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문제 정의
- 데이터의 갱신에 있어 편집 데이터와 참조 데이터를 구분한 것은 사용자가 객체 편집에 있어 실수로 별도의 데이터를 편집함으로서 발생할 수 있는 오류를 최소화 하는데 그 목적이 있다. 데이터의 편집이 끝나면, 편집 데이터에 대한 검수를 수행하고, 검수가 끝난 데이터는 DB에 반영하도록 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 기존 수치지도를 객체화하여 연속 DB로 제작하고 변화가 발생한 지역의 준공도면을 이용하여 갱신할 수 있는 수치지도 수시갱신 공정 및 시스템을 개발하였다. 또한, 본 연구에서 개발된 시스템의 현장 적용을 위하여 청주시의 도시계획 구역 내 최근 개발로 인해 지형ㆍ지물이 변경되고 있는 대상지역을 선정, 각 객체에 대해 처리하여 수치지도를 갱신하고 갱신자료의 오류분석을 통하여 현장 적용성 및 효용성을 입증하였다.
- 본 연구는 현행 수치지도의 주기별 일괄갱신에 따른 문제점을 해결하기 위하여 객체기반의 수치지도 수시갱신 시스템을 개발하고, 현장에 적용한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에서는 준공도면이 현장의 현황과 최대한 일치되는 것을 전제로 대상지역을 선정하고 개발된 시스템을 이용하여 수치지도를 갱신함으로써 그 결과를 분석하였다. 주요 연구내용 및 연구흐름은 표 1, 그림 1과 같다.
- 입력되어진 데이터가 객체기반 수치지도에 반영되기에 적합한지 여부를 판단하기 위하여 데이터 검수기능을 개발하였다. 데이터 검수기능은 공간정보 검수, 속성정보 검수, DB 상의 오류 검수 기능으로 구분된다.
제안 방법
- 2. 수시갱신을 위하여 데이터 변환, 데이터 추출, DB 연결, 공간정보 편집, 데이터 검수, 이미지 처리 기능 등을 구현하였으며, 각 기능별 단위 모듈을 구현하여 객체기반 수치지도를 수시로 갱신할 수 있는 시스템을 개발하였다.
- 객체기반 수치지도의 수시갱신 방법은 DB에 직접 접속하여 수시갱신하는 방법과 외부데이터를 이용하여 수시갱신하는 방법으로 구분하였다.
- 객체기반 수치지도의 일관성 있는 작업과 공정별 유기적인 연계를 위하여 작업계획수립과 자료편집, 자료통합, 좌표변환, 메타데이터 제작, 데이터 검수 등에 이르는 제작방법을 분석하고 객체기반 수치지도의 관리 및 갱신을 수행할 수 있는 작업공정을 개발하였다.
- DB 상의 오류검수는 객체들의 중첩성, 연계성, 교차성에 따른 오류를 검색한다. 검수된 오류정보는 그림 8과 같이 화면상에 원의 형태로 해당 위치를 표시함으로써 오류발생지점을 확인하고 수정할 수 있도록 하였다.
- 추출된 객체는 오류검수를 수행하였으며, 검수는 공간검수와 속성검수로 구분하여 수행하였다. 공간검수의 경우 그래픽 상에서 나타나는 오류 등을 찾아내는 작업으로 객체의 중복검수, 정점의 중복검수, 일정면적 이하 검수, 폴리곤 폐합검수, 객체누락검수, 단독존재검수 등을 수행하였다.
- 공간정보 데이터 검수는 면형객체의 폐합여부, 점형객체의 중복여부, 객체의 분할여부 등을 검수하며, 속성정보 데이터 검수는 유일식별자 누락 및 중복, 필요속성 정보의 누락 여부를 검수한다. DB 상의 오류검수는 객체들의 중첩성, 연계성, 교차성에 따른 오류를 검색한다.
- UTM-K 좌표계로 변환된 데이터와 기존 데이터를 비교하기 위하여 기존 데이터를 DB 상에서 불러온다. 기존 데이터를 불러올 때 구축 되어진 객체기반 수치지도 전체를 불러오는 것은 대용량 데이터 처리과정에서 문제를 야기할 수 있기 때문에 작업에 필요한 최적의 데이터만을 불러들일 수 있도록 개발하였으며, 이를 위하여 입력된 데이터와 작업에 필요한 최소공간범위(MBR)를 분석한다. 이를 통해 얻어진 공간범위를 이용하여 객체기반 수치지도 DB에서 해당 범위의 데이터만을 불러온 뒤 입력 데이터와 기존데이터를 비교하여 차이가 발생하는 객체들을 추출한다.
