KR101993755B1 - 3차원 격자를 이용한 공간정보관리방법 그 장치 - Google Patents

Abstract

3차원 격자를 이용한 공간정보관리방법 그 장치가 개시된다. 공간정보관리장치는 일정 공간의 크기를 나타내는 최상위 계층의 격자를 기 설정된 개수의 차상위 계층의 격자로 분할하고, 상기 차상위 계층의 격자를 다시 기 설정된 개수의 차차상위 계층의 격자로 분할하는 과정을 최하위 계층의 격자 크기가 일정 크기가 될 때까지 반복하여 격자를 생성하고, 해수면 또는 지오이드를 기준으로 아래 방향에 위치한 최하위 계층의 격자 개수 이상이 되는 값을 높이 기준식별정보로 생성한 후 해수면 또는 지오이드의 위쪽 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 순차적으로 증가하고 반대로 아래 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 순차적으로 감소하게 부여한다.

Description

3차원 격자를 이용한 공간정보관리방법 그 장치{Method and apparatus for managing spatial information using 3D cube}

본 발명은 공간 정보를 관리하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 격자를 이용하여 지상 지하, 수중, 공중 공간의 정보를 통합하여 관리할 수 있는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

정보통신 기술과 스마트 디바이스의 발전으로 인해 다양한 정보가 생성되고 있다. 개인이 스마트폰으로 생성하는 정보부터 센서를 통해 수집되는 다양한 정보가 존재한다. 더 나아가 자율주행자동차와 드론이 센서를 활용해 생성하는 동적이고 실시간적인 정보는 우리의 삶을 더 스마트하게 진화시킬 것으로 보인다. 정적인 공간에서 생성되는 정보뿐만 아니라 동적인 공간에서도 정보가 생성됨으로써 다양한 종류와 다양한 공간의 정보를 관리할 필요가 있다.

초기의 GIS(Geographic Information System)로 불리는 공간정보 컴퓨팅은 지상을 기준으로 하는 2차원 좌표의 점, 선, 면 데이터를 레이어 형식으로 구성했다. 그리고 레이어를 중첩하여 활용했다. 그러나 종래의 위치기준체계는 식별(distinguish)이나 구분(classification)이 어려운 공간의 위치를 특정하기 어렵다.

등록특허공보 제10-1879855호 "영상의 왜곡보정을 통해 공간모델링을 수행하는 수치지도제작 시스템"

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지상, 지하, 수중, 공중 공간을 효율적으로 관리할 수 있는 3차원 격자를 이용한 공간정보관리방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 공간정보관리방법의 일 예는, 일정 공간의 크기를 나타내는 최상위 계층의 격자를 기 설정된 개수의 차상위 계층의 격자로 분할하고, 상기 차상위 계층의 격자를 다시 기 설정된 개수의 차차상위 계층의 격자로 분할하는 과정을 최하위 계층의 격자 크기가 일정 크기가 될 때까지 반복하는 단계; 해수면 또는 지오이드를 기준으로 아래 방향에 위치한 최하위 계층의 격자 개수 이상이 되는 값을 높이 기준식별정보로 생성하는 단계; 해수면 또는 지오이드의 위쪽 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 상기 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 증가하고, 해수면 또는 지오이드의 아래 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 상기 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 감소하도록 각 격자에 부여하는 단계; 및 지상, 지하, 수중, 공중을 포함하는 3차원 공간 정보를 상기 격자를 이용하여 저장하는 단계;를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 공간정보관리장치의 일 예는, 벡터 데이터 또는 래스터 데이터를 격자의 크기에 따라 분할하고 해상도를 조정하는 데이터로딩부; 지하 및 지상의 3차원 공간을 나타내는 복수 개의 격자를 생성하고, 격자별 공간정보를 저장소에 저장하는 격자관리부; 및 사용자 단말로부터 수신한 공간 범위에 속하는 격자를 상기 저장소에서 선별하여 상기 사용자 단말로 제공하는 격자선별부;를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 지상공간뿐만 아니라 지하공간도 함께 효율적으로 저장하고 관리할 수 있다. 또한, 공간을 다양한 크기의 격자로 저장하고 3차원 공간을 가시화할 때 해당 공간의 랜더링에 적합한 최적의 격자를 통해 계산량을 줄여 신속한 가시화가 가능하다. 또한, 지하공간 정보를 지표면을 기준으로 저장하는 경우에 자연재해 등 여러 원인으로 인해 지표면의 높이가 변경되면 지하공간의 정보를 그에 따라 변경하여야 하는 불편함이 존재하나, 본 실시 예는 해수면 또는 지오이드를 기준으로 지상 및 지하의 공간정보를 격자에 저장하므로 지표면이 변경되어도 지하공간 정보를 변경하거나 갱신할 필요가 없으며 지하공간에 대한 정보 왜곡도 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 격자의 일 예를 도시한 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 격자에 식별정보를 부여하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 상위 계층의 격자를 분할하여 생긴 하위 계층의 격자에 인덱스번호를 부여하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 각 계층의 격자 사이의 관계를 트리 구조로 관리하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 다른 공간정보관리장치의 구성의 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 격자관리부의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 공간정보관리방법의 일 예를 도시한 흐름도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 각 계층의 격자에 동일한 크기의 공간정보를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 실시 예에 다른 격자를 이용한 가시화방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 3차원 격자를 이용한 공간정보관리방법 및 그 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 격자의 일 예를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 각 격자(100,110,120,130)는 3차원 공간을 나타낸다. 격자(100,110,120,130)는 3차원 공간의 크기에 따라 여러 계층으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 제1 계층의 격자(100)는 8개의 제2 계층의 격자(110)로 분할되고, 제2 계층의 격자(110)는 다시 8개의 제3 계층의 격자(120)로 분할되고, 제3 계층의 격자(120)는 또다시 8개의 제4 계층의 격자(130)로 분할된다. 본 실시 예는 8개 단위로 격자를 분할하는 예를 도시하고 있으나, 분할 개수는 실시 예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

