KR100283929B1 - 서로 다른 수치 지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동일 지역의 서로 다른 수치 지도간 설비 위치 상대 오차 자동보정 방법에 관한 것으로 지리 정보시스템(GIS) 구축에 필수 요소인 도면의 운용과 관련하여 컴퓨터에 입력된 서로 다른 종류의 수치 지도를 중첩시켜 사용할 경우, 지도에 표현된 특정 설비의 상대적 위치 오차를 바탕 도면으로 활용할 도면에 자동으로 보정시키는 방법에 관한 것으로서, 특히 국가 기본도를 바탕 도면으로 사용할 때 수치지도화된 설비도의 위치를 국가기본도에 자동보정시킴으로 GIS에 활용될 도면의 데이터베이스 구축업무에 보조적으로 활용할 수 있으며, 설비위치를 자동보정시키기 위해 정합쌍 지점(Matching pair Points)을 도출해내는 방법, 정합쌍 지점을 기준점으로 하여 설비의 보정위치를 추정해내는 방법, 보정된 설비위치가 부적절할 경우 이를 판별한 후 표시하는 방법, 보정결과의 분석 및 통계처리 방법 등을 실행함으로써, 본 발명을 이용해 프로그램을 개발하면 지리정보시스템 구축이 국가적으로 활성화되고 있는 현 상황에서 각 수요기관에서의 기초도면 데이터베이스화 업무에 효과적으로 활용될 수 있다.

Description

서로 다른 수치 지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법

본 발명은 컴퓨터에 입력된 서로 다른 종류의 수치 지도를 중첩시켜 지도에 표현된 특정 설비의 상대적 위치오차를 자동으로 보정시키는 방법에 관한 것으로서, 특히 지리정보시스템(Geographic Information System, 이하 GIS라 칭함)에서 지형도를 근간으로 수치화 제작된 국가 기본도를 바탕도면(Base map)으로 사용하고 그 위에 전기, 통신, 가스, 상하수도 등 설비의 관리도면을 중첩시켜 사용할 경우에 적용될 수 있다.

GIS는 공간상에 위치를 점유하는 지리 좌표(Geographic Data)와 이에 관련된 속성 자료(Attribute Data)를 컴퓨터를 이용하여 통합 처리함으로써, 다양한 형태의 정보를 효율적으로 수집, 저장, 갱신, 분석, 출력하는 정보시스템의 한 형태로서 자동지도제작, 자원 관리, 환경 관리, 도시계획, 토지 계획, 시설물 관리, 교통 관제 등 활용 분야가 다양하지만 특히, 넓은 지역에 분포된 공공 시설물 관리에 유용하게 사용될 수 있다.

GIS를 구축하여 업무에 활용하기 위해서는 기초 도면 입력 등 대상 지역의 공간 정보 데이터베이스(Data Base)화가 중요한 전제조건이며, 이를 위한 비용이 전체 GIS 투자 비용의 60-80％를 점유하고 있는 실정이다.

설비 관리 GIS에 사용되는 기초 도면에는 지적도, 지형도 등 바탕도면에 해당하는 도면과 전력설비도, 지하매설물도, 통신설비도 등 설비관리용 도면이 있는데, 이 두가지 형태의 도면에 대해 위치좌표를 기준으로 컴퓨터에 입력시켜 중첩관리함으로써 설비관리 GIS가 가능해진다.

이들 컴퓨터에 입력된 기초 도면은 작성주체, 작성시기, 작성방법이 서로 다를 경우 중첩사용시 도면간 상대위치오차는 필연적으로 발생되며, 그 결과 정확한 설비위치 확인이 곤란해지는 문제점이 있다.

이러한 경우 바탕 도면을 기준으로 설비 위치를 적정하게 옮겨줘야 하는 문제점이 있는데, 수작업을 통해 위치를 보정하려면 실사용 도면출력, 현장실사확인, 설비위치 수정입력 등 공정별로 많은 비용과 인력이 소요되므로 자동보정의 필요성이 제기될 수 밖에 없다.

아직까지는 GIS 수요 기관 간에 바탕 도면의 공용활용 사례가 미미하여 설비위치 자동보정의 효용성이 크게 인식되지 못하고 있는 실정이나, 정부에서 국가적인 사업으로 수치화된 국가기본도 제작을 전국에 걸쳐 추진하고 있고, 이에 따라 설비관리 GIS의 바탕도면으로 국가 기본도가 사용될 것이 예상되므로 설비위치 자동보정에 대한 필요성이 높게 부각될 것으로 전망되고 있다.

종래에는 도면내 설비 위치 보정작업이 필요할 경우 육안판단, 현장실사 등 비자동화된 방법을 통하여 수행하였으며, 설비 위치를 자동 보정시키는 연구 결과물 및 선행특허는 현재까지 없는 것으로 파악되었다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 서로 다른 형태의 수치 지도 사이에서 동일 시설물의 위치 좌표를 손쉽게 일치시키기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 적용되기 위한 전제 조건으로서 보정 대상이 되는 두 종류의 도면이 수치화 즉, 동일 좌표 체계에서 X, Y 위치 좌표값을 가진 디지털(Digital) 형태로 컴퓨터에 입력되어 있어야 하며, 입력된 도면을 일정한 좌표 범위를 지정하여 검색하면 두 도면이 중첩된 상태로 컴퓨터 메모리에 불려 들어와 모니터에 표시(Display)될 수 있어야 하는데, 이러한 도면 입력, 검색 및 표시 기능은 각종 상용화된 소프트웨어에 의해 다양한 방법으로 구현될 수 있음은 주지의 사실이다.

