KR100545359B1 - 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치 및 그방법 - Google Patents

수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 수치 도화기를 이용하여 획득한 2차원 데이터를 수신하여, 생성모듈로 전송하는 데이터 처리모듈; 지형물의 윗면, 밑면 및 옆면의 다각형을 생성하고, 생성된 다각형을 결합하여 3차원 지형물을 생성하는 생성모듈; 상기 2차원 수치 도화 데이터와 수치표고모델을 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하는 연산모듈; 및 상기 데이터 처리모듈, 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 제어모듈; 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 2차원 수치 도화 데이터를 이용하여 지형물을 3차원으로 표현하는 방법을 자동화함으로써 기존의 방법에 비해서 시간과 비용을 절감하고, 수작업으로 인해 발생할 수 있는 오차를 방지하여 정확도를 향상시킬 수 있으며, 2차원 수치 도화 데이터가 가지고 있는 수평좌표와 높이 값을 이용하여 지형물의 윗면 및 밑면과 옆면을 자동적으로 생성함으로써 지형물을 복합적으로 구성된 3차원 지형물로 정확히 표현할 수 있는 효과가 있다.
수치지도, 3차원, 수치 도화 데이터, 수치표고모델

Description

수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치 및 그 방법{Apparatus for expressing topography object of three dimentional using digital mapping data and method therefor}
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 지형물 표현장치에 관한 블럭도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 지형물 표현방법에 관한 전체 흐름도.
도 3a 는 본 발명의 일실시예에 따른 지형물의 윗면 및 밑면 생성단계에 관한 세부 흐름도.
도 3b 는 본 발명의 일실시예에 따른 임의의 점의 위치에 따른 복잡한 다각형의 조건을 나타내는 예시도.
도 3c 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 임의의 점의 위치에 따른 복잡한 다각형의 조건을 나타내는 예시도.
도 3d 는 본 발명의 일실시예에 따른 복잡한 다각형의 쪼개진 상태를 나타내는 예시도.
도 3e 는 본 발명의 일실시예에 따른 단순한 다각형에 연장선분이 추가된 상태를 나타내는 예시도.
도 4a 는 본 발명의 일실시예에 따른 지형물의 옆면 생성단계에 관한 세부 흐름도.
도 4b 는 본 발명의 일실시예에 따른 다각형의 임의의 한 선분이 선택된 상태를 나타내는 예시도.
도 4c 는 본 발명의 일실시예에 따른 지형물의 옆면이 생성된 상태를 나타내는 예시도.
본 발명은 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수치 지도를 제작할 때 생성되는 복합 선형(Polyline) 데이터와 같은 2차원의 도화 데이터를 3차원 복합 면형(3D Face) 데이터로 자동 생성이 가능하도록 하는 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치 및 그 방법에 관한 것이다.
수치 도화는 중복된 항공사진이나 인공위성을 이용한 촬영 당시의 영상 위치 정보를 취득하여 높이 값을 가지는 데이터를 생성하고, 도화 장비를 이용하여 수치 지도를 제작하는 것이다.
그러나, 수치 도화기를 이용하여 생성되는 데이터는 종이지도에서 볼 수 있는 것과 같이 지형물의 윗면만을 묘사하여 옆면과 밑면이 복합적으로 구성된 지형물을 정확히 묘사할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2차원의 수치 도화 데이터를 이용하여 지형물을 3차원으로 표현하는 방법을 자동화함으로써 기존의 방법에 비해서 시간과 비용을 절감하도록 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 2차원 수치 도화 데이터가 가지고 있는 수평좌표와 높이 값을 이용하여 지형물의 윗면 및 밑면과 옆면을 자동적으로 생성하는 3차원 표현장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치에 관한 것으로서, 수치 도화기를 이용하여 획득한 2차원 데이터를 수신하여, 생성모듈로 전송하는 데이터 처리모듈; 지형물의 윗면, 밑면 및 옆면의 다각형을 생성하고, 생성된 다각형을 결합하여 3차원 지형물을 생성하는 생성모듈; 상기 2차원 수치 도화 데이터와 수치표고모델을 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하는 연산모듈; 및 상기 데이터 처리모듈, 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 제어모듈; 을 포함한다.
