KR101685999B1 - 대용량 tin 데이터 분산 저장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대용량 TIN 데이터 분산 저장 관리장치에서 대용량 TIN 데이터를 분산 저장하는 방법에 있어서, 입력 TIN을 구성하는 삼각형들의 중심점의 제 1 좌표를 기준으로 정렬하는 단계, 블록 당 저장 가능한 삼각형 정보의 개수가 B개인 경우, 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B × B 개의 삼각형을 포함하는 1차 블록을 생성하는 단계, 상기 1차 블록에 속하는 삼각형들을 중심점의 제 2 좌표를 기준으로 정렬하는 단계, 상기 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B 개의 삼각형을 하나의 블록단위로 하는 TIN 블록들을 생성하는 단계, 생성된 TIN 블록들과 복수 개의 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계 및 상기 매핑정보에 기초하여 생성된 TIN 블록들을 복수 개의 TIN 데이터 저장소에 분산 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대용량 TIN 데이터를 공간적 인접성을 보장하여 저장 공간의 효율성을 제고하면서 저장소의 수를 고려하여 분산 저장할 수 있고, 대용량 TIN 데이터에 대한 공간 질의 처리 시 분산 저장되어 있는 TIN 데이터에 대해서 병렬적으로 접근하여 처리할 수 있는 장점이 있다.

Description

대용량 TIN 데이터 분산 저장 방법{Distributed Storage Method For Mass TIN Data}
본 발명은 지형정보를 표현하는 대용량 TIN 데이터를 병렬적으로 접근 가능한 저장소에 분산 저장하고 저장 구조를 반영하여 병렬 질의처리 하기 위한 장치 또는 방법에 관한 것이다.
TIN(Triangular Irregular Network)은 컴퓨터를 이용하여 수치적으로 표면을 표현하는 방법 중 하나로서, 삼각형으로 연결된 3차원 점들의 불규칙한 조합으로서 격자형(raster) 형식과 대비되는 벡터 형식의 표현 방법이다. TIN은 표고가 가장 비슷한 세점을 삼각형의 꼭지점으로 연결한 벡터 형태로서 수치표고모델(DEM : Digital Elevation Model)에 널리 사용되는 형태이다.
도1은 TIN의 예시도로서, TIN은 복수의 삼각면들을 포함하고, 맵피쳐(22)의 고도 좌표를 결정하기 위해서, 맵피쳐(22)가 위치한 삼각면을 알아야한다. 삼각면이 알려진 경우, 맵 피쳐의 수평 좌표에 기초하고 각 삼각면을 규정하는 데이터에 기초하여 고도 좌표가 연산될 수 있다. 이는 삼각면 상의 투영을 연산함으로써 행해질 수 있다.
인덱스 데이터는 맵 피쳐가 위치되는 삼각면을 식별하는 성능을 향상시키는 데 이용된다.
지형정보를 표현하는 TIN 데이터는 특성상 대용량 데이터이며 이를 저장하기 위해서 여러 개의 블록으로 분리하여 저장하고 있다. 그러나, 종래의 기술들은 TIN 데이터를 블록으로 분리하여 저장함에 있어 공간적 특성 및 질의 처리의 효율성을 고려하지 않고 단순히 인접한 삼각형들을 블록으로 묶고, 이들 블록을 단순하게 여러 개의 저장장치에 분산하여 저장하고 있다.
그러나 이러한 경우 삼각형들의 공간적 특성이나 질의 처리시의 각 저장장치의 접근 회수 등을 고려하지 않아 질의 처리 시에 TIN 데이터의 처리 성능이 저하되는 문제점이 있다.
관련 선행문헌으로서, 한국공개특허 2012-0122957에는 TIN 데이터를 데이터베이스에 저장함에 있어 격자의 복수개의 셀들에 대하여, 각 셀에 오버랩되는 각 삼각형의 식별정보를 포함하는 인덱스 정보를 데이터베이스에 같이 저장함으로써, 인덱스 데이터를 이용하여, 맵 피쳐가 잠재적으로 위치할 수 있는 삼각형의 소형 서브셋이 낮은 연산 비용으로 결정될 수 있고 그에 따라 실시간으로 고도 좌표를 결정하는 데 필요한 연산 복잡도가 경감될 수 있도록 하는 기술이 제시된 바 있다.
