공간정보오픈플랫폼 지도서비스인 브이월드에서는 다양한 국가공간정보를 제공하고 있다. 최근 IT기술발달에 따라 사물인터넷, 자율주행차 등의 신산업과 융합할 수 있는 3차원 공간정보의 수요가 증가하고 있다. 3차원 공간정보 데이터는 구조가 복잡하고 용량이 커서 서비스를 위해 많은 컴퓨터 자원이 요구된다. 브이월드를 비롯한 3차원 지도 서비스는 대부분 성능을 고려해 바이너리 형태의 데이터를 구축하여 사용하고 있다. 그러나 이러한 형태의 데이터는 명세서에 대한 정확한 이해가 없는 경우에 다른 서비스에서 사용하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 바이너리 형태로 구축된 차세대 브이월드 3차원 포맷의 호환성을 개선하고 사용자의 편리성을 높이기 위해 데이터 직렬화 기법을 제안하였다. 바이너리 데이터와 데이터 직렬화 기법을 적용한 데이터의 성능을 테스트한 결과 직렬화된 데이터의 성능이 바이너리 데이터와 유사한 성능을 보였다. 따라서 직렬화가 적용된 3차원 데이터 포맷을 사용한다면 브이월드 성능의 저하 없이 다른 서비스와의 호환성을 얻을 수 있다.
공간정보 오픈플랫폼 지도서비스인 브이월드에서는 다양한 국가공간정보를 제공하고 있다. 최근 IT기술발달에 따라 사물인터넷, 자율주행차 등의 신산업과 융합할 수 있는 3차원 공간정보의 수요가 증가하고 있다. 3차원 공간정보 데이터는 구조가 복잡하고 용량이 커서 서비스를 위해 많은 컴퓨터 자원이 요구된다. 브이월드를 비롯한 3차원 지도 서비스는 대부분 성능을 고려해 바이너리 형태의 데이터를 구축하여 사용하고 있다. 그러나 이러한 형태의 데이터는 명세서에 대한 정확한 이해가 없는 경우에 다른 서비스에서 사용하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 바이너리 형태로 구축된 차세대 브이월드 3차원 포맷의 호환성을 개선하고 사용자의 편리성을 높이기 위해 데이터 직렬화 기법을 제안하였다. 바이너리 데이터와 데이터 직렬화 기법을 적용한 데이터의 성능을 테스트한 결과 직렬화된 데이터의 성능이 바이너리 데이터와 유사한 성능을 보였다. 따라서 직렬화가 적용된 3차원 데이터 포맷을 사용한다면 브이월드 성능의 저하 없이 다른 서비스와의 호환성을 얻을 수 있다.
The V-world, Spatial information open platform map service, provides various national spatial data. Recently, with the development of IT technology, demand for 3D geospatial data that can be merged with new industries such as Internet of Things(IoT) and autonomous vehicles is increasing. Because 3D ...
The V-world, Spatial information open platform map service, provides various national spatial data. Recently, with the development of IT technology, demand for 3D geospatial data that can be merged with new industries such as Internet of Things(IoT) and autonomous vehicles is increasing. Because 3D geospatial data is large and complex, many computer resources are used to provide map services. Most of the 3D map services, such as Vworld, are constructed binary data in consideration of performance. However, this type of data is incompatible because it is difficult to use in other services if there is no precise understanding of the specification. In this paper, we propose a data serialization method to improve the compatibility of new Vworld 3D format which is constructed in binary form. The performance of binary data and serialized binary data is tested and compared. As a result, it is expected that the data using the serialization technique will be similar to the binary data and contribute to improve compatibility.
The V-world, Spatial information open platform map service, provides various national spatial data. Recently, with the development of IT technology, demand for 3D geospatial data that can be merged with new industries such as Internet of Things(IoT) and autonomous vehicles is increasing. Because 3D geospatial data is large and complex, many computer resources are used to provide map services. Most of the 3D map services, such as Vworld, are constructed binary data in consideration of performance. However, this type of data is incompatible because it is difficult to use in other services if there is no precise understanding of the specification. In this paper, we propose a data serialization method to improve the compatibility of new Vworld 3D format which is constructed in binary form. The performance of binary data and serialized binary data is tested and compared. As a result, it is expected that the data using the serialization technique will be similar to the binary data and contribute to improve compatibility.