최상위 계층부터 순차적으로 격자를 분할하여 하위 계층의 격자를 생성하므로, 제1 계층의 격자(100)가 나타내는 공간의 가로-세로-높이의 크기가 정해지면 그에 따라 하위 계층의 공간 크기가 결정된다. 또한, 제1 계층의 격자(100)가 나타내는 실제 공간의 좌표값을 알면 그 하위 계층의 격자(110,120,130)가 나타내는 실제 공간의 좌표도 알 수 있다. 물론 반대로, 최하위 계층 격자가 나타내는 실제 공간의 좌표값을 알면 순차적으로 그 상위 계층의 격자가 나타내는 실제 공간의 좌표를 파악할 수 있다. 공간의 크기에 따라 최상위 계층의 격자가 복수 개 존재할 수도 있다.

일 실시 예로, 경위도의 각도를 이용하여 격자를 분할할 수 있다. 최상위 계층의 격자 크기를 위도 및 경도의 1도 단위로 나눈 공간으로 정의할 수 있다. 이때 최상위 계층의 격자 높이는 위도 또는 경도의 1도에 해당하는 길이이다. 최상위 격자의 1도 범위를 다시 반으로 나누어 차상위 격자를 생성하고, 이를 다시 반으로 나누어 차차상위 격자를 생성할 수 있다. 이와 같은 방법으로 지구 전체, 또는 특정 공간을 위한 다양한 계층의 격자를 생성할 수 있다. 경위도를 이용하여 격자를 분할하는 경우에, 동일 경도 내 동일 계층의 격자 크기는 서로 동일하나, 경도가 달라지면 계층의 크기가 달라진다. 경위도를 이용한 생성한 격자는 현실 세계와 가장 가까운 공간을 나타낼 수 있는 장점이 있다.

다른 실시 예로, 측지좌표계 또는 직각좌표계를 이용하여 격자를 분할할 수 있다. 직각좌표계를 이용하여 격자를 분할하면, 동일 계층의 모든 격자의 크기가 동일한 장점이 있다. 측지좌표계를 이용하면 직각좌표계에서 나타나는 기하학적 왜곡현상을 최소화할 수 있다.

각 계층의 격자(100,110,120,130)는 각각 공간정보를 포함한다. 예를 들어, 제4 계층의 격자(130)가 나타내는 공간은 제1 내지 제3 계층의 격자(100,110,120)가 나타내는 공간의 일부를 형성한다. 상위 계층의 격자는 하위 계층의 격자가 나타내는 공간정보를 그대로 이용할 수 있다. 즉, 제4 계층의 격자(130) 8개의 공간정보를 합쳐 제3 계층의 격자(120)의 공간정보로 저장할 수 있다. 그러나 이 경우에 상위 계층으로 올라갈수록 각 격자가 포함하는 데이터의 크기가 커지는 문제점이 존재한다. 따라서 다른 실시 예로, 모든 계층의 격자(100,110,120,130)의 데이터양이 일정하도록 할 수 있다. 이에 대해서는 도 9에서 다시 살펴본다.

