KR101232292B1 - 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템 - Google Patents

항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템 Download PDF

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안승만
선우영
이호영
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Abstract

본 발명은 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템에 관한 것으로서, 비행기가 운항 가능한 높이에서 지표면의 사물을 스캐닝한 3차원 점군 자료를 사용하는 항공 라이다 자료를 이용함으로써, 현실에서의 분포하는 사물들을 소실 없이 찾아낼 수 있으며, 지표면에 붙어있는 건물 및 나무 등 모든 물질들을 고려하는 정확한 천개지수를 상세 규모에 대해서 제공할 수 있는, 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템을 제공함에 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전처리된 라이다 자료를 입력받아, 점군의 속성을 레지스트리에 기록하고, 기록된 레지스트리를 기반으로 X축, Y축, Z축의 최대 최소 범위를 통해 3D 모델 박스를 생성한 후, 높이별로 라이다 점군을 로딩하여 3차원적 스케일링된 색을 적용하여 렌더링을 수행하는 자료 입력부; 및 사용자 정의에 의한 위치 기반의 천개지수 계산과, 라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 래스터 영역으로부터 평면 격자 행렬을 구성한 래스터 천개지수 계산을 수행하며, 계산된 천개지수를 시각화하는 천개지수 계산부; 를 포함한다.

Description

항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템{CALCULATING SYSTEM FOR OPEN AREA RATIO OF THE SKY USING AERIAL LIDAR DATA}
본 발명은 천개지수 계산 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항공 스캐닝을 통해 생성된 라이다(LiDAR) 자료를 바탕으로, 건물 및 수목과 같은 지표면 토지 피복 재질과, 지형에 의해 큰 영향을 받는 천개(天開)지수를 정확히 계산하는 시스템에 관한 것이다.
항공 라이다(Light Detection And Ranging: LiDAR) 기술은, 지구 표면상에 위치한 물체들의 3차원 위치 값을 결정하기 우한 측량기술로서, GPS 장치와 회전정보를 수집하는 관성항법장치(IMU), 비행기와 지상의 상대적 거리를 측정하는 레이저장치로 구성된다.
상기 기술은 레이저를 지표상에 주사하여 반사되어 돌아오는 레이저 펄스의 도달 시간을 계산해서 반사지점의 공간위치정보(X, Y ,Z)를 취득하는 측량기술과 응용 자료처리 기술을 포함한다.
센서를 통해 취득된 신호로부터 계산된 반사지점의 공간위치 및 사상(feature)을 라이다 점(LiDAR point)이라고 하며, 이러한 라이다 점의 집합을 라이다 점군(cloud points)이라고 한다. 라이다 점군(LiDAR point Clouds)로 구성된 항공 라이다(LiDAR) 자료는 지구 공간의 일부를 항공기 비행 높이에서 스캐닝한 지표면의 정보를 객관적이고 세밀하게 제공한다.
이와 같은, 라이다 자료를 이용한 수치도화 제작에 관해서는, 한국등록특허 10-0860767호(이하, '선행문헌') 외에 다수 출원 및 공개되어 있다.
선행문헌에 따른 장치는, GPS 모듈을 구비하여 항공기의 위치 정보를 생성하고 INS 모듈을 구비하여 상기 항공기의 자세정보를 생성하는 항법 시스템; 상기 항공기에 구비되어 출사된 레이저 파가 대상물에 맞고 되돌아오는 경과시간을 측정하여 고도 정보가 포함된 레이저 측량 데이터를 산출하는 LiDAR 모듈; 상기 항공기의 상기 위치 정보와 상기 자세 정보를 기반으로 상기의 레이저 측량 데이터를 보정하여 3차원 지형데이터를 생성하는 데이터 보정부; 및 사용자의 설정에 의해 상기 3차원 지형 데이터로부터 적어도 1m 단위로 세분화된 평면 고도 데이터를 산출하고상기 세분화된 평면 고도 데이터와 상기 3차원 지형 데이터를 대응시킴으로써 등고선 정보를 생성하는 등고선 추출부를 구비하며, 상기 등고선 추출부는 상기 3차원 지형 데이터로부터 각각의 높이 값에 따른 표고점들을 산출하고 상기 산출된 표고점들을 복수의 선으로 연결하여 3차원 불규칙 삼각형태들로 변환한 다음 상기 3차원 불규칙 삼각형태의 세 선분과 상기 적어도 1m 단위로 세분화된 평면 고도 데이터의 교차점을 각각 추출하고 상기 추출된 각 교차점들을 직선 또는 곡선으로 연결함으로써 적어도 하나의 등고선을 형성한 것을 특징으로 한다.
