본 논문에서는 공간 데이터가 여러 서버에 분산 저장되어 있을 때, 여러 클라이언트에서 동시에 변경 작업을 수행하기 위한 미들웨어 컴포넌트를 설계한다. OpenGIS 구현 명세에는 변경을 위한 미들웨어 인터페이스가 정의되어 있지 않다. OLE DB 데이터 제공자의 변경 인터페이스 사용을 고려 할 수 있으나, 공간 관련성을 가지는 공간 객체의 특징을 반영하고 협동 작업을 통한 동시성 지원을 위해서는 새로운 인터페이스의 설계가 필요하다. 왜냐하면, 기존의 프로토콜을 이용한 인터페이스 구현으로는 클라이언트가 미들웨어를 통해서 분산된 공간 데이터에 대한 변경 작업 수행이 어렵기 때문이다. 본 논문은 분산된 공간 데이터 변경을 위한 인터페이스를 가진 서비스 제공가작 미들웨어를 통한 분산 공간 데이터 변경 프로토콜을 설계하는 것을 목적으로 한다. 즉, 분산된 공간 데이터의 확장 잠금 기법을 통한 일관성 제어와 협동 변경 트랜잭션에 대한 인터페이스를 정의하고, 분산 환경을 고려한 변경 프로토콜을 설계한다.
이 논문은 클라이언트에서 다수의 서버에 대한 공간 데이터의 변경 문제를 대상으로 한다. 분산 환경에서의 데이터 변경은 다음과 같은 요구조건을 가진다. 첫째, 분산 환경에서는 서로 다른 구조의 클라이언트 및 서버에 대해 확장성을 고려해야 한다. 둘째, 공간 데이터 간에는 공간 관련성이 존재하기 때문에, 서로 다른 서버에 분산 저장된 공간 데이터간의 공간 관련성을 유지해야 한다. 셋째, 한 클라이언트에서의 변경은 여러 서버 및 다른 클라이언트와의 협동 작업을 통해 수행되어야 한다. 이 논문에서는 클라이언트에서의 공간 데이터 변경을 처리하기 위해 서비스 제공자를 설계, 구현한다. 서비스 제공자는 미들웨어 컴포넌트로써 동일한 인터페이스를 제공하기 때문에, 클라이언트 및 서버의 확장이 용이한 장점을 갖는다. 이 논문에서 제공하는 서비스 제공자는 2PC 기반의 변경 프로토콜에 따라 분산된 서버간에 존재하는 공간 관련성을 유지하면서 공간 데이터의 변경을 수행한다. 즉, 서비스 제공자는 클라이언트에서 변경을 요청한 객체에 대해 공간 관련성 유무를 검사하고, 공간 관련성을 가진 객체를 포함한 서버에 변경 내용을 전파한 후, 협동 작업을 통해 변경을 확정하거나 취소하게 된다.
클라이언트-서버환경에서 클라이언트가 다수의 서버에 분산되어 저장 관리되는 대용량의 공간데이터와 공간 뷰에 대해 효율적으로 접근을 하기 위해서는 서버는 분산 저장되어 있는 공간데이터간의 위치정보를 파악하고 있어야하며 서버는 이를 이용하여 클라이언트의 질의요청에 답해야 한다. 본 논문에서는 공간데이터베이스에 흩어져 있는 공간데이터와 공간 뷰에 대한 접근 방법으로 공간데이터베이스의 공간메타정보에 대한 디렉토리서비스를 제안하며, 이러한 디렉토리서비스를 이용하여 분산된 공간데이터와 공간 뷰에 대한 접근을 할 수 있는 Multi-SDBMS 시스템에서의 디렉토리서비스 관리기의 실계 및 구현을 제안한다. 디렉토리서비스를 구현하기 위해서 LDAP(Lightweight Directory Access Protocol) 모델을 사용하며, LDAP의 스키마를 공간데이터와 공간 뷰에 대한 메타데이터를 지원하기 위해서 확장한다.
