해양 분야에서는 최근 e-navigation 실현을 위한 차세대 표준에 관한 연구가 진행 중이다. IHO(국제수로기구)를 중심으로 전자해도뿐만 아니라 해양의 지리 정보 및 관련 데이터의 교환, 공유, 활용할 수 있도록 S-100기반 다양한 표준에 대한 연구가 진행되고 있다. 다양한 데이터를 통합하여 안전운항을 위한 새로운 정보를 제공하기 위해서는 프로파일링을 통해 S-101, S-102, S-10x 등 다양한 표준 프로파일이 만들어지면 각 표준에서 정의하는 데이터 모델의 요소를 일관성 있고 명확하게 해석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 S-10x 표준의 기반이 되는 S-100 표준을 일관된 의미 해석과 처리를 할 수 있도록 S-100 표준의 메타데이터를 온톨로지로 변환하는 방안을 제시한다.
해양 분야에서는 최근 e-navigation 실현을 위한 차세대 표준에 관한 연구가 진행 중이다. IHO(국제수로기구)를 중심으로 전자해도뿐만 아니라 해양의 지리 정보 및 관련 데이터의 교환, 공유, 활용할 수 있도록 S-100기반 다양한 표준에 대한 연구가 진행되고 있다. 다양한 데이터를 통합하여 안전운항을 위한 새로운 정보를 제공하기 위해서는 프로파일링을 통해 S-101, S-102, S-10x 등 다양한 표준 프로파일이 만들어지면 각 표준에서 정의하는 데이터 모델의 요소를 일관성 있고 명확하게 해석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 S-10x 표준의 기반이 되는 S-100 표준을 일관된 의미 해석과 처리를 할 수 있도록 S-100 표준의 메타데이터를 온톨로지로 변환하는 방안을 제시한다.
In the field of maritime transport, various researches on next generation of standards are underway to realize e-navigation. While IHO leading the way, many studies on several S-100 based standards for exchange, sharing and utilizing maritime geographical information and related data are going on. I...
In the field of maritime transport, various researches on next generation of standards are underway to realize e-navigation. While IHO leading the way, many studies on several S-100 based standards for exchange, sharing and utilizing maritime geographical information and related data are going on. IHO S-100 as a profile of ISO 19100 series of standards. Based on their application and service they provide, there can be different S-10x standards. In order to support the safe operation, various information should be integrated. When integrating a various information, it is crucial to make sure the same data model should be treated consistently and interpreted clearly across different profiles, such as S-101, S-102, etc. in this case. In this paper, I suggested a way to covert maritime metadata of S-100 to ontology so that we can perform consistent semantic analysis and processing of data in S-100 standards, which is the basis of other S-10x standards.
In the field of maritime transport, various researches on next generation of standards are underway to realize e-navigation. While IHO leading the way, many studies on several S-100 based standards for exchange, sharing and utilizing maritime geographical information and related data are going on. IHO S-100 as a profile of ISO 19100 series of standards. Based on their application and service they provide, there can be different S-10x standards. In order to support the safe operation, various information should be integrated. When integrating a various information, it is crucial to make sure the same data model should be treated consistently and interpreted clearly across different profiles, such as S-101, S-102, etc. in this case. In this paper, I suggested a way to covert maritime metadata of S-100 to ontology so that we can perform consistent semantic analysis and processing of data in S-100 standards, which is the basis of other S-10x standards.
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문제 정의
본 논문에서는 S-10x 표준의 기반이 되는 S-100 표준을 일관된 의미 해석과 처리를 할 수 있도록 온톨로지로의 변환 구현을 제안하고, S-100 메타데이터를 owl 기반의 온톨로지로 변환 구현하여 제시하였다. UML을 기반으로 표현된 S-100 메타데이터의 데이터 요소를 owl 기반의 온톨로지로 변환 구현 과정을 보였다.