이들 보정 대상이 되는 두 도면 중 어느 하나는 국가 기본도 등과 같이 상대적인 위치 보정의 기준이 되는 바탕 도면(Base map)이어야 하고, 나머지 한 도면은 보정 대상이 되는 설비를 포함한 설비도이어야 한다.

바탕 도면에 보정 대상 설비들이 표기되어 있을 경우 도로, 건물 등 바탕 도면에 기재된 내용에 대한 설비의 상대 위치는 정확한 것으로 간주 하지만, 바탕 도면 제작 과정에서 설비의 누락, 오분류, 제작시차 등 오류의 소지가 크기 때문에 설비의 실존재 여부만큼은 반드시 설비도가 정확한 것으로 간주한다. 이하 바탕도면(Base map; 예컨데, 국가 기본도)은 A, 설비도면(예; 전신주 배치도)은 B라 지칭한다.

이상의 전제조건 하에서 설비 위하다 자동보정시키는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 일정 순서를 거쳐 처리되는데 A에 보정대상 설비들이 표기되어 있을 경우와 없는 경우에 처리과정을 달리한다.

먼저, 설비들이 표기되어 있을 경우 크게 준비단계, 설비 페어링(Pairing)단계, 포인트 매핑(Point mapping)단계, 수작업 편집 및 도면 저장단계 등 4가지 단계를 거쳐 자동보정이 처리된다.

본 발명은, 지리 정보시스템(GIS) 구축을 위하여 컴퓨터에 입력된 서로 다른 종류의 수치지도를 중첩시켜 지도에 표현된 특정설비의 상대적 위치오차를 바탕도면(Base map)에 자동으로 보정시키는 방법에 있어서, 상대적 설비 위치의 기준이 되는 바탕도면과 보정 대상이 되는 설비도면을 미리 저장시켜둔 데이타 베이스에서 보정 작업 지역만을 읽어들여 중첩 표시하고, 육안 판별에 의한 조작에 의해 두 도면의 설비간의 오차를 최소화하도록 어느 한 도면의 위치를 일정방향으로 일괄 이동시켜 중첩 표시하는 준비과정과; 두 도면간에 상대 위치가 일치되는 설비를 찾기 위하여, 설비간의 이격거리와, 각각의 설비를 꼭지점으로 하는 삼각 구도의 삼각형 유사도와, 삼각형의 회전각도를 펙터 요소로 설정하고, 상기 펙터 요소들의 정해진 조건에 의해 설비 점들을 검색하여 정해진 조건 이내의 삼각형들의 각 꼭지점들을 정합 쌍으로 설정하는 정합 쌍 검색과정과; 상기 정합쌍 검색 과정에서 펙터 조건을 만족하는 설비 정합쌍들에 대해서는 설비도면의 삼각형의 꼭지점 좌표들을 대응되는 바탕도면 삼각형의 꼭지점 좌표들로 대체시켜 설비도면의 각 설비의 위치를 보정하고, 정합 쌍으로 설정되지 못한 설비를 분류하여 바탕도면의 설비는 무시하고, 설비도면의 설비는 위치 보정해야 할 누락점으로 분류하는 정합쌍 위치 보정과정과; 상기 보정과정에서 위치보정이 이루어진 정합 쌍들의 점들만으로 삼각 구도를 다시 설정하고, 그 삼각형의 꼭지점과 설비도면의 누락점들의 상관관계를 이용하여 보정점을 구하여 그 보정점과 정합 쌍을 이루는 바탕도면의 오분류점을 찾아 누락점들의 위치를 보정하는 포인트 정합과정과; 자동 보정된 설비위치들이 주변 여건으로 보아 잘못 지정된 것이 명확한 건물 내부에 보정점이 위치하거나, 도로 중앙에 위치하거나, 인도 바깥쪽에 위치하는 경우에 해당 매핑 포인트를 검출한 후 색깔을 구별하여 표시하고 사용자가 직접 수작업 보정을 하고, 보정이 완료된 도면을 데이타 베이스에 저장하는 수작업편집 및 도면 저장과정을 포함하여 이루어진다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명이 적용되는 수치 지도 자동보정 처리 흐름도,

도 2는 본 발명의 삼각구도설정에 의해 정합 쌍이 된 삼각형간 유사도 측정 구조도,

도 3은 본 발명의 세 개의 기준점을 이용한 새로운 보정점 추정 구조도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 포인트 매핑(point mapping)된 설비의 건물 내부 위치 판별 구조도,

도 5는 본 발명의 포인트 매핑(point mapping)된 설비의 도로 중심부 위치 판별 구조도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명을 적용한 예로서, 국가 기본도를 바탕 도면으로 한 국가 기본도와 배전 설비도의 전주 중첩 예시도 및 설명도,

도 7은 본 발명을 적용한 예로서, 각 설비의 X, Y 위치 좌표를 비교하여 가장 가까운 설비를 찾아 페어링(Pairing)한 후, 선으로 연결 표시한 설명도,

도 8은 본 발명을 적용한 예로서, 삼각형 일치도 측정을 위한 준비단계로 딜러니 삼각형을 생성시킨 후 화면에 표시한 설명도,

도 9는 본 발명을 적용한 예로서, 보정 펙터를 통과한 삼각형만을 표현시킨 설명도,

도 10은 본 발명을 적용한 예로서, 보정된 설비점들에 대해 보정전 위치와 보정후 위치를 선으로 연결하여 표시한 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명한다.

