[논문]웹 처리 서비스(WPS) 표준의 위성영상 정보처리 시험 적용

윤구선; 이기원

doi:10.7780/kjrs.2015.31.3.4

웹 처리 서비스(WPS) 표준의 위성영상 정보처리 시험 적용
Testing Application of Web Processing Service (WPS) Standard to Satellite Image Processing 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.31 no.3, 2015년, pp.245 - 253

윤구선 (한성대학교 정보시스템공학과) , 이기원 (한성대학교 정보시스템공학과)

초록
AI-Helper

위성 영상정보의 민간 활용이 확대되면서 원격 서버에서 다중 위성 영상정보의 상호 운영과 융합처리 서비스에 대한 실제적인 필요성이 증가하고 있다. 이러한 추세에 따라 위성 영상정보에서 얻어지는 파생 정보를 위한 OGC 표준의 중요성이 강조되고 있다. 이번 연구에서는 GeoServer와 OTB와 같은 오픈소스를 기반으로 하여 WPS 표준에 대한 시험 구현을 통하여 위성정보 처리 분야에서 이러한 표준의 적용 가능성을 예시하고자 하였다. WPS 표준은 단독으로 적용될 수도 있으나 위성영상 정보처리를 포함하는 공간정보 웹 포털은 WMS, WFS, WCS와 WMTS 뿐만 아니라 카탈로그 서비스 표준 등의 요소를 같이 고려해야 한다. 앞으로 이러한 공간정보 국제표준 사양은 보다 많은 실무 적용 사례의 구축과 지속적인 관련 기술 개발을 통하여 실무적인 분석처리 기능을 제공하는 위성영상 정보시스템의 기관 간 상호운영이나 정보 콘텐츠의 효과적인 유통 체계 구축을 위한 중요한 접근 방식이 될 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

According to wide civilian utilization of multi sensor satellite information, practical needs for fusion processing and interoperable operation with multiple remote sensing imageries within distributed remote server are being increased. For this task, OGC standards with respect to satellite images and its derived products are crucial factors. This study is to present an applicability of WPS through testing implementation of image processing algorithm. Open sources such as Geoserver and OTB were used linked to WPS application for implementation. WPS can be solely used for web service supporting geoprocessing algorithm, but technical consideration compromising with other important standard protocols including WMS, WFS, WCS, or WMTS is necessary to build full featured geo web for remote sensing imageries. It is expected that application of these international standards for geo-spatial information is an important approach to produce value-added results by interoperable processing between interorganizations or information dissemination containing practical satellite image processing functionalities.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 이러한 배경을 바탕으로 하여 이번 연구에서는 WPS 표준 프로토콜의 시험 구현을 통하여 위성 영상정보 처리 기능을 포함하는 웹 서비스 시스템 구축의 적용 가능성을 제시하고자 하였다.
시험 구현은 OTB에 내장된 많은 위성영상 정보처리 알고리즘 중에서 별도의 전문 지식이 없어도 직관적 해석이 가능한 알고리즘을 우선하여 적용하고자 하였다. 시험 구현에서 적용한 알고리즘은 Binary threshold filtering이며 사용자가 설정하는 4 가지의 변수를 이용하여 경계 영역을 설정하고 이를 기준으로 이진화시키는 알고리즘이다(Fig.
현재 위성영상 콘텐츠를 다루는 대부분의 웹 서비스는 주로 위성정보 검색이나 자료 내려받기, 카탈로그 서비스 제공 등과 같은 기능을 제공하고 있으며 WMS, WFS등과 같은 OGC 표준을 이용하고 있다. 이 연구에서 적용한 WPS는 실제 위성영상 처리기능을 웹 서비스로 제공하는 것으로 기존의 웹 서비스와는 적용하는 목적이 다르다. 원격 서버와 다중 사용자를 대상으로 하면서 위성영상정보처리 기능을 포함하는 웹 서비스 시스템을 개발하는 경우에 상호운영 국제표준을 고려하지 않는다면 처리 기능을 제공하는 서비스 응용 서버, 위성정보를 공급하는 데이터 서버, 다중 단말 브라우저 클라이언트 간에 프로토콜을 만들어야 하는 부가적인 작업이 필요하다.
이 연구에서는 WPS 1.0을 적용하였으나 앞으로는 이 표준 프로토콜에서 제공하는 기존의 세 가지 연산에 GetStatus, GetResult, Dismiss 등의 연산이 추가되어 동기화 처리와 비동기화 처리 요청에 따른 다양한 WPS 서버 구성을 지원하는 WPS 2.0 표준을 적용하고자 한다. WPS 2.
이번 연구는 상업적 도구나 개발 환경을 사용하지 않고 오픈소스 기반으로 시스템 설계와 시험 구현을 하고자 한다.
이번 연구에서는 오픈소스 기반으로 WPS 표준을 지원하는 웹 서비스를 시험 구현하여 WPS의 위성정보 처리 가능성을 예시하고자 하였다. 예시 과정에서는 한 가지 영상처리 알고리즘을 대상으로 하였으나 오픈소스를 이용한 실험이므로 활용 목적에 따라 다른 알고리즘의 추가가 가능하다.

