최근 국제적으로 환경 및 기후변화 대응, 자원개발, 북극항로개척 등 남/북극을 통합한 양극해의 중요성이 대두되어 연구가 가속화되고 있다. 양극해 진출과 국제적 위상제고를 위하여 극지연구소에서는 2010년부터 쇄빙연구선 "아라온"호를 이용하여 현장연구를 수행하였고 이를 통해 다양한 종류의 극지 해양 관측 자료를 획득하여 양극해 연구를 수행하고 있다. 더 나아가 양극 해양환경 웹GIS 서비스 개발을 통해 양극해에서 획득한 해양 환경정보에 대한 GIS 데이터베이스를 구축하고, 본 시스템을 통해 연구 자료의 수집, 현장관측 자료의 표준화, 연구 자료의 가시화와 공간정보도 제작 등의 기능을 구현하여 제공하고 있다. 이를 통해 극지 해양 관측 자료의 접근성을 높여 국내 연구진뿐만 아니라 전 세계 극지 해양 연구자들 간의 정보 공유를 기대할 수 있는 창구를 마련하여 극지 해양연구의 질적, 양적 성장을 기대하고 있다.
최근 국제적으로 환경 및 기후변화 대응, 자원개발, 북극항로개척 등 남/북극을 통합한 양극해의 중요성이 대두되어 연구가 가속화되고 있다. 양극해 진출과 국제적 위상제고를 위하여 극지연구소에서는 2010년부터 쇄빙연구선 "아라온"호를 이용하여 현장연구를 수행하였고 이를 통해 다양한 종류의 극지 해양 관측 자료를 획득하여 양극해 연구를 수행하고 있다. 더 나아가 양극 해양환경 웹GIS 서비스 개발을 통해 양극해에서 획득한 해양 환경정보에 대한 GIS 데이터베이스를 구축하고, 본 시스템을 통해 연구 자료의 수집, 현장관측 자료의 표준화, 연구 자료의 가시화와 공간정보도 제작 등의 기능을 구현하여 제공하고 있다. 이를 통해 극지 해양 관측 자료의 접근성을 높여 국내 연구진뿐만 아니라 전 세계 극지 해양 연구자들 간의 정보 공유를 기대할 수 있는 창구를 마련하여 극지 해양연구의 질적, 양적 성장을 기대하고 있다.
In recent years, polar research has been focused on climate change, natural resources, and development of a new North Pole Route. Since 2010, the Korea Polar Research Institute has been collecting various in situ data from the Arctic/Antarctic oceans using ARAON, which is the first effort of Korea t...
In recent years, polar research has been focused on climate change, natural resources, and development of a new North Pole Route. Since 2010, the Korea Polar Research Institute has been collecting various in situ data from the Arctic/Antarctic oceans using ARAON, which is the first effort of Korea toward leading global polar research. As a part of these activities, a web-based GIS service was developed to collect in situ data and to standardize data formats. Visualizations of in situ measurements and thematic maps were also developed to improve both the quantitative and qualitative quality of polar ocean research, and to increase accessibility of polar oceanographic data. This system will ultimately share all of the data acquired from the Arctic/Antarctic oceans with international research groups.
In recent years, polar research has been focused on climate change, natural resources, and development of a new North Pole Route. Since 2010, the Korea Polar Research Institute has been collecting various in situ data from the Arctic/Antarctic oceans using ARAON, which is the first effort of Korea toward leading global polar research. As a part of these activities, a web-based GIS service was developed to collect in situ data and to standardize data formats. Visualizations of in situ measurements and thematic maps were also developed to improve both the quantitative and qualitative quality of polar ocean research, and to increase accessibility of polar oceanographic data. This system will ultimately share all of the data acquired from the Arctic/Antarctic oceans with international research groups.
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문제 정의
또한 PC버전을 통해 인터넷 접속이 어려운 현장에서 실시간으로 획득되는 연구 자료를 개별적으로 가시화해서 이전 자료들과 비교 확인함으로써 현장연구의 효율성을 높였다. 그밖에 연구항차와 관련된 항차보고서, 관련 현장사진 및 관련 연구논문 등을 제공함으로써 현장조사 경험이 없는 자료 사용자가 현장자료에 대한 이해를 높이고자 하였다.
