KR20020069782A - 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 데이터 사이즈를 감소시킴으로써 데이터의 빠른 처리 및 전송속도의 증가를 가능하게 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법에 관한 것이다. 본 발명은, 출력장치의 출력가능 최소한계치로 인하여, 변곡점이 방향변환을 출력표현할 수 없는 경우, 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점에 대한 공간데이터를 소거하여 데이터 압축하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법을 제공한다. 또한, 본 발명은, 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값이 256 미만인 경우 2바이트(x, y)를 할당하여 상기 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값을 표현하고, 상기 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값이 256 이상인 경우에는, 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하거나, 또는 연속되는 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하는 것 중 데이터 사이즈가 작게 차지하는 방식으로 상기 공간데이터의 상대 좌표 데이터 값을 표현하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법을 제공한다.

Description

지리정보시스템의 공간데이터 압축방법{METHOD FOR COMPRESSION A SPATIAL DATA OF THE GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM}

본 발명은 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 데이터 사이즈를 감소시킴으로써 데이터의 빠른 처리 및 전송속도의 증가를 가능하게 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법에 관한 것이다.

지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)은 자연 및 사회·경제적 정보를 지리적 공간 위치에 맞추어 입력, 저장하여 다양한 목적에 맞게 활용, 분석하는 기술로써 각종 데이터의 수집과 처리작업에 대해 경제성과 능률성을 제공하며, 최근 디지털 컴퓨터의 발전과 더불어 지리정보 데이터 저장 및 공간 정보 이용에 획기적인 계기를 마련해 주고 있다.

지리정보시스템은 실제 세계의 모델을 의미하며, 자료는 상호 관련되어 접근, 변화, 관리되기 때문에 환경변화의 분석, 경향분석(Analysis of trends) 또는 의사결정과 결과의 예측 등을 실험할 수 있는 모델이다. 이는 컴퓨터 기술과 공간자료(spatial data)를 효율적으로 이용하고자 시작되었는데, 자료수집 방법은 종래의 지도나 보고서, 최근에는 인공 위성이나 항공촬영용 비행기로부터 센서를 통하여 입수된 HDDT(High Density Digital Tape)의 수집 방법이 중요하게 작용하고 있다. 지리정보시스템을 정의하려고 하는 용어들을 크게 대별하면 기술적인 면과 문제해결의 면으로 나뉘는데, 기술적인 면의 정의는 컴퓨터와 관련된 점을 강조해서 GIS란, 사용자의 의도대로 지형에 관련된 공간 데이터에 대한 수집, 저장, 갱신이 용이하며, 변환과 관리를 하는 도구 일체라 하고 있였으며, 문제해결(problem solving)은 시스템의 해석적인 면을 부각시켜 문제해결 환경에 있어서 지형관련 데이터의 통합을 포함한, 의사결정지원시스템이라고 볼 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 GIS시스템은 컴퓨터와 필연적으로 결합되어 사용됨으로 인하여 데이터 사이즈가 GIS시스템의 성능을 좌우하게 된다. 즉, 지리정보의 검색, 분석, 저장 등과 관련된 데이터 처리를 함에 있어, 데이터 사이즈가 클수록 데이터 처리에 요구되는 총시간은 증가하게 되고, 다른 한편으로는 처리하고자 하는 컴퓨터의 최소 성능에 제한을 가하게 된다. 또한, 최근 활성화되고 있는 유·무선 인터넷을 통한 지리정보제공서비스를 클라이언트 컴퓨터가 접속하여 이용하고자 하는 경우, 데이터 사이즈가 클수록 지리정보 데이터를 이용하는데 요구되는 이용시간 증가를 야기하고 아울러 서버의 폭주 등의 문제점을 야기하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 데이터의 빠른 검색을 가능하게함과 아울러 데이터 사이즈의 최소화를 달성하는데 있다.

따라서, 본 발명은 목적은 데이터 처리에 요구되는 총시간을 절감시키고, 다른 한편으로는 처리하고자 하는 컴퓨터의 최소 성능에 제한을 가하지 않는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법을 제공하는데 있는 것이다.

또한, 본 발명은 클라이언트 컴퓨터가 지리정보 데이터를 이용하는데 요구되는 이용시간을 감소시키고, 아울러 서버의 폭주 현상을 방지할 수 있는데 목적이 있는 것이다.