한편, 천개(天開)지수는, 지구 표면의 시점에서 보여지는 하늘과 하늘을 가로막는 주변의 장애물(건물 등)과의 관계를 구하기 위해서 지구상의 지표면에 놓인 특정 관심 지점을 중심으로 해서 특정 반경을 가진 반구의 전체면적에 대한 하늘 면적 비(ratio) 지수로서, 이 지수는 동일한 온도 및 동일한 방사율(emissivity)이 유지되는 조건 하에서 주간 및 야간에 지표면에서 발생하는 장파복사의 크기를 결정하는 중요 요소이다.
천개지수를 구하기 위해 사용되는 주요 자료는 지구상에서의 사물의 위치 및 지형적인 정보를 제공하는 수치표고 모델(DEM)과, 건물 등의 위치, 높이, 체적 등의 정보를 제공하는(Digital Building Model, DBM) 등이 있으며 이를 이용해 특정 지점으로부터 천개지수를 구한다.
한편, 이러한 천개지수는 도심지와 같은 복잡한 환경에서 기후에 대한 적절한 파라미터를 결정할 때 많이 사용된다. 천개지수를 계산하는 방법은 전통적인 어안(fisheye) 렌즈를 이용하여 계산하는 방법과 최근에 도입된 수치표모모델(Digital Elevation Model, DEM)을 이용한 3차원 분석 방법이 있다.
하지만, 천개지수를 계산할 때 나무나 전신주 등을 포함한 계산을 하는 것은 지금까지 어려운 과제였다. 지금까지 사용된 DEM 및 DBM 등은 행과 열로 구성된 격자 자료로서 입력자료가 2.5차원의 속성정보를 가지고 있어 3차원 공간 정보 중 많은 부분이 소실되어 입력된다.
이러한 문제점으로 인해 기존의 천개지수는 지구 표면에서 다양한 표면 물질들로 구성되어 있는 3차원 공간의 특성을 상세하게 반영할 수 없었다.
항공 라이다 시스템 및 기술은 비행기가 운항 가능한 높이에서 지표면의 사물을 스캐닝한 3차원 저군 자료를 사용함으로써 현실에서의 분포하는 사물들을 소실 없이 찾아낼 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 본 발명은 라이다 포인트를 이용하여 천개지수를 계산하는 알고리즘을 제안하여 현재의 천개지수 산정 방법 및 시스템이 가지는 문제점들을 해결하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 비행기가 운항 가능한 높이에서 지표면의 사물을 스캐닝한 3차원 점군 자료를 사용하는 항공 라이다 자료를 이용함으로써, 현실에서의 분포하는 사물들을 소실 없이 찾아낼 수 있으며, 지표면에 붙어있는 건물 및 나무 등 모든 물질들을 고려하는 정확한 천개지수를 상세 규모에 대해서 제공할 수 있는, 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템을 제공함에 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템에 관한 것으로서, 전처리된 라이다 자료를 입력받아, 점군의 속성을 레지스트리에 기록하고, 기록된 레지스트리를 기반으로 X축, Y축, Z축의 최대 최소 범위를 통해 3D 모델 박스를 생성한 후, 높이별로 라이다 점군을 로딩하여 3차원적 스케일링된 색을 적용하여 렌더링을 수행하는 자료 입력부; 및 사용자 정의에 의한 위치 기반의 천개지수 계산과, 라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 래스터 영역으로부터 평면 격자 행렬을 구성한 래스터 천개지수 계산을 수행하며, 계산된 천개지수를 시각화하는 천개지수 계산부; 를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 현장에 직접 방문하여 영상을 취득하지 않더라도, 항공 라이다 자료만을 이용하여 천개지수를 바로 구할 수 있으며, 하늘의 상태에 의해서 발생하는 이미지의 hotspot(태양 광선에 과다 노출되어 나타나는 흰 점)이나 구름 및 기타 하늘에 떠다니는 물체 등으로 인해 발생하는 문제를 수동으로 처리할 필요가 없는 장점이 있다.