의사결정 트리는 데이터 마이닝의 분류와 예측 작업에 주로 사용되는 기법 중의 하나이다. 실생활에서 공간의사결정을 위한 분류를 수행할 때에는 인접 데이터의 위치와 분산도를 고려하는 것이 매우 중요하다. 기존의 공간 의사결정 트리는 데이터의 공간적 특성을 표현하기 위해 각 객체간의 유클리디안 거리비율을 엔트로피로 반영하여 트리 구축 시 이용하였다. 그러나 이것은 공간 객체간의 거리 비율만을 설명할 뿐 공간 차원에서의 데이터 분산 정도와 각 분류된 클래스간의 연관관계 등은 파악할 수 없다는 한계점이 있었다 본 논문에서는 분산도와 차별도 기반의 공간 엔트로피를 이용하여 공간 데이터의 분포도를 반영하는 공간 의사결정 트리를 제안한다 분산도는 분류된 클래스 내의 공간 객체 분포도를 나타내고 차별도는 다른 클래스 내 공간 객체와의 분포도 및 관계성을 나타낸다. 이러한 분산도와 차별도의 비율을 엔트로피 계산 시 이용함으로써 비공간적 속성으로 분류된 각 클래스가 공간적으로는 얼마나 뚜렷하게 분류되는지 알 수 있게 한다. 제안 기법은 정확성과 계산 비용에 있어서 기존 기법보다 각각 약 18%, 11%의 성능 향상을 보였다.
여러 사이트에서 구축된 공간 데이터를 효율적으로 관리 및 공유하기 위해서는 대용량의 정보를 처리할 수 있는 분산 공간 데이터베이스 시스템의 사용이 필수적이다. 이러한 분산 공간 데이터베이스 시스템상에서의 분산 공간 죠인 질의는 공간 데이터의 대용량성과 그 복잡성으로 인하여 공간 연산의 지펴져 부하와 네트워크상의 전송 부하를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세미죠인 기반의 공간 죠인 기법들이 제안되었으나 공간 죠인 연산을 특정 서버에서만 수행하여 병목현상을 발생시키기 때문에 결국 질의 처리시간이 증가된다. 본 논문은 이러한 분산 공간 데이터베이스 시스템에서 수행 비용이 많이 드는 원격 사이트간의 공간 죠인 연산에 대해 R+-tree 공간 색인을 사용하여 병렬적으로 수행하는 기법을 제안한다. 본 기법은 R+-tree 공간 색인을 이용하여 공간 죠인 연산의 대상이 되는 릴레이션들을 중첩이 없는 두개의 릴레이션들로 분할한 후 질의 수행에 참여하는 두 서버에 죠인 연산을 분배하고 병렬적으로 처리하여 결과들을 병합한 다음 클라이언트에게 전송만다. 본 기법은 릴레이션을 분할하여 각 서버에서 공간 죠인 연산을 병렬적으로 처리하므로 처리 비용을 절반으로 감소시키며. R+-tree의 영역에 해당하는 객체들만 죠인 연산에 참여하게 함으로써 네트워크 전송 비용을 감소시킨다
공간 데이터베이스 시스템에서는 데이터의 보안과 사용자의 편의성을 제공하기 위해 사용자가 원하는 공간데이터만으로 구성된 공간 뷰를 제공한다. 클라이언트/서버 환경의 공간 데이터베이스 시스템에서 다수의 클라이언트에 의해 공간 뷰에 대한 질의가 요청 될 시 대용량의 데이터를 처리하기 위한 서버의 I/O 연산의 수행비용과 질의처리 비용 및 결과 데이터의 전송을 위한 전송 비용이 서버의 부하를 일으키고 질의 처리속도의 저하를 야기시킨다. 본 논문에서는 클라이언트/서버 환경의 공간 데이터베이스 시스템에서 공간 뷰의 생성 과정을 서버와 클라이언트에 분산시킨 크라이언트 실체화 기법을 제안한다. 공간 뷰 생성의 질의처리를 서버와 클라이언트에 분산시켜 대용량의 데이터와 복잡한 공간 연산에 따른 공간 뷰 생성과정의 서버 부하를 감소시키고 클라이언트에 실체화 함으로 해서 공간뷰에 대한 질의처리 요구에 따른 서버의 병목현상과 서버 부하를 감소시켜 사용자 응답시간을 최소화한다.
공간상에 분포한 각종 지리사상들은 다양한 분석기법을 통하여 분포특성과 패턴이 파악된다. 이때 축척(scale)은 공간분석 기법에서 연구자가 고려해야 할 중요한 요인중의 하나이다. 이 연구에서는 해상도 저감에 따라 변화하는 공간 데이터의 구조특성을 표현할 수 있는 기법을 비교 분석하여 공간분석에 필요한 적정해상도의 모색과정에 이용하고자 한다. 순천만 해안습지의 LANSAT TM 데이터를 대상으로 하여, 데이터의 구조특성이 해상도에 따라 변화하는 특성을 살펴보고 이를 반영할 수 있는 해상도 특성 지수들을 비교평가 하였다. 기존에 개발된 국지적 분산(local variance)과 프랙탈차원을 적용하였고, 해상도 변화과정에서 파생되는 분산 데이터의 공간분포 패턴을 표현하는 지수로 공간적 자기관도인 Moran´s I를 측정하였다. 구조특성 분석기법을 적용한 결과 기존에 개발된 국지적 분산과 프랙탈 차원보다는 분산 데이터의 공간적 자기상관도가 구조특성을 분석하는 기법으로 적합하게 나타났다. 공간적 자기상관도가 정점인 해상도에서 공간 데이터의 변화가 심하게 나타나고 있다. 공간 데이터의 구조특성은 탐색하는 기법으로 분산 데이터의 공간적 자기상관도가 효과적인 지수로 작용할 수 있다.
