S-100 표준 기반 공간 및 항행정보 융합 서비스 플랫폼 설계 및 구현 Design and Implementation of the Converged Platform for Geospaital and Maritime Information Service based on S-100 Standard원문보기
김민수
(Spatial Information Research Laboratory, ETRI)
,
장인성
(Spatial Information Research Laboratory, ETRI)
,
이충호
(Spatial Information Research Laboratory, ETRI)
최근 해양 GIS 분야에서 차세대 전자해도를 포함하여 다양한 항행정보를 ICT 기술을 활용하여 수집 통합 교환 표현 분석할 수 있는 항행정보 융합 플랫폼에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이러한 항행정보 융합 플랫폼과 관련하여 S-100의 차세대 국제수로데이터모델 표준이 발표되고, 이를 활용한 다양한 연구결과들도 발표되고 있다. 그러나, 기존 결과들은 항행정보의 융합 서비스와 관련하여 주어진 문제에 대한 단편적인 해결책만을 제시할 뿐, 다양한 공간정보, 전자해도, 실시간 항행정보를 표준화된 방식으로 융합하여 서비스 할 수 있는 플랫폼의 구성 방법을 제시하지는 못하였다. 이에 본 연구에서는 S-100 표준과 WMS, WMTS, WPS, SOS 등의 공간정보 웹 표준을 수용한 차세대 항행정보 서비스 플랫폼의 설계 및 구현 방법을 제시하고 있다. 제안된 플랫폼은 S-57과 S-101의 전자해도 표준 지원, 이질적인 육상 공간정보와 전자해도의 융합 서비스 지원, 날씨, AIS, CCTV 등과 같은 다양한 실시간 센서정보의 융합 서비스 지원, 그리고 WebApp 서비스를 이용한 ECDIS, ECS, VTS 등의 다양한 항행정보 시스템 개발 지원이 가능하다. 또한, 본 연구에서는 제안된 플랫폼을 이용하여 공간정보, S-101 데이터, 실시간 날씨정보의 융합 서비스를 실제 구현함으로써 그 효용성을 검증하고 있다.
최근 해양 GIS 분야에서 차세대 전자해도를 포함하여 다양한 항행정보를 ICT 기술을 활용하여 수집 통합 교환 표현 분석할 수 있는 항행정보 융합 플랫폼에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이러한 항행정보 융합 플랫폼과 관련하여 S-100의 차세대 국제수로데이터모델 표준이 발표되고, 이를 활용한 다양한 연구결과들도 발표되고 있다. 그러나, 기존 결과들은 항행정보의 융합 서비스와 관련하여 주어진 문제에 대한 단편적인 해결책만을 제시할 뿐, 다양한 공간정보, 전자해도, 실시간 항행정보를 표준화된 방식으로 융합하여 서비스 할 수 있는 플랫폼의 구성 방법을 제시하지는 못하였다. 이에 본 연구에서는 S-100 표준과 WMS, WMTS, WPS, SOS 등의 공간정보 웹 표준을 수용한 차세대 항행정보 서비스 플랫폼의 설계 및 구현 방법을 제시하고 있다. 제안된 플랫폼은 S-57과 S-101의 전자해도 표준 지원, 이질적인 육상 공간정보와 전자해도의 융합 서비스 지원, 날씨, AIS, CCTV 등과 같은 다양한 실시간 센서정보의 융합 서비스 지원, 그리고 WebApp 서비스를 이용한 ECDIS, ECS, VTS 등의 다양한 항행정보 시스템 개발 지원이 가능하다. 또한, 본 연구에서는 제안된 플랫폼을 이용하여 공간정보, S-101 데이터, 실시간 날씨정보의 융합 서비스를 실제 구현함으로써 그 효용성을 검증하고 있다.
Recently, there has been much interest in the converged platform that enables the harmonized collection, integration, exchange, presentation and analysis of various kinds of marine information by using the ICT means. Regarding such the converged platform, S-100 standards including the international ...