또한, 어안렌즈 가까이에 있는 물체들에 의해 직접적인 영향을 받지 않기에, 보다 정확하고 믿을 수 있는 천개지수를 계산 및 산출할 수 있으며, 기존의 DEM 및 DBM 자료를 이용한 천개지수 산출 방법에 비해서도 실제 세계의 3차원 공간 내에서 존재하지만 이들 모델이 포함하고 있지 않은 도시 시설물이나 수목 등의 물체들을 모두 계산에 포함시킴으로써 세밀도와 정확도가 월등하게 향상된 품질의 천개지수 계산 자료를 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 자료 입력부가 렌더링을 수행한 모습을 보이는 일예시도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 정의 천개지수 계산모듈 및 래스터 천개지수 계산모듈에 관한 세부 구성도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 정의 천개지수 계산을 위하여 사용자 입력정보를 입력받는 모습 및 이에 따라 생성된 반구를 보이는 일예시도이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 정의 천개지수 계산 결과 및 시각화된 모습을 보이는 일예시도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 래스터 천개지수 계산 과정 및 결과를 보이는 일예시도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템에 관하여 도 1 내지 도 6 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 자료 입력부(100), 천개지수 계산부(200) 및 천개지수 출력부(300)를 포함하여 이루어진다.
자료 입력부(100)는 전처리된 라이다 자료를 입력받아, 점군의 개수, 위치, 강도(intensity) 등의 속성을 레지스트리에 기록하고, 기록된 레지스트리를 기반으로 X축, Y축, Z축의 최대 최소 범위를 통해 3D 모델 박스를 생성한 후, 높이별로 라이다 점군을 로딩하여 3차원적 스케일링된 색을 적용하여 렌더링을 수행한다.
도 2 의 (a) 는 녹색-청색으로 스케일링하는 렌더링, (b) 는 노랑색-적색으로 스케일링하는 렌더링, (c) 는 각각의 지면 분류 클래스에 0~255사이의 RGB 코드가 지정된 렌더링, (d) 는 항공기에 탑재된 레이저 주사 장치로부터 쏘아진 펄스가 지표면상의 물질에 도달 및 반사되어 센서에 수광되는 강도(intensity)를 0~255사이의 흑백-백색으로 스케일링하는 렌더링을 수행한 모습을 보이는 일예시도이다.
한편, 상기 전처리된 라이다 자료는, 점군 데이터를 지구 타원체 상의 3차원 위치로의 보정 및 지오이드 높이를 고려한 보정과 같이 기하학적으로 위치보정하고, 지면(ground), 초본(glass), 관목(shrub), 교목(tree), 건물(building) 등의 지표면 토지 피복별로 분류한 자료로서, 본 발명에 따른 자료 입력부(100)가 스캐닝 시스템을 통해 스캐닝된 자료를 직접 입력받아 전처리를 수행할 수도 있다.
천개지수 계산부(200)는 사용자 정의에 의한 위치 기반의 천개지수 계산과, 라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 래스터 영역으로부터 평면 격자 행렬을 구성한 래스터 천개지수 계산을 수행하며, 계산된 천개지수를 시각화하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 사용자 정의 천개지수 계산모듈(210) 및 래스터 천개지수 계산모듈(220)을 포함한다.
구체적으로, 사용자 정의 천개지수 계산모듈(210)은 사용자가 정의한 위치를 기반으로 천개지수를 계산하는 기능을 수행하는 바, 도 3 에 도시된 바와 같이 제 1 반구 설정기(211), 제 1 천개지수 계산기(212) 및 제 1 천개지수 시각화기(213)를 포함한다.
