KR101659779B1 - 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법에 관한 것으로서, 수치지형자료 및 수치표고자료를 이용하여 3차원 지리 정보를 생성하고, 상기 생성된 3차원 지리 정보를 가시화 및 편집하여 3차원 구조물을 표현하는 3차원 지리공간시스템에 의해 수행되는 3차원 도면 구축 방법에 있어서, 상기 3차원 구조물을 다수의 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 삼각형과 기설정된 지형 높이의 평면 간에 교차되는 교차점을 산출하며, 상기 산출된 교차점들로 이루어진 선분들을 연결하여 실내공간정보의 베이스 폴리곤을 구성하는 단계; 상기 베이스 폴리곤 상에 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤을 배치하기 위한 임시 영역을 설정하고, 상기 임시 영역에서 배경 영역과 객체 폴리곤 간의 교집합 연산을 수행하면서 다른 객체 폴리곤과의 차집합 연산을 수행하여 상기 배경 영역의 내부에 적어도 하나 이상의 객체 폴리곤을 배치하는 단계; 상기 적어도 하나 이상의 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점을 검색하고, 상기 교차점을 기준으로 상기 권리 객체와 배경 영역을 단위 라인으로 분할한 후 각 권리 객체의 포인트 인덱스를 정렬하는 단계; 상기 객체 폴리곤에 속성 정보를 추가하여 기설정된 지형 높이의 실내공간정보를 2차원 도면 데이터로 생성하는 단계; 및 상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 발명은 이미 구축된 3차원 구조물에서 특정한 지형 높이에서의 단면을 이용하여 3차원 지도상에서 별도의 프로그램이나 외부 윈도우 없이 실내 공간 정보의 3차원 도면 데이터를 제작할 수 있으며, 권리 객체에 대한 권리 관계 증명을 3차원 지도상에서 바로 확인할 수 있는 수 있다.

Description

3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법{ Method for Constructing Three Dimentional Drawing of GIS}

본 발명은 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미 구축된 3차원 구조물을 활용하여 특정 높이의 실내공간정보에 해당하는 2차원 도면 데이터를 제작한 후에 이 2차원 도면 데이터를 다시 3차원 도면 데이터로 변환하여 가시화하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법에 관한 것이다.

3차원 지리 정보 시스템(Geographic Information System, GIS)은 지형이나 지세를 수치상으로 표현하는 수치표고 모형(Digital Elevation Model, DEM)이나 수치 지형 모형(Digital Terrain Model, DTM)의 데이터에 실제 지상구조물과 지하매설물을 동시에 표현하고, 이에 대한 정보를 데이터베이스로 저장할 수 있어 지상구조물이나 지하매설물의 위치정보를 지속적으로 관리할 수 있도록 한다.

3차원 지리정보 시스템은 현실 세계가 궁극적으로 3차원이라는 가정하에 최근 지상구조물이나 지하매설물의 위치 검색, 수정뿐만 아니라 도시 경관 계획, 재해 관리 시스템, 네비게이션, SNS, 빅데이터 분석 등의 일반 영역에 이르기까지 그 적용 대상이 점차 확대되고 있다,

선진국의 주요 도시에서는 효율적인 도시 개발 계획에 적용하기 위해 3차원 가상 도시(3-Dimensional Virtual City)를 모델화하여 구축해 나가고 있다. 국내에서도 마찬가지로 최근 건설된 신도시를 중심으로 도시환경 분야, 도시 행정 전산화, 도시계획 분야, 도로교통 분야, 재해/재난 분야, 공공 서비스 분야 및 지하매설물 관리 분야 등의 다양한 분야에서 응용이 점차 가시화되고 있다.

각 지방의 지자체나 공공기관에서는 실제 세계의 공간 정보의 제공을 위해 3차원 지형 자료와 3차원 전자 도면 자료를 법적으로 구비하도록 되어 있다. 종래의 3차원 지리 공간 시스템에서 3차원 도면의 제작 기술은 2차원 전자 도면 자료를 기반으로 하여 높이 값을 적용함으로써 3차원 지도로 제작하고 있지만, 최신 지도 제작 기술의 동향에 따라 항공 레이저 측량 데이터를 이용하여 2차원 도면 없이 3차원 구조물로 모델링되어 제작된다.