이에 극지연구소에서 기보유하고 있는 양극해 해수 및 해저환경정보(해양물리, 해양화학, 해양생물 및 해양지질 등)에 대한 GIS 데이터베이스(DB)를 구축하고 웹 기반 GIS를 구축함으로써 사용자가 필요로 하는 해수 및 해저환경 정보에 대한 접근성을 높이고 효율적인 자료의 검색, 정보의 확인 및 전 세계의 극지해양 연구자들간의 정보공유 기능을 구현하였다. 또한 현장관측 자료의 입출력 기능을 구현하여 p-WebGIS에서 기 구축된 DB를 극지 현장연구에서 획득한 자료와 비교, 분석하는 등의 활용이 가능하게 하여 현장연구의 편의성 제고 및 연구활동 활성화를 증대시키고, p-WebGIS를 통하여 가시화가 이루어지는 환경주제도를 지도집 형태로 출력 가능하고자 하였다.
본 시스템의 목적은 전 세계 극지해양 연구자들에 의해 지속적으로 생산되는 해양환경자료를 보다 효율적으로 관리하고 지속적인 자료의 공유를 통해 연구의 질과 양 모두를 향상시키는데 있다. 이를 위해서는 연구자별로 각기 다른 형태로 획득된 관측 자료를 공간자료의 형태로 손쉽게 변환되어야 한다.
하지만 자료의 표준화와 공유 창구의 부재는 더욱 활발한 자료 공유를 어렵게 하고 있다. 이에 본 연구에서는 쇄빙연구선 아라온을 이용하여 양극 해양에서 획득한 해양 및 지구물리 관측 자료를 공간 정보화하여 웹GIS를 통해 보다 효율적으로 관리하고 직관적으로 가시화하는 시스템을 개발하였다. 또한 획득이 어려운 극지해양자료를 국내 연구자뿐 아니라 미국, 캐나다, 영국 등 국제공동연구 그룹과 활발하고 안전하게 공유할 수 있는 창구를 제공함으로써 극지해양환경 연구의 질적, 양적 발전을 기대할 수 있다.
제안 방법
남극지역에서는 2008년 국토지리정보원의“기본계획”수립 및 세종/장보고기지 주변의 측량 및 지도 제작이 수행되었고, 2009/2010년 세종기지 주변의 통합기준점, 조위관측소, 위성기준점 설치 및 관측을 하였고, 위성영상을 이용하여 1/5,000 수치지형도와 1/25,000 수치지형도, 수치표고모델, 남극전도, 입체그림지도를 제작하였다. 2010/2011년에 장보고기지 주변 위성영상을 이용하여 1/5,000 수치지형도, 1/25,000 수치지형도, 수치표고모델, 정사영상을 제작하였고, 2011/2012년 위성영상을 이용하여 장보고기지 주변의 1/60,000 해빙변화지도와 1/25,000 빙하변화지도를 제작하였다. 2012년과 2013년에는 장보고기지 주변 GPS 측량, 위성기준점 설치 및 1/60,000 해빙변화지도를 추가로 제작하였다.
2010/2011년에 장보고기지 주변 위성영상을 이용하여 1/5,000 수치지형도, 1/25,000 수치지형도, 수치표고모델, 정사영상을 제작하였고, 2011/2012년 위성영상을 이용하여 장보고기지 주변의 1/60,000 해빙변화지도와 1/25,000 빙하변화지도를 제작하였다. 2012년과 2013년에는 장보고기지 주변 GPS 측량, 위성기준점 설치 및 1/60,000 해빙변화지도를 추가로 제작하였다. 북극지역에 대해서는 2013년부터 국토교통부에서“기본계획”수립 및 연차별 지도제작이 수행되고 있고, 2014년 스발바르 지역과 그린란드 지역에 대한 해안선 및 빙하 변화도를 제작하였다.
그림 2는 p-WebGIS의 하드웨어/소프트웨어 구성을 나타낸 것으로 GIS, DB, 웹서버를 독립적으로 구성하여 하드웨어와 DB를 효율적으로 사용하고 관리할 수 있게 설계하였다. 또한 현장연구자들의 요구사항을 고려하여 웹 기반으로 개발된 p-WebGIS를 PC용 포팅작업을 통해 인터넷 접속이 어려운 현장 연구 시 자료의 입출력이 가능하도록 하여 현장 관측 자료를 실시간으로 가시화, 분석함으로써 연구수행의 효율을 높일 수 있게 설계하였다 (그림 1 참조).
p-WebGIS는 웹 기반의 양극해 시/공간 해수/해저 종합 환경도 작성과 활용시스템으로 양극해역에서 쇄빙연구선 아라온을 이용하여 획득한 연구 자료의 개방 및 공유로 환경변화 현상에 대한 이해와 연구 활동을 돕고, 극지 글로벌 이슈에 대한 국가 대응 전략의 기반을 제공하기 위한 시스템이다. 이를 위해 남극해와 북극해의 기본도 및 양극해에서 획득한 연구 자료를 수집하고, 자료 포맷 변환, 극좌표계 변환 등 웹 GIS 서비스를 위한 데이터를 구축하고, 이를 시스템에 반영하여 자료의 입출력 및 가시화 기능을 웹 서비스를 통해 제공한다.