도 1은 변곡점이 방향변환을 출력표현할 수 없는 일예를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 변곡점이 방향변환을 출력표현할 수 없는 또 다른 일예를 설명하기 위한 도면이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 출력장치의 출력가능 최소한계치로 인하여, 변곡점이 방향변환을 출력표현할 수 없는 경우, 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점에 대한 공간데이터를 소거하여 데이터 압축하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 연속하는 두 개의 변곡점의 상대거리가 상기 출력장치의 출력가능 최소한계치 미만의 길이를 구성하는 경우, 상기 연속하는 두 개의 변곡점 중 어느 하나가 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점이 된다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 세 개의 연속하는 변곡점 중, 가운데의 변곡점이 양측의 변곡점을 잇는 가상선과 이루는 높이가 상기 출력장치의 출력가능 최소한계치 미만의 길이를 구성하는 경우, 상기 가운데의 변곡점이 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점이 된다.

또한, 본 발명은, 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값이 256 미만인 경우 2바이트(x, y)를 할당하여 상기 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값을 표현하고, 상기 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값이 256 이상인 경우에는, 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하거나, 또는 연속되는 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하는 것 중 데이터 사이즈가 작게 차지하는 방식으로 상기 공간데이터의 상대 좌표 데이터 값을 표현하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 공간데이터의 상대 좌표 데이터 값을 연속되는 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하는 방식은, 상기 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값의 크기에 해당하는 바이트형으로 표현하거나, 또는 중간에 삽입점을 생성하여 상기 삽입점과의 상대 좌표 데이터 값을 하위 바이트형으로 표현하는 것 중 데이터 사이즈가 작게 차지하는 방식으로 표현한다.

이하, 본 발명의 바람직한 구체예를 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 데이터의 최소화를 위해서 엔터티 MBR(Minumum Boundary Rectangle, 최소 경계 사각형) 및 상대좌표 체계를 이용하여 가장 최소의 사이즈를 유지할 수 있도록 하였다.

일반적으로 지도에서 사용되는 좌표값으로는 TM 좌표값을 사용한다. TM 좌표체계란 구상의 지역을 평면으로 펼쳤을때에 가장 오차가 적도록 변환하여 주는 여러 투영법중 하나이며, 현재 우리나라에서 사용되고 있는 좌표체계는 TM 좌표체계를 사용하고 있다. 투영법이란 구 중심에서 빛을 쏘아 구상의 어떤 물체가 다시 평면상에 나타나는 것을 기준으로 만든 방법이기 때문에 그 기준점에 따라서 기준점과 멀어지면 멀어질수록 오차가 심해진다. 이를 방지하기 위하여 우리나라에서도 세가지 기준점을 가지고 투영을 하여 지도를 작성한다. TM 좌표값의 1이란 단위는 1m 를 나타낸다. 따라서 이것을 정수화 한다면 소수점 이하의 부분에서 반올림이 되므로, 그 정밀도가 1m 정도로 만들어지게 된다. 이 문제를 해결하기 위하여 기존의 좌표체계에 n배를 하여 그 정밀도를 높였으며, 기존의 좌표체계와 호환이 될 수 있도록 하였다. 예컨대, 본 발명에서 256이란 숫자는 실제 100m를 표시하는 것으로 좌표체계를 설정할 수 있다.

본 발명은 데이터를 압축하는데 있어서 다음의 두 가지에 중점을 두어 데이터 사이즈를 줄였다.

첫 번째로는, 기하학적 형상을 화면에 표시하는데에 있어서의 출력장치의 출력가능 최소한계치를 고려한 소거법을 이용하였다는 점이다. 여기서 출력장치로는 다양한 장치가 사용될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 모니터 이외에도, 휴대폰 단말기또는 항법장치의 액정모니터 또는 프린터 등이 포함될 수 있다.

컴퓨터 모니터의 경우, 화면상의 한 dot 가 한가지 색만을 표시할 수 있는데에 기인하여 최대 화면상에서 가로 1024*768 또는 1280*1024까지의 픽셀을 가진다고 보았을 때, 해당 스케일의 지도를 표시하기 위해서 사용되는 점들 중 중첩되어 나타나는 형상들을 수정하여 점들을 삭제하는 것이다. 즉, 출력장치의 출력가능 최소 한계치로 인하여, 변곡점이 의미를 상실하는 경우, 예컨대, 변곡점이 방향변환을 출력표현할 수 없는 경우, 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점에 대한 공간데이터를 소거하여 데이터 압축을 하는 것이다.