이렇게 제작된 3차원 구조물에 2차원 전자 도면을 가공하여 3차원 구조물의 내부를 표현하고자 할 경우에, 2차원 전자 도면과 3차원 구조물이 정확하게 일치하지 않아 데이터가 왜곡되거나 3차원 구조물의 실내 공간 정보가 제대로 보이지 않는 문제점이 있다.

종래의 3차원 지리 공간 시스템에서 3차원 도면의 제작 기술은 2차원 전자 도면을 기본으로 하여 3차원 구조물을 제작한 경우에 3차원 구조물의 실내 공간 정보가 비교적 일치한다. 그러나, 종래의 3차원 지리 공간 시스템에서 3차원 도면의 제작 기술은 2차원 전자 도면 없이 3차원 구조물로 모델링되어 제작되거나 레이저 스캔으로 제작된 3차원 구조물의 데이터는 실제 건물과 모양은 일치하지만 2차원 전자 도면과는 모양이 상이하여 층별로 해당 도면을 모두 제작해야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 3차원 지리 공간 시스템에서 3차원 도면의 제작 기술은 3차원 구조물의 내부에 실내 공간을 표현하고 할 경우에 3차원 구조물 데이터의 원본을 직접 구하여 3차원 편집기에서 편집하여 3차원 구조물의 실내 공간 정보를 표현해야만 하는 문제점도 있다.

한편, 한국공개특허 제10-2014-0040416호에 3차원 객체 생성 장치 및 그 방법은 2차원 웹 페이지의 구성 요소를 격자화 및 다수의 폴리곤으로 나누어 3차원 객체를 생성하는 3차원 객체 생성부, 생성된 3차원 객체에서 객체 조작 신호가 입력되면 객체 조작 신호에 따라 해당 개별 격자 요소의 꼭짓점 좌표값을 변경하여 3D transform matrix를 생성하고, 3D transform matrix를 기정의된 CSS transform에 적용하여 변형된 3차원 객체를 생성하는 3차원 객체 조작 처리부를 포함한다.

이와 같이, 3차원 메시를 기반으로 3차원 객체를 생성하는 기술은 기본적인 3차원 변형 기술과 2차원 변형 기술(2D Transform)이 필요하고, 복잡한 3차원 메시로 표현되어 있을 뿐 3차원 객체로부터 평면도나 단면도 등의 2차원 다각형 정보를 추출할 수 있는 구성이 기재되어 있지 않다.

따라서, 종래에 정밀하고 복잡한 형상을 가진 3차원 건물에서 사용자가 지정한 높이의 평면을 기준으로 사람이 인식하기 편한 2차원 건물의 형상 정보를 추출하기 위해서는, 3차원 건물의 횡단면 정보를 이용해 직접 측량으로 2차원 건물의 형상 정보를 사용자가 직접 그려야하는 문제점이 있다.

3차원 건물의 경우에 3차원 모델은 전체적인 형상을 표현하고 있는 것에 불과하기 때문에 층별 배치도나 약도를 확인할 수 없을 뿐만 아니라 2차원으로 수행되는 건물 분석과 통계 시스템에 적용할 수 없다. 즉, 3차원으로 구축된 모델 상에는 치수나 배치 등을 개별적으로 확인할 수는 있어도 2차원의 도면 형식으로 직접 표현할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 사용자가 해당 건물의 치수나 배치도 등을 파악하고, 세부 구성들을 체크(Check)하기 위해서는 구체적인 데이터가 일목요연하게 기입된 2차원 도면, 예를 들어 평면도나 단면도 등은 필수적으로 필요한 요소에 해당한다고 할 수 있다.

한국공개특허 제2007-0049774호의 다차원 모델을 2차원의 도면으로 작성하는 방법은 다차원 객체정보로부터 객체의 종류를 판별하여 해당 객체의 다차원 형상정보 및 속성정보를 추출한 후 다차원 객체를 2차원의 실무도면으로 작성하도록 한다.

이러한 3차원 모델에 대한 프로그램에도 2차원 도면으로 변환하는 기능은 3차원 모델을 2차원 도면으로 변환하여도 직접적으로 사용하지 못하는 문제점 있다. 즉, 기본 기능을 이용하여 3차원 모델 데이터에서 2차원 도면으로 만들어진 데이터는 인위적으로 AUTOCAD를 이용하여 작성한 도면에 비하여 도면 자체가 조잡하고, 사용자에게 필요한 형식의 구성들이 기재되어 있지 않은 등 표현된 정보의 양과 질의 수준이 현저히 낮아서 결국 사용자가 직접 측량으로 다시 작업을 수행하여야 한다는 문제점이 있다.