제안 방법

3은 Table 1의 재원을 적용한 구현 시스템의 구성 요소 간의 연계와 처리 공정을 나타낸 것이다. 클라이언트는 WPS 요청 모듈, XML 구문분석 모듈, 시각화 모듈로 구성하였고, 서버는 WPS 관리 모듈, 위성영상처리 모듈, GeoServer 공간정보 저장 모듈로 구분하였다. 오픈소스를 기반으로 하는 WPS 적용은 GRASS나 QGIS 등과 같이 GIS 클라이언트에서만 지원되는 경우와 OpenLayers와 같이 라이브러리 형식으로 제공되는 경우도 있으나 이 연구에서는 시스템 구현을 위한 서버 구성에 적용되는 오픈소스를 사용하였다.
그리고 해당 위성 영상정보의 입출력 및 파일 유형 변환을 위하여 Geospatial Data Abstraction Library (GDAL)을 사용하였으며, 서버 구성을 위한 개발언어로는 Java 언어를 사용하였다. 한편 클라이언트 개발언어 및 환경으로 HTML5와 JavaScript를 사용하였고, 클라이언트 사용자 인터페이스는 JavaScript를 단순화 할 수 있도록 해주는 라이브러리인 jQuery와 jQuery, CSS, HTML을 활용하여 Graphical User Interface (GUI) 위젯과 다양한 시각적 효과를 나타 낼 수 있도록 해주는 라이브러리인 jQuery UI를 사용하였다. 마지막으로 웹상에서 지도를 보여주기 위하여 웹 지도 가시화 라이브러리인 OpenLayers3을 사용하였다.

대상 데이터

Table 1은 이번 연구에서 WPS의 적용 가능성을 제시 하고자 시험 구축한 시스템 개발과 운영환경을 정리한 것이다. 서버 운영체제는 Ubuntu 14.04를, 서버와 웹 컨 테이너 서버로 Apache와 Tomcat7을 사용하였다. 실제 공간정보와 위성영상 정보처리를 위한 응용 서버 구성 에서는 오픈소스 GIS 소프트웨어와 위성영상 정보처리를 하기 위한 오픈소스 엔진으로는 GeoServer와 Orfeo Tool Box (OTB)를 적용하였다.

이론/모형

여기서 GeoServer는 커뮤니티 기반 프로젝트에 의한 Java로 개발된 GIS 오픈소스이며 OTB는 Centre National d’Etudes Spatiales (CNES)(프랑스 국립 우주 연구 센터) 에서 개발한 위성영상처리 라이브러리로 다양한 위성 영상처리 알고리즘을 제공한다. 그리고 해당 위성 영상정보의 입출력 및 파일 유형 변환을 위하여 Geospatial Data Abstraction Library (GDAL)을 사용하였으며, 서버 구성을 위한 개발언어로는 Java 언어를 사용하였다. 한편 클라이언트 개발언어 및 환경으로 HTML5와 JavaScript를 사용하였고, 클라이언트 사용자 인터페이스는 JavaScript를 단순화 할 수 있도록 해주는 라이브러리인 jQuery와 jQuery, CSS, HTML을 활용하여 Graphical User Interface (GUI) 위젯과 다양한 시각적 효과를 나타 낼 수 있도록 해주는 라이브러리인 jQuery UI를 사용하였다.
오픈소스를 기반으로 하는 WPS 적용은 GRASS나 QGIS 등과 같이 GIS 클라이언트에서만 지원되는 경우와 OpenLayers와 같이 라이브러리 형식으로 제공되는 경우도 있으나 이 연구에서는 시스템 구현을 위한 서버 구성에 적용되는 오픈소스를 사용하였다. 다른 OGC 표준 중에서 WPS를 주요 기능으로 지원하는 서버를 구축하는 경우에는 이 표준 활용에 필요한 요소를 모두 제공하는 PyWPS, 52˚ North WPS 등이 사용되는 경우가 많이 있지만 이 연구에서는 WPS의 연계나 확장 적용을 위하여 GeoServer를 사용하였다.
04를, 서버와 웹 컨 테이너 서버로 Apache와 Tomcat7을 사용하였다. 실제 공간정보와 위성영상 정보처리를 위한 응용 서버 구성 에서는 오픈소스 GIS 소프트웨어와 위성영상 정보처리를 하기 위한 오픈소스 엔진으로는 GeoServer와 Orfeo Tool Box (OTB)를 적용하였다.
클라이언트는 WPS 요청 모듈, XML 구문분석 모듈, 시각화 모듈로 구성하였고, 서버는 WPS 관리 모듈, 위성영상처리 모듈, GeoServer 공간정보 저장 모듈로 구분하였다. 오픈소스를 기반으로 하는 WPS 적용은 GRASS나 QGIS 등과 같이 GIS 클라이언트에서만 지원되는 경우와 OpenLayers와 같이 라이브러리 형식으로 제공되는 경우도 있으나 이 연구에서는 시스템 구현을 위한 서버 구성에 적용되는 오픈소스를 사용하였다. 다른 OGC 표준 중에서 WPS를 주요 기능으로 지원하는 서버를 구축하는 경우에는 이 표준 활용에 필요한 요소를 모두 제공하는 PyWPS, 52˚ North WPS 등이 사용되는 경우가 많이 있지만 이 연구에서는 WPS의 연계나 확장 적용을 위하여 GeoServer를 사용하였다.