Recently, there has been much interest in the converged platform that enables the harmonized collection, integration, exchange, presentation and analysis of various kinds of marine information by using the ICT means. Regarding such the converged platform, S-100 standards including the international hydrographic data model are being announced and various studies have been published based on the S-100 standards. However, the existing studies have presented simple solutions for only given problems on the converged service of the maritime information. They could not propose the design concept of the converged platform which makes it possible to provide the standardized and integrated services among the geospatial data, the real-time maritime data, and the next ENC. Therefore, we propose design and implementation details of the converged service platform for the geospatial and the maritime data based on the S-100, WMS, WMTS, WPS, SOS standards. The proposed platform has advantages of supporting both the S-57 and the S-101, supporting the converged services of heterogeneous geospatial data and ENC data, supporting the real-time services of sensor data such as weather, AIS, and CCTV, and supporting the development of various kinds of maritime systems such as ECDIS, ECS, VTS based on the WebApp service. Finally, we proved the effectiveness of our proposed platform through the actual implementation of the converged service of geospatial data, S-101 data, and KWeather data.
Recently, there has been much interest in the converged platform that enables the harmonized collection, integration, exchange, presentation and analysis of various kinds of marine information by using the ICT means. Regarding such the converged platform, S-100 standards including the international hydrographic data model are being announced and various studies have been published based on the S-100 standards. However, the existing studies have presented simple solutions for only given problems on the converged service of the maritime information. They could not propose the design concept of the converged platform which makes it possible to provide the standardized and integrated services among the geospatial data, the real-time maritime data, and the next ENC. Therefore, we propose design and implementation details of the converged service platform for the geospatial and the maritime data based on the S-100, WMS, WMTS, WPS, SOS standards. The proposed platform has advantages of supporting both the S-57 and the S-101, supporting the converged services of heterogeneous geospatial data and ENC data, supporting the real-time services of sensor data such as weather, AIS, and CCTV, and supporting the development of various kinds of maritime systems such as ECDIS, ECS, VTS based on the WebApp service. Finally, we proved the effectiveness of our proposed platform through the actual implementation of the converged service of geospatial data, S-101 data, and KWeather data.
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문제 정의
이는 S-57이 데이터 교환 표준으로 항행정보 제공 시스템 내부에서 활용하기에는 너무 무거웠으며, 웹 서비스와 관련된 어떠한 표준 도 제시되지 않았기 때문이라고 볼 수 있다. 이에 본 논문에서는 차세대 항행정보 관련 표준인 S-100 표준을 기반으로 다양한 항행정보를 웹 서비스 할 수 있는 오픈플랫폼을 제안하고자 한다. 특히 제안되는 플랫폼에서는 상호 이질적인 전자해도와 육상지도와의 융합 서비스 방안, 실시간 해양 센서정보의 융합 서비스 방안, 항행정보의 표준화된 웹 및 모바일 서비스 방안, 그리고 전자 해도의 효율적인 관리 및 웹 서비스를 위한 공간 DBMS 기반 관리 방안에 대하여 자세히 제시하고자 한다.
특히, 항행정보 융합 플랫폼의 구현과정에 있어서 S-101 표준사양의 Portrayal 부분, 또한 항행정보 웹 서비스와 관련된 표준사양이 계획 대비 늦게 발표됨으로써 구현에 어려움이 있었다. 이에 본 연구에서는 ISO 19100 시리즈 표준을 참고하는 S-100 표준을 고려하여 실제 시스템 구현에 있어서 가능하면 ISO 19100 표준과 OGC 표준을 이용함으로써 효율성을 얻고자 하였다. 구체적으로 S-101 데이터의 시스템 내부 표현으로 OGC Simple Feature 사양을 이용하였으며, S-101 데이터의 Portrayal은 OGC의 SLD 사양을 이용하였으며, S-101 데이터의 웹 서비스는 OGC의 WMS, WMTS, WPS, WFS 사양을 이용하였다.
