공간 데이터베이스(Spatial Database)

• GIS 및 공간 데이터베이스의 개요
  • GIS의 정의
    • 공간상의 다양한 지리 객체의 데이터를 입력, 저장, 관리하고 목적에 분석 처리하여 결과를 출력하는 시스템
    • 지리 데이터를 효과적으로 수집, 저장, 유지 관리, 분석, 디스플레이 등을 통해 공간 문제를 해결하고 공간의 의사 결정에 도움을 주는 도구
  • GIS 특성
    • 동적이고 효율적인 수치 지도 제작 시 사용
    • 현실 세계 공간 현상의 모델링 가능
      • 0차원 공간 객체(점), 1차원 공간 객체(선), 2차원 공간 객체(면), 3차원 공간 객체(입체)
    • 공간 데이터와 비공간 데이터의 결합
    • 다양한 공간 조회 및 검색 기능을 제공
      • 공간 검색 : 공간 연산자를 이용한 검색 기능

        예) 특정 공간 범위 내에 있는 공간 대상 검색

      • 속성 검색 : 속성값을 이용한 검색 기능

        예) 특정 속성값을 가진 공간 대상 검색

    • 다양한 공간 분석 기능 제공 : 중첩, 교차, 최단 거리 찾기 등
  • 공간 데이터베이스의 정의
    • GIS에서 사용되는 공간 데이터 타입을 포함한 다양한 데이터 타입을 효율적으로 저장, 검색, 관리하는 데이터베이스
    • Oracle Spatial, ESRI ArcSDE 등

       

• 공간 데이터 타입의 유형과 특징

데이터 타입	저장 타입	특징
비공간 (Non-Spatial)	문자, 숫자	크기는 작으나 속성의 개수는 많음 특정 속성은 가변적인 길이를 가질 수 있음 키 값에 의한 검색이 일반적
벡트(Vector)	점, 선, 면 집합	서너개부터 수백/천 개의 까지 데이터 집합의 크기가 가변적 공간 위치에 의한 검색이 일반적
레스터(Rester)	비트맵 또는 픽셀 맵	일반적으로 규모가 크며, 관련된 서술 정보에 의한 검색이 일반적
위상(Topology)	유도(Derive)	공간 객체 사이의 관계 관계는 저장되지 않으며, 효율적인 검색을 위해서는 인덱스나 클러스터링이 필요

   

• 공간 DBMS의 구조
  • 공간 DBMS의 구성 요소

구성요소	기능
공간 연산자	공간 연산 : 공간 데이터베이스에서 원하는 데이터를 추출하는 기본 연산 공간 연산의 종류 2차원 공간 연산 : 포함(Contain), 겹침(Overlap), 최소 거리 등 3차원(2.5차원) 공간 연산 : 가시 지역, 최적 경로 등 시공간 연산자 : 버전, 이동 객체 분석 등 위상 연산자 : 공간 객체의 위상관계(예) 인접성, 방향성 등)
공간 질의 처리 및 통합 질의 처리	최소 비용(시간)으로 공간 질의 처리 수행을 위한 질의 수행 계획의 수립 공간 질의 처리 : 공간 연산자를 이용한 질의 수행 통합 질의 처리 : 공간 질의 처리 결과와 속성에 관한 질의 처리 결과를 통합
파일 시스템 및 볼륨 관리자	저장되는 데이터 형식, 물리적 저장 장소 등을 관리 가변 길이에 대한 처리 공간 데이터 클러스터링 : DBMS의 속도에 많은 영향
공간 인덱스	검색 : 공간 검색 조건 --> 공간 데이터의 저장 장소 속도 향상의 핵심 예) 수십 Peta Byte를 저장하는 시스템 공간 검색 조건 : 일반 데이터와 달리 포함, 겹침, 최소 거리, 연결 등 주요 방법 R-Tree : K차원의 공간 객체를 K차원의 사각형 영역 안에 객체가 포함되도록 하는 기법 이외에 R*-Tree, Grid 파일, k-d Tree, k-d B tree, Quadtree 등

   

• 공간 데이터베이스의 문제점과 활용 방안
  • 공간 데이터베이스 문제점
    • 처리 시간

      점차 공간 데이터의 크기는 커지면서 요구하는 처리 시간은 점점 줄어들고 있음

    • 데이터 품질

      데이터 일관성 제공, 중복성 제거, 데이터 생산 비용 절감 등

  • 활용 방안
    • 소형 분산/모바일 GIS

      Web 또는 PDA(소형화)와의 연동으로, 중앙의 대형 서버를 통해 전 세계의 모든 데이터베이스가 서로 연결되는 상호 운용성 제공

    • VR과 결합된 GIS

      3차원 데이터의 실시간 처리 및 제공

    • 이동 객체 처리

      GPS 등 다양한 이동 객체 측량 장비가 개발됨에 따라 이동 객체의 효율적인 관리 지원