한편, 데이터 처리모듈, 생성모듈, 연산모듈 및 제어모듈로 구성된 3차원 지형물 표현장치를 이용한 3차원 지형물 표현방법에 관한 것으로서, (a) 상기 생성모듈이 상기 데이터 처리모듈로부터 2차원의 수치 도화 데이터를 수신하는 단계; (b) 상기 생성모듈이 수신한 2차원 수치 도화 데이터를 이용하여, 지형물의 윗면 및 밑면을 생성하는 단계; (c) 상기 연산모듈이 2차원 수치 도화 데이터와 수치표고모델 자료를 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하고, 상기 생성모듈이 지형물의 옆면을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 생성모듈이 생성된 지형물의 윗면 및 밑면과 옆면을 결합하여 3차원 지형물을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 생성모듈이 상기 데이터 처리모듈로부터 2차원의 수치 도화 데이터를 취득하는 단계; (b-2) 상기 생성모듈이 지형물의 형태에 따라 생성된 다각형이 복잡도를 갖는지 여부를 판단하는 단계; (b-3) 상기 (b-2)의 판단결과, 복잡도를 갖는 경우, 상기 생성모듈이 다각형을 쪼갠 후, 단순한 형태의 다각형으로 나타내는 단계; (b-4) 상기 생성모듈이 단순한 형태의 다각형에 선분을 추가하는 단계; 및 (b-5) 상기 생성모듈이 지형물의 윗면 및 밑면을 삼각형으로 구성된 다각형으로 자동생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 생성모듈이 상기 데이터 처리모듈로부터 2차원의 수치 도화 데이터를 취득하는 단계; (c-2) 상기 연산모듈이 2차원의 수치 도화 데이터와 수치표고모델 자료를 이용하여 지형물의 높이 값을 계산하고, 지형물의 옆면을 구성하는 다각형을 생성하는 단계; (c-3) 상기 생성모듈이 상기 (c-2) 단계에 의해 나타나는 직사각형 형태인 다각형의 대각방향으로 대향하는 두 꼭지점을 연장시키는 연장선분을 추가하는 단계; 및 (c-4) 상기 생성모듈이 지형물의 옆면을 두 개의 삼각형으로 구성된 다각형으로 자동생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게 상기 복잡도를 갖는 다각형은, 상기 다각형 안쪽을 향하 는 내부 모서리의 개수가 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 지형물 표현장치의 구성을 도 1 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
3차원 지형물 표현장치는 데이터 처리모듈(100), 생성모듈(200), 연산모듈(300) 및 제어모듈(400)을 포함한다.
데이터 처리모듈(100)은 수치 도화기를 이용하여 획득한 2차원 데이터를 수신하여, 생성모듈로 전송하는 기능을 수행한다.
생성모듈(200)은 지형물의 윗면, 밑면 및 옆면의 다각형을 생성하고, 생성된 다각형을 결합하여 3차원 지형물을 생성하는 기능을 수행한다.
연산모듈(300)은 2차원 수치 도화 데이터의 높이 값과 수치표고모델(DEM)의 높이 값을 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하는 기능을 수행한다.
제어모듈은(400)은 데이터 처리모듈, 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 기능을 수행한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원의 지형물 표현장치를 이용한 3차원 지형물 표현방법에 관한 전체적인 흐름을 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 생성모듈(200)은 데이터 처리모듈(100)로부터 획 득한 지형물의 2차원의 수치 도화 데이터를 수신한다(S10).
생성모듈(200)은 수신한 2차원의 복잡한 형태의 다각형을 단순한 형태의 다각형으로 구성한 후, 지형물의 윗면 및 밑면을 삼각형의 형태로 구성된 다각형으로 생성한다(S20).
연산모듈(300)은 2차원 수치 도화 데이터와 수치표고모델 자료를 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하며, 생성모듈(200)은 선분을 추가하여 지형물의 옆면을 삼각형의 형태로 구성된 다각형으로 생성한다(S30).
