공간 데이터베이스
태그 :
- 개념
- 문자와 숫자 등으로 표현되는 비공간 데이터와 공간 객체의 좌표 값으로 표현되는 공간 데이터의 집합
1. 비정형 공간 데이터의 저장 및 활용을 위한, 공간 DB(Spartial DB)의 개요
가. 공간 DB의 정의
- 문자와 숫자 등으로 표현되는 비공간 데이터와 공간 객체의 좌표 값으로 표현되는 공간 데이터의 집합.
나. 공간 DB의 등장 배경
- GIS 시스템, 위치정보 파악 등 지리정보를 이용하여 특정 위치에 대한 값을 보관하고 관리하기
위한 서비스 시장이 확대
- 최초에 군사목적으로 개발, 유도 미사일중 지리정보를 이용하여 위치를 추적, 정해진 목표를 타격하는 기술의 핵심기술로써 지리정보 시스템과 같은 “비정형 데이터”의 처리 기술이 필요
다. 공간 DB의 특징
- 지리객체인 기하(geometry)와 객체간 공간관계에 대한 위상(topology) 포함
- 비정형데이터의 처리 및 대량의 데이터 신속하게 처리
- 공간적(위상적, 기하학적) 특성을 반영
- 정렬이 불가능한 데이터를 위한 새로운 색인, 연산(R-Tree Index사용)
- 복잡한 정보를 표현할 수 있는 표현력 있는 데이터모델
- 공간 데이터와 비공간 데이터의 결합을 지원
II. 공간 DB의 유형 및 구성
가. 공간 DB의 유형
유형 |
설명 |
설계 DB |
컴퓨터 자원 설계, DB 객체들(빌딩, 자동차, 선반)설계 정보를 저장하는 DB 공간 무결성 제약 조건(Spatial Integrity Constraint)이 중요 |
지리 DB |
지리정보를 저장하는데 유용한 공간 DB 래스터(픽셀이미지) 데이터, 벡터 데이터의 좌표로 구성 |
나. 공간 DB의 구성도
다. 공간 DB의 구성요소
구성요소 |
기능 |
공간연산자 |
공간데이터베이스에서 원하는 데이터를 추출하는 기본연산 -종류 : 2차원 공간연산, 3차원공간연산, 시공간연산자, 위상 연산자 |
공간질의 처리 및 통합질의 처리 |
최소 비용으로 공간 질의 처리를 수행하기 위한 질의 수행 계획의 수립 공간질의 수행 : 공간 연산자를 이용한 질의 수행 통합질의 처리 : 공간질의와 속성질의로 분리, 공간 질의 처리 경과와 속성에 관한 질의 처리 결과를 통합 |
공간파일시스템 및저장매체관리자 |
저장되는 데이터 포맷 물리적 저장 장소등을 관리 가변길이에 대한 처리, 공간 데이터 클러스터링 |
공간 색인 |
검색: 공간 검색 조건 -> 공간 데이터의 저장 장소 R-Tree 구조: K차원의 공간객체를 K차원의 사각형 영역 안에 객체가 포함되도록 하는 기법 |
라. 공간 DB 운영체계
3. 공간 DB의 모델링과 질의 처리 단계
가. 공간 DB의 모델링
- 구성 : 공간 데이터 + 비공간 데이터(속성)
- 공간데이터 표현 방법
나. 공간데이터의 유형
데이터유형 |
사례 |
표현 방법 |
비연속적 (Discrete) |
Point, 좌표값 |
관계형 DBMS를 이용한 모델링 가능 Tuple의 추가 속성의 하나로서 처리할 수 있음 |
연속적 (Continuous) |
Lines, Region |
하나의 점이나 좌표 값으로 표현 불가, 별도의 DBMS 반드시 필요 |
다. 공간질의의 단계
단계 |
주요처리절차 |
여과 단계 |
공간질의를 만족하는 최소 경계 사각형을 갖는 모든 객체들을 찾아 후보 객체를 선정 |
정제 단계 |
여과단계에서 선택된 후보 객체들의 기하학적 데이터를 실제 질의에 만족하는지 확인 한 후 Return |
라. 공간 DB의 데이터 타입의 유형과 특징
데이터타입 |
저장타입 |
특징 |
비공간 (Non-Spatial) |
문자, 숫자 |
- 크기는 작으나 속성의 개수가 많음 - 특성속성은 가변적인 길이를 가질 수 있음. - 키값에 의한 검색이 일반적임 |
공간 (Spatial) |
점집합 |
- 몇 개의 점으로부터 수백개의 점까지 데이터 집합의 크기가 가변적임 - 공간의 위치에 의한 검색이 일반적인 연산임 |
래스터 (Raster) |
이미지 |
- 일반적으로 규모가 크며, 관련된 서술정보에 의한 검색이 일반적인 연산임 - 격자모양의 분할된 공간에서 공간을 구성하는 요소 - 3차원 입체 표현이 가능 |
위상 |
유도 (derive) |
- 공간객체 사이의 관계 - 관계는 저장되지 않으며, 효율적인 색인과 클러스터링이 필수 |
Vecter |
이미지 |
크기와 방향을 가지며 일반적인 좌표를 기초로 한 자료 구성방법 실 세계 현상을 0,1,2차원 공간 형상으로 표현 기하학정보 위상구조정보 메타데이터로 구성 |
4. 공간DB와 일반DB의 비교
구분 |
일반DB |
공간 DB |
차원 |
1차원 또는 비대칭적 다차원 |
2차원 또는 대칭적 다차원 |
정렬성 |
정렬가능 |
정렬 불가능 |
크기 |
수GB ~ 수TB |
수TB ~ 수 Peta Byte (PB : 1024 TB, TB : 1024 GB) |
복잡도 |
비교적 단순 |
상대적 복잡 |
DBMS |
일반DBMS |
공간DBMS |
저장방식 |
공간데이터를 저장할 수 있는 Repository등 별도 저장방식 필요 |
모델링 후 해당 정보 저장 |
검색방식 |
Repository에 LDAP등을 활용 검색 |
SQL |
XML DB |
XML DB등 활용하여 다양한 정보 저장 |
사용필요 없음 |
5. 공간DB의 향후 전망
- 공간 인덱스 기술, 공간연산자 등 기술은 새로운 타입의 질의 및 서비스 요구로 인한 성능향상과 같은 효율성 문제 외에도 시간 도메인의 통합적인 고려 필요
- 이동체 데이터모델에 대한 기술은 초보적 수준에 머물고 있으나 관련 표준 개발 촉진