성능/효과

0 (Mueller, 2015)표준까지 개발되었다. 이 연구에서 적용한 응용사례는 최종 사용자를 위한 웹 서비스보다는 웹 서비스 운영과 관리를 위한 시범적용이다. 이러한 OGC 웹 표준을 적용하는 경우의 단점 또는 애로 사항은 이를 적용하기 위해서는 SW공학의 UML설계 도면을 이해해야 하며, 웹 서비스의 목적과 정보처리 기능에 따라 여러 가지 OGC 표준들이 서로 연계되어야 하므로 시스템 아키텍처가 복잡해질 수 있다는 점이다.

후속연구

현재 우리나라 원격탐사 분야에서 가장 발전이 안 된 분야는 웹 기반 응용 시스템을 포함한 정보통신기술 기반의 활용 연구라고 할 수 있다. 이 연구에서는 전통적인 원격탐사 연구와는 접근 방식이 다르지만 이러한 측면을 선험적으로 수행하여 앞으로 관련 기관의 웹 서비스 시스템 구축 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.
따라서 기존에 개발된 시스템에 이러한 표준 프로토콜 항목을 추가하면 비동기 처리를 통한 다양한 서비스 제공이 가능하다. 이 연구의 결과는 다중 센서 위성정보를 위한 데이터 센터로의 원격 접근과 공유, 위성정보 처리 기법의 공동 활용이나 다른 정보 자원과의 융합 처리 등을 위한 웹 서비스 개발에 적용할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	WMTS이란?	한편 WCS는 영상 정보를 포함하여 일반적으로 공간정보의 속성 값을 포함하는 격자형 공간 정보를 웹 매핑으로 표출할 수 있게 한다. WMTS는 공간정보를 축척별 계층적 격자형 자료구조로 구축하고 웹의 요청 변수에 따라 결과를 표출하는 데 이용되는 표준 사양이다. 이와 같은 웹 매핑을 위한 데이터 중심의 표준은 이미 많은 웹 서비스에서 채택, 적용하고 있으나, WPS 표준(Schut, 2007; Schaffer, 2012)은 실질적인 웹 기반 웹 정보처리 서비스 시스템 구축에 적용될 수 있는 프로토콜임에도 다른 나라의 경우에도 실제 적용 사례는 많지 않다.
	국내에서 공간정보 웹서비스에 대한 실질적인 적용이 필요한 이유는?	한편 국내에서는 Lee and Kang(2010)에서는국제표준화기구인Open Geospatial consortium, Inc (OGC)와 International Organization for Standard (ISO)에서 개발한 공간 정보 표준과 한국정보통신기술협회의 국내 공간 정보 표준 중에서 위성 영상 정보 관련 내용을 정리한 바 있는 데, 우리나라의 위성 정보 표준화 지향점은 주로 온, 오프라인의 데이터 교환 포맷에 주안점을 두고 있음을 알 수 있다. 그러나 현재 우리나라뿐만 아니라 많은 위성 보유국에서는 위성 정보 생산기관, 연구 산출물 생산 기관, 대민 서비스 기관 등 여러 관계 기관이 존재하고 있으며 웹을 통한 부가 정보 생산을 위한 자료 연계와 유통에 대한 관심이 증가하고 있다. 따라서 OGC 표준 중에서 공간정보 웹서비스(OGC Web Service: OWS)에 대한 실질적인 적용이 필요한 시점이라고 할 수 있다.
	WFS란?	WMS는 동적으로 공간 참조된 공간 정보를 일반적인 영상 파일 포맷으로 웹 클라이언트에서 표출할 수 있도록 한다. WFS는 웹 환경에서 XML 문법에 따라 공간 객체를 표현하도록 하는 Geography Markup Language (GML)을 이용하여 벡터 유형의 공간 객체에 대한 삽입, 갱신, 삭제, 질의 등과 같은 관계형 데이터베이스 기반의 기본 처리 연산을 지원하는 표준 프로토콜이다. 한편 WCS는 영상 정보를 포함하여 일반적으로 공간정보의 속성 값을 포함하는 격자형 공간 정보를 웹 매핑으로 표출할 수 있게 한다.

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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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