ISO의 19100 시리즈 표준을 기반으로 해양의 지리 정보 및 관련 데이터를 체계적으로 명세하기 위한 표준 연구가 이루어지는 해양 분야에서도 ISO처럼 프로파일된 표준 문서를 기반으로 기술된 데이터를 공통된 의미 해석 기반으로 해석으로 처리할 수 있는 기반이 마련되어야 할 것이다. 이에, 본 논문에서는 ISO 19115 메타데이터[2]를 기반으로 한 S-100 메타데이터의 온톨로지 화에 관해 논한다. 해양의 지리정보 및 관련 데이터의 체계적 명세 기준이 되는 S-100 표준에서의 공통된 의미 해석과 의미 처리를 위한 기반으로써 온톨로지 화 연구 방향을 제언한다.
제안 방법
1)를 이용하여 구현하였다. OWL-DL을 기반으로 S-100 메타데이터의 데이터 요소를 온톨로지로 변환 구축하였다. 그림7은 프로테제에서 본 S-100 메타데이터 온톨로지의 일부분이다.
S-100 메타데이터 온톨로지는 S-100 메타데이터를 온톨로지 언어인 OWL-DL로 표현하여 구현하였다. UML을 이용하여 개념화한 S-100 메타데이터 모델의 메타데이터 요소를 OWL-DL의 개념 클래스(Concept Class), 프로퍼티(Property), 제약 사항(Constraint)으로 표현하여 온톨로지로 변환 구현하였다.
S-100 메타데이터의 데이터 모델은 UML(Unified Modeling Language)로 정의되어 있다. S-100 메타데이터 온톨로지는 UML 기반의 S-100 메타데이터를 분석하고 메타데이터 요소의 의미 및 의미 관계를 온톨로지 언어인 owl로 표현하여 구현하였다.
S-100 메타데이터 온톨로지는 대표적인 온톨로지 저작도구인 프로테제(Protege 4.1)를 이용하여 구현하였다. OWL-DL을 기반으로 S-100 메타데이터의 데이터 요소를 온톨로지로 변환 구축하였다.
S-100 메타데이터 온톨로지는 S-100 메타데이터를 온톨로지 언어인 OWL-DL로 표현하여 구현하였다. UML을 이용하여 개념화한 S-100 메타데이터 모델의 메타데이터 요소를 OWL-DL의 개념 클래스(Concept Class), 프로퍼티(Property), 제약 사항(Constraint)으로 표현하여 온톨로지로 변환 구현하였다.
UML을 기반으로 표현된 S-100 메타데이터의 데이터 요소를 owl 기반의 온톨로지로 변환 구현 과정을 보였다. 그리고 S-100 메타데이터를 owl 기반의 온톨로지로 변환 구현하는 과정에서 발생하는 문제와 이의 해결 방법을 제시하였다. 이로써 S-100 메타데이터를 기반으로 S-10x 메타데이터는 온톨로지로 쉽게 구현할 수 있으리라 기대된다.
한 예로, 클래스의 필수 속성 항목은 온톨로지에서 개념 클래스의 프로퍼티를 cardinality를 1로 설정하여 개념 클래스가 해당 프로퍼티의 범위(range)에 해당하는 속성값을 반드시 1개를 가지도록 한정한다. 그리고 선택 사항인 속성은 개념 클래스의 프로퍼티 설정에서 min cardinality와 max cardinality를 각각 0과 1로 지정하여 속성값을 가질 수도 있고 가지지 않아도 되도록 하였다.
메타데이터의 클래스 정의에 포함된 속성을 온톨로지에서는 개념 클래스의 의미를 구체화하는 프로퍼티의 제약 조건으로 설정하였다. 한 예로, 클래스의 필수 속성 항목은 온톨로지에서 개념 클래스의 프로퍼티를 cardinality를 1로 설정하여 개념 클래스가 해당 프로퍼티의 범위(range)에 해당하는 속성값을 반드시 1개를 가지도록 한정한다.
클래스 간 상위/하위관계를 이루는 클래스들은 ‘SubClassOf’로 정의하여 계층적 구조를 이루도록 하였다.