격자(100,110,120,130)는 3차원 공간에 일정하게 배열된 형태이므로, 3차원 행렬 형태로 각 격자(100,110,120,130)에 식별정보를 부여할 수 있다. 각 격자(100,110,120,130)에 식별정보를 부여하는 방법에 대해서 도 2 및 도 3에서 살펴본다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 격자에 식별정보를 부여하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 동일 계층의 동일 높이에 위치한 격자들에 대해, 기 설정된 기준 격자(200)를 기준으로 행렬 형태로 식별정보를 부여한다. 예를 들어, n*m개의 격자가 동일 평면에 존재하고 평면의 좌하측에 위치한 격자를 기준 격자(200)로 설정하면, 기준 격자(200)의 식별정보는 (0,0,높이식별정보)이고, 좌상측 격자(210)의 식별정보는 (0,m, 높이식별정보)이고, 우하측 격자(220)의 식별정보는 (n,0,높이식별정보), 우상측 격자(230)의 식별정보는 (n,m,높이식별정보)이다.

본 실시 예의 격자는 3차원 공간을 나타내는 격자이므로 높이 방향으로도 격자가 층층이 존재한다. 또한, 격자는 지상공간뿐만 아니라 지하공간도 함께 나타낸다. 높이식별정보를 부여할 때 지표면에 위치한 격자를 기준 격자로 설정하고 0의 높이값을 부여하면 지하공간을 나타내는 격자의 높이식별정보가 음수(-)가 되는 문제점이 발생한다. 이를 해결하기 위한 방법의 일 예가 도 3에 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 높이 방향으로 격자를 배치할 때 해수면 또는 지오이드를 기준으로 한다. 다시 말해, 해수면 또는 지오이드를 기준으로 지상 또는 지하 방향으로 격자를 분할한다. 격자가 표현하는 공간의 수직 방향의 높이 및 깊이는 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 지상 10Km에서 지하 10Km까지의 공간을 격자를 통해 관리하는 공간으로 미리 정의할 수 있다. 격자가 나타내는 공간의 높이는 실시 예에 따라 미리 다양하게 설정할 수 있다.

격자가 표현하는 공간의 크기가 정의되면, 해수면 또는 지오이드 아래의 지하공간에 위치한 최하위 계층의 격자 수를 파악한다. 예를 들어, 최하위 계층의 격자의 크기가 1*1*1m³이고 지하공간을 10Km까지 표현하고자 할 경우, 해수면 또는 지오이드를 기준으로 지하의 수직방향에 일렬로 배치된 최하위 계층의 격자 수는 대략 10,000개가 된다. 이 경우 10,000 이상의 숫자를 해수면 또는 지오이드의 바로 위 최하위 계층 격자(300)의 높이 기준식별정보로 설정한다.

높이 기준식별정보가 설정되면, 해수면 또는 지오이드의 위쪽 방향에 위치한 격자에 대해서는 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 증가하는 값을 높이식별정보로 부여하고, 해수면 또는 지오이드 아래 방향에 위치한 격자에 대해서는 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 감소하는 값을 높이식별정보로 부여한다. 본 실시 예는 기준 높이식별정보를 2,000,000으로 설정한 경우를 도시하고 있다.

해수면 또는 지오이드를 기준으로 지상 또는 지하의 격자를 효율적으로 처리할 수 있도록, 최하위 계층보다 더 높은 계층의 격자에 대해서는 해수면 또는 지오이드와 가장 가까운 높이식별정보를 부여한다. 예를 들어, 본 실시 예에서 해수면 또는 지오이드에 바로 위쪽에 인접한 다양한 계층의 격자의 높이식별정보는 모두 2,000,000으로 동일하다. 반대로, 해수면 또는 지오이드 바로 아래쪽에 인접한 다양한 계층의 격자의 높이식별정보는 모두 1,999,999로 동일하다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 상위 계층의 격자를 분할하여 생긴 하위 계층의 격자에 인덱스번호를 부여하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상위 계층의 격자(400)는 8개의 하위 계층 격자(410,412,414,416,418,429,422,424)로 분할된다. 분할된 하위 계층 격자(410,412,414,416,418,429,422,424)는 일정한 순서로 인덱스 번호를 부여받는다. 예를 들어, 하단의 우상측(420)부터 상단의 좌하측(424)까지 순차적으로 0부터 7까지의 인덱스 번호를 순차적으로 부여할 수 있다. 본 실시 예는 인덱스 번호로 0~7을 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니며 하위 계층 격자(410,412,414,416,418,429,422,424)를 식별할 수 있는 숫자나 문자 등 다양한 형태로 인덱스 번호를 부여할 수 있다.