상기 준비 과정은, A와 B가 저장되어 있는 도면 데이터베이스(DB)(S1)로부터 보정 작업 지역만을 검색하여(S2) 메모리에 읽어들인 후 화면에 표시(Display)한다.

이때 육안 식별을 돕기 위해 A, B 별 설비의 색깔을 다르게 하며, 각자의 개별 설비를 구분시키기 위해 설비를 읽혀들인 순서대로 프로그램 내부 처리에 사용될 식별자(Identifier, 이하 ID라 칭함) 번호를 각각 부여한다.

또한 평행이동 형태의 오차가 있는지 육안 확인하고(S3), 만약 있으면 선택적인 처리로서 B를 일정 방향으로 일괄 이동시켜(S4) A 내의 설비와 근접한 위치로 옮겨 보정의 정확도를 향상시킬 수 있게 한다.

GIS에 사용되는 수치 지도는 대개 넓은 지역을 DB화하여 관리하기 때문에 전체 지역을 이용형편에 맞게 사각 분할하여 순차적으로 보정 처리한 후 DB에 갱신하게 되는데, 검색 도면의 가장자리 부분에 있는 B의 설비는 보정작업 후 검색범위를 벗어나 최종적으로 DB에 갱신할 때 누락될 소지가 있다.

이를 해결하기 위해 설정된 작업 대상 지역보다 사방으로 일정 거리(대상 지역 직선거리의 10％ 이상) 만큼 여분을 두어 검색하되, 작업 대상 지역 범위 내에 포함된 설비와 범위외 검색 설비를 내부 코드로 구분시켜 보정 작업한 후 DB에 갱신할 때 최초 대상 지역 범위내 설비만 갱신케 함으로써 설비누락 현상을 예방케 한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 시험에 사용된 도면은 0.75 ㎢에 해당되는 부산시 연제구 일부 지역의 도면으로 A는 1:1,000 축척의 국가 기본도를, B는 배전설비도에서 모든 설비의 위치기준이 되는 전주만을 입력한 도면을 사용하였고, DB에 저장하여 관리되는 좌표체계는 A, B 모두 평면직교체계를 사용하였다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명을 적용한 예로서, 국가 기본도를 바탕도면으로 하여 국가기본도와 배전설비도의 전주를 중첩 전개시킨 예시도 및 설명도로서, 도 6b의 배전설비의 전주(●)와 국가기본도의 전주(◆)를 이용하여 동일지역의 서로 다른 도면을 중첩시켜 검색하면 설비의 위치와 수량에 차이가 있음을 알 수 있었다.

준비 과정에서, 검색 대상 지역에 대한 두 도면을 중첩시켜 표시하면 도 6a와 같이 표시된다. 이때 보정을 필요로 하는 설비 예컨데, 전신주에 대한 포인트들을 식별 부호를 부여하여 그 점들에 대한 좌표값을 가지고서 보정 작업을 행한다. 여기서 도 6b의 배전설비의 전주(●)와 국가기본도의 전주(◆)의 표시는 도면에서 구별시키기 위해서 표시한 것으로서, 실제 화면상에서는 도 6a의 설비 점들과 같이 나타나고, 다만 두 도면을 구별시키는 방법으로는 칼라를 달리 하여 구별 표시한다.

이러한 준비단계가 마무리되면 정합 쌍 검색과정 즉, 설비 페어링(Pairing) 처리를 수행하는데, 설비 페어링은 두 도면간에 상대 위치가 일치되는 설비를 일정 조건을 설정하여 찾아내는 과정으로서, 주어진 조건을 만족하는 설비 정합 쌍(Pair)은 그 자체로서 위치 보정이 확정되며 또한, 확정된 보정점은 페어링 되지 않은 설비의 위치 보정에 기준점으로도 사용된다.

설비 페어링(Pairing) 처리를 위해서는 먼저 허용 조건 지정을 위한 펙터를 설정하는데(S5), 펙터 요소로는 설비간 이격거리, 삼각형 유사도, 삼각형 회전각도 등의 최대 허용치이며, 지정된 펙터는 이후 설비 페어링 여부를 결정하는 기준이 된다.

설비 페어링 처리는 다른 제약 조건 없이 두 도면을 겹친 상태에서 이격거리가 가장 가까운 설비의 쌍을 찾아내어 지정하는 것으로 시작되며(S6), 쌍을 찾은 후에는 각 도면별 설비 ID 번호를 저장시킨다.

이렇게 지정된 쌍들은 단지 상대적으로 가까운 점만을 찾은 것이기 때문에 별도의 검사 단계를 거쳐 설비 페어(Pair)를 확정시킨다.

