오픈 소스 소프트웨어를 이용한 웹 기반 위성자료분석 프레임워크 설계 및 구현

1. 오픈 소스 소프트웨어를 이용한웹 기반 위성자료분석 프레임워크 설계 및 구현 2010.05.26 • 석사과정 3학기 이성규 • 환경원격탐사연구실

2. 목 차 연구배경 및 목적 1 국내 • 외 연구동향 2 연구내용 3 3 결론 및 향후 연구 계획 4

3. 연구 배경 및 목적 연구 배경 및 목적 • 21세기, 다양한 연구 분야에서 위성 자료를 활용한 연구의 중요성 증대 • - 위성 자료 수집, 다양한 포맷 형태의 자료, 자료 처리및 분석 등 반복 • 웹 기술의 발달로 인해 연구에 필요한 자료 획득 용이 • - 배포 사이트 자료의 비 표준화로 인해 이종의 데이터세트 산재 • - 지리공간 자료의 상호 운영성 및 접근성 부족 • - 과학자 및 연구자들은 과학적 분석 및 의사 결정에 초점을 두기 보다는 데이터 통합, 처리, 분석하는데 상당한 시간 소비 • - 과학자 및 연구자의 역량을 집중하는데 방해 요소

4. 국내•외 연구동향 Enabling User-Oriented Data Access in a Satellite Data Portal Rajesh Kalyanam등(2007) • 웹 기반 사용자 지향적 플랫폼인 SATPro(satellite data production/delivery system) 제안 • - 목표: PTO(Purdue Terrestrial Observatory) 위성 자료의 배포를 위한 사용자 지향적, 대화형, Web-basedsubscription/production 플랫폼 창조 • - 위성 자료 포털에서 사용자의 자료 접근을 향상하기 위한 Web-enabled platform • - PTO로부터의 맞춤형 위성원격탐사자료 다운로드, Product 생성, 시각화 등 통합 Fig. 1. Portal User Interface Fig. 2. Overlay a PTO GOES-12 Image on Google Earth

5. 국내•외 연구동향- 계속 Enabling User-Oriented Data Access in a Satellite Data Portal Rajesh Kalyanam외(2007) Fig. 3. SATPro System Components

6. 국내•외 연구동향- 계속 Common Research Framework for Global Hydrology Utilizing Various Datasets and Hydrologic Models 김형준등(2008) • coreFrame(common search framework) 제안 • - 전지구적 수문학 연구는 서로 다른 자료 포맷에서수문학 자료, 파라미터, 검증 자료 등 다양한 데이터세트 처리 필요 • - flexible research framework • - input/output, models, analyzers, database, and publishers 로 컴포넌트 구성 Fig. 4. coreFramework’s database, practical taskflow, and publisher

7. 국내•외 연구동향- 계속 Service-oriented applications for environmental models: Reusable geospatial services Carlos Granell등(2010) • 수문학적 모델을 이용하여 알프스 지역의 snowmelt 분포와 이로 인해 생겨난 물 자원을 예측하고 모니터링을 위해 AWARE 아키텍처제안 • - OGC(Open Geospatial Consortium) 표준 서비스를 이용한 서비스 지향적 어플리케이션 아키텍처 및 재사용 가능한 지리공간 서비스 제공 • - 표준 인터페이스와 재사용 서비스 기반의 상호 사용 가능한 layered 아키텍처 • - 웹 어플리케이션 "마법사"를 이용하여 자료 마이닝, 수집, 시각화 작업을 처리하는 기능 제공

8. 국내•외 연구동향- 계속 Service-oriented applications for environmental models: Reusable geospatial services Carlos Granell등(2010) Fig. 5. AWARE architecture and its components

9. 국내•외 연구동향- 계속 Service-oriented applications for environmental models: Reusable geospatial services Carlos Granell등(2010) Fig. 6. Service perspectives: types, design and implementation. Service types is about INSPIRE vs. AWARE service types. Design is about granularity(instances) and interfaces. Implementation is about specific tools and programming.

10. 국내•외 연구동향- 계속 the NASA Earth Exchange (NEX) - http://nex.arc.nasa.gov/ • 목적 • 지구 시스템 과학과 전지구적 변화 연구를 촉진하는데 필요한 슈퍼컴퓨터, 전 지구 관측 자료(페타바이트(petabyte, = 1000 TB)), 도구(tools)과 함께 과학자를 묶는 것 • - 지구 위성 관측 데이터 세트, 데이터 처리 도구, ecosystem, 기후 모델 • 특징 • - 연구자의 프로그램, 시뮬레이션 모델 설치 및 실행 가능 • - 최신형 플레이아데스(Pleiades) 슈퍼컴퓨팅 환경 제공 • 56,832-processor SGI altix ICE system, 약 1.4 petabyte저장 공간 등 • - 다양한 오픈 소스 소프트웨어 제공 • C, Fortran, Java, Python 등 다양한 프로그래밍 언어를 위한 오픈 소스 컴파일러시각화 프로그램(ImageMagicK, VTK), 통계 연산 프로그램(R), 투영법(PROJ.4, GCTP), 파일 포맷(HDF, netCDF, …) 처리를 위한 도구 • NEX Social platform은 NASA 과학자와 연구자(May, 2010), NASA 외 과학자와 연구자(Oct., 2010) 이용