더욱 구체적으로, 제 1 반구 설정기(211)는 사용자의 입력정보를 바탕으로, 반구의 중심위치 조정, 정의된 위치를 표시하기 위한 3D 모델 박스의 크기, 반구 세밀도 조정을 위한 반구 분할 단위각도, 공간적으로 반구 투영에 반영할 라이다 자료의 범위를 결정하는 반구 반경 등을 설정하고, 지표면 가리개 요소로서 라이다 토지피복 클래스 중 계산에 포함시킬 요소를 설정하며, 반구 내에 라이다 점들이 들어올 때, 각각의 격자를 하늘을 가리는 장애물 요소로 판정하기 위한 채택확률(minimum share)을 설정한다.
여기서, 사용자 정의에 따른 위치(1), 모델 박스의 크기(2), 반구 반경(3), 지표면 가리개 요소로서 라이다 토지피복 클래스 중 계산에 포함시킬 요소(4), 채택확률(minimum share)(5)을 입력받는 모습은 도 4 의 (a) 에 도시된 바와 같다.
이에 따라, 도 4 의 (b) 에 도시된 바와 같이 입력된 항공라이다 레지스트리를 기반으로 X축, Y축, Z축 최대 최소 범위를 통해 생성된 모델 박스와(6), 모델 박스의 중심을 보여주는 중심축(7)에 사용자가 정의 천개지수 계산 위한 위치를 명확히 인지할 수 있는 작은 박스(8)가 시각화되어 렌더링되고, 사용자 정의 위치를 원점으로 하는 사용자 정의 반경(9)을 크기로 하는 수평(unit longitude) 수직(unit latitude)으로 분할된 반구가 생성된다.
제 1 천개지수 계산기(212)는 장애요소 격자와 비장애요소 격자(하늘 격자)를 계산함으로써, 하나의 지점에 대한 천개지수를 계산한다.
이때, 제 1 지수 계산기(212)는, 반구를 구성하는 격자들의 전체면적으로부터 반구에 투영된 모든 라이다 점들을 참조하여 가려지지 않은 하늘의 면적의 총합을 구하고, 이 총합의 비를 이용해서 실수형(float) 포맷으로 천개지수를 계산한다.
구체적으로, 제 1 지수 계산기(212)는 제 1 반구 설정기(211)를 통해 설정한 반구의 중심위치 조정에 따라 천개지수 관심 위치점(도 5 의 (a) 참조)을 이동하고, 입력된 총 라이다 점의 개수와 관심지점의 계산에 사용된 라이다 점의 개수를 계산하고(도 5 의 (b) 참조), 설정한 반구 분할 단위각도에 따라 분할된 반구 격자의 총 면적과, 토지피복 클래스 중 지표면 가리개 요소로서 결정된 격자의 총 면적을 계산한다.
각각의 격자들 중 하늘을 차단하는 것으로 판정된 격자의 면적을 총합한 면적, 반구의 총면적에서 상기 면적을 뺀 하늘의 면적, 하늘의 면적을 반구의 면적으로 나눈 천개지수를 계산한다(도 5 의 (c) 참조).
이때, 입체적인 구조물이나 필로티를 가지고 있는 건물들을 제외한 일반적인 건물의 경우 수직적으로 연속된 형상을 가지고 있으나, 라이다 점군의 3차원적인 분포 형태로는 수직적인 공간을 모두 채울 수 없기 때문에, 천개지수 계산에서 건물로 감지된 격자에 대해서 수직적인 연속성을 유지하기 위해 사용자 지정 위치로부터 방사형으로 걸쳐지는 모든 채워지지 않은 격자를 건물로서 채우며 그 결과가 최종 천개지수 계산에 반영된다(도 5 의 (d) 참조).
한편, 천개지수 계산에 사용된 점들은 2차원적인 원(circle)에 수직 투영되어 시각화되거나(도 5 의 (e) 참조), 또는 반구 자체에 직접 투영되어 시각화되며(도 5 의 (f) 참조), 건물, 초목, 저목, 교목 등 각 점군의 토지피복 클래스 특성은 동일 색상을 통해 천개지수 시각화에 적용된다(도 5 의 (g) 참조).
제 1 천개지수 시각화기(213)는 라이다 자료를 이용하여 생성된 모델 박스에 라이다 점군을 3차원적으로 렌더링 한다.