또한, 3차원 모델 데이터로부터 변환된 2차원 도면은 사용자가 일일이 수작업으로 치수나 각각 구성요소들의 배치 등을 기입하여야 하므로 치수나 배치 등이 원래의 설계와는 다른 잘못된 정보가 기입될 수 있는 문제점도 있다.

한국공개특허 제10-2014-0040416호 " 3차원 객체 생성 장치 및 그 방법 " 한국공개특허 제2007-0049774호 " 다차원 모델을 2차원의 도면으로 작성하는 방법 "

본 발명은 이미 구축된 3차원 구조물에서 특정한 지형 높이에서의 단면을 추출한 후 이 단면을 실내공간정보의 바닥면에 해당하는 베이스 폴리곤을 생성하고, 베이스 폴리곤에 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤들을 배치함으로써 3차원 지도상에서 별도의 프로그램이나 외부 윈도우 없이 실내 공간 정보의 3차원 도면 데이터를 제작할 수 있는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법을 제공한다.

실시예들 중에서, 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법은, 수치지형자료 및 수치표고자료를 이용하여 3차원 지리 정보를 생성하고, 상기 생성된 3차원 지리 정보를 가시화 및 편집하여 3차원 구조물을 표현하는 3차원 지리공간 시스템에 의해 수행되는 3차원 도면 구축 방법에 있어서, 상기 3차원 구조물을 다수의 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 삼각형과 기설정된 지형 높이의 평면 간에 교차되는 교차점을 산출하며, 상기 산출된 교차점들로 이루어진 선분들을 연결하여 실내공간정보의 베이스 폴리곤을 구성하는 단계; 상기 베이스 폴리곤 상에 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤을 배치하기 위한 임시 영역을 설정하고, 상기 임시 영역에서 배경 영역과 객체 폴리곤 간의 교집합 연산을 수행하면서 다른 객체 폴리곤과의 차집합 연산을 수행하여 상기 배경 영역의 내부에 적어도 하나 이상의 객체 폴리곤을 배치하는 단계; 상기 적어도 하나 이상의 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점을 검색하고, 상기 교차점을 기준으로 상기 권리 객체와 배경 영역을 단위 라인으로 분할한 후 각 권리 객체의 포인트 인덱스를 정렬하는 단계; 상기 객체 폴리곤에 속성 정보를 추가하여 기설정된 지형 높이의 실내공간정보를 2차원 도면 데이터로 생성하는 단계; 및 상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 3차원 구조물을 다수의 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 삼각형과 기설정된 지형 높이의 단면 간에 교차되는 교차점을 산출하며, 상기 산출된 교차점들로 이루어진 선분들을 연결하여 베이스 폴리곤을 구성하는 단계는, 상기 3차원 구조물을 XYZ축에 정렬하고, 상기 XYZ축에 정렬된 3차원 구조물의 최외각선을 이용하여 경계 박스를 산출하는 단계; 상기 경계박스의 높이보다 작은 값으로 지형 높이를 설정하는 단계; 상기 3차원 구조물의 모든 면을 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 모든 삼각형과 상기 설정된 지형 높이에 해당하는 평면의 교차점을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 교차점들을 선분으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 산출된 교차점들을 선분으로 연결하는 단계는, 상기 각 삼각형마다 2개의 교차점이 형성되고, 삼각형별로 2개의 교차점을 연결하는 선분이 형성되며, 하나의 삼각형에 형성된 선분의 끝점이 이웃한 삼각형에 형성된 선분의 첫 점과 동일한 위치에 존재하여 중복되는 경우에, 중복되는 두 점은 하나의 점으로 만들어서 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 하나 이상의 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점을 검색하고, 상기 교차점을 기준으로 상기 권리 객체와 배경 영역을 단위 라인으로 분할한 후 각 권리 객체의 포인트 인덱스를 정렬하는 단계는, 상기 권리 객체의 포인트 인덱스에서 상기 베이스 폴리곤을 벗어나는 포인트를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계는, 상기 3차원 구조물에서 화장실, 비상구, 엘리베이터, 흡연장소, 에스컬레이터를 포함하는 시설물을 관심 영역(POI, Point-of Interest)을 설정하고, 상기 관심 영역을 상기 3차원 도면 데이터에 3차원 심벌 파일을 로딩하여 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계는, 상기 2차원 도면 데이터에 배치된 POI가 기설정된 회전량만큼 회전하면, 상기 회전된 회전량만큼 상기 3차원 도면 데이터에 대응되는 POI를 회전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계는, 상기 2차원 도면 데이터를 XY축에 정렬한 후 상기 XY축에 정렬된 2차원 도면 데이터의 최외곽선을 이용하여 2차원 경계 박스를 산출하고, 상기 3차원 도면 데이터를 XYZ축에 정렬한 후 상기 XYZ축에 정렬된 3차원 도면 데이터의 최외곽선을 이용하여 3차원 경계박스를 산출하는 단계; 및 상기 2차원 경계박스의 XY축과 3차원 경계 박스의 XY축을 노멀라이징하여 좌표를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법은 이미 구축된 3차원 구조물에서 특정한 지형 높이에서의 단면을 추출한 후 이 단면을 실내공간정보의 바닥면에 해당하는 베이스 폴리곤을 생성하고, 베이스 폴리곤에 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤들을 배치함으로써 3차원 지도상에서 별도의 프로그램이나 외부 윈도우 없이 실내 공간 정보의 3차원 도면 데이터를 제작할 수 있으며, 권리 객체에 대한 권리 관계 증명을 3차원 지도상에서 바로 확인할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 사용자가 직접 권리 객체를 생산하고 공유하는 사용자 참여형 권리 객체 기능을 제공할 수 있어 측량할 필요가 없어져 시간과 비용이 절약되고, 권리 객체 서비스의 실용화에 기여할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지리 공간 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 2의 베이스 폴리곤의 구성 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4는 3차원 구조물의 형상을 설명하는 예시도이다.
도 5는 3차원 구조물에서 분할된 삼각형들과 평면의 교차점을 펼쳐서 나열한 전개도이다.
도 6은 3차원 구조물의 삼각형과 평면의 교차점들을 기준으로 베이스 폴리곤을 추출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 사용자가 설정한 임시 영역과 베이스 폴리곤에 해당하는 영역을 추출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 복수의 권리 객체에 대한 객체 폴리곤을 배치하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9는 2차원 도면 데이터의 완성 상태를 설명하는 도면이다.
도 10은 도 9의 2차원 도면 데이터를 기반으로 하여 3차원 지도 데이터로 변환하여 렌더링한 결과를 설명하는 도면이다.
도 11은 2차원 지도 데이터의 권리 객체에 대한 좌표 정보를 설명하는 도면이다.
도 12는 3차원 지도 데이터의 권리 객체에 대한 좌표 정보를 설명하는 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

