[논문]공간 DBMS를 이용한 실내 공간관리시스템

이현진; 김혜영; 전철민

공간 DBMS를 이용한 실내 공간관리시스템
An Indoor Space Management System using a Spatial DBMS 원문보기

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.17 no.4, 2009년, pp.31 - 38

이현진 (서울시립대학교 대학원 공간정보공학과) , 김혜영 (서울시립대학교 대학원 공간정보공학과) , 전철민 (서울시립대학교 공간정보공학과)

초록
AI-Helper

지금까지 연구되어온 대부분의 3차원 모델은 외부 볼륨에 대해 이론적인 토폴로지 모델과 부분적인 구현에 초점이 맞추어져 있다. 최근에는 CityGML이나 IFC와 같이 실내공간에 대한 모델들도 제안되거나 상용화되고 있으나 실내 공간에 대해서 완전한 토폴로지를 구현하는 것은 데이터 모델이 지나치게 복잡해지거나, 응용 분야에 따라서는 이러한 완전한 모델이 불필요한 경우가 많다. 또한 현재 상용화된 공간 DBMS에서 3차원 토폴로지와 관계된 함수를 완전히 제공하지 않기 때문에 구현상에 어려움이 있다. 본 연구에서는 이의 해결 방법의 하나로써 2차원 GIS 구조에 저장된 토폴로지 특성을 이용하여 멀티-레이어화된 실내 공간 3차원 모델을 제안한다. 본 연구에서는 공간 DBMS중 하나인 PostGIS 활용하여 제안된 모델을 구축하는 과정과 이렇게 설계된 데이터베이스 스키마를 활용하여 캠퍼스 공간정보 시스템을 구현하고 실행시키는 과정을 설명한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Most 3D models found in the literature focus on theoretical topology for exterior 3D volumes. Although there are a few indoor models such as CityGML or IFC, implementing a full topology for the indoor spaces is either less practical due to the complexity or not even necessary in some application domains. Moreover, current spatial DBMSs do not support functionalities explicitly for 3D topological relations. In this study, an alternative method to build a 3D indoor model with less complexity ernativespatial DBMS is suggested. Focusnation the fact that semantic attributes can be storedion the floor surface, we suggestivemulti-layered 3D model for indoor spaces. We show the process to build the proposed model in the PostGIS, a spatial DBMS. And, then, as an example application, we illustrate the process to build and run a campus building information system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 2차원 멀티-레이어화된 데이터를 사용하여 실내공간 데이터를 구축하는 방법론을 제안하였다. 이를 캠퍼스 공간에 이를 적용하여 공간 DBMS를 통해 공간과 속성데이터를 저장하고, 캠퍼스 실내공간 정보를 검색, 수정, 관리할 수 있는 시스템을 구축하였다.
대규모 건물이나 건물군의 공간을 관리하거나 안내를 하는 경우가 이에 해당된다. 본 연구에서는 캠퍼스의 공간관리를 위한 데이터 모델과 시스템 구축과정을 제시한다.
공간관리를 위한 공간데이터는 데이터베이스상에서 쉽게 변경이 가능하여야 하며, 현 공간에 대한 정보를 웹또는 PDA로 서비스하기 위해서는 경량화된 데이터 구조가 필요하다. 이를 해결하기 위한 방안으로 본 연구에서는 실내 공간 어플리케이션에 적용하기 위한 2차원 멀티-레이어 공간데이터 모델을 제안한다.
이에 본 연구에서는 공간 DBMS를 사용하여 멀티-레이어화된 실내 공간 모델을 제안한다. 3차원 좌표를 가지는 2차원 GIS레이어를 기반으로 하여 이를 멀티레이어로 중첩하여 구성하는 모델을 이용한다.