그러나, 상기 선행문헌은 TIN 상에 위치하는 맵 피쳐의 좌표 정보 연산 복잡도를 감소시키기 위한 기술로서, TIN 데이터의 블록 저장의 효율성에 대해서는 전혀 고려하지 않고 있다.
1. 한국공개특허 2012-0122957 2. 한국공개특허 2012-0122946
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 대용량 TIN 데이터를 공간적 특성과 질의 특성을 반영하여 병렬적으로 접근 가능한 다수의 저장 장치에 분산 저장하기 위한 장치 및 방법을 제안한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 대용량 TIN 데이터 분산 저장 관리장치에서 대용량 TIN 데이터를 분산 저장하는 방법에 있어서, 입력 TIN을 구성하는 삼각형들의 중심점의 제 1 좌표를 기준으로 정렬하는 단계, 블록 당 저장 가능한 삼각형 정보의 개수가 B개인 경우, 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B × B 개의 삼각형을 포함하는 1차 블록을 생성하는 단계, 상기 1차 블록에 속하는 삼각형들을 중심점의 제 2 좌표를 기준으로 정렬하는 단계, 상기 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B 개의 삼각형을 하나의 블록단위로 하는 TIN 블록들을 생성하는 단계, 생성된 TIN 블록들과 복수 개의 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계 및 상기 매핑정보에 기초하여 생성된 TIN 블록들을 복수 개의 TIN 데이터 저장소에 분산 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 TIN 데이터 분산 저장방법이 제공된다.
여기서, 상기 생성된 TIN 블록과 복수 개의 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계는 상기 생성된 TIN 블록들의 무게중심점을 제 1 및 제 2축으로 정렬하여 제 1 축에 대한 순번정보와 제 2축에 대한 순번정보를 이용하여 각 TIN 블록들의 논리적 2차원 좌표 정보를 생성하는 단계와 각 TIN 블록들의 논리적 2차원 좌표 정보와 병렬적으로 접근가능한 TIN 데이터 저장소의 개수 정보에 기초하여 각 TIN 블록과 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 동시 접근 가능성이 높은 TIN 블록들은 서로 다른 TIN 데이터 저장소에 매핑되는 것이 보다 바람직하다.
이러한 매핑방법으로서, 질의 처리시 인접 블록의 동시 접근성을 높일 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 하나의 일예로서, TIN 블록의 개수가 A×A인 경우, A×A개의 정방향 배열을 생성하고, 상기 정방향 배열에 대하여 상기 논리적 2차원 좌표정보를 할버트 순으로 정렬하여 순차적으로 TIN 데이터 저장소를 할당하여 질의 처리시 인접 블록의 동시 접근성을 높일 수 있다.
본 발명을 활용하여 대용량 TIN 데이터를 공간적 인접성을 보장하여 저장 공간의 효율성을 제고하면서 저장소의 수를 고려하여 분산 저장할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명을 활용하여 대용량 TIN 데이터에 대한 공간 질의 처리 시 분산 저장되어 있는 TIN 데이터에 대해서 병렬적으로 접근하여 처리할 수 있는 장점이 있다.
도1은 TIN의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 TIN 데이터 분산 저장 관리 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 TIN 데이터 블록 생성부(110)에서 TIN 블록을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 TIN 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 2차원적으로 정렬된 TIN 블록들에 대한 논리적 정방형 배열을 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 정방형 배열을 이용하여 2차원 논리 좌표를 갖는 TIN 블록에 대하여 저장장치 번호를 할당하는 방법의 예시들을 보여주는 도면이다.