그래픽으로 형상을 나타내기 위해서는 점, 선, 면의 세가지 요소가 필수적이다. 점은 말 그대로 하나의 점을 뜻하며, 선은 점과 점을 이은 형상을 나타내며, 면은 선과 선이 이어져서 폐곡 되는 것을 나타낸다. 지도상에서 한점을 표시하기 위해선 점이라는 타입이 사용되며, 철길이나 좁은 도로, 좁은 하천 등은 선이라는 타입을 사용하며, 가옥, 상가, 건물 등은 면이라는 타입을 이용하여 구성한다.

여기서 선을 구성하는 요소에 대해서 좀 더 자세히 살펴보면 양 끝점과 선의 형상을 구성하기 위한 변곡점(vertex)으로 구성된다. 변곡점과 관련된 소거법은 다음과 같은 형태로 응용되어 사용될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시한 바와 같이, 거리를 이용한 방법을 사용할 수 있는데, 즉, 변곡점과 변곡점 사이의 거리가 보고자 하는 스케일에서 1dot 보다 작게 되는 경우에는 두 개의 변곡점 중 한 개는 필요 없는 변곡점이 된다. 따라서, 이를 분석하여 필요 없는 변곡점을 삭제한다.

또 다른 방법으로는 높이를 이용하는 방법이 있다. 즉, 도 2에 도시한 바와같이, 세 개의 연속하는 변곡점 중 가운데 변곡점이 변곡점으로서의 역할을 하지 못하는 경우, 즉, 세 개의 연속하는 변곡점 중 중앙의 변곡점이 양측의 변곡점을 잇는 가상선과 이루는 높이가 출력장치의 출력가능 최소한계치 미만의 길이를 구성하는 경우, 가운데 변곡점을 소거한다.

두 번째로는 데이터 사이즈를 다음과 같은 세 가지 방식을 이용하여 데이터 사이즈를 최소화하였다는데 있다. 하나의 형상이 데이터로 표시되기 위해서는 각각의 점과 점, 점과 점 사이의 형상을 나타내기 위한 변곡점(vertex)에 대한 정보를 모두 추출해야 한다. 변곡점에 대한 정보는 절대좌표값이 아닌 상대좌표값을 사용하여 표시하였다.

첫 번째 방식은 형상 MBR(Minimum Boundary Rectangle)의 폭과 높이값이 256보다 적은 경우 하나의 좌표값을 표시하기 위하여 x,y 각 1byte 씩으로 표현하는 것으로서, 이 경우 unsigned byte 형태로 데이터를 읽는 것이다. 따라서, 대부분의 형상들은 byte 로 표시되므로 데이터의 크기를 상당히 줄일 수 있다.

두 번째 방식은 형상 MBR(Minimum Boundary Rectangle)의 폭과 높이값이 256보다 큰 경우, 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 값을 그 좌표 데이터 값의 크기에 해당하는 바이트형으로 표현하는 것이다.

세 번째 방식은 offset 방식으로서, 위의 두 번째 방식의 경우처럼 형상 MBR(Minimum Boundary Rectangle)의 폭과 높이값이 256보다 큰 경우 큰 경우, 변곡점의 한 점에서 다음점으로 가기 위해서 필요한 △x, △y값으로 데이터를 만드는 것이다.

본 발명에서는 위의 두 번째 방식과 세 번째 방식 중 데이터 사이즈가 적은 것을 선택하여 사용하게 된다.

또한, 세 번째 방식은 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값의 크기에 해당하는 바이트형으로 표현하거나, 또는 중간에 삽입점을 생성하여 상기 삽입점과의 상대 좌표 데이터 값을 하위 바이트형으로 표현하는 것 중 데이터 사이즈가 작게 차지하는 방식으로 표현한다.

위의 첫 번째 방식과 두 번째 방식은 MBR의 좌하단을 기준좌표값으로 하고, MBR 내에 존재하는 형상들의 각각의 좌표값은 기준점에 대한 상대좌표값으로 표현한다. 그러나 offset 방식의 경우 형상데이터의 시작점이 기준좌표값이 된다.