- 대상지역의 변화가 가장 많이 발생하는 지형ㆍ지물은 건물이었으며, 변화된 지역의 준공도면을 통하여 수시갱신을 수행하였다.
- 데이터 변환기능은 기존의 수치지도(ngi, dxf) 및 GIS DB 파일(shp)을 읽을 수 있는 파일입출력 기능과 입력된 데이터를 객체기반 수치지도 스키마 구조로 변환하는 기능으로 구성하였으며, 데이터 변환을 위한 대화창은 그림 5와 같다.
- 데이터 편집 기능은 객체기반 수치지도 수시갱신 시스템에서 사용되는 가장 기본적인 기능으로써, 데이터 편집에 따른 단위모듈을 설계하였다.
- 본 연구에서 개발한 시스템의 현장적용을 위하여 2006년에 제작된 청주시 전체지역 수치지도를 이용하여 그림 14와 같이 객체기반 수치지도를 제작하였다. 또한 대상지역의 변경된 지항지물을 수시갱신하기 위하여 산남3택지 개발지구의 과거에 대한 지형ㆍ지물 정보를 최신 DB에 반영하였다.
- 수치지도 수시갱신 시스템은 외부에서 입력된 준공도면, 측량데이터 등을 이용하여 수시갱신 하는 기능과 DB에 직접 접근하여 기존 객체를 갱신하는 기능으로 구성하였다. 또한 시계열 분석을 위하여 DB를 최신 DB와 과거 DB로 구분하였으며, 최신 DB는 항상 최신의 데이터만을 관리하며, 최신 DB에서 변경되어진 객체들은 최신 DB에서 삭제되는 대신 과거 DB에 등록함으로서 변화데이터의 이력관리를 수행할 수 있도록 하였다.
- 또한, 수시갱신을 위한 지형ㆍ지물 자료처리를 위하여 수치지도의 가장 기본이 되면서 변화가 빈번한 대상물을 중심으로 우선순위를 결정하였으며 이를 위해 수치지도2.0의 105개 레이어 중에서 도시변화에 따라 빈번하게 변화하는 핵심 지형ㆍ지물 15가지를 선정하고 이를 바탕으로 6가지 대분류체계로 표 3과 같이 결정하였다.
- 변경객체의 이력정보(메타데이터)는 갱신의 중요성을 부각시키기 위하여 객체의 갱신자, 갱신상태, 내용, 유일 식별자 등 다양한 정보들을 기록하도록 하였다.
- 입력데이터를 이용한 수시갱신은 시스템 상에서 외부 데이터(dxf, ngi, shp 파일형식)를 불러온다. 본 연구에서 구축된 객체기반 수치지도는 UTM-K 좌표계로 구성되어 있으며, 외부데이터의 좌표계가 UTM-K가 아닐 경우 좌표계 변환을 통하여 UTM-K좌표계로 변환한다.
- 본 연구에서는 객체기반 수치지도를 구축하기 위하여 기 제작된 수치지도2.0을 기반으로 연속된 객체를 구성하고 데이터검수, 데이터 통합 및 좌표계변환 등의 과정을 거쳐 객체기반 수치지도를 제작하였으며, 주요 제작과정은 그림 2와 같다.
- 불러올 수 있는 영상 포맷은 GeoTiff, Tiff 두 가지 파일 포맷으로 개발하였다. GeoTiff의 경우 영상에 좌표값을 포함하고 있기 때문에 해당 좌표값을 이용하여 정확한 위치를 나타낼 수 있다.
- 속성검수는 객체가 가지는 속성정보의 오류 등을 찾아내는 작업으로 유일식별자 누락검수, 유일식별자 중복검수, 유일식별자 일관성 검수, 속성정보 누락검수, 속성정보 허용값 검수 등을 수행하였다. 오류검사를 완료하면 화면상에 오류가 발생한 객체에 대하여 그림 18과 같이 그 위치를 표기하였다.
- 수시갱신 시스템은 데이터 변환, 데이터 추출, DB 연결, 공간정보 편집, 데이터 검수, 이미지 처리 기능 등 총 6개 기능으로 구성하였으며, 그림 3과 같이 각 기능별로 세부 단위모듈을 개발하여 수치지도 수시갱신을 위한 다양한 기능을 구현할 수 있도록 하였다.
