지리적 사상의 Geo-Ontology 적용에 관한 연구 : 연안 정보를 사례로 = (A) Study on Geo-Ontological Application of Geographical Features

국문 초록 (Abstract)

정보기술의 발달과 웹 기술의 발전은 많은 양의 정보를 생산해 냈으며 지리정보 또한 이미지, 지도, 테이블 등의 다양한 형태로 웹 상에 존재하고 있다. 우리나라에서는 지리정보를 취득, 이용, 확장 등을 위한 연구가 진행되고 있으며, 행정업무의 효율성 증진과 데이터의 유지 및 관리를 목적을 위한 공간정보를 통합하는 사업이 진행되고 있다. 이러한 현상은 공간정보의 중요성이 증가하고 있음을 의미한다.
하지만 기존의 데이터 구축 방식은 정보들의 의미를 포함하지 않기 때문에 사용자가 원하는 정보를 검색하는데 있어 어려움이 있다. 또한 지리적 데이터는 구문적 이질성, 구조적 이질성, 의미적 이질성을 지닌다. 이에 구문적 이질성과 구조적 이질성은 표준화와 데이터웨어하우스 등을 통해 극복이 가능하지만 의미적 이질성은 온톨로지를 통해 지리적 사상을 구조화하고 의미적 관계를 정의해야만 극복이 가능하다. 이에 온톨로지는 실세계의 지식을 머신이 처리 가능한 형태로 표현하도록 도와준다. 일반적으로 GIS에서의 온톨로지는 데이터베이스의 효율적인 관리와 구축된 데이터베이스의 재사용하기 위해 이용된다.
본 연구의 목적은 연안 정보를 관리하기 위한 데이터베이스의 구축방법으로서 온톨로지를 제시함에 있다.
현재 우리나라는 연안 정보를 관리하기 위한 연안 정보 데이터베이스가 구축되어 있지 않다. 또한 공개하고 있는 연안 정보들은 단순한 정보 제공의 수준에 그치기 때문에 특정한 업무를 하기에 적합하지 않다. 이에 본 연구는 Geo-Ontology를 이용하여 연안 정보를 관리하기 위한 데이터베이스 모형을 제시하고, 이를 통해 연안 정보 데이터베이스의 활용 방안에 대해서 모색하였다.
본 연구의 내용으로는 크게 다섯 가지로 구분할 수 있다.
첫째, 온톨로지의 근간이 되는 이론들과 온톨로지를 통해 지리 정보를 설계 및 구축한 선행 연구를 고찰하였다. 둘째, 지리적 사상에 대한 분류체계와 관계를 정의한, Geo-Ontology를 구축하였다. 셋째, 구축한 Geo-Ontology를 이용하여 마산만 연안 유역권을 사례로 한 연안정보 온톨로지를 설계 및 구현하였다. 넷째, 의미기반의 질의와 추론을 실시하였다. 그리고 질의의 결과와 실제 사실의 비교를 통하여 연안 정보 온톨로지의 평가를 실시하였다. 마지막으로 본 연구의 학술적 시사점을 도출하였다.
Geo-Ontology와 연안정보 온톨로지는 METHONTOLOGY 방법론을 수정하여 명세화, 개념화, 형식화 및 구현의 과정을 통해 구축되었다. 온톨로지를 구축하기 위한 도구는 스탠포드 대학교에서 개발된 Protégé 를 이용하였으며, 지식을 표현하는 언어로는 OWL DL을 사용하였고 추론을 위한 추론엔진으로는 Fact++를 이용하였다.
앞으로 본 연구는 현재 행정업무의 효율성 증진과 데이터의 유지 및 관리의 목적으로 진행하고 있는 국가 공간정보 통합 사업과 관련한 기초 연구가 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 정부의 투명성을 높이고, 국민의 권리를 향상시키며, 데이터의 공개를 통한 사회•경제적 가치를 증대시키기 위해 영국과 미국 등에서 추진하고 있는, 링크드 데이터를 대비하는 온톨로지 기반 접근 연구라는 점에 의의가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The development of web and information technologies has resulted in exponential growth of data, and geographic information now exists in various forms, such as images, maps, and tables. The acquisition, use, and expansion of geographical information are an on-going research topic in Korea, and many projects are currently being conducted to integrate spatial information for more effective administrative works and easier maintenance and management of data. This trend means the increased importance of spatial information. However, because the traditional methods for construction data do not include their definitions, we waste much time and resources while searching information.
Also, geographic data have syntactic heterogeneity, structural heterogeneity, and semantic heterogeneity. Syntactic heterogeneity and structural heterogeneity can be minimized through standardization and data warehouse, but semantic heterogeneity must structuralize geographical features using ontology and define sematic relationships to overcome. Ontology is machine understandable, and a common use of ontologies in GIS is to enhance and manage the search capabilities of Geo-database
This paper intends to solve the problems of the traditional Geodatabase-in other words, it transforms the coastal information into knowledge based information using Geo-Ontology.
In Korea, the database has not yet been built for coastal information management. Also it is not sui표 for coastal information to work a specific task because coastal information of the current provides simple information. So this paper presents database model for managing coastal information using Geo-Ontology and seeks application of database.
The contents of this paper can be divided into five. First of all, I considered the base theories of ontology and related researches. Second, I built Geo-Ontology which defines taxonomy of geographical features and its relationship. Third, I designed and implicated the coastal information ontology about basin of coast, Masan, using Geo-Ontology. Fourth, I carried out semantic queries and reasoning, assessment of coastal information ontology. Finally, I deducted academic implications of this study.
Geo-Ontology and Coastal information ontology were built over the course of specification, conceptualization, formalization, implementation using modified METHONTOLOGY methodology. The tool to build ontology was protégé, which was developed at the University of Stanford to present knowledge OWL DL, and the reasoning engine was Fact++.
This paper will be base study for many projects which are currently being conducted to integrate spatial information for more effective administrative works and easier maintenance and management of data. Also, this paper is significant in the sense that it was study for preparing linked data that are ongoing in EK and US to increase the transparency of government, people’s rights, and social-economic value.