그러나, 이들 방법들은 응용 서비스 상황에 따른 단편적인 방법만 제시할 뿐, AIS를 포함한 다양한 실시간 센서정보, 공간정보, 전자해도, 항행정보를 표준화된 방식으로 통합하고 관리하여 다양한 방식으로 서비스 할 수 있는 방법은 제시하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 S-100 표준과 OGC의 SOS, WMS, WMTS, WPS 등의 표준을 수용한 차세대 항행정보 웹 서비스 플랫폼의 설계 및 구현 방법을 제시하고자 한다.
최근 선박, 해안에서 발생하는 다양한 항행정보들을 ICT 기술을 활용하여 표준화된 방식으로 수집·통합·교환·표현·분석하고자 하는 e-Navigation 서비스에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 e-Navigation에서 채택하고자 하는 S-100 표준을 기반으로 공간정보, 전자해도, 실시간 항행정보 등을 효율적으로 융합하고 서비스 할 수 있는 플랫폼을 설계하고 구현하였다. 제안된 플랫폼은 우선 기존 S-57의 전자해도 표준뿐만 아니라, S-101의 차세대 전자해도 표준도 지원할 수 있으며, 둘째 상호 이질적인 다양한 육상 공간정보와 전자해도의 융합 서비스를 지원할 수 있다.
이에 본 논문에서는 차세대 항행정보 관련 표준인 S-100 표준을 기반으로 다양한 항행정보를 웹 서비스 할 수 있는 오픈플랫폼을 제안하고자 한다. 특히 제안되는 플랫폼에서는 상호 이질적인 전자해도와 육상지도와의 융합 서비스 방안, 실시간 해양 센서정보의 융합 서비스 방안, 항행정보의 표준화된 웹 및 모바일 서비스 방안, 그리고 전자 해도의 효율적인 관리 및 웹 서비스를 위한 공간 DBMS 기반 관리 방안에 대하여 자세히 제시하고자 한다.
제안 방법
본 장에서는 제안된 플랫폼의 효용성을 검증하기 위하여 WMTS를 기반으로 S-101 데이터, 다음 맵, 기상정보, AIS 정보를 융합하여 서비스를 제공하는 구현 예제에 대하여 살펴본다. 본 연구에서 공간-항행정보 융합 플랫폼은 Windows 7 운영체제의 .
그러나, 현재 S-101 표준화가 진행 중인 상황으로 S-101 카탈로그 서버가 없으며 Feature Catalogue와 Portrayal Catalogue 정보도 수집할 수가 없다. 이에 본 플랫폼은 S-101 데이터 표출을 위한 Feature Catalogue로서 ESRI가 IHO 에 제공한 XML 형태의 Feature Catalogue를 기본으로 하고 부족한 정보를 해양과학기술원에서 보완한 Feature Catalogue를 이용하고 있다. Portrayal Catalogue는 기존 S-52의 표준을 이용하여 전자해도 관련 심볼 및 스타일 정보를 구성하고 있다.
제안된 플랫폼은 S-57 데이터, S-101 데이터, S-101 DBMS 데이터, S-101 타일 맵 등의 다양한 전자해도 웹 서비스 제공을 위하여 S-57과 S-101 데이터 변환 도구로 S57/S101-to-Tiled Map 변환 도구와 S101-to-DBMS 변환 도구를 지원한다.
대상 데이터
이에 본 연구에서는 ISO 19100 시리즈 표준을 참고하는 S-100 표준을 고려하여 실제 시스템 구현에 있어서 가능하면 ISO 19100 표준과 OGC 표준을 이용함으로써 효율성을 얻고자 하였다. 구체적으로 S-101 데이터의 시스템 내부 표현으로 OGC Simple Feature 사양을 이용하였으며, S-101 데이터의 Portrayal은 OGC의 SLD 사양을 이용하였으며, S-101 데이터의 웹 서비스는 OGC의 WMS, WMTS, WPS, WFS 사양을 이용하였다. 그러므로 본 플랫폼은 S-100 표준과 OGC 표준 등의 국제 표준 사양을 수용한 플랫폼을 신속히 설계 및 구현함으로써, 추후 e-Navigation 서비스 플랫폼 시장을 선점하고 기반 엔진으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
성능/효과
결론적으로 제안된 플랫폼은 이와 같은 Data Provider 컴포넌트를 이용하여 상호 이질적인 전자해도 및 동적 센서정보를 포함한 다양한 데이터의 통합 및 연계 문제를 해결하고 있다.