첫 번째 검사단계는 A, B 내에 있는 각각의 설비를 꼭지점으로 하여 삼각구도설정(Triangulation Irregular Network)의 보편화된 한 방법인 딜러니 삼각형(Delaunay Triangulation)을 만든 후(S7), A, B의 결합(Matching)되는 삼각형간에 도 2에 도시된 바와 같은 공식으로 유사도 측정을 한다(S8).

유사도 측정의 방법은 페어링 설비에 의해 생성된 삼각형은 형상이 비슷하다는 점에 착안하였으며, 대응되는 두 삼각형간 비슷한 정도를 수식화하였다.

비슷한 정도를 수치로 표현하기 위해 삼각형의 합동 조건을 이용하였으며, 합동 조건에 따라 두변과 사잇각 또는 두각과 사잇변 또는 세변의 길이 중 한가지를 선택적으로 골라 수치화하여 비교하면 된다.

도 2는 그중 두변과 사잇각을 기준으로 하여 비교한 예이며, 각과 변에 대하여 가중치를 같이 주었으나 필요에 따라 다르게 주어도 된다.

여기서,

: 바탕 도면의 삼각형,

: 설비도면의 삼각형,

a : 삼각형 꼭지점의 각

e : 삼각형 변의 길이

S : 닮은꼴 유사도

w : 가중치

공식에 의하면 유사도가 1에 가까울수록 두 삼각형은 합동에 가깝고, 반대로 0에 가까우면 두 삼각형은 다른 모양을 가지며, 취사선택의 기준인 유사도 허용 한계는 이미 지정한 펙터에 따른다.

도 7은 본 발명을 적용한 예로서, 각 설비의 X, Y 위치 좌표를 비교하여 가장 가까운 설비를 찾아 페어링(Pairing)한 후, 선으로 연결 표시한 설명도로서, 배전설비의 전주(●)와 국가 기본도의 전주(◆)를 이용하여 각 설비의 X, Y 위치좌표를 비교하여 가장 가까운 설비를 찾아 페어링(Pairing)한 후, 선으로 연결 표시하였다.

선으로 연결 표시하는 것은 정합 쌍을 이룸을 보여주기 위한 단순 표시이며, 이와 같이 이격거리에 따라 근접된 설비를 정합 쌍으로 설정한다. 이후, 정합 쌍으로 설정된 설비 점들을 이용하여 도 8과 같이 삼각형을 형성한다. 이때, 정합 쌍을 형성하지 못한 설비 점들은 이후 누락점 보정 작업시에 보정점을 추정하여 보정 작업을 한다.

도 8은 본 발명을 적용한 예로서, 삼각형 일치도 측정을 위해 딜러니 삼각형을 생성시킨 후 화면에 표시한 설명도로서, 배전설비의 전주(●)와 국가기본도의 전주(◆)를 이용하여 점선 표시의 페어링(Pairing)된 배전설비의 전주로 만든 딜러니 삼각형과 실선 표시의 페어링(Pairing)된 국가기본도의 전주로 만든 딜러니 삼각형으로 전개시킴으로써 삼각형 일치도 측정을 하기 위한 준비단계로서 딜러니 삼각형을 생성시킨 후 화면에 표시하였다. 도면에서 접선 표시는 정합 쌍으로 선정된 배전 설비도의 전주들을 연결한 딜러니 삼각형을 나타내고, 실선들은 정합 쌍으로 선정된 국가 기본도의 전주들을 연결한 딜러니 삼각형을 나타낸다.

이와 같이 이격거리가 가까운 설비점들을 서로 연결시켜 형성한 딜러니 삼각형들을 상기 펙터 요소의 삼각형 유사도 측정 방법에 의해서 그 허용 한계치 이내로 만족하는 딜러니 삼각형들 즉, 국가 기본도의 삼각형과 배전 설비도의 삼각형들의 유사도를 비교하여 합동조건의 허용한계치를 만족하는 삼각형들만을 유사도 만족 조건으로 통과시킨다.

도 9는 본 발명을 적용한 예로서, 보정 펙터를 통과한 삼각형만을 표현시킨 설명도로서, 배전설비의 전주중 기준점으로 확정된 전주(●)와 국가기본도의 전주중 기준점으로 확정된 전주(◆)와 배전설비의 전주중 기준점에서 탈락한 전주(Missing points)(○) 및 국가기본도의 전주중 기준점에서 탈락한 전주(False Points)(◇)를 이용하여 점선 표시의 기준점으로 된 배전설비의 전주로 만든 딜러니 삼각형과 실선 표시의 기준점으로 된 국가기본도의 전주로 만든 딜러니 삼각형을 이룸으로써 보정 펙터를 통과한 삼각형만을 표현시켰다.

두 번째 검사단계는 유사도 검사를 통과한 정합(Match)된 삼각형 중에서 대응되는 꼭지점의 이격거리가 지정된 펙터 이내인지 검사하여(S9) 세점 모두 지정치 이내일 경우만 통과시킨다.

마지막 검사단계는 두 삼각형의 회전각도 차이가 지정된 펙터 값 이내인지 검사하여(S10) 지정치 이내일 경우만 통과시킨다.