수치표고모델은 인공구조물 및 자연물 등의 높이를 제외한 순수한 지형물의 높이를 3차원으로 표현하는 것으로서, 맵핑(mapping) 목적에 사용되는 지리정보시스템(Geographic Information System:GIS) 계층 중 가장 활용도가 높은 계층이며 영상 데이터의 정사 보정과, 등고선의 생성과, 경사도 분석과 비행 시뮬레이션 등과 같은 작업에 이용된다.
생성모듈(200)은 윗면과 밑면 및 옆면을 결합하여 자동적으로 3차원의 지형물을 생성한다(S40).
도 2 의 제 S20 단계인 지형물의 윗면 및 밑면 생성 단계에 관하여 도 3a 내지 도 3e 를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3a 에 도시된 바와 같이, 생성 모듈(200)은 데이터 처리모듈(100)로부터 수평 좌표 및 높이 값을 가지는 2차원 다각형 형태의 데이터를 취득한다(S21).
생성모듈(200)은 취득한 다각형이 복잡한 다각형(이하, 복잡도를 갖는 다각 형)인지 여부를 판단한다(S22).
본 실시예에서 도 3b 에 도시된 바와 같이, 다각형을 구성하는 한 점(P)에 대해서 인접해 있는 두 개의 점(Q1, Q2)이 모두 아래에 위치하고, 세 점이 이루는 내각의 크기가 π보다 큰 경우 복잡도(complexity)를 갖는 다각형이라 정의한다.
여기서, 임의의 P점이 Q점의 아래에 존재한다는 것은, P점의 Y축 값이 Q점의 Y축 값보다 작은 것을 의미하고, P점의 Y축 값이 Q점의 Y값과 같을 경우, X축의 값이 큰 어느 한 점이 아래에 위치하는 것을 의미한다.
또한 도 3c 에 도시된 바와 같이, 다각형을 구성하는 한 점(P)에 대해서 인접해 있는 두 개의 점(Q1, Q2)이 모두 위에 위치하고, 세 점이 이루는 내각의 크기가 π보다 큰 경우, 복잡도를 갖는 다각형이라 정의한다.
여기서 임의의 P점이 Q점의 위에 존재한다는 것은, P점의 Y축 값이 Q점의 Y축 값보다 큰 것을 의미하고, P점의 Y축 값이 Q점의 Y값과 같을 경우, X축의 값이 작은 어느 한 점이 위에 위치하는 것을 의미한다.
전술한 바와 같은 조건 중, 만족하는 임의의 점(P)이 다각형에 하나 이상 존재할 경우 복잡도를 갖는 다각형이라 한다.
정리하면, 복잡도를 갖는 다각형은, 다각형 안쪽을 향하는 내부 모서리가 적어도 하나 이상 존재하는 것을 의미한다.
또한, 복잡도를 갖는 다각형은 임의의 점(P)과 인접한 두 개의 점(Q1, Q2)이 이루는 내각의 크기가 π보다 큰 다각형을 의미한다.
제 S22 단계의 판단결과, 복잡도를 갖는 다각형인 경우, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 다각형을 쪼개서 단순한 형태의 다각형으로 나타낸다(S23).
도 3e 에 도시된 바와 같이, 생성모듈(200)은 쪼개진 단순한 다각형에 선분을 추가한다(S24).
생성모듈(200)은 자동적으로 지형물의 윗면 및 밑면을 삼각형으로 구성된 다각형으로 생성한다(S25).
도 2 의 제 S30 단계인 지형물의 옆면 생성 단계에 관하여 도 4a 내지 도 4c 를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4a 에 도시된 바와 같이, 생성모듈(200)은 데이터 처리모듈(100)로부터 수평 좌표 및 높이 값을 가지는 2차원 형태의 다각형 데이터를 취득한다(S31).
연산모듈(300)은 도 4b 에 도시된 바와 같이, 다각형의 임의의 한 선분을 선택하여, 선택된 선분의 높이 값을 2차원 수치 도화 데이터의 높이 값과 수치표고모델 자료 값의 차이로 구하며, 전술한 바와 같은 방법으로 다각형을 구성하는 모든 선분에 대한 실제적인 지형물의 높이 값을 계산하여 지형물의 옆면을 구성하는 다각형을 생성한다(S32).