계층과 관계없이 격자를 분할하여 생긴 모든 하위 계층의 격자는 본 실시 예와 동일한 형태로 인덱스번호를 부여받는다. 따라서 상위 계층(400)의 격자 내 하위 계층(410,412,414,416,418,429,422,424) 격자의 상대적 위치를 알면 인덱스 번호를 알 수 있으며, 또한 인덱스 번호를 알면 상위 계층의 격자(400) 내에서 해당 하위 계층 격자의 상대적 위치를 알 수 있다. 예를 들어, 상위 계층의 격자(400) 내 상단의 우하측에 위치한 격자(402)의 인덱스 번호는 '5'이므로, 도 5의 트리구조에서 인덱스 번호를 기초로 하위 계층의 격자를 용이하게 찾을 수 있다. 반대로 하위 계층의 격자의 인덱스 번호가 '6'이라는 것을 알면, 도 5의 트리구조를 통해 상위 계층의 격자를 파악하고 또한 상위 계층의 격자에서 상단 좌상측의 공간을 나타내는 격자임을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 각 계층의 격자 사이의 관계를 트리 구조로 관리하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 최상위 계층의 격자(500)는 루트 노드(550)가 되고, 최상위 계층의 격자(500)를 분할한 차상위 계층의 격자(510)는 루트 노드(550)의 하위 노드(560)가 된다. 또한, 차상위 계층의 격자(510)를 분할한 차차상위 계층의 격자(620)는 하위 노드(560)에 대한 또 다른 하위 노드(570)가 된다. 이와 같은 방법으로 최상위 계층의 격자부터 최하위 계층의 격자까지의 관계를 트리 구조로 형성할 수 있다. 이때, 각 하위 노드의 수는 모두 8개로 동일하며, 8개의 노드는 도 4에서 살핀 바와 같이 인덱스 번호를 통해 트리 내에서 구분될 수 있다.

트리 구조를 통해 원하는 계층의 격자를 용이하고 신속하게 검색할 수 있다. 예를 들어, 제3 계층의 격자(520)는 트리 구조의 제2 레벨에 속한 노드(570)이다. 트리 구조를 통해 제2 레벨의 노드(570)와 연결된 상위 레벨의 노드들(560,550)을 순차적으로 찾을 수 있다. 즉, 각 격자가 나타내는 공간 좌표를 일일이 조회할 필요없이 어느 한 계층의 격자가 파악되면 그 격자가 나타내는 공간에 대한 정보를 포함하고 있는 상위 계층 및 하위 계층의 격자를 트리 구조를 통해 용이하고 신속하게 검색할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 다른 공간정보관리장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 공간정보관리장치(600)는 모델소스 데이터베이스(610), 래스터소스 데이터베이스(612), 데이터로딩부(620), 격자관리부(630), 격자데이터베이스(640) 및 리소스데이터베이스(642)를 포함하는 저장소(645), 격자선별부(650) 및 가시화부(660)를 포함한다. 실시 예에 따라 구성 중 일부를 생략하거나 다른 구성을 추가할 수 있다. 예를 들어, 리소스데이터베이스(642) 및 가시화부(660)를 생략할 수 있다. 또는 모델소스 데이터베이스(610) 및 래스터소스 데이터베이스(612) 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.

모델소스 데이터베이스(610)는 2차원 또는 3차원 모델링 데이터를 포함한다. 예를 들어, 모델링 데이터는 라인, 폴리곤 등으로 구성된 2차원 데이터이거나 벡터값과 텍스처 등을 포함하는 3차원 데이터일 수 있다. 모델링 데이터는 종래의 다양한 모델링 프로그램을 통해 생성될 수 있다.

래스터소스 데이터베이스(612)는 2차원 또는 3차원의 위치 정보를 포함하는 래스터 데이터를 포함한다. 예를 들어, 래스터 데이터는 jpeg, png, bmp, tiff 등의 형식으로 저장될 수 있다.

모델소스 데이터베이스(610) 또는 래스터소스 데이터베이스(612)는 건물이나 지형 등의 2차원 또는 3차원 공간 데이터뿐만 아니라 기온이나 습도, 공기질 등의 기상 데이터, 광물분포 등의 다양한 공간에 대한 정보를 벡터나 래스터 등 다양한 데이터 형태로 포함할 수 있다.

본 실시 예는 이해를 돕기 위하여 모델소스 데이터베이스(610) 및 래스터소스 데이터베이스(612)를 제시하고 있을 뿐 공간을 나타내는 종래의 다양한 데이터 형식이 본 실시 예에 적용될 수 있다.

