WMS 와 WFS의 효율적 사용 (Vector Graphics 와 Raster Image의 비교)

1. Raster Image 와 Vector Graphics의 정의

일부 GIS 웹 사이트를 보게 되면 WMS와 WFS의 선택이 부적절하여 서비스 성능을 떨어뜨리는 경우가 있다. 본 글을 통해 어플리케이션 구성에 있어 WMS와 WFS 선택 기준을 설명한다.

Raster Image는 흔히 Smart Phone의 카메라를 통해 생성되는 JPEG, PNG 등의 형식을 가지는 데이터를 의미한다. 각각의 포맷 별로 저장되고 압축되는 방식의 차이가 존재하지만 기본적으로 흔히 Pixel 이라고 부르는 것에 입력되는 색상으로 표현되는 데이터라고 할 수 있다.
OGC의 WMS(Web Map Service)는 HTTP를 통해 Raster Image를 제공하는 서비스이다.

Vector Graphics는 흔히 좌표라고 부르는 위치를 지정하는 요소의 연결을 통해 구성되는 데이터를 의미한다. GIS 분야에서 GeoJSON, KML, GML, ESRI SHP 등으로 정의되는 형식이라고 할 수 있다.
OGC의 WFS(Web Feature Service)는 HTTP를 통해  Vector Data 를 제공하는 서비스이다.

2. Raster Image 와 Vector Graphics의 특징

Raster Image의 경우 저장되는 포맷에 상관없이 메모리에 풀린 상태라면 가로 1024px, 세로 1024px 크기의 TRUE COLOR ( RED, GREEN, BLUE) 이미지라면 3MB의 크기를 가진다.
즉, 이미지 생성을 위한 원본 데이터의 크기에 상관없이 렌더링 되는 이미지의 가로, 세로 크기만큼만의 사이즈를 가진다. 국가공간정보포털이 제공하는 연속지적도 서울지역 SHP파일의 경우 약 1.5 GB 이지만, 1024px * 1024px * 3Bands (RED, GREEN, BLUE)의 Raster Image로 렌더링되면 결국 3Mb 의 크기만 가질 것이다. 물론 저장되는 포맷에 따라 압축이 됨으로 실제 생성되어 전송되는 크기는 수백KB 일 것이다.

Vector Graphics의 경우 지형을 표현하는 도형이 가지는 좌표 셋을 그대로 반환함으로써 원본 크기만큼의 전송 양을 가지게 될 것이다.
즉, 국가공간정보포털이 제공하는 연속지적도 서울지역 SHP파일의 경우 약 1.5 GB이므로 , 전송되는 데이터 양 또는 이와 같을 것이다.

3. WMS와 WFS의 성능향상을 위한 확장 기법

WMS에서 Raster Image는 지리 공간 상의 도형 형상 좌표를 이미지 픽셀 좌표로 변환하는 과정(AffineTransform)과 컬러링 과정이 요구됨으로 사용자의 서비스 요청 처리에 있어 비교적 많은 Computing Power를 사용한다.
이러한 특징으로 이미지 생성 성능 향상을 위해서는 수직적 확장(CPU 추가, Memory 추가, GPU 주가등)이 우선 고려되어야 한다.

WFS에서 Vector Graphics는 원 데이터 소스가 가지는 지형 도형을 반환 포맷에 맞도록 텍스트 렌더링 과정만 있음으로 비교적 적은 Computing Power를 사용한다.
이러한 특징으로 Vector Data 생성을 위한 성능향상은 사용자 수용 능력 향상 측면에서 접근되며, 이를 위해 수평적 확장 (서버 증설:로드밸런싱, 클러스터링)이 요구된다. 그러나 서버가 많은 데이터를 반환해야 한다면 네트워크 부하가 중요 고려요소가 될 수 밖에 없다.

4. WMS와 WFS의 선택

WMS와 WFS의 선택에서 고려해야 할 것은 

• 렌더링 되야 하는 원본 데이터의 크기로써, 원천 데이터의 크기가 크다면 WMS가 유리할 것이다.
• 사용자 페이지를 기준으로 각 객체에 이벤트가 연동되어야 한다면 어쩔 수 없이 WFS가 선택지 일 것이다. 
• 그러나 위 경우에도 전체 형상 확인을 위해 WMS를 호출하고, 마우스이벤트 등과 연결하여 개별 객체를 호출하는 방식으로 페이지를 구성하는 것이 효율적일 수도 있다.