구체적으로, 제 1 천개지수 시각화기(213)는 모델 박스 영역을 기반으로, 사용자가 정의한 반구를 생성하고 생성된 반구의 각 격자에 라이다 자료로부터 투영된 위치를 렌더링 한다.
래스터 천개지수 계산모듈(220)은 라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 래스터 영역으로부터 평면 격자 행렬을 구성한 래스터 천개지수 계산을 수행한다.
구체적으로, 래스터 천개지수 계산모듈(220)은 사용자의 입력정보를 바탕으로 3D 모델 박스 영역 내에서 천개지수 계산에 적용할 격자의 행렬을 결정하고, 사용자가 만들고자 하는 세밀도를 가진 격자크기 천개지수 자료를 래스터 행렬로 생성한 후, 래스터 천개지수를 계산하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 3 에 도시된 바와 같이 행렬 결정기(221), 제 2 반구 설정기(222), 제 2 천개지수 계산기(223) 및 제 2 천개지수 시각화기(224)를 포함한다.
구체적으로, 행렬 결정기(221)는 사용자의 입력정보를 바탕으로 3D 모델 박스 영역 내에서 천개지수 계산에 적용할 격자의 행렬을 결정한다.
제 2 반구 설정기(222)는 반구 세밀도 조정을 위한 반구 분할 단위각도, 공간적으로 반구 투영에 반영할 라이다 자료의 범위를 결정하는 반구 반경을 결정하고, 지표면 가리개 요소로서 라이다 토지피복 클래스 중 계산에 포함시킬 요소를 선택하고, 반구 내에 일정량의 점이 들어올 때 각각의 격자를 하늘을 가리는 장애물 요소/비장애물 요소를 결정하기 위해 래스터를 공간적으로 구성하는 행렬로부터 관심위치를 결정한다.
제 2 천개지수 계산기(223)는 해당 위치에 천개지수 계산을 위한 반구를 생성하여, 전체 반구의 면적 중 하늘이 차지하는 비율을 계산함으로써, 천개지수를 계산한다. 이때, 래스터 행렬 점들을 이용한 천개지수는 실수형(float) 포맷으로 계산하여 기록한다.
이때, 래스터 행렬 천개지수의 계산 범위는, 항공라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 영역을 대상으로 하며 사용자는 격자의 크기 선택을 통해 행렬을 조정할 수 있다.
따라서, 제 2 천개지수 계산기(223)는 제 2 반구 설정기(222)를 통해 결정된 행렬에 따라 순차적으로 격자 정보를 읽어오며(도 6 의 (a) 참조), 천개지수 계산을 수행한 후, 이를 래스터 행렬에 기록한다(도 6 의 (b) 참조).
이때, 제 2 천개지수 계산기(223)는 각각의 격자로부터 중심점에 대한 X, Y좌표는 사용자의 입력정보에 따라 설정된 격자의 크기와 행렬을 불러와 반영하고, Z좌표는 높이 값을 얻고자 하는 토지피복 클래스를 선택함으로써 해당 격자에 들어오는 클래스 점군의 높이 평균값을 Z값으로 채택하여 반영하며, 반영된 위치좌표를 이용하여 천개지수를 계산한다(도 6 의 (c) 참조).
천개지수가 계산되면 첫 번째 격자에 기록되고, 다음 격자에 대한 위치정보를 받아 계산되는 과정이 순차적으로 이뤄지고 이렇게 계산 및 기록하는 되먹임 과정을 마지막 격자까지 수행하고 종료함으로써 래스터 행렬 천개지수를 완성한다.
제 2 천개지수 시각화기(224)는 라이다 모델 박스 영역 내에 사용자가 설정한 격자 행렬을 수평적으로 배열하고, 각각의 격자별로 계산된 0~ 1 사이에 분포하는 천개지수를 흑백으로 스케일링 하여 렌더링 한다.