제안 방법

공간 속성의 데이터 편집 시스템은 편집 대상이 되는 공간을 검색하여 해당 속성의 변경 및 이를 다시 데이터베이스에 반영하는 기능을 담당한다. 데이터의 편집시 입력의 오류로 인한 데이터의 손실을 막고자 데이터의 직접 입력을 제한하였으며, 해당 항목별 분류된 속성정보를 선택적으로 입력하게 하였다. 또한 데이터바인딩을 통해 속성데이터의 변화에 따라 동적으로 세부항목 또한 변경되는 구조를 가지고 있다.
공간데이터베이스는 하나의 레코드에 지오메트리 필드와 속성 필드를 동시에 저장 할 수 있다. 따라서 분할된 하나의 폴리곤 지오메트리에 건물과 층을 나타내는 속성을 추가하여 레이어를 층별로 구분할 수 있도록 하였다.
저장된 공간데이터의 가시화 부분은 도면의 확대, 축소, 이동과 라벨링 등의 기본적인 기능을 구현하여 공간구조의 파악이 쉽도록 하였다. 또한 공간 DBMS에서 제공하는 공간 질의 함수인 ST_Intersects() 함수를 이용하여 클릭을 통한 위치기반 공간확인이 가능하도록 하였다.
실내 공간 데이터를 공간 DBMS를 기반으로 공간의 지오메트리 정보와 속성정보를 하나의 DBMS에서 저장 및 관리함으로써, 편집 오류에 따른 데이터의 손실을 방지하고 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있게 되었다. 또한 구축된 데이터의 효과적인 공간의 검색 및 각 부서 및 시설별 현황 파악이 가능하도록 시스템을 구축하였다. 하지만 본 연구에서는 공간DBMS의 특징인 공간함수를 활용한 학과간의 공간 밀집도와 같은 공간통계기능을 구현하지는 못하였으며, 공간데이터의 수정 및 시간에 따른 공간의 이력관리 기능에는 부족한 점이 많다.
본 연구에서는 공간 DBMS중 하나인 PostgreSQL의 공간 부분 Extention인 PostGIS 활용하여 제안된 공간데이터모델을 구축하였다. 또한 최신의 데이터 제공 및 관리를 위해서 Client/Server 구조의 시스템으로 구축하였으며, 이렇게 구성된 데이터베이스 스키마를 캠퍼스 공간에 적용하여 공간정보 관리 시스템을 구현하였다.
이러한 구조는 어플리케이션에서 위계적인 집계 기능을 가능하게 해준다. 마지막으로 공간조정회의업무의 처리 및 회의 내용의 기록을 위해 그림 6의 spacemeet, spaceagenda, detailedagenda 와 같은 테이블들에 관계를 부여하여 공간조정 관리 기능에 반영하고자 하였다.
공간데이터베이는 하나의 레코드에 geometry 필드와 속성 필드를 동시에 저장할 수 있다. 본 연구에서는 공간 DBMS중 하나인 PostgreSQL의 공간 부분 Extention인 PostGIS 활용하여 제안된 공간데이터모델을 구축하였다. 또한 최신의 데이터 제공 및 관리를 위해서 Client/Server 구조의 시스템으로 구축하였으며, 이렇게 구성된 데이터베이스 스키마를 캠퍼스 공간에 적용하여 공간정보 관리 시스템을 구현하였다.
앞서 정의한 시스템의 기능과 이를 구현하기 위해 구축된 데이터베이스를 기반으로 캠퍼스 공간관리 시스템의 인터페이스를 구축하고 구현된 기능을 테스트하였다. 시스템 구축의 기반은 .
하지만 연구실이나 실험실과 같은 경우 한 공간을 여러 교수가 함께 사용할 수 있다. 이렇게 Professor 테이블과 GisLayer 테이블은 N:M 관계를 가지므로 이러한 관계 해소를 위해 intersection table인 Profspace 테이블을 추가하였다. 공간이 포함된 부서의 정보를 가지고 있는 Department 테이블은 셀프 조인을 하도록 구성되었다.
본 연구에서는 2차원 멀티-레이어화된 데이터를 사용하여 실내공간 데이터를 구축하는 방법론을 제안하였다. 이를 캠퍼스 공간에 이를 적용하여 공간 DBMS를 통해 공간과 속성데이터를 저장하고, 캠퍼스 실내공간 정보를 검색, 수정, 관리할 수 있는 시스템을 구축하였다.
따라서 CAD 데이터에서 변환된 폴리곤은 이 벽면정보로 인해 서로 떨어져 있기 때문에 인접한 폴리곤간의 인접관계를 표현할 수 없다. 이를 해결하기 위해서 벽면의 중심선을 따라 인접한 두 폴리곤을 수정하여 상호 토폴로지관계가 유지되도록 하였다. 이렇게 층별로 각각 분할된 GIS 레이어들은 폴리곤 타입으로 PostGIS에 저장된다.

대상 데이터

본 연구에서 제안된 모델은 캠퍼스 전체 공간의 건물에 적용되었으며, 사용된 기본 데이터는 공간을 표현하기 위한 CAD 데이터와 그에 관련된 속성이 저장된 Excel 데이터이다. CAD 데이터는 데이터의 정확성을 위해서 건축물 설계와 준공시 사용된 것으로 하였다. 그림 5과 같이 CAD데이터는 GIS데이터로 변환하여 건물의 주요 공간데이터인 방들이 하나의 폴리곤 지오메트리를 가지도록 하였다.
본 연구에 사용된 데이터베이스의 스키마는 그림 6의 ERD에서와 같이 공간 데이터의 지오메트리 정보와 공간의 속성정보를 함께 담고 있는 테이블(GisLayer)을 중심으로 구축되어 있다. 폴리곤이 포함된 빌딩에 대한 정보를 위한 Building 테이블, 용도 표현을 위한 SpaceUse 테이블, 공간을 사용하고 있는 부서정보를 가지고 있는 Department 테이블은 각각 1:N 관계를 가지고 GisLayer 테이블과 연결되어져 있다.
본 연구에서 제안된 모델은 캠퍼스 전체 공간의 건물에 적용되었으며, 사용된 기본 데이터는 공간을 표현하기 위한 CAD 데이터와 그에 관련된 속성이 저장된 Excel 데이터이다. CAD 데이터는 데이터의 정확성을 위해서 건축물 설계와 준공시 사용된 것으로 하였다.

