[논문]자바기반 공간 웹 데이터베이스 시스템의 설계 및 구현

김상호; 남광우; 류근호

doi:10.3745/kipstd.2004.11d.1.001

[국내논문] 자바기반 공간 웹 데이터베이스 시스템의 설계 및 구현
Design and Implementation of Java-based Spatial Web Database System 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part D. Part D, v.11D no.1, 2004년, pp.1 - 10

김상호 (충북대학교 대학원 전산학과) , 남광우 (한국전자통신연구원 공간정보기술센터) , 류근호 (충북대학교 전기전자 및 컴퓨터공학부)

초록
AI-Helper

인터넷과 무선 이동통신 기술이 발달함에 따라, 모바일 데이터베이스와 무선 웹 서비스 기술은 중요한 연구 이슈로 부각되어 왔다. 이러한 환경의 변화로 임베디드 시스템과 웹 서비스를 위한 새로운 GIS 데이터베이스 시스템 개발이 필요하다. 이 논문에서는 웹 기반 GIS 시스템에서 사용할 수 있는 자바기반 웹 데이터베이스 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 자바기반 응용 프로그램 서버와 이동 컴퓨팅 장치에 쉽게 디스플레이하기 위해 자바 언어를 사용하여 구현하였고, 웹 데이터 호환성 보장을 위해 OGIS를 사용하여 구현되었다. 또한 스키마 관리자를 포함하는 공간 질의 처리기와 공간 객체 저장 모듈을 개발하여 사용자의 웹 상에서의 공간 질의를 효율적으로 처리할 수 있게 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

According to the evolution of the Internet and wireless mobile communication technology, techniques for mobile databases and wireless web services are issued for them. Recently, these changes of geographic application environment increase the needs for development of new GIS database system for the web services and embedded system. In this paper, we proposed a Jana-based web database systems that can be used in the web-based GIS and mobile databases. This proposed system has been implemented using the Java to be displayed easily into the portable computing devices and Java-based web application servers and using OpenGIS for web data interoperability. Also, it can efficiently process web-based spatial queries by developing a spatial query processor including schema manager and a spatial object storage module.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

위의 알고리즘을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 대전 아파트 테이블과 대전 일반 국도 경계선 테이블에 대한 객 체-관계 질의의 예이다.
이 논문에서는 웹과 이동 컴퓨팅 환경에서 구동될 수 있는 자바 기반 확장형 공간데이터베이스 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 SQL3 기반 공간 SQL 질의 처리기와 객체 저장관리자로 구성되었다.
이 논문에서는 웹을 기반으로 하는 GIS 시스템에서 사용할 수 있는 자바기반 웹 데이터베이스시스템을 제안한다. 즉, 웹 과 이동 컴퓨팅 환경에서 구동될 수 있도록 설계 구현된 자바 기반 확장형 공간 데이터베이스 시스템인 iStorm을 기술한다.

가설 설정

STEP 1 : 질의해석은 질의 그래프로 변환된다. 테이블의 선언부는 그래프의 노드로 변환되며 조건부는 연결선으로 맵핑된다.
STEP 2 : 질의 그래프내의 복합속성과 공간 ADT는 별도의 클래스를 갖도록 확장된다. 질의 예에는 공간 속성 A.