천개지수 출력부(300)는 상기 천개지수 계산부(200)를 통해 계산된 천개지수를 여러 공간정보 자료와, 래스터 기반 자료와 상호 비교 및 응용자료로 활용될 수 있도록 텍스트(ASCⅡ) 형태로 규격화하고, 이를 바탕으로 래스터 행렬과 범위를 정의한 후, 각각의 격자에 대한 천개지수를 기록하고 출력한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템
100: 자료 입력부 200: 천개지수 계산부
300: 천개지수 출력부 210: 사용자 정의 천개지수 계산모듈
220: 래스터 천개지수 계산모듈 211: 제 1 반구 설정기
212: 제 1 천개지수 계산기 213: 제 1 천개지수 시각화기
221: 행렬 결정기 222: 제 2 반구 설정기
223: 제 2 천개지수 계산기 224: 제 2 천개지수 시각화기

Claims (13)

  1. 전처리된 라이다 자료를 입력받아, 점군의 속성을 레지스트리에 기록하고, 기록된 레지스트리를 기반으로 X축, Y축, Z축의 최대 최소 범위를 통해 3D 모델 박스를 생성한 후, 높이별로 라이다 점군을 로딩하여 3차원적 스케일링된 색을 적용하여 렌더링을 수행하는 자료 입력부(100); 및
    사용자 정의에 의한 위치 기반의 천개지수 계산과, 라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 래스터 영역으로부터 평면 격자 행렬을 구성한 래스터 천개지수 계산을 수행하며, 계산된 천개지수를 시각화하는 천개지수 계산부(200); 를 포함하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전처리된 라이다 자료는,
    점군 데이터를 지구 타원체 상의 3차원 위치로의 보정 및 지오이드 높이를 고려한 보정과 같이 기하학적으로 위치보정하고, 지표면 토지 피복별로 분류한 자료인 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 점군의 속성은,
    점군의 개수, 위치 및 강도(intensity)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 천개지수 계산부(200)는,
    사용자가 정의한 위치를 기반으로 천개지수를 계산하는 사용자 정의 천개지수 계산모듈(210); 및
    라이다 자료로부터 산출 가능한 최대 래스터 영역으로부터 평면 격자 행렬을 구성한 래스터 천개지수 계산을 수행하는 래스터 천개지수 계산모듈(220); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사용자 정의 천개지수 계산모듈(210)은,
    사용자의 입력정보를 바탕으로, 반구의 중심위치 조정, 정의된 위치를 표시하기 위한 3D 모델 박스의 크기, 반구 세밀도 조정을 위한 반구 분할 단위각도, 공간적으로 반구 투영에 반영할 라이다 자료의 범위를 결정하는 반구 반경을 설정하고,지표면 가리개 요소로서 라이다 토지피복 클래스 중 계산에 포함시킬 요소를 설정하며, 반구 내에 라이다 점들이 들어올 때, 각각의 격자를 하늘을 가리는 장애물 요소로 판정하기 위한 채택확률(minimum share)을 설정하는 제 1 반구 설정기(211);
    장애요소 격자와 비장애요소 격자(하늘 격자)를 계산함으로써, 하나의 지점에 대한 천개지수를 계산하되, 반구를 구성하는 격자들의 전체면적으로부터 반구에 투영된 모든 라이다 점들을 참조하여 가려지지 않은 하늘의 면적의 총합을 구하고, 이 총합의 비를 이용해서 천개지수를 계산하는 제 1 천개지수 계산기(212); 및
    라이다 자료를 이용하여 생성된 모델 박스에 라이다 점군을 3차원적으로 렌더링 하는 제 1 천개지수 시각화기(213); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 반구 설정기(211)의 설정에 따라, 항공라이다 레지스트리를 기반으로 X축, Y축, Z축 최대 최소 범위를 통해 생성된 모델 박스와(6), 모델 박스의 중심을 보여주는 중심축(7)에 사용자가 정의한 천개지수 계산을 위한 위치를 명확히 인지할 수 있는 박스(8)가 시각화되어 렌더링되고, 사용자 정의 위치를 원점으로 하는 사용자 정의 반경(9)을 크기로 하는 수평(unit longitude) 수직(unit latitude)으로 분할된 반구가 생성되는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 지수 계산기(212)는,