11. 국내•외 연구동향- 계속 - 해양위성센터 구축: 통신해양기상위성 해색센서(GOCI) 자료의 수신, 처리, 배포 시스템 설계 - 해양위성센터 구축 현황 및 GOCI 자료배포시스템 소개 양찬수 등(2007, 2010) • 한국해양연구원에서는 통신해양기상위성 “천리안”의 발사에 맞춰 해색센서 (GOCI: Geostationary Ocean Color Imager)데이터의 수신, 처리, 배포를 위한 해양위성센터 구축 • 시스템의 구성 • - 해양위성자료 수신시스템(GDAS: GOCI Data Acquisition System) • - 자료전처리시스템(IMPS: Image Pre-processing system) • - 자료처리시스템(GDPS: GOCI Data Processing System) • - 자료관리시스템(DMS: Data Management System) • - 통합감시제어시스템(TMC: Total Management & Controlling System) • - 기관간 자료교환시스템(EDES: External Data Exchange System) • - 위성자료 배포시스템(DDS: Data Distribution System)

12. 국내•외 연구동향- 계속 - 해양위성센터 구축: 통신해양기상위성 해색센서(GOCI) 자료의 수신, 처리, 배포 시스템 설계 - 해양위성센터 구축 현황 및 GOCI 자료배포시스템 소개 양찬수 등(2007, 2010) Fig. 7. KOSC 시스템 개요도

13. 국내•외 연구동향- 계속 - 해양위성센터 구축: 통신해양기상위성 해색센서(GOCI) 자료의 수신, 처리, 배포 시스템 설계 - 해양위성센터 구축 현황 및 GOCI 자료배포시스템 소개 양찬수 등(2007, 2010) Fig. 8. GOCI data flow

14. 국내•외 연구동향- 계속 Fig. 9. 기상청 위성정보검색시스템의 위성자료 검색 화면

15. 국내•외 연구동향- 계속 Fig. 10. 국립수산과학원 위성해양정보검색 화면

16. 국내•외 연구동향- 계속 기존 연구 고찰 • 기존 연구는 위성 자료 배포에 초점을 두고 진행된 연구 • - 위성 자료가 생소한 과학자나 연구자는 이를 활용하여 연구를 진행하는데 어려움 • - 배포 사이트로부터 제공 받은 위성 자료를 재가공하여 연구에 활용 • - 과학자나 연구자에 의해 생성된 결과물을 비전문가에게 제공하기 위해서는 해당 모델을 이용한 사용자 중심의 웹 기반 위성자료분석 시스템 구축 필요 • 자료 분석 기능 미흡 • - GIS 공간 분석, 통계 분석 등 다양한 방법의 자료 분석 서비스가 필요 • 기존 연구를 활용한 사용자 중심의 서비스 구축 어려움 • - 기존 연구자가 제안한 시스템은 다양한 서비스가 포함되어 복잡한 구조임 • - 불필요한 서비스 및 컴포넌트 제거를 통해 간소화된 프레임워크 설계가 필요

17. 연구내용 프레임워크 설계 • 사용자 중심의 위성자료분석 서비스 제공을 위한 프레임워크 필요 • - 위성자료 조회, 위성자료 처리(모델), 결과 분석 등 간소화된 프레임워크 필요 • - 타 연구자의 서비스 프레임워크를 활용한 서비스 구현 시 비용 절감을 위해 오픈소스 소프트웨어 활용 필요 • SATPA(Satellite data processing/analysis) 프레임워크 제안 • - 심플한 프레임워크 설계 • - 오픈소스 소프트웨어 활용 • - GIS 매핑 분석, 통계 분석 모듈 포함

18. 연구내용 Web Browser 프레임워크 설계 Geoportal Map Viewer Geoportal layer Analysis Model Service Client Notification GIS Mapping Analysis Statistical Analysis • Email • RSS • Smartphone • Satellite Products • (NDVI, SST, etc.) • Models View Download OGC Interfaces Service layer View services Download Services Data layer Data sets Models repository Data sets Analysis Results repository Fig. 11. SATPA 프레임워크

19. 연구내용- 계속 프레임워크 설계 SATPA service instances Web Map service Web feature service Fig. 12. SATPA 재사용 서비스 도표

20. 연구내용- 계속 오픈소스 소프트웨어 구성도 서버 • Operation System: Ubuntu 9.04(Linux) • GIS Application Server: MapServer , GeoServer • Database Server: postgreSQL(with PostGIS) MAP Viewer • OpenLayers, Google Maps Model • GNU C/C++, python, Fortran 등 Analysis • GIS Mapping Analysis: GRASS, GMT • Statistical Analysis: R Notification • Smartphone: QuickConnectiPhone, PhoneGap Fig. 13. SATPA 프레임워크의 오픈소스 소프트웨어 구성도

21. 결론 기대효과 • 위성 자료의 활용이 필요한 다양한 연구 분야의 모델에 제안된 프레임워크를 기반으로 웹 기반의 사용자 중심 서비스 개발 가능 • 위성 자료의 수집, 처리, 분석 등 웹 기반 서비스를 활용한 작업 용이 • 과학자 및 연구자들은 과학적 분석 및 의사 결정에 초점을 두기 보다는 데이터 통합, 처리, 분석하는데 상당한 시간 소비 • 과학자와 연구자는 One-stop 서비스를 통한 과학적 분석 및 의사 결정에 초점을 두고 연구 가능

22. 향후연구계획

23. 경청해 주셔서 감사합니다.