각각의 변곡점에 대한 저장방식은 위에서 살펴본 바와 같이 저장 된다. 이렇게 저장시 기준 좌표값을 표현하기 위해서는 일반적으로 8byte(x, y)가 필요하다. 또한, 또한 위의 3가지 방식중 어떤 형태로 변곡점을 읽어들여야 할 것인지에 대한 정보를 위해서 변곡점 타입(vertex type)이란 필드를 두어서 함께 전송해 주어야 한다. 따라서, 일반적으로 변곡점 타입을 위한 1byte와 기준점의 좌표값을 위한 8byte(x, y)가 필요하다.

그러나, 본 발명에서는 전국을 그리드(grid) 체계로 분할하여 해당 위치의 그리드 정보를 전송함으로써 데이터의 사이즈를 더욱 감소시킬 수 있게 한다. 좀 더 상세하게 설명하면, 전국을 그리드 체계로 분할시 약 500여개의 그리드가 생성되고 각각에 번호를 붙여 그리드번호만으로 해당 그리드의 기본위치를 알 수 있고 그리드 체계를 이용하여 기준점의 좌표값을 표시할 때 8byte(x, y)로 표시할 필요없이 4바이트(x, y)로 표시하는 가능해진다. 그리고 2byte를 사용하여 변곡점 타입 및 그리드번호를 함께 보냄으로써 기존 체계에서 9byte 가 필요한 반면에 6byte로 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다. 하나의 데이터에서 3byte 의 절감효과란 전송 데이터가 대부분 Polygon/Polyline 으로 표시되는 지도서비스에 있어서는 결과적으로 많은 사이즈 절감효과를 주게 된다.

이상과 같이 비교적 복잡하지만 여러가지 방법을 이용하여 데이터의 사이즈를 최소화 하는 방법을 이용하였으며, 이로써 빠른 지도 써비스가 가능하게 된 것이다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 지리정보시스템의 공간데이터의 빠른 검색을 가능하게함과 아울러 데이터의 최소화를 달성할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 목적은 데이터 처리에 요구되는 총시간을 절감시키고, 다른 한편으로는 처리하고자 하는 컴퓨터의 최소 성능에 제한을 가하지 않는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법 및 전송방법을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 클라이언트 컴퓨터가 지리정보 데이터를 이용하는데 요구되는 이용시간을 감소시키고, 아울러 서버의 폭주 현상을 방지할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 출력장치의 출력가능 최소한계치로 인하여, 변곡점이 방향변환을 출력표현할 수 없는 경우, 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점에 대한 공간데이터를 소거하여 데이터 압축하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법.
2. 제 1항에서, 연속하는 두 개의 변곡점의 상대거리가 상기 출력장치의 출력가능 최소한계치 미만의 길이를 구성하는 경우, 상기 연속하는 두 개의 변곡점 중 어느 하나가 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점이 되는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법.
3. 제 1항에서, 세 개의 연속하는 변곡점 중, 중앙의 변곡점이 양측의 변곡점을 잇는 가상선과 이루는 높이가 상기 출력장치의 출력가능 최소한계치 미만의 길이를 구성하는 경우, 상기 중앙의 변곡점이 상기 방향변환을 출력표현할 수 없는 변곡점이 되는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법.
4. 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값이 256 미만인 경우 2바이트(x, y)를 할당하여 상기 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값을 표현하고,

   상기 공간데이터의 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값이 256 이상인 경우에는, 기준점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하거나, 또는 연속되는 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하는 것 중 데이터 사이즈가 작게 차지하는 방식으로 상기 공간데이터의 상대 좌표 데이터 값을 표현하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법.
5. 제 4항에서, 상기 공간데이터의 상대 좌표 데이터 값을 연속되는 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값으로 표현하는 방식은, 상기 인접점에 대한 상대 좌표 데이터 값의 크기에 해당하는 바이트형으로 표현하거나, 또는 중간에 삽입점을 생성하여 상기 삽입점과의 상대 좌표 데이터 값을 하위 바이트형으로 표현하는 것 중 데이터 사이즈가 작게 차지하는 방식으로 표현하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템의 공간데이터 압축방법.