전자해도 표준과 뷰어 (최규성)

2017. 3. 4.

㈜ 이지매핑 대표 최규성

[email protected]

전자해도 표준과 뷰어를 이용한 시각화

OSGeo 한국어 지부 기술세미나

2전자해도 표준과 뷰어를 이용한 시각화

순 서

1. 전자해도 표준에 관한 이해

• 전자해도 관련 IHO 표준 (기존)

• 전자해도 관련 IHO 표준 (향후)

2. 뷰어를 이용한 전자해도 시각화

• 전자해도 데이터 구하기

• 무료 전자해도 뷰어 프로그램

3. 전자해도 커뮤니티 매핑

• OpenSeaMap


1.

전자해도 표준에 관한 이해

• 전자해도 관련 IHO 표준 (기존)

• 전자해도 관련 IHO 표준 (향후)


전자해도

전자해도(ENC)

• 전자(항법)해도: Electronic Navigational Chart, ENC

• 전자해도표시시스템(Electronic Chart Display and Information System,

ECDIS)에서 사용을 위해 국가 수로관청에서 생산하는 공식적인 데이터베이스

• ENC로써 인증 받기 위해서는 국제수로기구(International Hydrographic

Organization, IHO)에서 명시한 S-57 표준에 순응해야 함

• 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO) 성능 표준을 준수하도록

오직 ENC만을 ECDIS 안에서 사용할 수 있음

ECDIS :

전자해도를 보여주는 장비로써국제해사기구(IMO)와 IHO에 의해정해준 표준 사양서(S-52)에 따라제작된 것만을 ECDIS라 한다.

(국립해양조사원)


전자해도 관련 IHO 표준 (기존)

발간서 표준 위원회/실무그룹

S-52 ECDIS 컨텐츠 및 묘화(시각화) 사양 CSMWG

S-57 수로 데이터 구축 사양 TSMAD

S-63 암호화(인코딩) 및 디지털 사인 DPSWG

S : Standards & Specifications

• CSMWG: Colors and Symbols Maintenance Working Group• TSMAD: Transfer Standard Maintenance and Application Development Working Group• DPSWG: Data Protection Scheme Working Group

ECDIS 지원을 위한 IMO 성능 표준


관련 표준 (기존) 요약

구분 S-52 S-57 S-63

정식 명칭Specification for Chart Content and Display Aspects of ECDIS

IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data

IHO Data Protection Scheme

요약 ECDIS 컨텐츠 및 묘화(시각화) 수로 데이터 구축/교환 표준 암호화(인코딩) 및 디지털 사인

초안 1988년 11월 1992년 5월 2003년 10월

현재 Ed. 6.0, 2010년 3월 Ed. 3.1, 2000년 11월 (동결) Ed. 1.2.0, 2015년 1월

내용

• 정보 시각화 고려요소• 점/선/면/주기 심볼 사양• 색상 사양• 화면 디스플레이 사양

• 이론적 데이터 모델• 데이터 구조 및 형식• ISO/IEC 8211 • 캡슐화• 객체 및 속성 카탈로그• ENC 제작 사양

• 압축• 암호화• 라이센스화• 인증• 데이터 관리• 디렉터리 및 파일 구조• 스키마 관리 프로세스• 데이터 서버 프로세스• OEM 및 데이터 클라이언트

프로세스• 오류 코드와 설명

ISO/IEC 8211 :

정보교환을 위한 데이터서술 파일(DDF) 사양


최초 초안 발행: 1988년 11월

실용 Edition: 1994년 11월

Edition 6.0: 2010년 3월

Colors & Symbols Specification 에서기원

Appendix: S-52 : Specification for Chart Content and Display Aspects of ECDIS


Appendix: S-52 문서구성


Appendix: S-57 : IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data

최초 발행: 1992년 5월

Edition 3.0 공표: 1996년 11월

Edition 3.1: 2000년 11월 (동결)

요약

• 수로 데이터 교환 표준

• 이론적 데이터 모델

• 데이터 구조 및 형식

• ISO/IEC 8211

- 캡슐화

- 객체 및 속성 카탈로그

- ENC 제작 사양

ISO/IEC 8211 :

정보교환을 위한 데이터 서술 파일(DDF) 사양


Appendix: S-63 : IHO Data Protection Scheme


Edition 1.2.0: 2015년 1월

구성

• 압축

• 암호화

• 라이센스화

• 인증

• 데이터 관리

• 디렉터리 및 파일 구조

• 스키마 관리 프로세스

• 데이터 서버 프로세스

• OEM 및 데이터 클라이언트 프로세스

• 오류 코드와 설명


전자해도의 구성

Code No. 내용 축척

1 총도 : Overview Chart ≤ 1,500,000

2 일반도 : General Chart 350,000 ~ 1,500,000 (-)