양극 해양환경 웹GIS(이하 p-WebGIS)(p-WebGIS, 2016)는 양극해역에서 일어나는 다양한 환경변화에 대한 해저 환경 주제도를 활용 및 공유하기 위한 웹 기반의 양극해 해양환경공간정보 시스템이다. 이에 극지연구소에서 기보유하고 있는 양극해 해수 및 해저환경정보(해양물리, 해양화학, 해양생물 및 해양지질 등)에 대한 GIS 데이터베이스(DB)를 구축하고 웹 기반 GIS를 구축함으로써 사용자가 필요로 하는 해수 및 해저환경 정보에 대한 접근성을 높이고 효율적인 자료의 검색, 정보의 확인 및 전 세계의 극지해양 연구자들간의 정보공유 기능을 구현하였다. 또한 현장관측 자료의 입출력 기능을 구현하여 p-WebGIS에서 기 구축된 DB를 극지 현장연구에서 획득한 자료와 비교, 분석하는 등의 활용이 가능하게 하여 현장연구의 편의성 제고 및 연구활동 활성화를 증대시키고, p-WebGIS를 통하여 가시화가 이루어지는 환경주제도를 지도집 형태로 출력 가능하고자 하였다.
성능/효과
또한 각 현장자료는 위성에서 획득한 National Snow & Ice Data Center에서 제공하는 일간/월간 해빙농도 영상 (그림 5(a)) 또는 위성 원격탐사 센서인 MODIS에서 획득한 월간 클로로필 영상(그림 5(b))과 중첩하여 가시화함으로써 현장조사 당시 해빙 및 클로로필의 상태를 비교할 수 있는 기능을 제공하고 있어 연구의 효율성을 높이고 있다. 또한 PC버전을 통해 인터넷 접속이 어려운 현장에서 실시간으로 획득되는 연구 자료를 개별적으로 가시화해서 이전 자료들과 비교 확인함으로써 현장연구의 효율성을 높였다. 그밖에 연구항차와 관련된 항차보고서, 관련 현장사진 및 관련 연구논문 등을 제공함으로써 현장조사 경험이 없는 자료 사용자가 현장자료에 대한 이해를 높이고자 하였다.
또한 p-WebGIS의 사용자는 일반 사용자와 관리자에 의해 승인된 연구 사용자로 권한이 나누어져 관리된다. 모든 연구 자료의 원시 데이터 값은 웹 상에서 직접적으로 표출되지 않고 공간분포나 그래프 등의 가시화된 형태의 결과만이 표출되도록 설계하여 원시 데이터 값의 보호가 이루어진다. 하지만 승인된 연구 사용자의 경우 원시데이터의 요청과 데이터의 실제 소유자의 승인 과정을 통해 원시데이터를 다운로드 받을 수 있도록 하여 연구 데이터의 안전한 공유를 기대할 수 있다.
후속연구
또한 획득이 어려운 극지해양자료를 국내 연구자뿐 아니라 미국, 캐나다, 영국 등 국제공동연구 그룹과 활발하고 안전하게 공유할 수 있는 창구를 제공함으로써 극지해양환경 연구의 질적, 양적 발전을 기대할 수 있다. 더 나아가 연구뿐만 아니라 해양에 대한 관심을 가지거나 공부하고 있는 학생들을 위한 교육용으로도 유용한 수단이 될 것으로 기대되며, 일반 국민들이 극지의 해양환경을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
이를 위해서는 연구자별로 각기 다른 형태로 획득된 관측 자료를 공간자료의 형태로 손쉽게 변환되어야 한다. 따라서 향후 해양환경 관측 자료의 효율적인 관리와 확장, 공유를 위해서는 데이터베이스의 국제 표준화를 위한 연구도 함께 이루어져야 할 것이다. 또한 시스템의 쉽고 활발한 사용을 위해 실제 사용자들의 정확한 요구 분석과 다양한 해양 GIS 구축 사례(Lee et al.