이론/모형

본 연구에서는 제안된 2차원 멀티-레이어 모델을 구현하기 위해서 PostgreSQL의 공간부문 Extention인 PostGIS를 사용하였다. PostgreSQL/PostGIS는 오픈소스로 제공되고 있으며 OGC의 SQL을 위한 Simple Features Specification을 기반으로 구현되어 표준화된 다양한 함수들과 비교적 안정적인 성능 및 기능을 지원하는 것으로 평가되고 있다.
TEN(TEtranhedral Netword)은 오염, 구름과 같이 불분명한 경계를 가지는 객체들을 표현하기 위해서 3D FDS 모델에 대한 대안으로써 제안되었다. 이 모델은 node, arc, triangle, tetrahedron을 프리미티브로 하는 simplex 개념을 바탕으로 모델링되었다. SSM(Simplified Spatial Model)은 웹에서 가시화에 대한 질의를 수행하기 위해서 고안되었다.

성능/효과

실내 공간 데이터를 공간 DBMS를 기반으로 공간의 지오메트리 정보와 속성정보를 하나의 DBMS에서 저장 및 관리함으로써, 편집 오류에 따른 데이터의 손실을 방지하고 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있게 되었다. 또한 구축된 데이터의 효과적인 공간의 검색 및 각 부서 및 시설별 현황 파악이 가능하도록 시스템을 구축하였다.

후속연구

하지만 본 연구에서는 공간DBMS의 특징인 공간함수를 활용한 학과간의 공간 밀집도와 같은 공간통계기능을 구현하지는 못하였으며, 공간데이터의 수정 및 시간에 따른 공간의 이력관리 기능에는 부족한 점이 많다. 따라서 향후에 보다 효율적인 공간관리 지원 시스템을 위해서는 다양한 공간통계를 제공하기 위한 연구가 진행되어야 하며, 일반 사용자를 위해서 웹이나 PDA를 통한 공간정보 서비스를 제공해야 할 것이다.
본 연구에서 제시된 데이터 모델과 시스템 구축 기법은 대단위 건물에 대한 데이터 통합 및 관리시스템 구축에 적용 될 수 있으며, 하나의 객체에 복잡한 속성 관계가 연결되어 있는 지적 분야에도 적용이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재까지의 GIS기술에 대한 연구나 그 활용은 어디에 초점이 맞춰져 있었는가?	현재까지의 GIS기술에 대한 연구나 그 활용은 주로 실외의 공간에 대하여 이루어져 왔다. 실외 공간을 다루는 2차원 GIS데이터는 객체의 볼륨을 나타내는 지오메트리와 지오메트리간의 연관관계를 표현하는 토폴로지가 결합되어 있다.
	실내공간 관리에 필요한 기능은 무엇인가?	실내공간 관리에서는 공간의 도면정보에 연관된 속성정보를 주제별로 다양하게 표현 및 검색할 수 있어야 하며, 이렇게 검색된 정보를 쉽게 파악할 수 있도록 데이터의 집계 및 통계 기능을 제공해야 한다. 또한 학기마다 주기적으로 변화하는 강의실의 변동뿐만 아니라 연구기관의 이동이나, 교수의 신규 임용 등으로 인해 발생하는 공간 속성의 변화에 따라 쉽게 데이터를 수정할 수 있어야 한다.
	공간 DBMS를 기반으로 한공간 관리의 연구가 이루어 지지 않음 으로 인한 단점은 무엇인가?	기존 연구 사례를 살펴보면 상용의 CAD 프로그램을 DBMS와 연계시켜 건물 관리 패키지를 개발하는 연구만이 주로 진행되었을 뿐, 공간 DBMS를 기반으로 한공간 관리의 연구는 이루어지지 않았다. 따라서 공간 관리 시스템의 구축에 있어 구성되어 지는 공간 데이터 및 속성데이터가 이원화 되어 있고 공간 데이터의 경우 파일 기반으로 구성되어 있어 시스템 성능의 저해요인으로 작용하였다. 공간 DBMS를 활용하면 기존의 파일기반으로 활용되었던 도형 데이터를 데이터베이스 테이블에 지오메트리 타입의 형태로 저장이 가능하며, 공간의 속성정보 또한 하나의 DBMS 상에서 관리할 수 있다.

참고문헌 (7)

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정연웅, 2006, "K대학교 공간관리 시스템 구축 사례", 한국퍼실리티매니지먼트학회 월례회 강연집, pp.52-83.
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정장윤, 염재홍, 2009, "GIS 표준 웹 서비스 적용을 위한 3차원 실내모델의 효율적 시각화", 한국측량학회지논문집, 제27권, 제1호, pp.701-711.
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Peter van Oosterom, Jantien Stoter, Wilko Quak and Sisi Zlatanova, 2000, "The Balance Between Geometry and Topology", ISPRS 2002.
S.Zlatanova, A.A. Rahman, and W.Shi., 2002, "Topology for 3D spatial objects", International Symposium and Exhibition on Geoinformation 2002 22-24 October, Kuala Lumpur, Malaysia, CDROM, 2002.

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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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