대상 데이터
S-100 메타데이터는ISO 19115 메타데이터표준의데이터 모델을 수용하여 ISO 19115의 메타데이터 요소를 모두 포함한다. 그리고 S-100 메타데이터는 해양 공간 지리 데이터의 품질을 명세하기 위한 메타데이터 요소를 포함한다.
메타데이터를 구성하는 데이터 요소로는 ‘S100_DatasetDiscoveryMetadata’를 비롯한 6개의 클래스와 클래스의 특성을 정의한 52개의 속성, 그리고 3개의 코드 리스트가 있다.
이론/모형
S-100 표준은 해양의 지리 정보 및 관련 데이터의 체계적 기술을 위해 ISO 19100 series 지리 정보 표준을 기반 표준으로 적용한다. S-100 표준은 ISO 19100 시리즈 표준을 해양 분야에 적용한 일종의 프로파일이다.
후속연구
이에, 본 논문에서는 ISO 19115 메타데이터[2]를 기반으로 한 S-100 메타데이터의 온톨로지 화에 관해 논한다. 해양의 지리정보 및 관련 데이터의 체계적 명세 기준이 되는 S-100 표준에서의 공통된 의미 해석과 의미 처리를 위한 기반으로써 온톨로지 화 연구 방향을 제언한다.
이로써 S-100 메타데이터를 기반으로 S-10x 메타데이터는 온톨로지로 쉽게 구현할 수 있으리라 기대된다. 향후에는 S-100 표준의 owl 기반의 온톨로지 변환 연구와 S-100 온톨로지를 이용한 의미 기반 해양 정보 처리 기술을 연구하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
온톨로지이란?
온톨로지는 어떤 관심 분야를 개념화하여 명시적으로 정형화한 명세를 말한다[4]. 특정 분야(Domain)의 정보를 컴퓨터가 자동으로 처리할 수 있도록, 모호성이 배제된 체계적인 개념 간의 의미 관계를 정형화된 어휘로 기술한다.
온톨로지의 특징은?
온톨로지는 어떤 관심 분야를 개념화하여 명시적으로 정형화한 명세를 말한다[4]. 특정 분야(Domain)의 정보를 컴퓨터가 자동으로 처리할 수 있도록, 모호성이 배제된 체계적인 개념 간의 의미 관계를 정형화된 어휘로 기술한다. 온톨로지는 지식 표현의 대표적인 방법이라 할 수 있다.
IHO의 S-100 표준은 무엇을 정의하고 있는가?
IHO의 S-100 표준은 국제 표준화기구인 ISO의 19100 시리즈 표준을 기반으로 해양의 지리 데이터의 체계적인 기술과 활용을 위한 데이터 모델을 정의하고 있다. IHO의 워킹 그룹에서는 S-100 표준을 기반으로 응용 분야 및 서비스에 따라 S-10x 표준 연구를 진행하고 있다.
참고문헌 (9)
IHO S-100 : The Universal Hydrographic Data Model, Robert Ward, Barrie Greenslad
ISO 19115 Geographic Information - Metadata
Development of IHO S-100: The New IHO Geospatial Standard for Hydrographic Data, Lee Alexander, Michael Brown, Barrie Greenslade, Anthony Pharaoh
Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing, Gruber, T.R.,KSL 93-04, Knowledge Systems Laboratory, Palo Alto, California, 1993.
Formal Ontology and Information Systems, Guarino, N., 1998, In Proceedings of Formal Ontology in Information Systems (FOIS '98)
Geospatial Ontology Trade Study, James Ressler1, Mike Dean, Ontology for the Intelligence Community (OIC-2007), November 28-29, 2007, Columbia, Marylan
Protege (http://protege.standford.edu)
ONTOLOGY BASED SEMANTIC METADATA FOR IMAGERY AND GRIDDED DATA, CHEN Xu*, ZHU Xinyan, DU Daosheng, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B2. Beijing 2008.
ISO/TC 211 N 2705, Report from stage 0 Project 19150 Geographic information-Ontology, 2009-05-15.
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