셋째 수심, 날씨, 조류, 풍향, 풍속, AIS, 선박 속도, CCTV 등과 같이 해양에서 수집 가능한 다양한 실시간 센서정보에 대한 융합 서비스도 지원할 수 있다. 넷째 WebApp 기반의 모바일 웹 서비스를 제공하여 ECDIS, ECS, VTS, AIS 등의 다양한 항행정보 서비스 개발도 지원할 수 있는 장점을 가지고 있다.
셋째, 최근 정적인 전자해도 이외에 동적으로 수집되는 다양한 실시간 센서정보가 급증하고 있는 추세로, 이러한 동적 센서정보들의 융합 서비스를 지원할 수 있어야 한다. 넷째, 융합된 전자해도, 육상 공간정보, 센서정보 를 표준화된 방법의 서비스를 제공함으로써 상호운영성을 지원할 수 있어야 한다. 끝으로, ECDIS 등의 고가 장비를 탑재할 수 없는 선박들을 지원하기 위하여 기존의 스마트폰 또는 태블릿 PC 등을 이용한 모바일 기반의 항행정보 서비스도 지원할 수 있어야 한다.
Figure 12에서 S101-to-DBMS 변환 도구는 셀 단위의 전자해도 파일에서 각 Feature를 추출하여 각 Feature에 해당되는 DBMS 테이블 생성, Feature 정보의 DBMS 테이블로의 입력, Feature 테이블에 대한 공간색인 생성, 그리고 Feature에 대한 메타정보 생성 과정을 수행하며, 이러한 과정들은 Figure 11의 Source, Destination과 Working Window를 통해서 실시간 확인할 수 있다. 또한, Source에 대한 Preview와 Destination에 대한 View Table 기능을 이용한 데이터 변환 전후의 화면 표출 기능을 통하여 DBMS 변환의 성공여부를 확인할 수 있다. Figure 12의 예제는 Polygon 형식 의 해안선 데이터와 MultiPointZ 형식 수심 데이터의 변환 전후 결과를 보여주고 있다.
제안된 플랫폼은 우선 기존 S-57의 전자해도 표준뿐만 아니라, S-101의 차세대 전자해도 표준도 지원할 수 있으며, 둘째 상호 이질적인 다양한 육상 공간정보와 전자해도의 융합 서비스를 지원할 수 있다. 셋째 수심, 날씨, 조류, 풍향, 풍속, AIS, 선박 속도, CCTV 등과 같이 해양에서 수집 가능한 다양한 실시간 센서정보에 대한 융합 서비스도 지원할 수 있다. 넷째 WebApp 기반의 모바일 웹 서비스를 제공하여 ECDIS, ECS, VTS, AIS 등의 다양한 항행정보 서비스 개발도 지원할 수 있는 장점을 가지고 있다.
둘째, 해상과 육상정보의 융합을 통한 분석 및 의사결정 서비스를 제공하기 위하여 상호 이질적이며 다양한 형식의 육상 공간정보도 지원할 수 있어야 한다. 셋째, 최근 정적인 전자해도 이외에 동적으로 수집되는 다양한 실시간 센서정보가 급증하고 있는 추세로, 이러한 동적 센서정보들의 융합 서비스를 지원할 수 있어야 한다. 넷째, 융합된 전자해도, 육상 공간정보, 센서정보 를 표준화된 방법의 서비스를 제공함으로써 상호운영성을 지원할 수 있어야 한다.
제안된 플랫폼은 국제 표준 기반의 웹 서비스를 통하여 ECDIS, ECS, VTS, AIS 등의 다양한 항행정보 서비스를 지원하기 위하여 모바일 WebApp을 지원하고 있다. WebApp은 사용자가 단순히 스마트폰 또는 웹 패드 등의 모바일 단말기만을 이용하여 전자해도, 실시간 항행정보, 공간정보 서비스를 제공받을 수 있도록 설계되어, 육상뿐만 아니라 고가의 ECDIS가 설치되지 않는 중소형의 인접 선박에서도 공간-항행정 보 융합 서비스를 제공받을 수 있다.
