[Network Topology] 네트워크 토폴지에서의 Degree (차수) 구분

공간 데이터를 다루다 보면 선(Line) 형태의 네트워크 데이터를 자주 접하게 된다. 도로망이 대표적인 예이며 그 외에도 하천망, 배관망 등이 있다. 이런 네트워크 데이터를 처리할 때 Degree(차수) 라는 개념을 접하게 된다. Degree는 특정 점(node)에 연결된 선(edge)의 수를 의미한다. 단순해 보이지만 이 숫자 하나가 네트워크 토폴로지를 이해하는데 핵심이다.

네트워크 처리에서 흔히 수행하는 작업인 Snap, Merge, Split은 degree에 따라 적용 가능 여부가 달라진다.

• Degree 1: snap 후보로, 인접한 끝점과 연결하여 끊어진 네트워크를 이을 수 있음
• Degree 2: merge의 대상으로. 불필요한 중간점을 제거하고 선을 단순화할 수 있음
• Degree 3 이상: 분기점으로, 함부로 snap하거나 merge하면 네트워크의 연결 구조(topology)가 깨질 수 있으므로 주의가 필요

결국 Degree는 단순한 숫자가 아니라, "이 노드를 어떻게 처리해야 하는가" 를 판단하는 기준이다. 네트워크 데이터를 다룰 때 각 점의 degree를 파악하는 것을 첫 번째 단계로 삼는 이유가 여기에 있다.

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Degree 1 - Dangling Node (끝점)

A ──── B

• A: degree 1 / B: degree 1

열린 선의 양쪽 끝점이다. 연결된 선이 하나뿐이므로 더 이상 이어지는 선이 없는 막다른 노드이다. Dangling Node 또는 Dangle Node (끝점)이라 부른다. Dangling Node는 항상 오류를 의미하지 않는다. 도로망에서 막다른 골목이 대표적인 Dangling Node의 예이다. 반면, 오류로 인한 undershoot/overshoot의 결과로 발생되기도 한다. 또한, Snap 처리의 후보 노드가 되기 쉬운 지점으로, 인접한 다른 선의 끝점과 가까운 경우에 두 선을 연결하는지 판단이 필요하다.

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Degree 2 - Pseudonode (통과점)

A ──── X ──── B     (직선 중간)

A
 \
  X ──── B          (꺾이는 점)

• X: degree 2

선이 2개 연결된 노드로 Pseudonode (통과점)이라 부른다. 직선의 중간점일 수 있고, 방향이 꺾이는 점일 수도 있다. 어느 쪽이든 선이 그냥 통과하는 노드라는 의미는 동일하다. Pseudonode는 네트워크 처리에서 라인 결합의 대상이 된다. A - X - B 세점이 있을 때, X가 Pseudonode라면 A - X와 X - B를 하나의 선 A - B로 합칠 수 있다. 예를 들어 하나의 긴 도로 구간이 두 피처로 쪼개진 경우 해당된다.

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Degree 3 - Junction (T자 분기점)

A ──── X ──── B
       |
       C

• X: degree 3

선이 3개 연결된 노드로, 네트워크에서 갈림길이 시작되는 지점이다. 이를 Junction 또는 Branch Node (T자 분기점)라고 부른다. 도로망에서 T자 모양의 교차점이 대표적인 예이다.

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Degree 4 - 교차 노드 (X자 교차점)

       C
       |
A ──── X ──── B
       |
       D

• X: degree 4

선이 4개 연결된 노드이다. X에 연결된 선이 A, B, C, D 4개로 상하좌우 방향으로 선이 뻗어나가는 구조이다. 도로망에서 사거리가 X자 교차점이 전형적인 예이다.

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Degree 5 이상 - 복합 분기 노드

여러 선이 한 점으로 집중되는 구조이다. 복잡한 인터체인지나 배관 허브처럼 다수의 선이 한 지점에 모이는 경우이다.

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Reference

• https://docs.qgis.org/3.44/en/docs/gentle_gis_introduction/topology.html
• https://pro.arcgis.com/en/pro-app/latest/help/data/utility-network/about-network-topology.htm
• https://www.usgs.gov/ngp-standards-and-specifications/topology-and-network-errors
• https://www.opengeomatics.ca/network-analysis.html
• https://www.opengeomatics.ca/topology-and-geocoding.html