네트워크의 빠른 발전으로 인해 분산된 공간 데이터의 질의 처리 연구가 활발히 진행되었다. 하지만 이런 질의 처리 환경에서는 질의 처리의 최적화를 위한 정확한 정보를 수집하기 어렵고 네트워크 상태의 불확실성으로 인해 데이터의 전송 상태를 예측하기가 힘들다. 이런 동적인 환경에 적응하기 위해서는 기존의 공간 조인 기법을 수정할 필요가 생겼다. 특히 기존의 공간 조인 기법은 처리 방식이 비대칭적(asymmetric)이기 때문에 데이터 전송의 지연으로 인해 처리가 잠시 중단되거나 빠른 응답 시간을 보장할 수 없다. 본 논문에서는 분산 공간 데이터베이스에서의 공간 조인의 문제점을 해결하기 위해서 대칭적인 해시 공간 조인을 사용하는 적응적 공간 조인 기법을 제안한다. 제안된 기법은 초기의 전송된 데이터들을 조인하여 조인 결과를 빠르게 보여주며 데이터 전송의 지연 시에는 이미 전송된 데이터 중 조인되지 않은 객체들을 조인함으로써 지속적으로 조인을 수행한다.
지금까지 구축 된 공간 데이터들을 각 서버끼리 공유하여 유사한 내용의 공간정보구축을 위만 중복투자를 막고 공간데이터의 활용도를 높이는 방안이 시급하다. 멀티서버 환경에서의 공간데이터의 공유는 데이터의 보안과 사용자 편의성을 고려하여 뷰로 제공되고 관리되어질 수 있다. 분산 된 대용량의 공간데이터에 대해 복잡한 공간연산 처리를 감안한다면 멀티서버 환경에서는 공간 뷰의 실체화가 필수적이다. 본 논문에서는 멀티서버 환경에서의 공간데이터의 유통을 지원하고 공유 된 공간데이터에 대한 사용자 편의성과 네트웍 부하를 고려한 공간 뷰 실체화 기법을 제안한다. 확장 된 공간데이터 디렉토리 서비스(Extended Spatial Data Diretory Service)를 이용하여 각 서버가 공유하는 공간테이블에 대란 정보를 검색하고, 검색 된 징보를 바탕으로 로컬서버는 각 서버에에 직접 접속하여 필요한 영역의 데이터를 얻어 뷰를 생성한다. 이때 공유 공간데이터가 대용량 데이터임을 고려하여 로컬서버는 공간 뷰 성의에 대한 술어를 분리하여 뷰 질의 처리를 각각의 원격서버로 분산시켜 네트웍 부하와 서버의 질의처리 비용을 줄이고 공간 뷰 서버에 실제화 시킴으로써 뷰에 대한 질의처리시 각 서버로의 접근을 데비터의 접근을 줄여 사용자 응-답시간을 최소화한다.
지리정보시스템에서 이질적인 다중 데이터 소스간의 상호운용성을 지원하기 위하여 OGIS OLE DB 데이터 제공자를 이용하여 분산된 공간데이터에 접근한다. 그러나 OGIS OLE DB 데이터 제공자인 OLE/COM 구현 명세는 공간데이터의 발견 및 접근을 위한 표준은 제시하고 있지만, 공간데이터 변경을 위한 인터페이스는 정의하고 있지 않다. 이 논문에서는 이질적인 공간데이터 서버에 분산되어 있는 공간객체들의 변경을 지원하기 위하여 OGIS OLE DB를 기반으로 정의된 서비스 제공자에 공간객체 변경 인터페이스와 변경된 공간객체의 분산 공간관련성 검사를 위한 공간관련성 검사 인터페이스를 추가한다. 또한, 동시 변경된 분산 공간객체들 간의 일관성을 보장하기 위하여 공간관련성 기반의 2단계 완료 프로토콜을 제시한다. 그리고 이 논문에서 제시한 추가 일터페이스와 2단계 완료 프로토콜의 실현을 위한 프로토타입 시스템을 설계 및 구현한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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