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문제 정의
이와 같은 데이터 형태의 장단점을 고려하여 본 연구에서는 Kim et al.(2017)에서 제안한 포맷을 활용하여 브이월드에 적합한 데이터 직렬화 기법의 도입을 제안하고자 한다. 이를 위해 우선 대표적인 데이터 직렬화 기법들을 비교분석하고, 서비스 성능 테스트를 수행하였다.
데이터 공개와 활용에 용이한 데이터 직렬화 기법을 적용한 데이터와 성능에 장점이 있는 기존 방식의 데이터의 서비스 속도를 비교하기 위한 테스트를 진행했다. 전체 서비스 절차 중 인덱스 파일을 요청하고 객체 파일 정보를 추출하는 작업에 해당하는 내용이므로 인덱스 데이터를 대상으로 했다.
국가에서 공간정보의 개방과 활용을 지원하기 위해 구축한 브이월드는 서비스 속도만큼 데이터를 활용하기 위한 환경도 중요하다. 본 연구는 브이월드의 3차원 데이터를 보다 쉽게 활용하기 위한 방법으로, 데이터 서비스를 위한 인덱스포맷에 데이터 직렬화 기법을 적용하기 위해 서비스 성능을 테스트했다.
차세대 브이월드 3차원 데이터 포맷에서 데이터 직렬화 기법의 도입을 검토한 이유는 호환성을 개선하기 위해서였다. 포맷별 서비스 성능 테스트 결과, 직렬화된 데이터가 바이너리 데이터와 비슷한 성능을 가진 것으로 나타났다.
제안 방법
Kang(2017)은 최근 3차원 지도 서비스 환경 변화를 반영하고, 3차원 공간데이터의 렌더링 속도를 개선하기 위한 방안을 모색하였다. HTML5 및 WebGL 환경에서 산술처리 속도를 향상시키고, 개별 구축된 모델링 데이터를 타일 단위로 렌더링함으로써 속도를 개선하는 방안을 제안하였다. 서비스 방식을 개선하는 연구 외에 포맷 자체를 개선하는 연구도 진행되었다.
현재 브이월드의 3차원 지도서비스는 수많은 이종의 건물들이 각각 단일 모델로 구성되어 있어 모델 요청과 이를 화면에 그리는 드로우 콜(draw call)이 다수 발생한다. 따라서 모델 요청수와 드로우 콜을 줄일 수 있는 3D Tiles의 B3DM과 렌더링 대상의 탐색 속도를 향상시킬 수 있는 쿼드트리 알고리즘을 적용하는 방안을 제안하였다. Kang(2017)은 최근 3차원 지도 서비스 환경 변화를 반영하고, 3차원 공간데이터의 렌더링 속도를 개선하기 위한 방안을 모색하였다.
비록 내부적으로 구축한 환경이지만 네트워크 환경에서는 전송 지연, 전파 지연, 큐 지연, 노드 처리 지연 등으로 인해 일정한 속도를 담보할 수 없다. 따라서 이와 같이 일정하지 않은 결과를 보완하고 성능의 추세를 비교하기 위해 20회의 반복 테스트를 진행했다. 이를 통해 프로토콜 버퍼와 에이브로가 적용된 포맷이 기존에 구축된 바이너리 포맷과 비교해 성능이 떨어지지 않는 것을 확인했다.
바이너리 형태로 제작된 차세대 브이월드 데이터의 호환성 개선을 위한 방법으로 데이터 직렬화 기법의 적용을 검토하였다. 검토 대상은 구글의 프로토콜 버퍼(Protocol Buffer)와 아파치(Apache)의 에이브로(Avro)이다.
성능 비교를 위한 테스트 시나리오는 크게 두 가지로 구성했다. 우선 인덱스 데이터를 호출하여 응답받는 시간을 체크하기 위해 249개의 서로 다른 URL을 순차적으로 호출하고 다운로드 받는데 걸리는 시간을 측정했다. 이후 다운로드받은 249개 데이터의 정보를 해석하는데 걸리는 시간을 각 데이터별로 측정하였다.
(2017)에서 제안한 포맷을 활용하여 브이월드에 적합한 데이터 직렬화 기법의 도입을 제안하고자 한다. 이를 위해 우선 대표적인 데이터 직렬화 기법들을 비교분석하고, 서비스 성능 테스트를 수행하였다.