3 연안도 : Coastal Chart 90,000 ~ 350,000 (-)

4 항만접근도 : Approach Chart 30,000 ~ 90,000 (-)

5 항만도 : Harbor Chart 75,000 ~ 30,000 (-)

6 정박도 : Berthing Chart < 75,000

출처: 국립해양조사원 – http://www.khoa.go.kr


전자해도 목록

국립해양조사원 수로도서지목록(2016)중 전자해도

www.khoa.go.kr/kcom/file/selectFileDownLoad.do?id=enc_20130715

http://www.khoa.go.kr/kcom/file/selectFileDownLoad.do?id=enc_20130715


전자해도 번호부여 방법 (파일 명칭)

명명 규칙

• A : 전자해도 생산국가 코드 (한국: KR, 미국: US)

• B : 전자해도 항해목적별 코드 (슬라이드 #10 표의 Code No.)

• C : 각 국가가 정한 셀 코드 (5자리)

• D : 전자해도 업데이트 번호 (초판: 000, 제 1판: 001)

예시

• KR5F2K34.000

• US5NC21M.005

C C N x x x x x n n n

A B C D


S-57 한계점과 대안 모색 (S-100, S-101)

S-57 한계점

• 항해를 위한 ECDIS 사용 목적의 전자해도(ENC) 제작 사양

• 2000년 이후 개정판 사양 동결 (수정 불가)

- 새롭게 대두되는 요구사항 대응에 어려움

- 유지관리 편의성 결여

• 현재적 기술요건 충족 미흡

- 격자 수심 데이터

- 시계열 정보

- 영상정보 및 혼합 데이터 셋

S-57 Edition 4.0 초안 S-100

• 2005년, IHO 제17차 CHRIS 회의

(Committee on Hydrographic Requirements for Information Systems)

• S-100: 수로데이터를 위한 지리공간 정보 표준 – Universal Hydrographic Data Model

• S-101: S-100 기반 전자해도(ENC) 표준제작 사양


ECDIS 지원을 위한 IMO 성능 표준

전자해도 관련 IHO 표준 (향후)

발간서 표준 위원회/실무그룹

S-100 수로 데이터 모델 TSMAD

S-101 전자해도(ENC) 사양 SNPWG

S-102 수심 표면 데이터 사양 SNPWG

S : Standards & Specifications

• TSMAD: Transfer Standard Maintenance and Application Development Working Group• SNPWG: Standardization of Nautical Publications Working Group


S-100 : IHO Universal Hydrographic Data Model

표준 제정: 2010년 1월


특징 요약

• ISO/TC211 19100 지리공간 정보표준을수로, 해양 분야에 확장 적용

• S-57 수로 데이터 교환은 물론 영상정보, 격자 데이터, 메타데이터, 다중 인코딩 형식 지원

• 전용 온라인 등록기(registry)를 통해 유연하고 동적인 정보 유지관리 체계

• 차세대 전자해도(ENC) 제작을 위한 데이터 프레임워크 제공

• ISO/TC211 19135 딕셔너리 등록 표준

• S-100 기반 제품 사양서 S-1xx


S-100 구성체계


S-100 구성체계


S-100 표준의 의의

수로 데이터를 지리정보 분야의 산업용 SW 및 응용 프로그램에 쉽게 적용

영상정보, 격자 데이터, 메타데이터, 다중 인코딩 형식, 표준관리 유연성

수로정보 제작, 처리, 분석, 접근, 표현 전 과정 지원

3차원 데이터 표현, 위도/경도, 수심, 시계열 데이터 처리, 웹서비스 제공

XML(eXtensible Markup Language) 표기언어로 작성

ISO/TC211 19100 지리공간 정보표준을 수로, 해양 분야에 맞게 확장, 적용

(ISO 표준의 프로파일을 생성)


S-101 : Electronic Navigational Chart Product Specification

초안 (Phase 1): 2009년 5월

초안 (진행중): 2013년 12월

특징 요약

• S-100 기반 전자해도(ENC) 제작 표준사양 (차세대 전자해도 사양)

