는 과정이다. 본 논문에서 제시한 방법은 실세계에 근접한 가상공간을 생성하며 가상공간을 생성하는데 드는 시간과 노력을 줄일 수 있다.
지리 정보 시스템(Geographic Information System, GIS)에서 가장 주요한 부분을 차지하는 것 중의 하나가 공간 데이터 모델(spatial data model)에서 정의된 각 공간 데이터들간의 공간 관계 연산자(spatial relational operator)의 효과적인 구현이다. 공간 데이터는 점(point), 선(line), 면(area)으로 표현될 수 있다. 이들 사이의 모든 공간 관계는 Disjoint, Touch, Cross, In, Overlap의 다섯 가지 연산자로 표현 가능함이 알려져 가능함이 알려져 있으며, 이들에 대한 실체적인 위상 관계를 표현하는 다양한 수학적 모델링 방법이 존재한다. 하지만, 실제 이들 공간 연산자들을 수학적 모델에 따라 그대로 구현하려고 하면, 컴퓨터 상에서는 표현할 수 없다거나 많은 자원을 차지하는 데이터 구조를 필요로 한다거나, 또는 비효율적인 알고리즘으로 구현할 수 밖에 없는 현실적인 어려움에 봉착한다. 그 중에서도 구현하기 어려운 연산은 면과 선과의 관계, 면과 면과의 공간 관계를 찾아내는 공간 연산자이다. 본 논문에서는 선분의 양끝점을 이용하여 면과 선분(line segment)과의 관계를 찾아내는 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘을 사용하여 면과 선, 면과 면과의 관계를 찾아내는 공간 연산자를 효율적으로 구현할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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