데이터로딩부(620)는 모델소스 데이터베이스(610) 또는 래스터소스 데이터베이스(612)로부터 2차원 또는 3차원 공간 데이터를 읽어 격자에 저장할 수 있는 크기로 분할하거나 격자가 저장하는 데이터 형태로 변환한다.

예를 들어, 건물의 3차원 모델링 데이터가 두 격자에 걸쳐져 있는 경우에, 데이터로딩부(620)는 각 격자가 나타내는 공간에 맞도록 건물의 모델링 데이터를 분할할 수 있다. 즉, 본 실시 예는 객체 단위로 공간 데이터를 저장하는 것이 아니라 격자 단위로 공간 데이터를 저장하므로 격자 단위로 모든 공간 데이터의 분할이 필요하다. 3차원 모델링 데이터 또는 래스터 데이터 등 종래의 다양한 공간 데이터를 3차원 공간 좌표에 따라 분할하는 종래의 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있다.

다른 예로, 격자가 공간정보를 래스터 데이터 형태로 저장하는 경우에 데이터로딩부(620)는 벡터 형태의 공간 데이터를 래스터 데이터 형태로 변환한다. 반대로 격자가 공간정보를 벡터 데이터 형태로 저장한다면 데이터로딩부(620)는 래스터 데이터를 벡터 형태로 변환한다. 래스터 데이터와 벡터 데이터 사이의 변환을 위한 종래의 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있다. 다만, 격자가 저장하는 데이터 형태는 벡터나 래스터 형태만이 존재하는 것은 아니며 종래 3차원 공간의 정보를 표시할 수 있는 모든 종류의 데이터 형식이 본 실시 예에서 사용될 수 있다.

또 다른 실시 예로, 격자가 공간에 대한 대표값(예를 들어, 공기질에 관한 공간 데이터일 경우 격자 공간에 해당하는 공기질의 평균값 등)을 저장하는 경우에, 데이터로딩부(620)는 격자에 해당하는 공간에 속한 데이터의 대표값(예를 들어, 평균이나 분산, 표준편차 등의 통계값)을 산출할 수 있다.

또 다른 실시 예로, 데이터베이스에 저장된 데이터가 지표면에 투영되는 2차원 데이터의 경우에, 데이터로딩부(620)는 DEM(Digital Elevation Model) 데이터를 기초로 높이값을 생성하여, 본 실시 예의 3차원 공간에 적용 가능한 3차원 데이터로 변환할 수 있다.

또 다른 실시 예로, 격자가 데이터를 표시하기 위한 복수 개의 격자점(또는 복셀(voxel))으로 구성된 경우에, 데이터로딩부는 격자의 격자점의 수(즉, 해상도)에 맞도록 공간 데이터의 양(즉, 해상도)을 조정할 수 있다. 각 격자점(또는 각 복셀)은 하나의 데이터를 표현할 수 있다. 예를 들어, 격자가 10*10*10개의 격자점 또는 복셀로 구성되고, 공간 데이터가 100*100*100개의 데이터로 구성된 경우에, 데이터로딩부(620)는 공간 데이터를 10*10*10의 크기로 압축 변형한다.

격자관리부(630)는 공간정보를 저장 관리하기 위한 3차원 격자를 생성하고 관리한다. 격자관리부(630)가 격자를 생성하고 관리하는 구체적인 구성의 일 예가 도 7에 도시되어 있다. 격자관리부(630)는 데이터로딩부(620)가 읽고 변환한 공간정보를 격자에 맵핑시켜 격자데이터베이스(640)에 저장한다. 격자관리부(630)는 공간정보를 각 계층의 격자에 저장한다. 격자관리부(630)가 각 계층의 격자 사이를 트리 구조로 관리하는 방법의 일 예는 도 5에 도시되어 있으며, 각 격자에 식별정보를 부여하는 방법은 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.

격자데이터베이스(640)는 각 계층의 격자별 공간정보를 저장한다. 도 1의 계층적 구조의 격자는 표시하고자 하는 공간정보의 종류 등에 따라 여러 레이어로 존재할 수 있다. 예를 들어, 건물에 대한 공간정보를 포함하는 격자, 지표면에 대한 공간정보를 포함하는 격자, 광물에 대한 공간정보를 포함하는 격자, 기상에 대한 공간정보를 포함하는 격자가 각각 별개의 레이어로 존재할 수 있다. 이러한 여러 종류의 격자는 시각화할 때 레이어 단위로 중첩하여 표시될 수 있다. 예를 들어, 지상과 지하공간의 단면을 동시에 시각화하고자 할 경우에, 지표면을 나타내는 격자, 지상을 나타내는 격자, 지하공간을 나타내는 격자를 레이어 중첩하여 표시할 수 있다. 이와 같이 여러 레이어 단위로 여러 종류의 격자를 저장하는 경우에, 격자데이터베이스(640)는 레이어 정보, 레이어에 대한 스타일 정보, 격자에 포함된 값의 메타정보 등을 저장할 수 있다.