실제 세계의 권리 관계는 3차원 기반으로 생성되고, 사용자들은 이렇게 3차원적인 권리 관계를 2차원적으로 검색하고 표현하고 있다. 사용자들은 2차원적인 검색 및 표현의 한계를 벗어나 3차원 정보를 활용하여 권리 관계를 검색하고 조회하는 권리 객체 서비스를 요구하고 있다. 이때 권리 객체는 권리에 의해 보호되는 이익(권리의 내용 또는 목적)이 발생하기 위하여 필요한 대상을 의미한다. 예를 들어, 물권은 물건을 직접 지배하는 것이 목적 또는 내용이며, 물건은 물권의 객체이다.

이러한 권리 객체는 아파트나 주상 복합의 생활 거주 공간이기도 하지만, 소상공인들의 가게나 사무실 등 소비자들이 많이 찾아주길 원하는 업무 공간이기도 하다. 따라서, 사용자가 직접 권리 객체를 생산하고 공유하는 사용자 참여형 권리 객체 기능을 제공한다면 권리 객체 서비스의 실용화가 신속하게 이루어질 수 있다.

일반적으로, 권리 객체를 생성하기 위해서는 해당 층의 전체 단면도를 사용하고 있으므로, 전체 단면도를 구하기 위해 해당 기관이 보유하고 있는 정보를 조회하는 과정에서 많은 시간과 비용이 필요하였다. 따라서, 본 발명은 이미 공개되어 있는 공간 정보 오픈 플랫폼의 3차원 구조물을 사용하여 해당 층에 대한 단면을 추출해서 실내공간정보의 바닥면을 생성하고, 생성된 바닥면 위에 권리 객체를 배치하여 3차원 도면 데이터로 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지리 공간 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.