이상의 세 가지 설정 기준을 만족하면 그 삼각형을 구성하는 꼭지점을 B에서의 좌표 값에서 A의 좌표 값으로 대체시켜 위치를 보정시키며, 또한 페어링(Pairing)되지 않은 설비의 다음 단계 위치 보정에 기준점으로 사용한다.

상기 두 삼각형의 회전각도 차이가 지정된 펙터 값 이내인지 검사(S10) 후 범위 내에 있지 않으면 설비도상의 시설물인지를 판단하여(S11) 페어링되지 않은 설비들 중에서 A의 경우는 일단 보정대상설비가 아닌 오분류점(False Points)으로 추정하여(S12) 자료 저장한(S13) 후 처리에서 무시하고, B의 경우는 반드시 위치보정을 해야할 누락점(missing Points)으로 분류한(S14) 후 자료에 저장한다(S15).

만일, A에 보정 대상 설비들이 표기되어 있지 않은 경우 또는 페어(Pair) 설비가 부족하다고 판단될 경우에는 수작업으로 기준점을 입력하며(S16) 입력을 마친 후의 다음 처리 과정은 상기 과정과 동일하게 수행한다.

상기 두 삼각형의 회전각도 차이가 지정된 펙터 값 이내인지 검사한(S10) 후 이내일 경우는 상기 입력된 기준점(S16)을 받아 기준점 설정을 한다(S17).

기준점 설정이 끝나면 포인트 매핑 단계를 설정된 기준점으로 삼각 구도(TIN)를 생성하며(S18), 상기 설정된 누락점(MP)의 자료를 입력받아 누락점 포함 삼각형의 대응 삼각형 삼각 구도(TIN)를 생성한다(S19).

설비 페어링을 통한 기준점 설정이 끝나면 포인트 매핑 단계를 수행하고(S20) 자료로 저장한다(S21).

상기 포인트 매핑 단계에서의 처리는, 전 단계에서 설정된 기준점에 의하여 B의 누락점을 A의 적정 위치로 옮겨주는 작업으로서, 확정된 기준점만으로 딜러니 삼각형(Delaunay triangulation)을 다시 설정한 후 제 3 도에 도시된 바와 같은 식에 의하여 B의 삼각형 내에 포함되는 누락점이 그것을 내포한 삼각형의 각 꼭지점에 대한 위상 관계를 산출하여 이를 기준으로 기본도에서의 상대적인 보정점을 구하게 한다.

도 3의 식에서 X, Y는 좌표치이며,는 적정 위치로 보정시키기 위한 매개변수로서, 3원 1차 연립 방정식을 통한 새로운 보정 좌표값을 구하게 하였다.

즉, 다음 세개의 방정식을 만족하는 매개변수값 λ₁, λ₂, λ₃를 구하는 단계를 수행한다.

단, X_miss, Y_miss는 누락점의 X, Y좌표 값,

X_bi, Y_bi는 설비 도면 상의 삼각형을 구성하는 세점의 X, Y좌표 값(i=1, 2, 3) 이다.

상기 단계에서 구해진 매개변수 λ₁, λ₂, λ₃를 만족하는 보정 좌표 값 X_pm, Y_pm을 아래의 식

단, X_pm, Y_pm은 보정점의 X, Y 좌표 값

X_ai, Y_ai는 바탕 도면 상의 삼각형을 구성하는 세점의 X, Y좌표값(i=1, 2, 3)과 같이 구한다.

이 공식에 의하면 세 꼭지점 중 가까운 꼭지점일수록 영향을 많이 받도록가 설정되게 되어 있으며, 이는 가까운 기준점의 이격 형태(방향, 거리)가 먼 기준점의 이격 형태보다 더 영향을 미친다는 경험적 판단에 기초한 결과이다.

이러한 포인트 매핑 과정을 거쳐 보정점을 구한 결과 보정점 주위의 지정 이격거리 반경 내에 A의 오류분점은 정합 쌍일 가능성이 높으므로 여기서 구한 보정점의 좌표값을 오류분점의 좌표 값으로 대치시킨다.

이상의 작업을 마치면 보정된 결과 도면을 모니터에 디스플레이(Display)시켜 주며(S22), 이때 각 설비들의 보정 작업을 분석할 수 있도록 최초 위치에서의 보정방향(1, 2, 3, 4분면으로 구분)과 거리를 설비별로 표현시켜 주어 시각적으로 확인케 해준다.

마지막으로 수작업 편집 및 도면 저장단계에서는 자동 보정된 설비 위하다 양호한가를 판단하여(S23) 설비위치들이 주변여건으로 보아 잘못 지정된 것이 명확한 경우 즉, 건물내부에 보정점이 위치하거나 도로중앙에 위치하는 경우, 또 인도 바깥쪽에 위치하는 경우에 해당 매칭 설비점을 검출한 후 색깔을 구별하여 디스플레이(Display)시켜 주며, 이렇게 발견된 설비들에 대해서 사용자가 주변여건 판단을 통해 수작업 보정을 할 수 있게 한다.

도 10은 본 발명의 설명도로서, 보정 작업이 이루어진 설비 점들을 보정전 위치와 보정 후 위치를 표시하여 작업자가 시각적으로 판단할 수 있도록 화면에 표시한다.