- 수치지도 수시갱신 시스템은 외부에서 입력된 준공도면, 측량데이터 등을 이용하여 수시갱신 하는 기능과 DB에 직접 접근하여 기존 객체를 갱신하는 기능으로 구성하였다. 또한 시계열 분석을 위하여 DB를 최신 DB와 과거 DB로 구분하였으며, 최신 DB는 항상 최신의 데이터만을 관리하며, 최신 DB에서 변경되어진 객체들은 최신 DB에서 삭제되는 대신 과거 DB에 등록함으로서 변화데이터의 이력관리를 수행할 수 있도록 하였다.
- 수치지도 수시갱신 시스템을 개발하기 위하여 현재 제작되고 있는 수치지도2.0의 문제점을 분석하고, 객체기반의 수치지도제작에 필요한 유일식별자(UFID)의 부여방법, 오류검수 및 수정방법, 고속도로 등과 같은 대형객체의 처리방법, 직접편집 및 입력자료에 의한 수시갱신 방법을 분석하였다(건설교통부, 2003 ; 강혜영 등, 2004 ; 정재승 등, 2005 ; 정찬기, 2005).
- 입력데이터에서 추출한 공간범위를 이용하여 최신 DB의 해당영역에 있는 객체들을 불러왔으며, 입력된 데이터와 최신 DB에서 추출된 데이터 객체를 순차적으로 읽어 동일한 객체의 유무를 검사한다. 이때 검사는 좌표를 이용한 검사, 중간점의 개수, 면형객체의 넓이, 선형 객체의 길이 등을 동시에 검사하여 객체의 동일성을 분석하며, 서로 다른 객체를 추출한다.
- 기존 데이터를 불러올 때 구축 되어진 객체기반 수치지도 전체를 불러오는 것은 대용량 데이터 처리과정에서 문제를 야기할 수 있기 때문에 작업에 필요한 최적의 데이터만을 불러들일 수 있도록 개발하였으며, 이를 위하여 입력된 데이터와 작업에 필요한 최소공간범위(MBR)를 분석한다. 이를 통해 얻어진 공간범위를 이용하여 객체기반 수치지도 DB에서 해당 범위의 데이터만을 불러온 뒤 입력 데이터와 기존데이터를 비교하여 차이가 발생하는 객체들을 추출한다.
- 입력데이터에서 추출한 공간범위를 이용하여 최신 DB의 해당영역에 있는 객체들을 불러왔으며, 입력된 데이터와 최신 DB에서 추출된 데이터 객체를 순차적으로 읽어 동일한 객체의 유무를 검사한다. 이때 검사는 좌표를 이용한 검사, 중간점의 개수, 면형객체의 넓이, 선형 객체의 길이 등을 동시에 검사하여 객체의 동일성을 분석하며, 서로 다른 객체를 추출한다.
- 좌표계 변환을 마친 후 DB에서 갱신지역에 대한 최소한의 데이터만을 불러오기 위하여 입력 데이터의 공간 범위를 분석한다. 분석이 완료되면 해당 공간범위를 바탕으로 DB에서 해당지역에 해당하는 MBR 데이터를 불러오게 되며, 그림 11과 같이 화면상에 입력되어진 데이터(좌)와 DB에서 불러온 데이터(우)를 비교하여 보여주게 된다.
- 특히 참조 데이터 선택에 있어서 그림 10과 같이 참조창을 별도로 지원함으로서 사용자가 필요한 데이터와 필요 없는 데이터를 선택하여 갱신할 수 있도록 구성하였다.
대상 데이터
- 본 대상 지구는 2006년도 항공사진 측량에 의해 일괄갱신 하면서 공사가 진행 중에 있어 수치지도 일괄갱신 지구에서 제외되었던 지구였으나, 준공이후 국토해양부 주도의 3차원 영상지도제작 계획에 포함하여 2007년에 수치지도가 제작된 지역이다.
- 본 연구에서 개발한 시스템의 현장적용을 위하여 2006년에 제작된 청주시 전체지역 수치지도를 이용하여 그림 14와 같이 객체기반 수치지도를 제작하였다. 또한 대상지역의 변경된 지항지물을 수시갱신하기 위하여 산남3택지 개발지구의 과거에 대한 지형ㆍ지물 정보를 최신 DB에 반영하였다.