격자에 포함되는 정보의 양을 단순화하기 위하여, 텍스처 등의 리소스는 별도의 리소스데이터베이스(6420)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 3차원 공간을 표시할 때 필요한 표면 텍스처 등의 데이터를 격자데이터베이스(640)에 함께 저장하는 것이 아니라 별도의 리소스 데이터베이스(642)에 저장한 후 필요시 이를 로딩하여 사용할 수 있다.

격자선별부(650)는 특정 공간에 해당하는 격자를 선별하여 제공한다. 예를 들어, 사용자 단말로부터 특정 공간에 대한 정보를 수신하면, 격자선별부(650)는 격자데이터베이스(640)에서 해당 공간에 속한 격자들을 선별하여 제공한다. 해당 공간에 속한 격자에 텍스처 등의 리소스가 필요하면, 격자선별부(650)는 리소스테이터베이스로부터 텍스처 등의 정보를 함께 선별하여 제공할 수 있다.

가시화부(660)는 화면에 가시화되는 공간의 실제 크기와 화면 픽셀 수의 축척 관계를 기초로 가시화에 사용할 격자의 계층을 파악하고, 파악된 계층의 격자를 이용하여 3차원 공간을 화면에 가시화한다. 가시화부(660)의 구체적인 방법은 도 10에서 다시 살펴본다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 격자관리부(630)의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 격자관리부(630)는 격자분할부(700), 식별정보 부여부(710) 및 트리형성부(720)를 포함한다.

격자분할부(700)는 도 1과 같이 일정 공간의 크기를 나타내는 최상위 계층의 격자를 기 설정된 개수의 차상위 계층의 격자로 분할하고, 상기 차상위 계층의 격자를 다시 기 설정된 개수의 차차상위 계층의 격자로 분할하는 과정을 최하위 계층의 격자 크기가 일정 크기가 될 때까지 반복한다. 예를 들어, 격자분할부(700)는 경위도의 각도 단위로 격자를 분할 수 있다. 또한, 격자분할부(700)는 높이 방향의 경우 해수면 또는 지오이드를 기준으로 격자를 분할할 수 있다.

식별정보부여부(710)는 해수면 또는 지오이드를 기준으로 아래 방향에 위치한 최하위 계층의 격자 수 이상이 되는 값을 높이 기준식별정보로 생성하고, 해수면 또는 지오이드의 위쪽 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 증가하고, 해수면 또는 지오이드의 아래 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 감소하도록 부여할 수 있다. 즉, 도 3에서 설명한 바와 같이, 지상공간과 지하공간을 모두 격자로 관리할 때 모든 격자의 높이 값이 음수가 되지 않도록 해수면 또는 지오이드에 위치한 기준 격자를 위한 높이 기준식별정보를 일정 값 이상이 되도록 할 수 있다.

트리형성부(720)는 각 계층 사이의 관계를 도 5와 같은 트리 구조로 나타낸다. 트리형성부(720)는 상위 계층의 격자를 분할하여 하위 계층의 격자를 만들 때 각 하위 계층의 위치에 따른 인덱스 번호를 도 4와 같이 일관 되게 부여할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 공간정보관리방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 공간정보관리장치는 격자를 계층적으로 분할한다(S800). 예를 들어, 도 1과 같이 공간정보관리장치는 각 격자를 동일한 형태로 반복하여 분할하여 최하위 계층의 격자가 일정 크기가 되도록 한다.

공간정보관리장치는 각 격자를 구분하기 위한 식별정보를 부여한다(S810). 동일 계층의 동일 높이에 위치한 격자는 기준 격자를 기준으로 행렬의 형태로 식별정보를 부여한다. 다만, 높이식별정보의 경우에 지하공간의 값이 음수가 되지 않도록, 공간정보관리장치는 도 3과 같이 기준 격자의 높이식별정보를 일정 값 이상이 되도록 한다.

또한, 공간정보관리장치는 각 계층의 격자 사이의 관계를 트리구조로 연결하고, 각 트리 구조에서 각 하위 계층의 격자에 인덱스정보를 부여한다(S820). 격자의 생성이 완료되면, 공간정보관리장치는 생성된 격자에 공간정보를 저장한다(S830).