도 7은 입력한 공간질의를 처리하기 위해 TIN 블록 검색 과정에서의 여러 가지 매핑 유형을 도시한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 TIN 데이터의 저장 공간의 효율성을 높이기 위하여 블록 크기를 만족할 때까지 인접한 삼각형 정보들을 동일한 블록에 저장함과 아울러, 공간 질의 처리 시 동시에 접근할 가능성이 높은 TIN 데이터 블록들은 저장 장치의 수를 고려하여 서로 다른 저장 장치에 분산되어 저장될 수 있도록 한 것이 핵심적인 특징으로서 이하에서는 도면을 참고하여 이에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 TIN 데이터 분산 저장 관리 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 대용량 TIN 데이터 분산 저장 관리 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, TIN 데이터 입력부(10), TIN 데이터 저장소(20) 및 TIN 데이터 질의 처리부(30)를 포함하여 구성된다.
TIN 데이터 입력부(10)는 입력되는 TIN 데이터를 TIN 데이터 저장소(20)에 저장하기 위하여 일정한 크기의 TIN 데이터 블록을 생성하는 TIN 데이터 블록 생성부(110)와 생성한 TIN 데이터 블록에 대해서 저장소를 할당하기 위한 TIN 블록 저장소 매핑 정보 생성부(120)를 포함하여 구성된다.
TIN 데이터 블록 생성부(110)는 입력된 TIN 데이터를 블록 단위 크기로 분할하는 기능을 수행하는데, 이를 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 TIN 데이터 블록 생성부(110)에서 TIN 블록을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이고, 도 4는 TIN 블록을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, TIN 데이터 블록 생성부(110)는 입력 TIN을 구성하는 삼각형들을 각 삼각형들의 중심점의 제 1 좌표 즉 x좌표를 기준으로 정렬한다(S300). 도 4는 다수개의 삼각형의 조합으로 표현되는 TIN 데이터 중 일부만을 표현한 것으로, 삼각형들의 중심점이 점으로 표시되어 있다. TIN 데이터 블록 생성부(110)는 각 삼각형들의 중심점의 x좌표를 산출하고, 각 삼각형들을 x좌표를 기준으로 오름차순으로 정렬한다. 도 4에서 삼각형들을 x좌표를 기준으로 정렬하면 T1, T2, T4, T7, T3, T4, T8, T6, T9 ...의 차례로 정렬될 수 있다.
삼각형들이 x좌표를 기준으로 정렬되면, TIN 데이터 블록 생성부(110)는 블록 당 저장 가능한 삼각형 정보의 개수가 B개인 경우, 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B × B 개의 삼각형을 포함하는 1차 블록을 생성한다(S310). 도 4는 B=3인 경우를 예시하는 것으로, 블록당 저장 가능한 삼각형 정보의 개수가 3인 경우, 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 3 × 3 즉, 9개의 삼각형을 포함하는 1차 블록(B)을 생성한다. 도 4에서 1차 블록(B)이 9개의 삼각형을 포함하는 점선으로 이루어지는 블록으로 표현되어 있다.
1차 블록(B)이 생성되면, TIN 데이터 블록 생성부(110)는 1차 블록(B)에 속하는 삼각형들을 중심점의 제 2 좌표 즉, y좌표를 기준으로 오름차순으로 정렬한다(S320). 즉, 도 4의 사례에서 1차 블록(B)에 포함된 9개의 삼각형들(T1 ~ T9)을 중심점의 y좌표를 기준으로 정렬하면, T2, T3, T1, T5, T6, T4, T9, T7, T8 의 순으로 정렬될 수 있다.
1차 블록(B)에 속하는 삼각형들이 중심점의 y좌표를 기준으로 정렬되면, TIN 데이터 블록 생성부(110)는 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B 개의 삼각형을 하나의 블록단위로 하는 TIN 블록을 생성한다(S330). 도 4의 경우 정렬된 삼각형들을 순차적으로 3개씩 묶어 3개의 TIN 블록을 생성한다.
TIN 블록 저장소 매핑 정보 생성부(120)는 TIN 데이터 블록 생성부(110)에 의해 생성된 TIN 블록들에 대해서 각 TIN 블록을 구성하는 삼각형들로 이루어지는 다각형의 무게 중심점을 x축, y축으로 정렬하여 x축에 대한 순번 x와 y축에 대한 순번 y를 이용하여 각 TIN 블록에 대한 논리적 2차원 좌표 정보를 생성한다. 생성된 TIN 블록의 개수가 A × A 개인 경우 TIN 블록들은 A × A 개의 정방형 배열에 매핑할 수 있다. 도 5는 2차원적으로 정렬된 TIN 블록들에 대한 논리적 정방형 배열을 나타낸 것으로서, TIN 블록의 개수가 4 × 4 = 16인 경우 정방형 배열의 예를 나타낸 것이다.
