Parallelization of Raster GIS Operations Using PC Clusters

PC 클러스터를 이용한 래스터 GIS 연산의 병렬화

With the increasing demand of processing massive geographic data, conventional GISs based on the single processor architecture appear to be problematic. Especially, performing complex GIS operations on the massive geographic data is very time consuming and even impossible. This is due to the processor speed development does not keep up with the data volume to be processed. In the field of GIS, this PC clustering is one of the emerging technology for handling massive geographic data effectively. In this study, a MPI(Message Passing Interface)-based parallel processing approach was conducted to implement the existing raster GIS operations that typically requires massive geographic data sets in order to improve the processing capabilities and performance. Specially for this research, four types of raster CIS operations that Tomlin(1990) has introduced for systematic analysis of raster GIS operation. A data decomposition method was designed and implemented for selected raster GIS operations.

GIS를 이용한 대용량의 지리정보 처리가 요구되고 있으나 단일 프로세서만으로 복잡한 GIS 연산을 처리하는 데는 능력의 한계성이 대두되고 있다. 특히, GIS 데이터의 증가속도에 프로세서 발전 속도가 미치지 못하고, 증가되는 광범위한 데이터를 처리하는 작업 또한 많은 시간이 걸리는 문제점이 나타나고 있다. 이에 대한 대안으로 계산의 양이 많고 또한, 대용량의 입·출력이 빈번히 일어나는 GIS 연산 작업을 여러 프로세서에 분산시켜 동시에 수행하도록 하는 GIS 작업의 병렬화에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 고가의 병렬 컴퓨터로만 수행되던 병렬 처리를 일반적인 GIS 사용자들이 사용하는 PC 기반으로 MPI(Message Passing Interface)를 사용하여 기존의 단일 프로세서로만 진행되던 래스터 GIS 연산에 대해서 병렬화 과정을 적용하여 연산의 처리 능력을 향상시키고자 한다. 이를 위해, GIS 연산들에 대한 체계적인 분석과 분류를 제시한 Tomlin(1990)의 래스터 GIS 연산을 기준으로 각 연산에 대해 적합한 데이터 분할 기법을 통한 병렬화 과정을 연구하였다.