• SNPWG 분과에서 개발 주도

• 향후 ECDIS 공식적 사용을 위해 S-57 대체 예정


S-102 : Bathymetric Surface Product Specification

초안 (진행중): 2011년 6월

특징 요약

• S-100 기반 수심 데이터 표준 사양

• SNPWG 분과에서 개발 주도

• 커버리지(S-100 Part 8)와 정보유형(S-100 Part 4) 혼합

• 커버리지는 4변형 격자 구조

• ENC와 함께 사용 또는 단독으로 사용


2012-2015 2016 - 2022 2022 이후

S-57 S-101 변환 데이터

S-101 테스트 베드

2015년 2022년

테스트 베드 항목

• S-57 to S-101 오픈소스 데이터 변환기

• S-101 오픈소스 데이터 에디터

• S-101 오픈소스 데이터 뷰어

• S-100/101 ECDIS 참조 테스트 베드

S-57에서 S-101로 표준 데이터 이전 일정

S-57 데이터

S-101 데이터

출처: IHO S-101, The Next Generation ENC Product Specification

• 무료 오픈소스

• NOAA & Esri 합동 개발

• 진행 현황

버전 0.8.9 : 2015년 6월

버전 0.8.14 : 2016년 9월


S-101 테스트 베드


그 외 유용한 표준 사항

RNC (Raster Navigational Chart, 래스터해도)

• IHO S-61 표준: Product Specification for Raster Navigational Charts (RNC), 1999년 1월

국립해양조사원 정의

- 종이해도와 같은 이미지파일로 제작하여 전자항해에 이용할 수 있도록 만든 도면

- 래스터해도는 일정 이미지로 이루어져 있어, 해상도에 따라 일정규모 이상 확대할 경우내용을 알아볼 수 없음

- 레스터해도는 정식 항해용 해도가 아니므로 법적으로 보호받을 수 없음

종이해도 규정

• IHO S-4 표준: Regulations for International (INT) Charts and Chart Specifications of the IHO, 2016년 4월

- INT 1 : Symbols, Abbreviations and Terms used on Charts

- INT 2 : Borders, Graduations, Grids and Linear Scales

- INT 3 : Use of Symbols and Abbreviations


RNC 예시 화면

출처: e-Navi Story - http://m.blog.naver.com/jollyjim/140115442941

http://m.blog.naver.com/jollyjim/140115442941


Appendix: 전자항법 (e-Navigation)

전자항법(e-Navigation)

• 선박의 출항부터 입항까지 전 과정의 안전과 보안을 위한

관련 서비스 및 해양환경 보호 증진을 위해

• 전자적인 방법으로 선박과 육상 관련 정보의 수집, 통합, 교환,

표현 및 분석을 융합하고 통일하여 수행하는 체계

전자항법(e-Navigation) 표준

• 2005. 11. 영국 교통부, 도입 필요성 제기

• 2005. 12. 국제해사기구(IMO) MSC 81차 회의

- 실무 프로그램 승인

- 2014까지 전자항법 전략이행계획 완성 목표수립

• 2014. 7. IMO, NCSR 1차 회의, 전자항법 전략이행 보고서 검토

• 2014. 11. IMO, MSC 94차 회의, 전자항법 전략이행 보고서 승인

• 2018. 전자항법 시행 (계획)


Appendix: 전자항법 전략이행계획

e-Navigation Strategy Implementation Plan (SIP)

Source - http://www.imo.org/en/OurWork/safety/navigation/pages/enavigation.aspx

2009년 완료

2012년 완료

2014년이행계획 완료

http://www.imo.org/en/OurWork/safety/navigation/pages/enavigation.aspx


Appendix: 전자항법 운영 개념도


Appendix: ECDIS 관련 국제기구 참여관계

전자항법IMO 주도

전자해도IHO 주도


2.

뷰어를 이용한 전자해도 시각화

• 전자해도 데이터 구하기

• 무료 전자해도 뷰어 프로그램


전자해도 데이터 구하기

미국 해양대기국(NOAA) 연안탐사실(Office of Costal Survey)

• http://www.charts.noaa.gov/InteractiveCatalog/nrnc.shtml#mapTabs-2

http://www.charts.noaa.gov/InteractiveCatalog/nrnc.shtml#mapTabs-2


예제 데이터 : US5NY50M



예제 데이터 : US5NC21M



무료 전자해도 뷰어 프로그램 (데스크탑)

OpenCPN• S-57 전자해도 및 BSB 래스터해도 인쇄, 항법 프로그램 (Chart Potter Navigation, CPN)

• 오픈소스 (GPL v2)