이에 본 연구에서는 e-Navigation에서 채택하고자 하는 S-100 표준을 기반으로 공간정보, 전자해도, 실시간 항행정보 등을 효율적으로 융합하고 서비스 할 수 있는 플랫폼을 설계하고 구현하였다. 제안된 플랫폼은 우선 기존 S-57의 전자해도 표준뿐만 아니라, S-101의 차세대 전자해도 표준도 지원할 수 있으며, 둘째 상호 이질적인 다양한 육상 공간정보와 전자해도의 융합 서비스를 지원할 수 있다. 셋째 수심, 날씨, 조류, 풍향, 풍속, AIS, 선박 속도, CCTV 등과 같이 해양에서 수집 가능한 다양한 실시간 센서정보에 대한 융합 서비스도 지원할 수 있다.
후속연구
결론적으로 IDMC는 본 플랫폼에서 이용하는 모든 이질적인 공간 및 속성 데이터 그리고 메타정보에 대한 정형화된 동일한 형식의 관리방법을 제공함으로써, 새로운 이질적인 데이터에 대해서도 Data Provider만 추가된다면 바로 본 플랫폼과 연계 및 통합이 가능한 장점을 제공하고 있다.
구체적으로 S-101 데이터의 시스템 내부 표현으로 OGC Simple Feature 사양을 이용하였으며, S-101 데이터의 Portrayal은 OGC의 SLD 사양을 이용하였으며, S-101 데이터의 웹 서비스는 OGC의 WMS, WMTS, WPS, WFS 사양을 이용하였다. 그러므로 본 플랫폼은 S-100 표준과 OGC 표준 등의 국제 표준 사양을 수용한 플랫폼을 신속히 설계 및 구현함으로써, 추후 e-Navigation 서비스 플랫폼 시장을 선점하고 기반 엔진으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
넷째, 융합된 전자해도, 육상 공간정보, 센서정보 를 표준화된 방법의 서비스를 제공함으로써 상호운영성을 지원할 수 있어야 한다. 끝으로, ECDIS 등의 고가 장비를 탑재할 수 없는 선박들을 지원하기 위하여 기존의 스마트폰 또는 태블릿 PC 등을 이용한 모바일 기반의 항행정보 서비스도 지원할 수 있어야 한다. 이러한 요구사항들은 다음과 같이 요약된다.
본 연구에서는 최근의 항행정보 서비스와 관련하여 사용자, 표준 그리고 최신의 기술적인 요구사항을 반영하고 있다. 본 연구에서 제안되는 공간-항행정보 융합 플랫폼은 첫째, 다양한 전자해도를 지원할 수 있어야 한다. 기존 시스템과의 융합을 위하여 S-57의 전자 해도를 지원해야 하며, 차세대 전자해도 서비스를 위하여 S-101의 전자해도도 지원해야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
S-57이란?
S-57은 수로 데이터 교환 표준으로, 실세계 사물을 Feature와 공간정보로 구분하여, 이를 레코드 단위로 저장하는 것에 관한 수로 분야 표준이다. 이러한, S-57 은 벡터 형태의 전자해도를 제외한, 그리드 데이터, 시계열 데이터, 래스터 데이터 등과 같은 다양한 형태의 수로데이터를 표현할 수 없는 단점이 있다.
S-57의 문제를 해결하기 위해 추진 중인 것은 무엇인가?
또한, MSDI 구축 과정에서 요구되는 데이터의 표준화된 개방, 공유, 활용을 지원하는 웹 서비스 및 Open API 표준을 전혀 지원할 수 없는 문제점도 가지고 있다. 최근 이러한 S-57의 문제점을 해결하기 위하여 S-100 표준의 Edition 2.0 제정이 추진 중에 있다. S-100 표준은 다양한 유형의 수로데이터를 지원할 수 있는 표준으로 ISO/TC211의 ISO 19100 시리즈의 공간정보 표준을 참고하여 개발되고 있으며, 다양한 수로데이터 들이 해양 GIS 분야의 다양한 소프트웨어나 응용 프로그램에서 상호 쉽게 활용될 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.