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 각 계층의 격자에 동일한 크기의 공간정보를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, l 계층의 격자(900) 크기는 (l-1) 계층의 격자(910) 크기의 1/8이다. l 계층의 격자(900)가 N*N*N 개의 격자점(또는 복셀)으로 공간 데이터를 저장하는 경우에, (l-1) 계층의 격자(910) 크기에 해당하는 공간에는 2N*2N*2N개의 공간 데이터가 존재한다.

(l-1) 계층의 격자(910)가 2N*2N*2N개의 격자점 데이터를 저장할 경우, l 계층의 격자(900)보다 데이터 양이 8배 증가한다. 이와 같은 방법으로 상위 계층의 격자에 데이터를 저장할 경우 상위 계층으로 갈수록 데이터량이 기하급수적으로 증가하여 시스템으로 처리하는데 문제가 발생할 수 있다.

따라서 본 실시 예는 상위 계층과 하위 계층이 저장하는 데이터양을 모두 N*N*N으로 동일하게 한다. (l-1) 계층의 격자(910)는 2N*2N*2N개의 데이터를 포함하는 것이 아니라 l 계층의 격자(900) 8개가 포함하는 데이터를 1/8로 압축한 N*N*N개의 데이터를 저장한다. 종래의 다양한 데이터 압축 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있다.

이와 같이 데이터가 압축되는 경우에 상위 계층으로 올라갈수록 하나의 격자점(또는 복셀)이 나타내는 실제 공간의 크기가 커진다. 예를 들어, l계층이 나타내는 공간의 크기가 10km*10km*10km이고, l 계층의 격자가 1000*1000*1000개의 격자점(또는 복셀)을 포함하는 경우에, 각 격자점(또는 각 복셀)이 나타내는 실제 공간의 크기는 10m이다. 이 경우, (l-1) 계층이 나타내는 실제 공간의 크기는 20km*20km*20km이고, l 계층의 격자와 동일한 개수의 격자점(또는 복셀)을 가지므로, l 계층의 각 격자점(또는 각 복셀)이 나타내는 실제 공간의 크기는 20m가 된다. 즉, 계층이 올라갈수록 한 픽셀이 나타내는 실제 공간의 크기, 즉 픽셀당 축척이 커진다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 다른 격자를 이용한 가시화방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 공간정보관리장치는 가시화할 3차원 공간이 선택되면(S100), 그 공간에 해당하는 격자를 파악한다(S1010). 예를 들어, 가시화할 3차원 공간이 도 1의 제3 계층 내 어느 한 격자(130) 내의 공간인 경우에, 공간정보관리장치는 해당 계층의 한 격자(130)를 선별하여 제공하는 것이 아니라, 가시화할 3차원 공간에 대한 정보를 가지고 있는 모든 계층의 격자(100,110,120)를 추출한다. 이때 공간정보관리장치는 도 5와 같은 트리구조와 인덱스번호를 통해 순차적으로 가시화할 3차원 공간과 관련된 상위 계층 및 하위 계층의 모든 격자를 용이하게 파악할 수 있다.

각 계층의 격자가 나타내는 공간 정보의 축척은 도 9에서 설명한 바와 같이 서로 다를 수 있다. 따라서 공간정보관리장치는 가시화를 위해 사용할 격자의 계층을 축척을 기준으로 파악할 수 있다(S1020).

공간정보는 일정 개수의 픽셀을 가진 디스플레이 장치에서 가시화되므로, 디스플레이장치의 해상도에 따라 3차원 공간을 표시하는데 사용되는 픽셀의 개수가 결정된다. 예를 들어, 사용자가 선택한 공간의 크기가 10km*10km*10km이고, 3차원 공간을 1000*1000픽셀의 화면상의 공간에 가시화하고자 할 경우에, 1펙셀이 10m의 공간을 표시한다. 이 경우, 공간정보관리장치는 축척이 대략 10m/픽셀인 계층의 격자를 파악한다.

다른 예로, 3차원 공간을 가시화할 때 여러 계층의 격자가 동시에 활용될 수 있다. 예를 들어, 3차원 공간을 화면에 가시화할 때 화면에서 깊이 방향으로 멀어질수록 1픽셀이 나타내는 공간의 실제 길이는 10km에서 계속 증가한다. 즉, 1 픽셀이 20km 또는 30km 등을 표시할 수도 있다. 이 경우에, 공간정보관리장치는 해당 픽셀이 나타내는 축척에 가장 가까운 계층의 격자를 파악한다. 따라서 화면의 깊이 방향으로 서로 다른 계층의 격자가 가시화를 위해 선택될 수 있다.