도 1을 참고하면, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 데이터베이스(110) 및 GIS 엔진(120)을 포함한다.

데이터베이스(110)는 수치지형자료 및 수치표고자료를 미리 설정하여 저장하고, GIS 엔진(120)은 공간 데이터의 가시화, 편집, 공간분석 기능을 제공한다. 이때, GIS 엔진(120)은 공간 연산을 수행하는데, 공간 연산은 2개 객체 간의 교차점 또는 거리 측정을 수행한다. 이러한 공간 연산을 통해 GIS 엔진(120)은 특정한 공간 위치를 찾는다는지, 특정 반경 내에서 객체가 포함되는지 여부, 서로 다른 공간 객체끼리 맞닿아 있는 지를 연산할 수 있다.

GIS 엔진(120)은 수치지형자료 및 수치표고자료를 이용하여 지형 높이를 구하고, 구해진 지형 높이에 미리 설정된 시설물의 층수에 대한 데이터 및 미리 설정된 시설물이 매장되어 있는 상대심도 중 적어도 하나를 적용함으로써 3차원 지리 정보를 생성하는 데이터 변환부(121)와, 3차원 지리 정보를 가시화 및 편집하여 최종 3차원 지리정보인 지상 구조물이나 지하 매설물을 표현하며, 지상 구조물이나 지하 매설물의 위치 정보를 지속적으로 관리하는 데이터 관리부(122)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법을 설명하는 순서도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 베이스 폴리곤의 구성 과정을 설명하는 순서도이고, 도 4는 3차원 구조물의 형상을 설명하는 예시도이며, 도 5는 3차원 구조물에서 분할된 삼각형들과 평면의 교차점을 펼쳐서 나열한 전개도이고, 도 6은 3차원 구조물의 삼각형과 평면의 교차점들을 기준으로 베이스 폴리곤을 추출하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 2를 참고하면, 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법은, 3차원 구조물에서 기설정된 지형 높이를 기준으로 단면을 추출하고, 추출된 단면을 실내공간정보의 베이스 폴리곤으로 활용한다.(S10, S20)

도 3 및 도 6을 참고하여 3차원 구조물에서 단면을 확보하기 위해서는 3차원 구조물에 대한 이해가 필요하다.

3차원 지리 공간 시스템(100)은 3차원 구조물에 대해 XYZ축에 정렬된 최외각선을 이용하여 경계 박스를 산출하고, 경계 박스의 높이보다 작은 값으로 지형 높이를 설정한 후에 3차원 구조물의 모든 면을 삼각형으로 분할한다.(S31 ~S33)

도 4에 도시된 바와 같이, 3차원 구조물을 표시하기 위한 기본 단위는 삼각형이고, 이 삼각형들이 연결되어 3차원 구조물의 형상을 이루게 된다. 3차원 구조물의 단면은 모든 삼각형과 특정한 지형 높이의 평면 간에 교차점(㉮ ~ ㉴)을 찾아서 연결하여 추출할 수 있지만, 이렇게 생성된 단면은 도 5에 도시된 바와 같이 삼각형의 평면에 중첩되는 과정에서 좌표의 연결성을 잃어버리게 된다.(S34, S35)

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 각 삼각형과 기설정된 지형 높이의 평면 간의 교차점을 연결하는 선분들(가-나, 나-다, 다-라, 라-마, 마-바, 바-사, 사-아, 아-가)이 각 선분의 끝점과 시작점이 중복되므로 중복되는 점들은 하나의 점으로 만들어서 연결한다.(S36)

이때, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 각 선분이 시계 방향 또는 반시계 방향 중 하나의 방향으로 지속적으로 연결되며, 최종적으로 시작 선분의 시작점과 마지막 선분의 끝점이 연결되면서 폐쇄된 공간, 즉 베이스 폴리곤이 된다. 베이스 폴리곤은 실내공간정보의 바닥면이 된다.