목차 (Table of Contents)

• 제 I 장 서론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 제 2 절 연구의 내용과 방법 4
• 1. 연구의 내용 4
• 2. 연구의 방법 4
• 제 3 절 연구의 범위와 구성 5
• 1. 연구의 범위 5
• 2. 연구의 구성 5
• 제 II 장 이론적 고찰 7
• 제 1 절 개념화와 지식 표현 7
• 1. 개념화와 지식표현의 개념 7
• 2. 지식 표현 패러다임 7
• 제 2 절 지식 표현과 온톨로지 9
• 1. 온톨로지의 개념 9
• 2. 시맨틱 웹(Semantic Web) 12
• 3. 링크드 데이터(Linked Data) 15
• 4. 지식 표현 언어 16
• 제 3 절 온톨로지 방법론 17
• 1. Enterprise Ontology 방법론 17
• 2. TOVE(TOronto Virtual Enterprise) 방법론 18
• 3. METHONTOLOGY 방법론 19
• 4. On-To-Knowledge 방법론 20
• 5. Development 101 방법론 21
• 제 4 절 지리적 지식과 온톨로지 21
• 1. 지리적 현상과 관점 21
• 2. 시맨틱 지리 데이터 22
• 3. 지리적 지식과 온톨로지 24
• 제 5 절 소결 30
• 제 III 장 Geo-Ontology 구축 33
• 제 1 절 Geo-Ontology 구축을 위한 방법론 33
• 1. 온톨로지 방법론 논의 33
• 2. 지리적 개념의 정의 과정 논의 34
• 제 2 절 Geo-Ontology의 구축 37
• 1. 명세화(Specification) 37
• 2. 개념화(Conceptualization) 38
• 3. 형식화(Formalization) 및 구현(Implementation) 49
• 제 3 절 소결 50
• 제 IV 장 사례 연구 52
• 제 1 절 사례 선정 배경 52
• 1. 연안의 개념 정리 53
• 2. 사례 지역 55
• 제 2 절 연안 정보 온톨로지 설계 및 구현 56
• 1. 연안 정보 온톨로지의 구성 56
• 2. 연안 정보 온톨로지 설계 및 구현 58
• 제 3 절 추론 및 평가 72
• 1. 추론의 정의 72
• 2. 의미기반 질의 및 추론 73
• 3. 정확성 평가 85
• 제 4 절 소결 86
• 제 V 장 결론 88
• 제 1 절 연구의 요약 88
• 제 2 절 결론 및 향후 과제 89
• 참고문헌 91
• 부록 99