참고적으로, 도 5에서 2차원 좌표 (0 , 0)에 해당하는 TIN 블록은 블록의 무게중심점의 x 및 y 좌표가 전체(도 5에서는 16개) TIN 블록들 중에서 가장 작은 블록임을 나타낸다.
TIN 블록들에 대하여 논리적 2차원 좌표와 그에 대응되는 논리적 정방형 배열이 생성되면, TIN 블록 저장소 매핑 정보 생성부(120)는 생성된 TIN 블록들을 여러 개의 TIN 데이터 저장소(20)에 분산 저장한다. 분산 저장소의 개수는 TIN 데이터 저장소(20)에서 제공하는 병렬적으로 접근 가능한 개수로 정한다. 예를 들어, 병렬적으로 접근 가능한 디스크 개수가 이에 해당된다.
도 6은 도 5의 정방형 배열을 이용하여 2차원 논리 좌표를 갖는 TIN 블록에 대하여 복수 개의 TIN 데이터 저장소(20)를 할당하는 방법의 예시들을 보여주는 도면이다.
TIN 블록을 저장할 때에는 질의 처리시의 블록 접근을 고려하여 동시에 접근 가능한 블록들은 가능 한 다른 장치에 분산 저장하는 것이 바람직하다.
따라서, TIN 블록 저장소 매핑 정보 생성부(120)는 일반적으로 인접한 객체들은 질의 처리 시 동시에 접근 가능하므로 이를 반영하여 인접한 TIN 블록이 다른 TIN 데이터 저장소(20)에 할당되도록 배분한다.
도 6은 16개의 TIN 블록에 대하여 접근가능한 TIN 데이터 저장소(20)의 개수가 4인 경우를 예시한 것으로서, (1)은 각 TIN 블록들의 2차원 좌표값인 (x, y)에 대해서 (x + y)를 저장소 개수인 4로 나누었을 때의 나머지를 이용하여 TIN 데이터 저장소(20)를 할당한 예를 나타낸 것이고, (2)는 각 TIN 블록들의 2차원 좌표를 힐버트 순으로 정렬하여 순차적으로 TIN 데이터 저장소(20)를 할당한 예를 나타낸 것이다.
도 6의 매핑방법은 단지 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 국한되지 않고 질의 처리시의 블록 접근을 고려한 다양한 매핑 알고리즘이 적용될 수 있음은 물론이다.
TIN 데이터 저장소(20)은 TIN 블록 매핑 정보 생성부(120)에서 생성된 매핑정보에 기초하여 생성된 TIN 블록들을 저장하는 것으로서, 복수 개의 TIN 데이터 저장소(20)가 구비되는 것이 바람직하고, TIN 블록들은 이들 복수 개의 TIN 데이터 저장소(20)에 분산하여 저장된다.
예를 들어, N개의 병렬 디스크를 활용하여 TIN 데이터 블록이 저장될 수 있으며 본 발명에서는 병렬 디스크로 제한하지 않으며 병렬적으로 접근 가능한 장치 및 방법이 이에 해당된다.
TIN 데이터 질의 처리부(30)는 TIN 데이터 입력부(10)에서 TIN 데이터를 블록으로 구분하여 TIN 데이터 저장소(20)에 저장한 결과에 대해서 입력한 공간질의를 처리하여 질의 결과를 반환하는 구성요소이다.
이를 위하여 TIN 데이터 저장소(20)로부터 질의 조건을 만족하는 TIN 데이터 블록을 검색하는 TIN 데이터 블록 검색부(310)와 검색한 TIN 데이터 블록에 포함된 삼각형 정보를 이용하여 질의를 처리하는 TIN 데이터 병렬 질의 처리부(320)를 포함하여 구성된다.