이러한 기본적인 보정 후에 건물 내부에 보정점이 위치하는 것을 판별하는 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 건물경계선을 다각형의 기하학적 정보를 가진 위상자료로 변환시킨 후 보정된 점에서 반직선을 그어 다각형의 선분들과 교차하는 횟수를 계산(count)하고 그 횟수가 홀수이면 건물내부, 짝수이면 건물외부에 위치하는 것으로 판별하여 내부에 있는 경우를 디스플레이시킨다.

도로 중앙이나 인도에 보정점이 위치하는 것을 판별하는 방법은 우선 도로를 표현하는 각 선분들의 쌍을 거리와 기울기로 판별하여 구하고, 도 5에 도시된 바와 같이 설비가 위치한 도로의 전체 폭을 5 등분한 후 각 1/5에 해당하는 양쪽 도로 경계선부분을 제외한 나머지 3/5를 도로 중심부로 판단하여 이 범위에 드는 설비를 디스플레이 시킨다. 도 5에서 p2는 포인트 매핑된 즉, 보정된 설비의 도로에서의 위치를 나타내고, p1, p3은 포인트 매핑된 설비에서 양쪽 도로 경계선에 수직 직선을 연결할 때 교차점을 나타낸다. 이와 같은 경우에 중심부 위치 판별 범위는 도 5에서가 보정된 설비라면의 범위에 포함될 경우 도로 내부의 점으로 간주한다.

도로 쌍을 찾지 못한 도로에 대해서는 도로 중심선으로부터 2m 이내의 점을 찾아내며, 인도가 있는 경우 인도의 외부에 있는 점을 찾아낸다.

이러한 작업을 통해 디스플레이된 비정상적인 소지가 있는 설비 페어 포인트(Point)를 수작업 보정을 추가할 것인지 판단하여(S24) 보정을 할 경우 수작업 보정(S25)을 통해 위치 보완한(S26) 후 작업자, 작업일시, 작업 도면 정보, 각종 보정 통계 등 작업 관리 사항을 관리용 DB에 등록하고(S27), 보정 작업 결과물인 작업결과도면에서 최초 작업 대상 지역내에 포함된 설비만을 취사하여 DB에 최종적으로 저장시킴으로서(S28) 검색지역의 보정 작업을 마친다.

설비 관리를 목적으로 하는 지리정보시스템(GIS) 구축에 있어서 설비의 상대적인 위치를 확인케 해주는 바탕도면(Base map)의 입력은 필수 요소이며, 이들 넓은 지역에 걸친 방대한 양의 바탕도면을 위치정보를 포함시켜 수치화하려면 많은 비용이 수반된다는 것은 널리 알려진 사실이다.

따라서 지리 정보시스템을 구축하고자 하는 수요기관에서는 바탕도면을 자체적으로 입력하기보다는 가급적 타 기관에서 입력한 것을 도입하여 활용코자 하나 도면내용이 활용에 부적절하거나 기관간 협조가 어려워 자체 입력하는 경우가 많은 실정이다.

이러한 상황에서 정부에서는 기관별로 바탕 도면을 입력함에 따른 중복투자를 국가적 차원에서 개선코자 전국에 걸쳐 바탕도면의 전산화 사업을 추진하고 있으며, 그 성과물은 수요기관에서의 적극적인 활용이 예상된다.

이렇게 전산화된 바탕 도면을 외부에서 도입할 경우 관리하고자 하는 설비의 위치가 바탕도면과 상대적으로 정합(Match)되어야 하나 설비위치가 기재된 설비도와 바탕도면은 작성주체, 작성시기, 작성방법이 서로 다르기 때문에 중첩사용시 도면간 상대위치오차는 필연적으로 발생된다.

이들 상대 위치 오차는 반드시 보정되어야 효과적인 GIS 활용이 가능하며, 이를 수작업으로 보정하려면 실사용 도면 출력, 현장 실사 확인, 설비 위하다 수정입력 등 공정별로 많은 비용과 인력이 소요된다.

이를 개선하기 위한 수단으로 본 방법을 통해 설비 위하다 바탕도면에 자동보정시킴으로써 비용절감은 물론, GIS 데이터베이스 구축에 소요되는 시간을 단축시키는 효과를 기대할 수 있으며, 바탕도면의 수요 기관간 공동활용을 용이하게 할 수가 있다.

Claims (10)