데이터처리
- 추출된 객체는 오류검수를 수행하였으며, 검수는 공간검수와 속성검수로 구분하여 수행하였다. 공간검수의 경우 그래픽 상에서 나타나는 오류 등을 찾아내는 작업으로 객체의 중복검수, 정점의 중복검수, 일정면적 이하 검수, 폴리곤 폐합검수, 객체누락검수, 단독존재검수 등을 수행하였다.
성능/효과
- 1. 현재 수치지도에 적용되고 있는 유일식별자를 이용한 문제점을 분석하여 객체기반 수치지도의 지형ㆍ지물에 유일식별자를 부여하는 방법과 대형객체처리방법 및 좌표변환기 법을 개발함으로써 공간객체 갱신시 효율적으로 자료를 처리할 수 있도록 하였다.
- 3. 직접편집 및 준공도면과 같은 입력데이터를 이용하여 갱신할 수 있는 작업공정을 개발함으로써 소량의 객체 및 소규모 지역의 자료갱신시 일관성있는 수치지도 수시갱신이 가능하도록 하였다.
- 4. 갱신시작시점과 종료시점사이에 발생한 공간연산을 일관적으로 처리하고, 최신 DB 및 과거 DB를 이용하여 데이터 이력관리를 할 수 있는 기법을 개발하였으며, 오류검수 결과 발생한 66개의 오류를 수정하고 DB에 저장함으로써 데이터 오류를 최소화하였다.
- 따라서 본 연구에서는 기존 수치지도를 객체화하여 연속 DB로 제작하고 변화가 발생한 지역의 준공도면을 이용하여 갱신할 수 있는 수치지도 수시갱신 공정 및 시스템을 개발하였다. 또한, 본 연구에서 개발된 시스템의 현장 적용을 위하여 청주시의 도시계획 구역 내 최근 개발로 인해 지형ㆍ지물이 변경되고 있는 대상지역을 선정, 각 객체에 대해 처리하여 수치지도를 갱신하고 갱신자료의 오류분석을 통하여 현장 적용성 및 효용성을 입증하였다.
- 본 연구의 대상지역 선정은 우선 1/1,000 수치지도가 제작되어진 지역으로서 최근 갱신된 사업지구 중 부분적으로 갱신된 지역을 대상지로 선정을 모색하였으며, 그 결과 청주시 산남3택지 개발지구가 현장적용을 위한 대상지역에 적합한 것으로 판단되었다.
- 속성 검수의 2개 항목 및 그래픽 검수의 4개 항목에 대한 검수 결과 각각의 오류에 해당하는 객체의 유일식별자 별로 오류중심점의 위치를 확인할 수 있으며, 각각의 오류가 발생 지점을 도면에서 확인하고, 수정ㆍ편집할 수 있었다. 오류검수 결과 총 객체 중 유일식별자 누락오류 24건, 유일식별자 중복오류 23건, 객체 중복오류 1건, 정점중복오류 18건이 검수되었다.
- 수시갱신자료의 속성검수와 그래픽검수 과정을 통해 발생한 오류를 확인하고 편집, 수정함으로서 정확한 자료를 확보할 수 있었다. 본 연구에서는 객체기반 수치지도의 수시갱신에 따른 주요검수 항목을 표 4와 같이 설정하였다.
- 속성 검수의 2개 항목 및 그래픽 검수의 4개 항목에 대한 검수 결과 각각의 오류에 해당하는 객체의 유일식별자 별로 오류중심점의 위치를 확인할 수 있으며, 각각의 오류가 발생 지점을 도면에서 확인하고, 수정ㆍ편집할 수 있었다. 오류검수 결과 총 객체 중 유일식별자 누락오류 24건, 유일식별자 중복오류 23건, 객체 중복오류 1건, 정점중복오류 18건이 검수되었다. 이상과 같이 검수과정에서 발견된 오류는 대상지역의 수치지도2.
- 오류검수 결과 총 객체 중 유일식별자 누락오류 24건, 유일식별자 중복오류 23건, 객체 중복오류 1건, 정점중복오류 18건이 검수되었다. 이상과 같이 검수과정에서 발견된 오류는 대상지역의 수치지도2.0을 객체기반 수치지도로 제작하는 과정 및 준공도면상의 오류로 분석되었으며, 오류를 수정하여 DB에 저장함으로써 데이터 오류를 최소화하였다.
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