공간정보관리장치는 가시화를 위한 각 계층의 격자가 결정되면, 이들 격자를 기초로 가시화한다(S1030). 격자는 3차원 공간정보를 포함하므로, 공간정보관리장치는 복잡한 모델링 프로그램이 없이 격자점(또는 복셀)을 이용하여 화면에 신속하게 3차원 공간을 가시화할 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

1. 일정 공간의 크기를 나타내는 최상위 계층의 격자를 기 설정된 개수의 차상위 계층의 격자로 분할하고, 상기 차상위 계층의 격자를 다시 기 설정된 개수의 차차상위 계층의 격자로 분할하는 과정을 최하위 계층의 격자 크기가 일정 크기가 될 때까지 반복하는 단계;
   해수면 또는 지오이드를 기준으로 아래 방향에 위치한 최하위 계층의 격자 개수 이상이 되는 값을 높이 기준식별정보로 생성하는 단계;
   해수면 또는 지오이드의 위쪽 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 상기 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 증가하고, 해수면 또는 지오이드의 아래 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 상기 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 감소하도록 각 격자에 부여하는 단계; 및
   지상, 지하, 수중, 공중을 포함하는 3차원 공간 정보를 상기 격자를 이용하여 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 격자를 분할하는 단계는,
   위도 및 경도를 각도 단위로 분할하여 각 계층의 격자를 생성하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
3. 제 1항에 있어서,
   각 계층 사이의 관계를 트리 구조로 형성하는 단계; 및
   어느 한 격자를 분할하여 생긴 하위 계층의 복수 개 격자에 기 정의된 순서로 인덱스번호를 부여하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
4. 제 1항에 있어서,
   서로 다른 공간의 크기를 나타내는 서로 다른 계층의 격자는, 동일한 개수의 격자점 또는 복셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 저장하는 단계는,
   상위 계층의 격자를 구성하는 하위 계층의 복수 개의 격자의 공간정보를 압축하여 상위 계층의 격자의 공간정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 저장하는 단계는,
   벡터 데이터 또는 래스터 데이터를 격자의 크기에 따라 분할하는 단계; 및
   분할된 벡터 데이터 또는 래스터 데이터의 해상도를 격자의 해상도로 변경하여 각 격자에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
7. 제 1항에 있어서,
   화면에 가시화되는 공간의 실제 크기와 화면 픽셀 수의 축척 관계를 기초로 가시화에 사용할 격자의 계층을 파악하는 단계; 및
   파악된 계층의 격자를 이용하여 3차원 공간을 화면에 가시화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 벡터 데이터 또는 래스터 데이터를 격자의 크기에 따라 분할하고 해상도를 조정하는 데이터로딩부;
    지하 및 지상의 3차원 공간을 나타내는 복수 개의 격자를 생성하고, 격자별 공간정보를 저장소에 저장하는 격자관리부; 및
    사용자 단말로부터 수신한 공간 범위에 속하는 격자를 상기 저장소에서 선별하여 상기 사용자 단말로 제공하는 격자선별부;를 포함하고,
    상기 격자관리부는,
    일정 공간의 크기를 나타내는 최상위 계층의 격자를 기 설정된 개수의 차상위 계층의 격자로 분할하고, 상기 차상위 계층의 격자를 다시 기 설정된 개수의 차차상위 계층의 격자로 분할하는 과정을 최하위 계층의 격자 크기가 일정 크기가 될 때까지 반복하는 격자분할부; 및
    해수면 또는 지오이드를 기준으로 아래 방향에 위치한 최하위 계층의 격자 수 이상이 되는 값을 높이 기준식별정보로 생성하고, 해수면 또는 지오이드의 위쪽 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 상기 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 증가하고, 해수면 또는 지오이드의 아래 방향에 위치한 격자의 높이식별정보는 상기 높이 기준식별정보로부터 순차적으로 감소하도록 부여하는 식별정보부여부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 격자관리부는, 상기 최상위 계층의 격자부터 상기 최하위 계층의 격자까지의 관계를 트리 구조로 형성하고,
    상기 격자선별부는, 사용자 단말로부터 수신한 공간 범위에 속한 계층의 격자를 상기 트리구조를 이용하여 파악하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리장치.
12. 제 10항에 있어서,
    화면에 가시화되는 공간의 실제 크기와 화면 픽셀 수의 축척 관계를 기초로 가시화에 사용할 격자의 계층을 파악하고, 파악된 계층의 격자를 이용하여 3차원 공간을 화면에 가시화하는 가시화부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보관리장치.
13. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
    

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