1. 지리 정보시스템(GIS) 구축을 위하여 컴퓨터에 입력된 서로 다른 종류의 수치지도를 중첩시켜 지도에 표현된 특정설비의 상대적 위치오차를 바탕도면(Base map)에 자동으로 보정시키는 방법에 있어서, 상대적 설비 위치의 기준이 되는 바탕 도면과 보정 대상이 되는 설비도면을 미리 저장시켜둔 데이타 베이스에서 보정 작업 지역만을 읽어들여 중첩 표시하고, 육안 판별에 의한 조작에 의해 두 도면의 설비간의 오차를 최소화하도록 어느 한 도면의 위치를 일정방향으로 일괄 이동시켜 중첩 표시하는 준비과정과, 두 도면간에 상대 위치가 일치되는 설비를 찾기 위하여, 설비간의 이격거리와, 각각의 설비를 꼭지점으로 하는 삼각 구도의 삼각형 유사도와, 삼각형의 회전 각도를 펙터 요소로 설정하고, 상기 펙터 요소들의 정해진 조건에 의해 설비 점들을 검색하여 정해진 조건 이내의 삼각형들의 각 꼭지점들을 정합 쌍으로 설정하는 정합 쌍 검색과정과, 상기 정합 쌍 검색 과정에서 펙터 조건을 만족하는 설비 정합쌍들에 대해서는 설비도면의 삼각형의 꼭지점 좌표들을 대응되는 바탕도면 삼각형의 꼭지점 좌표들로 대체시켜 설비도면의 각 설비의 위치를 보정하고, 정합 쌍으로 설정되지 못한 설비를 분류하여 바탕도면의 설비는 무시하고, 설비도면의 설비는 위치 보정해야 할 누락점으로 분류하는 정합쌍 위치 보정과정과, 상기 보정 과정에서 위치 보정이 이루어진 정합 쌍들의 점들만으로 삼각 구도를 다시 설정하고, 그 삼각형의 꼭지점과 설비도면의 누락점들의 상관관계를 이용하여 보정점을 구하여 그 보정점과 정합 쌍을 이루는 바탕도면의 오분류점을 찾아 누락점들의 위치를 보정하는 포인트 정합과정과, 자동 보정된 설비 위하다 주변 여건으로 보아 잘못 지정된 것이 명확한 건물 내부에 보정점이 위치하거나, 도로 중앙에 위치하거나, 인도 바깥쪽에 위치하는 경우에 해당 매핑 포인트를 검출한 후 색깔을 구별하여 표시하고 사용자가 직접 수작업 보정을 하고, 보정이 완료된 도면을 데이타 베이스에 저장하는 수작업편집 및 도면 저장과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 준비 과정은, 상대적 설비 위치의 기준이 되는 바탕 도면과 보정 대상이 되는 설비도면을 미리 저장시켜둔 도면 데이타 베이스에서 보정 작업 지역만을 읽어들여 중첩 표시하고, 육안 판별에 의한 조작에 의해 두 도면의 설비간의 오차를 최소화하도록 어느 한 도면의 위치를 일정방향으로 일괄 이동시켜 중첩 표시하되, 육안 식별을 위해 바탕 도면과 설비도면을 다른 칼라로 표시하고, 각자의 개별 설비들을 구분 인식하기 위해 설비를 읽혀들인 순서대로 프로그램 내부 처리에 사용될 ID 번호를 각각 부여하며, 설정된 작업 대상 지역보다 사방으로 일정 거리만큼의 여분을 두어 읽어들여 검색하되, 작업대상지역 범위내에 포함된 설비와 범위외 검색 설비를 내부 코드로 구분시켜 보정 작업후 도면 데이타 베이스를 갱신할 때에 최초 대상 지역 설비만 갱신하여 검색도면의 가장자리 부분에 있는 설비의 누락을 방지하도록 함을 특징으로 하는 서로 다른 수치지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 설비 정합 쌍 검색과정은, 설비 정합 쌍 검색을 위한 허용 조건 지정을 위해, 두 도면에서의 설비간 이격거리, 두 도면의 각각의 설비를 꼭지점으로 한 삼각형의 유사도, 삼각형 회전각도 등의 최대 허용치를 펙터요소로서 설정하는 제1단계와, 두 도면의 겹친 상태에서 이격거리가 가장 가까운 설비의 쌍을 찾아내어 1차 설비 정합 쌍으로 지정하고, 도면별 설비 ID번호를 저장하는 제2단계와, 상기 제 2 단계에서 정합 쌍으로 설정된 이격 거리가 가까운 설비 점들을 꼭지점으로 하여 삼각 구도 설정 방법에 의해 딜러니 삼각형을 형성하고, 바탕 도면과 설비도면의 각 삼각형간에 유사도를 측정하여 상기 제1단계에서 설정된 삼각형 유사도 허용치 범위내에 있는 삼각형들만 유사도 검사를 통과시키는 제3단계와, 상기 제 3 단계에서 유사도 검사를 통과한 삼각형들의 각 대응되는 꼭지점 끼리의 이격거리가 상기 제1단계에서 설정된 이격거리 허용치 범위 내에 있는지를 검사하여 세 꼭지점 모두 허용치 범위내에 있는 삼각형만 이격거리 검사를 통과시키는 제4단계와, 상기 제4단계를 통과한 세점에서 각기 이격거리가 허용치 범위 이내에 있는 삼각형들에 대해서, 두 삼각형의 회전각도 차이가 상기 제1단계에서 설정된 삼각형 회전각도 허용치 범위 이내에 있는지를 검사하여 조건을 만족하는 설비 쌍들에 대해서만 정합 쌍으로 설정하는 제5단계를 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 삼각형 유사도를 검사하는 제 3 단계는, 두 도면의 겹친 상태에서 이격거리가 가장 가까운 설비 점들에 대해서 각각의 설비 점들을 꼭지점으로 하여 삼각구도 설정의 한 벙법인 딜러니 삼각형을 형성하는 단계와, 두 도면에서 서로 대응되는 위치의 삼각형들의 유사도를 삼각형 합동 조건에 의해 두변과 사잇각 또는 두각과 사잇변 또는 세변의 길이 중 어느 한 가지를 선택하고, 그 선택된 합동 조건에 의해서 두 도면의 합동 조건을 수치화하여 유사도를 구하는 단계와, 그 합동 조건에 의한 삼각형 유사도가 상기 펙터요소로 설정된 삼각형 유사도의 허용 범위 이내인지를 검사하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 합동 조건을 수치화하여 유사도를 검색하는 단계는,