Google Map 또는 OpenStreetMap이 AIS 정보, 항로표지정보, 해사안전정보 등을 제공하는데 사용된 이유는?
실제로 AIS 정보, 항로표지정보, 해사안전정보 등을 제공하는데 있어서 공간정보 오픈플랫폼인 Google Map 또는 OpenStreetMap이 주로 이용되었다. 이는 S-57이 데이터 교환 표준으로 항행정보 제공 시스템 내부에서 활용하기에는 너무 무거웠으며, 웹 서비스와 관련된 어떠한 표준 도 제시 되지 않았기 때문이라고 볼 수 있다. 이에 본 논문에서 는 차세대 항행정보 관련 표준인 S-100 표준을 기반으로 다양한 항행정보를 웹 서비스 할 수 있는 오픈플랫 폼을 제안하고자 한다.
참고문헌 (19)
Adam, W. 2013, Marine Navigation and Safety of Sea Transportation Advances in Marine Navigation, 1st., p.67-72.
Alexander, L; Lee, S; Baranowski, A; Porathe, T. 2013, Harmonized Portrayal of e-Navigation-related Information, International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 7(1):39-43.
Bergmann, M. 2013, Integrated Data as backbone of e-Navigation, International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 7(3):371-374.
Chang, S. M; Chang, S. J. 2012, Web-Based User Interface for Vessel Traffic Analysis, Proc. 12th Int'l Conference on ITS Telecommunications, 457-460.
Huang, C. H; Chang, S. J. 2012, Onboard Integration of Maritime Safety Information for Navigation Display and Route Safety, Proc. 12th Int'l Conference on ITS Telecommunications, 461-465.
Hwang, J. R; Kim, T. H; Choi, H. S. 2012, A Study on the Strategies for Promoting Spatial Information Service for Mobile Environment, Journal of KSIS, 20(4):57-67.
Jun, J. C; Back, Y. S; Han, S. H. 2010, The implementation of integrated information display software that show vessel and AtoN on the electronic nautical chart using AIS message, Proc. 2010 Fall Conference on The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, 4(2):334-337.
Jun, S. H; Doh, K. T. 2013, Design and Implementation of Web GIS Server Using Node.js, Journal of KSIS, 21(3):45-53.
Jung, Y. H; Yang, P. W; Lee, C. W; Nam, K. W. 2012, Mobile AR System supporting WFS and GeoSensor Server, Journal of KIISE: Computing Practices and Letters, 18(8):848-858.
Kim, E. H. 2009, The Strategies of Technology Development for Geospatial Web Platform, The Journal of GIS Association of Korea, 17(2): 171-181.
Kim, M. S; Jang, I. S; Lee, C. H; Shin, S. W. 2013, Development of u-GIS Integrated Analysis Engine for Geosensor Web Services, Korean Society of Civil Engineers Magazine, 61(4):40-45.
Kim, M. S; Lee, C. H. 2012, A Middleware System for Efficient Acquisition and Management of Heterogeneous Geosensor Networks Data, Journal of KSIS, 20(1):51-63.
Kwon, J. Y; Kim, J. H. 2012, A Design and Implementation of OGC Standards based for Web Vector Map Service, Journal of the Korean Cadastre Information Association, 15(1):97-111.
Lee, H. Y. 2010, Next ENC Standards and International Trend, TTA Journal, (131):89-96.
Lee, K. Y; Hong, S. H; Yoon, B. Y; Kim, Y. S. 2012, Vessel Detection Using Satellite SAR Images and AIS Data ,Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, 15(2):103-112.
Oh, S. W; Lee, M. J; Kim, H. J. 2012, Application of Hydrographic Data Model in the Field of Maritime Safety Information for ODA Project, ,18(1):33-39.
Park, J. M; Oh, S. W; Song, Y. S. 2009, A Study for the Dynamic ENC Development, Journal of the Korean Society for Marine Environmental Engineering, 12(4):296-301.
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