제안 방법

RowtableTypee 일반적인 단일 테이블에 연산을 수행하기 위한 데이터 타 입이다. 2차원 공간 데이터 타입 PointType, LineStringType, PolygonType과 3차원 공간 데이터 타입 SRoadfaceType, SBuildBoxType, SBuildExtType, SBuildCylType, SPipeEx tType, SBuildConTypee RowtableType을 상속하여 구현 된다. 즉, 모든 공간 데이터 타입 속성은 단일 테이블에 저장 관리된다.
공간 검색문은 데이터베이스에 저장된 객체에 대하여 공 간 조건을 동시에 지정함으로써 객체에 대한 공간 정보를 사용자에게 제공한다. OpenGIS 표준에서는 일반적인 상업 용 데이터베이스 시스템에서 많은 비용을 들이지 않고 공 간 데이터를 처리할 수 있도록 확장하기 위하여 조건자 (predicate)들을 함수의 형태로 명세할 수 있도록 하고 있으나 제안 시스템에서는 질의의 편의를 위해 조건자의 형태로 정의하였다. 지원하는 조건자는 equal, disjoint, touch, within, overlap, cross, intersect, contain 등이며 Open GIS 연산자 중 relate 함수는 지원되지 않는다.
현재 공간에 대한 SELECT 및, INSERT, UPDATE, DELETE 구문 등이 정의되었으며, 2차원 공간 데이터 타입 및 3차원 공간 데이터 타입에 대한 질의가 가능하다. 또한, 질의 처리 시스템은 사용자 질의를 내부 표현인 질의 그래프로 변환하여 최적화하고 실행한다. 질의 처리 과정은 질의 정규화, 최적 경로 탐색, 물리적 공간 객체-관계 대수 연산으로의 변환 과정을 거쳐 처리되므로 성능상의 이점을 갖는다.
이 논문에서 제시하는 시스템 모델은 확장형 공간 데이 터베이스 시스템으로써, 확장형 데이터 타입과 사용자 정의 타입을 지원하기 위한 타입 모델 중심의 데이터 모델과 공 간 데이터의 표현과 질의를 위한 공간 질의 언어가 제안 시스템의 설계에 있어서의 핵심이다.
이 논문에서 제안하는 자바 기반 확장형 공간 데이터베 이스 시스템인 iStorme 기본 데이터 타입과 ADT(Abstract Data Type)타입 그리고 ADT로 구현된 2차원 및 3차원 공 간 데이터 타입을 지원하는 공간 객체 관계 모델을 기반으로 한다.
스키마 관리자는 클래스 관 리자(class manager), 타입 정보 관리를 위한 타입 관리자 (type manager) 그리고 스키마 인터페이스 관리자 등으로 구성된다. 이 논문에서는 SQL3에 기반하여 공간데이터에 대하여 확장된 공간 SQL 처리를 위해 공간 객체-관계형 데이 터모델과 공간 질의 언어를 정의하고 질의 처리 시스템을 설 계-구현하였다. 이 질의 처리기의 특징은 사용자 질의를 내부 표현인 질의 그래프로 변환하여 최적화한다는 것이다.
공간 데이터의 표현 및 검색을 위햇 제안하는 시스템의 공간 질의 언어는 SQL3를 기반으로'하여 공간 데이터 타 입에 대한 처리를 확장하고 있다. 이를 위해 공간 객처〕-관 계형 데이터 모델을 정의하였으며 이것을 기반으로 이 절 에서는 제안 시스템의 공간 질의 언어를 기술한다.
제안된 시스템은 SQL3 기반 공간 SQL 질의 처리기와 객체 저장관리자로 구성되었다. 일반 DBMS 기능을 지원하기 위하여 공간 객처]-관계형 데이터모델과 공간 질의 언어 를 정의하고 질의 처리 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안한 공간 데이터베이스 시스템 iStorme Java를 사용하여 구현됨으로써 네트워크 분산 시스템 환경에 적용이 가능하며, 데이터가 관계형 데이터베이스 또는 객체 저장시스템에 저장될 수 있는 확장성을 갖는다.
일반 공간 DBMS의 기능을 지원하기 위하여 공간 객체- 관계형 데이터모델과 SQL3 기반 공간-시간 질의 언어를 정 의하고 공간 SQL 질의 처리 시스템을 설계-구현하였다. 현재 공간에 대한 SELECT 및, INSERT, UPDATE, DELETE 구문 등이 정의되었으며, 2차원 공간 데이터 타입 및 3차원 공간 데이터 타입에 대한 질의가 가능하다.
Cloudscape [12]과 SQL Server CE[13]은 임베디드형 모바일 데이터베 이스 시스템들로서 이 시스템과 같이 PDA 혹은 무선인터넷 등의 분산환경에 적용 가능한 시스템들이며, Oracle/Spa tial과 Zeus[14]는 공간 데이터 타입을 지원하는 공간 DBMS 들이다. 제안 시스템은 PDA 등의 포터플 컴퓨팅 기기 및 인터넷 환경에서 공간 데이터베이스를 사용할 수 있도록 Java로 구현되어 있으며 표에서 보이는 것과 같이 JDBC 응용 API 및 ADT 공간 데이터 타입의 확장을 지원하는 등 공간 DBMS의 기능까지 갖추고 있다.
스키마 관리자는 (그림 9)와 같이 타입 관리자와 클래스 관리자, 스키마 인터페이스 관리자로 구성된다. 제안 시스템은 공간 객체-관계 데이터 모델을 기반으로 하고 있으므로 일반적인 관계형 데이터베이스에서 지원되는 Char, Num- ber와 같은 단순한 형태의 데이터 타입뿐만 아니라 2D 및 3D 공간 데이터 타입과 클래스들을 추상 데이터 타입(ADT : Abstract Data Type) 형 태로서 쉽게 확장할 수 있는 기 반을 제공한다. (그림 10)은 스키마 관리자의 구조를 보여준다.
이 논문에서는 웹과 이동 컴퓨팅 환경에서 구동될 수 있는 자바 기반 확장형 공간데이터베이스 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 SQL3 기반 공간 SQL 질의 처리기와 객체 저장관리자로 구성되었다. 일반 DBMS 기능을 지원하기 위하여 공간 객처]-관계형 데이터모델과 공간 질의 언어 를 정의하고 질의 처리 시스템을 설계하고 구현하였다.
즉, 웹 과 이동 컴퓨팅 환경에서 구동될 수 있도록 설계 구현된 자바 기반 확장형 공간 데이터베이스 시스템인 iStorm을 기술한다. 제안하는 시스템은 네트워크 분산 시스템에 적용 가능하도록 OGIS와 Java를 사용하여 인터넷을 통한 공간 정보의 검색 및 유통을 가능하게 한다. 구현된 시스템은 OpenGIS ADT 기반 의 2D와 3D 모델 정의를 바탕으로, 스키마 관리자를 포함하는 공간 질의 처리기와 공간 객체 저장 모듈을 구현하여 사용자의 웹상에서의 공간 질의를 효율적으로 처리할 수 있게 하였다.
제안하는 자바 웹 데이터베이스 시스템은 (그림 2)에서와 같이 공간 JDBC, 인덱스 관리자, 클래스 관리자, 타입 관리 자, 질의 처리기, 메인 메모리 객체 저장기, 데이터베이스 연결을 위한 데이터 관리자 등의 구성요소들로 구성된다. 이러한 다양한 요소들로 구성된 시스템은 크게 질의 처리 모듈과 객체 저장 모듈로 구분된다.
질의 처리의 첫 단계로써 사용자나 응용 프로그램으로부터 입력된 질의를 파싱하여 구문 오류(syntax error)와 의미 오류(semantic error)를 검사한다. 또한 이 의미 검사 단 계에서 질의 정규화 작업, 즉 Not 연산을 소거하며 질의를 Disjunctive Normal Form(DNF)의 형태로 변환하게 된다.