• Windows, Mac, Ubuntu, Fedora, Debian, Gentu Linux, OpenSUSE 지원

• https://opencpn.org/OpenCPN/info/downloads.html

SeeMyENC (SevenCs GmbH 제공, 독일) • 무료 S-57 전자해도 뷰어

• Windows 지원

• https://www.sevencs.com/products/software-downloads

Geomaris ENC Viewer (Geomaris GmbH 제공, 독일)• 무료 S-57 전자해도 뷰어

• Windows 지원

• http://www.geomaris.com/index.php/products/wf-menu-profiles/geomaris-viewer

Caris Easy View (Teledyne CARIS, Inc. 제공, 캐나다) • S-57 전자해도를 포함한 다양한 공간 종류 데이터 뷰어

• Windows 지원

• http://www.caris.com/products/easy-view

https://opencpn.org/OpenCPN/info/downloads.html

https://www.sevencs.com/products/software-downloads/

http://www.geomaris.com/index.php/products/wf-menu-profiles/geomaris-viewer

http://www.caris.com/products/easy-view


전자해도 뷰어 프로그램/솔루션 (데스크탑)

QGIS Desktop + GDAL/OGR 플러그인

• GDAL을 통해 벡터 레이어로 바로 추가

• 그러나, S-52 인식 제약

Esri 상용 솔루션

• Esri S-57 Viewer (무료) – ArcGIS Desktop 보유 필수 애드온 (ArcMap add-on)

• ArcGIS for Maritime: Charting (솔루션) – ArcGIS Desktop (Advanced) 보유 필수

• Esri Production Mapping: Nautical (솔루션) – ArcGIS Desktop (Standard 또는 Advanced) 보유 필수


전자해도 온라인 서비스

NOAA ENC Online – https://www.nauticalcharts.noaa.gov/ENCOnline/enconline.html

ArcGIS Server REST 서비스

+ArcGIS API for JavaScript

https://www.nauticalcharts.noaa.gov/ENCOnline/enconline.html


3.

전자해도 커뮤니티 매핑

• OpenSeaMap


OpenSeaMap

무료로 사용하는 전자해도 데이터

• 전세계를 대상으로 하는 해도 구축 프로젝트 및 그 성과물

• 다운로드하여 오프라인 용도로도 사용

• 2009년 개시(런칭)

• www.openseamap.org , map.openseamap.org

OpenStreetMap과의 관계

• OpenStreetMap(OSM) 프로젝트의 일환

• OSM과 동일한 데이터베이스 사용

• 추진 주체: OSM 재단 소속의

OpenSeaMap 회원

• 컨텐츠 라이선스: CC BY-SA

• 개방 데이터베이스 라이선스

(ODbL, Open Database License)

http://www.openseamap.org/

http://map.openseamap.org/


OpenSeaMap – www.openseamap.org


전체 화면 (온라인 해도 서비스) – map.openseamap.org


OpenSeaMap 매핑 – JOSM

데이터 매핑(편집) 도구 JOSM (Java OpenStreetMap Editor)

• Java 환경을 이용한 OpenStreetMap (OSM) 편집기

• GPL 라이선스를 따르는 오픈소스

• 윈도우용, Mac OS X용

• https://josm.openstreetmap.de

JOSM 주요 기능

• OSM 데이터 (노드, 노선, 관계) 및 메타데이터 편집

• 배경 영상

• GPX 트랙 로딩

• 확장 기능 (Extension)

- 플러그인 (Plugin)

- 프리셋 (Preset)

- 룰 (Rule)

- 스타일 (Style)

- 배경 (Background)

JOSM은 OpenStreetMap 이나 OpenSeaMap 모두 편집에 사용

https://josm.openstreetmap.de/


OpenSeaMap 매핑 – JOSM SeaMapEditor

JOSM 설정을 SeaMapEditor 로 선택

프리셋 메뉴

• Seamark

• Harbour

• Watersports

• ScubaDiving

Seamark

• IHO 표준을 준수:

S-57, S-100, S-4(INT 1)

• http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Seamarks/Seamark_Objects

http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Seamarks/Seamark_Objects


참고 자료

e-Navigation 국제표준화 동향과 우리나라 산업에 미치는 영향

• 이광일, 장병태: ETRI 조선해양IT융합연구실

• TTA Journal, Vol. 159 (2015)

차세대 전자해도 표준과 국제 동향

• 이희용: ㈜지엠티사이버네틱스

• TTA Journal, No. 131 (2010)

국립해양조사원 (KHOA) – www.khoa.go.kr

국제수로기구 (IHO) – www.iho.int

국제해사기구 (IMO) – www.imo.org

미국 해양대기청 (NOAA) – www.noaa.gov

http://www.khoa.go.kr/

http://www.iho.int/

http://www.imo.org/

http://www.noaa.gov/

Technology

전자해도 표준과 뷰어 (최규성)