공간질의를 만족하는 TIN 데이터 블록을 효과적으로 검색하기 위하여 TIN 데이터 블록 검색부(310)는 색인정보를 포함하여 구성할 수 있다. 색인정보는 TIN 블록에 포함된 삼각형 정보들을 포함하는 최소경계 사각형 또는 삼각형 정보들로 구성되는 외곽선으로 구성되는 다각형 정보 등이 가능하며 본 발명에서는 특정 방법으로 제한하지 않는다.
도 7은 입력한 공간질의를 처리하기 위해 TIN 블록 검색 과정에서의 여러 가지 매핑 유형을 도시한 것으로서, 입력한 공간질의를 처리하기 위해서 검색해야 하는 TIN 데이터 블록들은 도 5의 정방형 배열에 대해서 도 7과 같이 매핑할 수 있다. 질의 유형에 따라서 도 7의 (1), (2)와 같이 사각형 형태로 매핑될 수도 있지만 (3), (4)와 같이 비정형 다각형 형태로 매핑될 수도 있다.
TIN 데이터 블록 검색부(310)를 통하여 검색한 TIN 데이터 블록 내의 개별 삼각형 정보들을 이용하여 연산이 필요한 경우 TIN 데이터 병렬 질의 처리부(320)에서 이를 수행한다.
TIN 데이터 병렬 질의 처리부(320)의 병렬 처리 가능한 블록 수를 이용하여 TIN 데이터 블록을 생성한 경우 이를 이용하여 처리하거나 순차적으로 처리할 수 있도록 구성할 수 있다.
10 : TIN 데이터 입력부
110 : TIN 데이터 블록 생성부
120 : TIN 블록 저장소 매핑정보 생성부
20 : TIN데이터 저장소
30 : TIN 데이터 질의 처리부
310 : TIN 데이터 블록 검색부
320 : TIN 데이터 병렬질의 처리부

Claims (4)

  1. 대용량 TIN 데이터 분산 저장 관리장치에서 대용량 TIN 데이터를 분산 저장하는 방법에 있어서,
    입력 TIN을 구성하는 삼각형들의 중심점의 제 1 좌표를 기준으로 정렬하는 단계;
    블록 당 저장 가능한 삼각형 정보의 개수가 B개인 경우, 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B × B 개의 삼각형을 포함하는 1차 블록을 생성하는 단계;
    상기 1차 블록에 속하는 삼각형들을 중심점의 제 2 좌표를 기준으로 정렬하는 단계;
    상기 정렬된 삼각형들에 대하여 순차적으로 B 개의 삼각형을 하나의 블록단위로 하는 TIN 블록들을 생성하는 단계;
    생성된 TIN 블록들과 복수 개의 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계; 및
    상기 매핑정보에 기초하여 생성된 TIN 블록들을 복수 개의 TIN 데이터 저장소에 분산 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 TIN 데이터 분산 저장방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 TIN 블록과 복수 개의 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계는
    상기 생성된 TIN 블록들의 무게중심점을 제 1 및 제 2축으로 정렬하여 제 1 축에 대한 순번정보와 제 2축에 대한 순번정보를 이용하여 각 TIN 블록들의 논리적 2차원 좌표 정보를 생성하는 단계;
    각 TIN 블록들의 논리적 2차원 좌표 정보와 병렬적으로 접근가능한 TIN 데이터 저장소의 개수 정보에 기초하여 각 TIN 블록과 TIN 데이터 저장소 간의 매핑정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 TIN 데이터 분산 저장방법.
  3. 제2항에 있어서,
    동시 접근 가능성이 높은 TIN 블록들은 서로 다른 TIN 데이터 저장소에 매핑되는 것을 특징으로 하는 대용량 TIN 데이터 분산 저장방법.
  4. 제3항에 있어서,
    TIN 블록의 개수가 A×A인 경우, A×A개의 정방향 배열을 생성하고, 상기 정방향 배열에 대하여 상기 논리적 2차원 좌표정보를 할버트 순으로 정렬하여 순차적으로 TIN 데이터 저장소를 할당하는 것을 특징으로 하는 대용량 TIN 데이터 분산 저장방법.
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