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공간 데이터베이스

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

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