3차원 지리 공간 시스템(100)은 베이스 폴리곤 상에 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤을 배치하기 위한 임시 영역을 설정하고, 임시 영역에서 배경 영역과 교집합 연산을 수행하면서 다른 객체 폴리곤과 차집합 연산을 수행함으로써 해당 객체 폴리곤의 위치를 지정한다. 이로 인해 권리 객체가 배경 영역 내부에 맞춤 상태로 배치되게 된다.(S30)

도 7은 사용자가 설정한 임시 영역과 베이스 폴리곤에 해당하는 영역을 추출하는 과정을 설명하는 도면이고, 도 8은 복수의 권리 객체에 대한 객체 폴리곤을 배치하는 과정을 설명하는 도면이며, 도 9는 2차원 도면 데이터의 완성 상태를 설명하는 도면이고, 도 10은 도 9의 2차원 도면 데이터를 기반으로 하여 3차원 지도 데이터로 변환하여 렌더링한 결과를 설명하는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 실내공간정보에서 권리 객체는 베이스 폴리곤 위에 포인트가 3개 이상인 삼각형, 사각형 등의 다각형 형태의 객체 폴리곤으로 나타낼 수 있다. 따라서, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 배경 영역과 객체 폴리곤 간의 공간 연산을 수행하여 501의 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤을 베이스 폴리곤에 배치한다.

3차원 지리 공간 시스템(100)은 도 8에 도시된 바와 같이 502의 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤의 경우에 이미 생성된 다른 객체 폴리곤(501)과는 교차하지 않도록 차집합 연산을 수행하고, 배경 영역과는 교집합을 수행한다.

도 9에 도시된 바와 같이 3차원 지리 공간 시스템(100)은 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점을 검색하고, 각 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤과 배경 영역을 단위 라인으로 분할한다. 이와 같이 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점 검색과정 및 단위 라인 분할 과정을 반복 수행한 후 각 권리 객체의 포인트 인덱스를 정렬한다. 이때, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 권리 객체의 포인트 인덱스에서 베이스 폴리곤을 벗어나는 포인트를 제거한다.

3차원 지리 공간 시스템(100)은 객체 폴리곤에 속성 정보를 추가하여 실내공간정보를 2차원 도면 데이터로 생성한다.(S30)

도 10에 도시된 바와 같이, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어인 XML로 생성하고, 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화한다.(S40)

2차원 도면 데이터와 3차원 도면 데이터에는 화장실, 에스컬레이터, 엘리베이터, 비상구, 흡연장소를 포함하는 내부 시설물을 관심지점(POI)으로 설정하고, 3차원 도면 데이터에서는 POI를 3차원 심벌 파일에서 직접 로딩하여 배치한다.

도 11은 2차원 지도 데이터의 권리 객체에 대한 좌표 정보를 설명하는 도면이고, 도 12는 3차원 지도 데이터의 권리 객체에 대한 좌표 정보를 설명하는 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 2차원 도면 데이터는 베이스 폴리곤의 최외곽선을 연결하여 형성된 경계 박스가 정북 방향을 기준으로 배치되어 있고, 베이스 폴리곤의 가로 및 세로도 일정한 기울기로 기울어져 있다. 3차원 지리 공간 시스템(100)은 3차원 도면 데이터의 POI의 레이블링들과 이미지들을 2차원 도면 데이터의 베이스 폴리곤의 기울기와 동일한 기울기로 회전시켜 POI의 3차원 심벌이 회전되어 도시되도록 한다. 즉, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 2차원 도면 데이터에서 POI가 회전하면 3차원 도면 데이터로 변환된 POI의 심벌도 회전되어 나타나도록 한다.

2차원 도면 데이터의 좌표 정보는 경계 박스를 기준으로 좌하단부터 우상단까지 X값 및 Y값으로 구성되고, 3차원 도면 데이터에서의 좌표 정보는 경계 박스의 XY축의 좌하단부터 우상단까지 X값, Y값, Z값으로 구성된다. 따라서, 3차원 지리 공간 시스템(100)은 2차원 도면 데이터의 경계 박스의 XY축과 3차원 도면 데이터의 경계 박스의 XY축을 노멀라이징하여 좌표를 맞춘다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 데이터베이스 120 : GIS 엔진

Claims (7)