대상 데이터

[예 2] POLYGON ((100 100, 200 200, 200 100, 400 400)) 내에 위치하는 대전아파트의 id와 이름을 검색하라.

성능/효과

제안하는 시스템은 네트워크 분산 시스템에 적용 가능하도록 OGIS와 Java를 사용하여 인터넷을 통한 공간 정보의 검색 및 유통을 가능하게 한다. 구현된 시스템은 OpenGIS ADT 기반 의 2D와 3D 모델 정의를 바탕으로, 스키마 관리자를 포함하는 공간 질의 처리기와 공간 객체 저장 모듈을 구현하여 사용자의 웹상에서의 공간 질의를 효율적으로 처리할 수 있게 하였다.
또한 Polygon 타입은 surface를 표현하는 2차원 지리객체로 경계를 표현하는 좌표값이 ((xl, yl) - (xn, yn))의 형태이며 이때 xl = xn, yl = yn의 닫힘 특성을 만족해야 한다. 구현한 데이터베이스 시스템에서는 공간 데이타 타입의 특성을 고려하여 별도의 테이블에 저장되도 록 하였다.
일반 DBMS 기능을 지원하기 위하여 공간 객처]-관계형 데이터모델과 공간 질의 언어 를 정의하고 질의 처리 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안한 공간 데이터베이스 시스템 iStorme Java를 사용하여 구현됨으로써 네트워크 분산 시스템 환경에 적용이 가능하며, 데이터가 관계형 데이터베이스 또는 객체 저장시스템에 저장될 수 있는 확장성을 갖는다. 또한 Opm GIS의 SQL 구현스펙을 대부분 지원함으로써 GIS 응용과의 표준 인터 페이스를 제공한다.

후속연구

이 시스템은 항법 시스템 통신 선로 시스템 국토 관리 시스템, 관광 정보시스템 등과 같은 여러 분야의 다양한 웹 GIS 응용을 위한 웹 기반 공간 데이터 서버로 활용될 수 있으며, Open GIS 표준 기반 공간 데이터 제공자 컨포넌트 개발에 활용될 수 있다.
향후 실제 상용 공간 웹 데이터베이스 시스템으로 사용 되기 위해서는 시스템의 성능 최적화 및 공간 인덱싱 기술 의 접목이 필요하다.

참고문헌 (16)

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상세보기
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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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