이후 다운로드받은 249개 데이터의 정보를 해석하는데 걸리는 시간을 각 데이터별로 측정하였다. 이와 같은 방식의 테스트를 20회씩 반복하여 테스트를 진행하고 전체 소요시간과 평균시간을 계산해 4개 포맷을 비교했다. 예를 들어 테스트 데이터 3번의 테스트 결과는 표 6과 같다.
대상 데이터
바이너리 형태로 제작된 차세대 브이월드 데이터의 호환성 개선을 위한 방법으로 데이터 직렬화 기법의 적용을 검토하였다. 검토 대상은 구글의 프로토콜 버퍼(Protocol Buffer)와 아파치(Apache)의 에이브로(Avro)이다. 프로토콜 버퍼는 구글의 검색 서비스를 비롯한 대부분의 서비스에 적용되어 사용되고 있고(Google, 2017), 관련된 참고자료를 찾기에 용이하다.
우선 인덱스 데이터를 호출하여 응답받는 시간을 체크하기 위해 249개의 서로 다른 URL을 순차적으로 호출하고 다운로드 받는데 걸리는 시간을 측정했다. 이후 다운로드받은 249개 데이터의 정보를 해석하는데 걸리는 시간을 각 데이터별로 측정하였다. 이와 같은 방식의 테스트를 20회씩 반복하여 테스트를 진행하고 전체 소요시간과 평균시간을 계산해 4개 포맷을 비교했다.
데이터 공개와 활용에 용이한 데이터 직렬화 기법을 적용한 데이터와 성능에 장점이 있는 기존 방식의 데이터의 서비스 속도를 비교하기 위한 테스트를 진행했다. 전체 서비스 절차 중 인덱스 파일을 요청하고 객체 파일 정보를 추출하는 작업에 해당하는 내용이므로 인덱스 데이터를 대상으로 했다.
테스트 데이터는 브이월드의 여의도 지역 데이터 249개를 대상으로 각각의 포맷별로 준비했다. 폴더 구조와 파일의 명명 규칙은 현재 브이월드와 동일하게 구성했다.
폴더 구조와 파일의 명명 규칙은 현재 브이월드와 동일하게 구성했다. 포맷별 데이터 생성은 DAT 포맷의 원본 데이터를 SPI 포맷으로 변환한 후, 프로토콜 버퍼와 에이브로 기법을 적용한 데이터를 생성했다.
성능/효과
743초 정도로 큰 차이는 없다고 볼 수 있다. 두 번째 테스트의 경우에이브로 방식의 파일이 가장 빨랐고 프로토콜 버퍼 방식의 파일이 가장 느렸다. 하지만 이 두 방식의 시간 차이는 첫 번째 테스트보다 더 미세한 0.
두 번째 테스트인 파일을 읽는 속도 역시 에이브로가 가장 빨랐고 SPI, DAT, 프로토콜 버퍼 순으로 나타났다. 하지만 20회를 반복한 전체 시간이 아닌 1회를 기준으로 비교해보면 가장 빠른 포맷과 느린 포맷이 계속 변하는 것을 확인할 수 있다.
따라서 이와 같이 일정하지 않은 결과를 보완하고 성능의 추세를 비교하기 위해 20회의 반복 테스트를 진행했다. 이를 통해 프로토콜 버퍼와 에이브로가 적용된 포맷이 기존에 구축된 바이너리 포맷과 비교해 성능이 떨어지지 않는 것을 확인했다.
전체 데이터에 대한 테스트 결과는 3번 데이터와 또 다른 양상을 보인다. 첫 번째 테스트 시간은 미세하지만 DAT 파일이 가장 빨랐고에이브로 기법을 적용한 파일이 가장 느렸다. 두 방식의 차이는 약 1.
테스트 데이터 3번의 결과를 살펴보면 첫 번째 테스트인 파일 요청 후 다운로드 시간은 에이브로 기법이 적용된 파일이 가장 빨랐다. 그리고 SPI, 프로토콜 버퍼, DAT 파일 순으로 나타났다.
테스트를 네트워크 환경에서 진행하다 보니 테스트 결과가 일정하지 않고, 4개 포맷과 테스트 차수에 따라 지속적으로 변하는 현상을 보였다. 비록 내부적으로 구축한 환경이지만 네트워크 환경에서는 전송 지연, 전파 지연, 큐 지연, 노드 처리 지연 등으로 인해 일정한 속도를 담보할 수 없다.