따라서 향후 해양환경 관측 자료의 효율적인 관리와 확장, 공유를 위해서는 데이터베이스의 국제 표준화를 위한 연구도 함께 이루어져야 할 것이다. 또한 시스템의 쉽고 활발한 사용을 위해 실제 사용자들의 정확한 요구 분석과 다양한 해양 GIS 구축 사례(Lee et al., 2006)를 통해 좀 더 사용자 친화적인 인터페이스의 개발 및 자료의 종류별 특성에 맞는 가시화 방법 개발이 필요하다. 마지막으로 인터넷 환경 구축이 어려운 현장연구에서 유용한 좀 더 다양한 GIS 공간분석 기능의 지원이 가능한 데스크탑 버전의 현장지원 시스템의 추가 개발 또한 향후 연구에서 충분히 고려할 필요가 있다.
, 2006)를 통해 좀 더 사용자 친화적인 인터페이스의 개발 및 자료의 종류별 특성에 맞는 가시화 방법 개발이 필요하다. 마지막으로 인터넷 환경 구축이 어려운 현장연구에서 유용한 좀 더 다양한 GIS 공간분석 기능의 지원이 가능한 데스크탑 버전의 현장지원 시스템의 추가 개발 또한 향후 연구에서 충분히 고려할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
양극해역의 효율적인 극지해양 과학영토 관리 및 환경변화 대응이 필요한 이유는 무엇인가요?
최근 우리나라의 극지연구에 대한 국가적 입지가 가파르게 상승되고 있으나, 급격한 양극 해양 환경변화에 과학적이고 구체적인 자료가 빈약하고 극지인프라(남극 세종과학기지, 남극 장보고과학기지, 북극 다산과학기지, 쇄빙연구선 아라온)를 활용하기 위한 연구지역 다변화 및 핵심 연구 역량 부족 등 절대 규모면에서 아직 미미한 실정이다. 2009년 11월 국적 쇄빙연구선 아라온을 보유함으로써 양극해역에서 일어나는 다양한 환경변화 현상에 대한 특성 이해 및 시공간 규모의 해수 및 해저 공간정보도 구축이 가능해짐에 따라 극지 해양탐사의 국제적인 리더쉽 확보가 가능해지고, 미래 극지해역 활용 기반 구축을 위한 양극해 통합 공간정보도 사업을 수행할 능력을 보유하게 되었다. 미래의 극지해 활용 기반 수립을 통합적으로 추진하기 위하여 극지해 연구 추진방식을 급격하게 변화하고 있는 태평양측 양극해(북극항로 주변 서북극해, 서남극 로스해 주변)의 해양환경을 비교할 수 있는 종합 공간 정보도 구축의 필요성이 대두되었다. 따라서 과거 단일지역 연구에서 양극해역 통합 비교 연구로 전환하여 단계별로 연구대상 지역을 구분하여 집중적이고 체계적이며 종합적인 연구 추진을 통해 양극해역의 효율적인 극지해양 과학영토 관리 및 환경변화 대응이 필요하다(Kim, 2011; Ministry of Oceans and Fisheries, 2016).
p-WebGIS는 어떤 시스템인가요?
p-WebGIS는 웹 기반의 양극해 시/공간 해수/해저 종합 환경도 작성과 활용시스템으로 양극해역에서 쇄빙연구선 아라온을 이용하여 획득한 연구 자료의 개방 및 공유로 환경변화 현상에 대한 이해와 연구 활동을 돕고, 극지 글로벌 이슈에 대한 국가 대응 전략의 기반을 제공하기 위한 시스템이다. 이를 위해 남극해와 북극해의 기본도 및 양극해에서 획득한 연구 자료를 수집하고, 자료 포맷 변환, 극좌표계 변환 등 웹 GIS 서비스를 위한 데이터를 구축하고, 이를 시스템에 반영하여 자료의 입출력 및 가시화 기능을 웹 서비스를 통해 제공한다.
p-WebGIS는 무엇을 제공하나요?
p-WebGIS는 연구해역 위치를 검색하고 연구정점의 수온, 염분, 밀도 등의 해저환경자료 및 해양환경도를 공간적으로 가시화하고 통계 그래프 생성 등의 기능을 간편하게 접근할 수 있도록 사용자 인터페이스를 제공한다. 표 1은 본 시스템에서 제시하고자하는 기능적인 요구사항을 프로그램 메뉴를 중심으로 정리한 것으로 기본 지도제어 기능, 래스터/벡터 레이어 관리, 3차원 가시화 기능, 현장자료 검색/다운로드/업로드 등의 사용자 기능과 사용자통계, 데이터/시스템코드 및 심볼 관리 등 관리자 기능을 제공한다.
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