   여기서,

   : 바탕 도면의 삼각형,

   : 설비 도면의 삼각형,

   a : 삼각형 꼭지점의 각

   e : 삼각형 변의 길이

   S : 닮은꼴 유사도

   w : 가중치

   의 수직에 의해 상기 두 도면의 대응하는 삼각형에 대해서 유사도 S를 구하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치 지도 설비의 상대오차 자동보정 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 정합 쌍 위치 보정 과정은, 상기 정합 쌍 설정 과정에서 삼각형 유사도, 이격거리, 삼각형 회전각도의 허용 조건을 만족하는 삼각형에 대해서 바탕도면의 좌표값을 설비도면의 꼭지점 좌표값으로서 대체 시켜 설비도면의 설비 위치를 보정하는 단계와, 위치 보정된 정합 쌍들을 정합 되지 않은 설비의 다음 단계 위치 보정을 위한 기준 값으로 설정하는 단계와, 상기 정합 되지 않은 설비 들 중에서 바탕 도면에 존재하는 설비 점들은 보정대상 설비가 아닌 오분류점으로 분류하는 단계와, 정합 되지 않은 설비들 중에서 설비 도면의 설비는 반드시 위치 보정 해야할 누락점으로 분류하며, 그 누락점에 대응해서 상기 바탕도면에 정합되지 않은 설비 점이 존재하지 않거나 설비 수가 부족한 경우에 수작업으로 기준점을 입력하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치지도간 설비의 상대오차 자동보정 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 포인트 정합 과정은 상기 설비 위하다 보정과정에서 위치보정이 이루어진 정합 쌍들의 점들만으로 삼각 구도를 다시 설정하는 단계와, 상기 설비 위하다 보정과정에서 누락된 설비도면의 누락점과 그 누락점을 내포한 삼각형의 꼭지점들간의 위상관계를 이용하여 상대적인 보정점을 구하는 단계와, 그 보정점 주위의 지정 이격 거리 내에 있는 바탕 도면의 오분류점을 찾아 상기 보정점의 좌표값을 상기 오분류점의 좌표값으로 대체시켜 상기 누락점을 보정하는 단계와, 보정된 결과를 시각적으로 분석할 수 있도록 최초 위치에서 보정 방향과 거리를 설비별로 표현하여 그 결과를 화면에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치 지도 설비의 상대오차 자동보정 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 포인트 정합 과정의 누락점에 대한 보정점을 구하는 방법은, 다음 세개의 방정식을 만족하는 매개변수값 λ₁, λ₂, λ₃를 구하는 단계와,

   단, X_miss, Y_miss는 누락점의 X, Y좌표 값, X_bi, Y_bi는 설비 도면상의 삼각형을 구성하는 세점의 X, Y좌표값(i=1, 2, 3) 상기 단계에서 구해진 매개변수 λ₁, λ₂, λ₃를 만족하는 보정 좌표 값 X_pm, Y_pm을 아래의 식

   (단, X_pm, Y_pm은 보정점의 X, Y 좌표 값, X_ai, Y_ai는 바탕도면 상의 삼각형을 구성하는 세점의 X, Y좌표값(i=1, 2, 3))과 같이 구하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치 지도 설비의 상대오차 자동보정 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 수작업 편집 및 도면 저장 과정의 상기 건물 내부에 보정점이 위치하는 것을 판별하는 방법은, 건물 경계선을 다각형의 기하학적 정보를 가진 위상 자료로 변환시킨 후, 보정된 점에서 일측으로 직선을 연장시켜 다각형의 선분들과 교차하는 횟수를 카운트하고, 카운트 횟수가 홀수이면 건물 내부, 짝수이면 건물 외부에 그 보정점이 존재하는 것으로 판별하여 건물 내부에 존재하는 경우에 이를 식별할 수 있도록 표시하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치 지도 설비의 상대오차 자동보정 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 수작업 편집 및 도면 저장 과정의 상기 도로의 중앙이나 인도에 보정점이 위치하는 것을 판별하는 방법은, 도로를 표현하는 각 선분들의 쌍을 거리와 기울기로 판별하여 구하고, 설비가 위치한 도로의 전체 폭을 5등분 한 후 각 1/5에 해당하는 양쪽 도로 경계선 부분을 제외한 나머지 3/5를 도로 중심부로 판단하여 이 범위에 드는 설비를 도로 중앙에 위치하는 설비로서 판별하여 표시하며, 도로를 표현하는 선분 쌍을 찾지 못한 도로에 대해서는 도로 중심선으로부터 소정 거리 이내에 있는 보정점을 도로 중앙에 위치하는 설비로서 판별하여 표시하고, 인도가 있는 경우 인도를 표시하는 선분의 외측에 있는 보정점을 찾아내어 표시하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 수치 지도 설비의 상대오차 자동보정 방법.