    상기 제 1 반구 설정기(211)를 통해 설정한 반구의 중심위치 조정에 따라 천개지수 관심 위치점을 이동하고, 입력된 총 라이다 점의 개수와 관심지점의 계산에 사용된 라이다 점의 개수를 계산하고, 설정한 반구 분할 단위각도에 따라 분할된 반구 격자의 총 면적과, 토지피복 클래스 중 지표면 가리개 요소로서 결정된 격자의 총 면적을 계산하며, 각각의 격자들 중 하늘을 차단하는 것으로 판정된 격자의 면적을 총합한 면적, 반구의 총면적에서 상기 각각의 격자들 중 하늘을 차단하는 것으로 판정된 격자의 면적을 총합한 면적을 뺀 하늘의 면적, 하늘의 면적을 반구의 면적으로 나눈 천개지수를 계산하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 지수 계산기(212)를 통해 천개지수 계산에 사용된 점들은 2차원적인 원(circle)에 수직 투영되어 시각화되거나, 또는 반구 자체에 직접 투영되어 시각화되며, 각 점군의 토지피복 클래스 특성은 동일 색상을 통해 천개지수 시각화에 적용되는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 천개지수 시각화기(213)는,
    모델 박스 영역을 기반으로, 사용자가 정의한 반구를 생성하고 생성된 반구의 각 격자에 라이다 자료로부터 투영된 위치를 렌더링하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 래스터 천개지수 계산모듈(220)은,
    사용자의 입력정보를 바탕으로 3D 모델 박스 영역 내에서 천개지수 계산에 적용할 격자의 행렬을 결정하고, 사용자가 만들고자 하는 세밀도를 가진 격자크기 천개지수 자료를 래스터 행렬로 생성한 후, 래스터 천개지수를 계산하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  11. 제 4 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 래스터 천개지수 계산모듈(220)은,
    사용자의 입력정보를 바탕으로 3D 모델 박스 영역 내에서 천개지수 계산에 적용할 격자의 행렬을 결정하는 행렬 결정기(221);
    반구 세밀도 조정을 위한 반구 분할 단위각도, 공간적으로 반구 투영에 반영할 라이다 자료의 범위를 결정하는 반구 반경을 결정하고, 지표면 가리개 요소로서 라이다 토지피복 클래스 중 계산에 포함시킬 요소를 선택하고, 반구 내에 일정량의 점이 들어올 때 각각의 격자를 하늘을 가리는 장애물 요소/비장애물 요소를 결정하기 위해 래스터를 공간적으로 구성하는 행렬로부터 관심위치를 결정하는 제 2 반구 설정기(222);
    해당 위치에 천개지수 계산을 위한 반구를 생성하여, 전체 반구의 면적 중 하늘이 차지하는 비율을 계산함으로써, 천개지수를 계산하는 제 2 천개지수 계산기(223); 및
    라이다 모델 박스 영역 내에 사용자가 설정한 격자 행렬을 수평적으로 배열하고, 각각의 격자별로 계산된 0~ 1 사이에 분포하는 천개지수를 흑백으로 스케일링 하여 렌더링하는 제 2 천개지수 시각화기(224); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 천개지수 계산기(223)는,
    상기 제 2 반구 설정기(222)를 통해 결정된 행렬에 따라 순차적으로 격자 정보를 읽어오며, 천개지수 계산을 수행한 후, 이를 래스터 행렬에 기록하며, 사용자의 입력정보에 따라 설정된 격자의 크기와 행렬을 불러와 각각의 격자로부터 중심점에 대한 X, Y좌표를 반영하고, 높이 값을 얻고자 하는 토지피복 클래스를 선택함으로써 해당 격자에 들어오는 클래스 점군의 높이 평균값을 Z값으로 채택하여 Z좌표를 반영하며, 반영된 위치좌표를 이용하여 천개지수를 계산하는 것을 특징으로 하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 천개지수 계산부(200)를 통해 계산된 천개지수를 텍스트 형태로 규격화하고, 이를 바탕으로 래스터 행렬과 범위를 정의한 후, 각각의 격자에 대한 천개지수를 기록하고 출력하는 천개지수 출력부(300); 를 더 포함하는 항공 라이다 자료를 이용한 천개지수 계산 시스템.
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