파일의 크기는 현재 브이월드 인덱스 포맷인 DAT가 가장 크고 차세대 브이월드 포맷인 SPI와 직렬화 기법을 적용한 파일들이 상대적으로 작았다. 이는 차세대 브이월드 인덱스 포맷이 현재 브이월드 포맷에 비해 경량화되었고, 데이터 직렬화 기법은 차세대 포맷에 적용했기 때문이다.
차세대 브이월드 3차원 데이터 포맷에서 데이터 직렬화 기법의 도입을 검토한 이유는 호환성을 개선하기 위해서였다. 포맷별 서비스 성능 테스트 결과, 직렬화된 데이터가 바이너리 데이터와 비슷한 성능을 가진 것으로 나타났다. 따라서 성능의 저하 없이 호환성을 개선할 수 있으므로 직렬화 기법을 도입하는 것은 타당하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
데이터 직렬화 기법의 기능은 무엇인가?
데이터 직렬화 기법은 특정 언어로 데이터의 구조를 선언한 후, 컴파일을 통해 데이터를 사용하기 위한 코드를 자동으로 생성한다. 프로토콜 버퍼와 에이브로에서 사용하는 데이터 선언 언어와 컴파일러가 지원하는 프로그램 언어는 표 4와 같다.
브이월드의 3차원 건물데이터는 무엇으로 구성되어 있는가?
브이월드의 3차원 건물데이터는 지도상에 건물을 위치시키기 위한 인덱스(Index) 파일, 3차원 건물의 지오메트리 정보를 가지고 있는 객체(Object) 파일, 건물 외벽의 이미지 정보인 텍스쳐(Texture) 파일로 구성된다(Kim et al., 2017).
3차원 서비스의 성능을 최대화하기 위한 방법은 무엇인가?
이중 3차원 모델 정보를 서비스하기 위한 정보를 포함한 SPI 포맷의 데이터의 사양은 표 1, 2와 같다. 3차원 건물을 구성하는 모든 데이터는 성능을 위해 바이너리 형태로 저장되어 서비스되고, 데이터를 사용한 새로운 서비스 개발을 지원하기 위해 명세서를 공개하고 있다. 이는 3차원 서비스와 같이 컴퓨터 자원을 많이 사용하는 서비스에서 성능을 최대화하기 위한 방법이다.
참고문헌 (12)
Gaillard, J., A. Vienne, R. Baume, F. Pedrinis, A. Peytavie, and G. Gesquiere. 2015. Urban data visualisation in a web browser. Proceedings of the 20th International Conference of the 3D Web Technology. Heraklion, Crete, Greece, Jun. 18-21. 2015. pp.81-88.
Google. 2017. Protocol Buffers Developer Guide. available at: https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview
Hunt, P. 2017. Avro RPC Quick Start. available at: https://github.com/phunt/avrorpc-quickstart(Accessed March 03, 2018).
Jang, H.S., D.K. Kim, J.M. Kim, and I.S. Jang. 2016. Evaluating client application status for V-World Open API service. Spatial Information Research. 24:367-376.
Kang, S.C. 2017. Rendering speed Improvement of 3D Geospatial data based on HTML5/WebGL using Tile-Rendering. M.A. Thesis, Univ. of Seoul, Seoul, Korea. pp.75-76. (강석찬. 2017. 타일렌더링 기법을 이용한 HTML5/WebGL 기반 3차원 공간데이터 렌더링 속도 개선. 서울시립대학교 대학원 석사학위논문. 75-76쪽).
Kim, H.D., J.H. Kang, and H.J. Kim. 2017. A study on the improvement of 3d building data format for spatial information open platform. Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science 25(2):63-70 (김현덕, 강지훈, 김학준. 2017. 공간정보 오픈플랫폼 3차원 건물데이터 포맷 개선방안 연구. 한국지형공간정보학회지 25(2):63-70).
Kim, T.H., S.H. Yoo, and J.H. Go. 2017. Application of facilites for improving Vworld 3D Map Service. Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science 25(4):81-87 (김태훈, 유성환, 고준희. 2017. 브이월드 3차원 지도 서비스 향상을 위한 시설물 적용 방안 연구. 한국지형공간정보학회지 25(4):81-87).
Schilling, A., J. Bolling, and C. Nagel. 2016. Using glTF for streaming cityGML 3D city models. Proceedings of the 21st International Conference of the 3D Web Technology. Anaheim, CA, Jul. 22-24, 2016. pp.109-116.
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