1. 수치지형자료 및 수치표고자료를 이용하여 3차원 지리 정보를 생성하고, 상기 생성된 3차원 지리 정보를 가시화 및 편집하여 3차원 구조물을 표현하는 3차원 지리공간시스템에 의해 수행되는 3차원 도면 구축 방법에 있어서,
   상기 3차원 구조물을 다수의 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 삼각형과 기설정된 지형 높이의 평면 간에 교차되는 교차점을 산출하며, 상기 산출된 교차점들로 이루어진 선분들을 연결하여 실내공간정보의 베이스 폴리곤을 구성하는 단계;
   상기 베이스 폴리곤 상에 권리 객체에 해당하는 객체 폴리곤을 배치하기 위한 임시 영역을 설정하고, 상기 임시 영역에서 배경 영역과 객체 폴리곤 간의 교집합 연산을 수행하면서 다른 객체 폴리곤과의 차집합 연산을 수행하여 상기 배경 영역의 내부에 적어도 하나 이상의 객체 폴리곤을 배치하는 단계;
   상기 적어도 하나 이상의 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점을 검색하고, 상기 교차점을 기준으로 상기 권리 객체와 배경 영역을 단위 라인으로 분할한 후 각 권리 객체의 포인트 인덱스를 정렬하는 단계;
   상기 객체 폴리곤에 속성 정보를 추가하여 기설정된 지형 높이의 실내공간정보를 2차원 도면 데이터로 생성하는 단계; 및
   상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 3차원 구조물을 다수의 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 삼각형과 기설정된 지형 높이의 단면 간에 교차되는 교차점을 산출하며, 상기 산출된 교차점들로 이루어진 선분들을 연결하여 베이스 폴리곤을 구성하는 단계는,
   상기 3차원 구조물을 XYZ축에 정렬하고, 상기 XYZ축에 정렬된 3차원 구조물의 최외각선을 이용하여 경계 박스를 산출하는 단계;
   상기 경계박스의 높이보다 작은 값으로 지형 높이를 설정하는 단계;
   상기 3차원 구조물의 모든 면을 삼각형으로 분할하고, 상기 분할된 모든 삼각형과 상기 설정된 지형 높이에 해당하는 평면의 교차점을 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 교차점들을 선분으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 산출된 교차점들을 선분으로 연결하는 단계는,
   상기 각 삼각형마다 2개의 교차점이 형성되고, 삼각형별로 2개의 교차점을 연결하는 선분이 형성되며, 하나의 삼각형에 형성된 선분의 끝점이 이웃한 삼각형에 형성된 선분의 첫 점과 동일한 위치에 존재하여 중복되는 경우에, 중복되는 두 점은 하나의 점으로 만들어서 연결하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나 이상의 권리 객체와 배경 영역 간의 교차점을 검색하고, 상기 교차점을 기준으로 상기 권리 객체와 배경 영역을 단위 라인으로 분할한 후 각 권리 객체의 포인트 인덱스를 정렬하는 단계는,
   상기 권리 객체의 포인트 인덱스에서 상기 베이스 폴리곤을 벗어나는 포인트를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계는,
   상기 3차원 구조물에서 화장실, 비상구, 엘리베이터, 흡연장소, 에스컬레이터를 포함하는 내부 시설물을 관심 영역(POI, Point-of Interest)을 설정하고, 3차원 심벌 파일에서 각 관심 영역을 로딩하여 상기 3차원 도면 데이터에 3차원 심벌로 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계는,
   상기 2차원 도면 데이터에 배치된 POI가 기설정된 회전량만큼 회전하면, 상기 회전된 회전량만큼 상기 3차원 도면 데이터에 대응되는 POI를 회전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 2차원 도면 데이터를 오픈 플랫폼을 지원하는 언어로 생성하고, 상기 3차원 구조물의 층간 높이 값을 지정하여 3차원 도면 데이터로 변환하여 도시화하는 단계는,
   상기 2차원 도면 데이터를 XY축에 정렬한 후 상기 XY축에 정렬된 2차원 도면 데이터의 최외곽선을 이용하여 2차원 경계 박스를 산출하고, 상기 3차원 도면 데이터를 XYZ축에 정렬한 후 상기 XYZ축에 정렬된 3차원 도면 데이터의 최외곽선을 이용하여 3차원 경계박스를 산출하는 단계; 및
   상기 2차원 경계박스의 XY축과 3차원 경계 박스의 XY축을 노멀라이징하여 좌표를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지리 공간 시스템에서의 3차원 도면 구축 방법.

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