도 4c 에 도시된 바와 같이, 제 S32 단계에 의해 생성된 지형물의 옆면은 직사각형 형태로 구성되므로, 다각형의 대각방향으로 대향하는 두 꼭지점을 연장시키는 하나의 연장선분을 추가한다(S33).
생성모듈(200)은 자동적으로 옆면을 구성하는 두 개의 삼각형을 생성한다 (S34).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 2차원 수치 도화 데이터를 이용하여 지형물을 3차원으로 표현하는 방법을 자동화함으로써 기존의 방법에 비해서 시간과 비용을 절감하고, 수작업으로 인해 발생할 수 있는 오차를 방지하여 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 2차원 수치 도화 데이터가 가지고 있는 수평좌표와 높이 값을 이용하여 지형물의 윗면 및 밑면과 옆면을 자동적으로 생성함으로써 지형물을 복합적으로 구성된 3차원 지형물로 정확히 표현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치에 있어서,
    수치 도화기를 이용하여 획득한 2차원 데이터를 수신하여, 생성모듈로 전송하는 데이터 처리모듈(100);
    지형물의 윗면, 밑면 및 옆면의 다각형을 생성하고, 생성된 다각형을 결합하여 3차원 지형물을 생성하는 생성모듈(200);
    상기 2차원 수치 도화 데이터와 수치표고모델을 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하는 연산모듈(300); 및
    상기 데이터 처리모듈, 생성모듈 및 연산모듈을 제어하는 제어모듈(400); 을 포함하는 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현장치.
  2. 데이터 처리모듈, 생성모듈, 연산모듈 및 제어모듈로 구성된 3차원 지형물 표현장치를 이용한 3차원 지형물 표현방법에 있어서,
    (a) 상기 생성모듈(200)이 상기 데이터 처리모듈(100)로부터 2차원의 수치 도화 데이터를 수신하는 단계;
    (b) 상기 생성모듈(200)이 수신한 2차원 수치 도화 데이터를 이용하여, 지형물의 윗면 및 밑면을 생성하는 단계;
    (c) 상기 연산모듈(300)이 2차원 수치 도화 데이터와 수치표고모델 자료를 이용하여 지형물의 실제 높이 값을 계산하고, 상기 생성모듈(200)이 지형물의 옆면 을 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 생성모듈(200)이 생성된 지형물의 윗면 및 밑면과 옆면을 결합하여 3차원 지형물을 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 생성모듈(200)이 상기 데이터 처리모듈(100)로부터 2차원의 수치 도화 데이터를 취득하는 단계;
    (b-2) 상기 생성모듈(200)이 지형물의 형태에 따라 생성된 다각형이 복잡도를 갖는지 여부를 판단하는 단계;
    (b-3) 상기 (b-2)의 판단결과, 복잡도를 갖는 경우, 상기 생성모듈(200)이 다각형을 쪼갠 후, 단순한 형태의 다각형으로 나타내는 단계;
    (b-4) 상기 생성모듈(200)이 단순한 형태의 다각형에 선분을 추가하는 단계; 및
    (b-5) 상기 생성모듈(200)이 지형물의 윗면 및 밑면을 삼각형으로 구성된 다각형으로 자동생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c-1) 상기 생성모듈(200)이 상기 데이터 처리모듈(100)로부터 2차원의 수치 도화 데이터를 취득하는 단계;
    (c-2) 상기 연산모듈(300)이 2차원의 수치 도화 데이터와 수치표고모델 자료를 이용하여 지형물의 높이 값을 계산하고, 지형물의 옆면을 구성하는 다각형을 생성하는 단계;
    (c-3) 상기 생성모듈(200)이 상기 (c-2) 단계에 의해 나타나는 직사각형 형태인 다각형의 대각방향으로 대향하는 두 꼭지점을 연장시키는 연장선분을 추가하는 단계; 및
    (c-4) 상기 생성모듈(200)이 지형물의 옆면을 두 개의 삼각형으로 구성된 다각형으로 자동생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복잡도를 갖는 다각형은,
    상기 다각형 안쪽을 향하는 내부 모서리의 개수가 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수치 도화 데이터를 이용한 3차원 지형물 표현방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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