KR102386756B1 - 모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 구역에 따라 분할되어 개별 관리되고 다양한 포맷으로 제작된 3D 이미지 데이터의 포맷을 통일시켜서 총괄 및 운용할 수 있게 하는 모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템에 관한 것으로, 상대위치좌표를 기반으로 특정 구역에 대한 3D 이미지 포맷의 제1 지하구성물 데이터가 저장되는 제1이미지DB; 제1 절대위치좌표가 세팅된 DEM 형식의 배경 데이터와, 제2 절대위치좌표가 세팅된 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터가 저장되는 제2이미지DB; 상기 배경 데이터의 배경이미지에서 구역 구분을 위한 2D 이미지 포맷의 경계라인 데이터가 저장되는 제3이미지DB; 상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터 각각의 타일링 데이터가 저장된 타일링DB; 상기 제1 지하구성물 데이터의 3D 이미지 포맷을 glTF 포맷으로 통일되도록 변환하여 제2 지하구성물 데이터를 생성하는 파일형식 변환모듈; 상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 압축해서 경량화하는 경량화 모듈; 상기 경계라인 데이터와, 경량화된 배경 데이터 및 제2 지하구성물 데이터를 쿼드트리 알고리즘에 따라 타일링하는 타일링 모듈; 특정 절대위치좌표를 중심으로 지정 범위 이내의 타일링 데이터를 타일링DB에서 검색하고 해당 타일링이미지를 통합해 출력시키는 통합처리 모듈;을 포함하는 것이다.

Description

모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템{METHOD MAKING DIGITAL SYNTHETIC MOBILE MAP BE ABOUT UNDERGROUND FOR MOBILE DEVICE AND OPERATING SYSTEM FOR THE DIGITAL SYNTHETIC MAP}

본 발명은 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 구역에 따라 분할되어 개별 관리되고 다양한 포맷으로 제작된 3D 이미지 데이터의 포맷을 통일시켜서 총괄 및 운용할 수 있게 하는 모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템에 관한 것이다.

종래에는 상수도, 하수도, 전기, 통신, 가스, 난방 등의 운용을 위한 지하시설물과, 지하철, 지하보도, 지하차도, 지하상가, 지하주차장, 공동구 등의 지하구조물과, 시추, 관정, 지질 등의 지반 등(이하 '지하구성물')이 종류와 설치 위치 등에 따라 관련 데이터가 개별 관리됨은 물론 지자체별로 분리되어 운영되었다. 따라서 지하구성물의 정보를 관리하고 운용하기 위한 시스템은 지하구성물별, 지자체별로 전용 시스템이 개별적으로 구축되어 운영되었다. 그런데 이러한 관리 모습은 대상 시스템의 개수를 무리하게 증가시켰고, 동일한 지하구성물 정보가 시스템별로 중복해 관리되는 경우가 허다했다. 결국, 지하구성물을 관리하기 위한 시스템들의 운영이 번거롭고 비합리적일 수밖에 없었다. 더욱이 지하구성물 정보를 개별적으로 관리하는 시스템은 지자체별로 일관성이 없어 데이터의 표준 또한 다르므로, 지하구성물 정보를 검색하고 활용하는데에도 어려움이 있었다. 결국, 종래에는 특정 지자체의 관할 배관에 문제가 발생하거나 교체하는 등의 작업을 해야 할 경우, 해당 지하구성물이 지면에 출력된 지도 또는 설계도를 이용해야 했다.

하지만, 지면 타입의 지하구성물 지도는 사용자가 좌표에 맞춰 필요한 정보를 일일이 탐색해야 하는 번거로움이 있었고, 지하구성물 지도가 지자체별로 개별 제작되므로 지자체의 경계에서 지하구성물 지도를 활용하는데 불편이 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위해 중앙정부에서는 지자체별로 제작된 지하구성물 정보를 하나의 서버에 통합해서 사용자가 상기 서버에서 필요한 정보를 검색할 수 있도록 했다.

하지만, 중앙정부의 서버에서 관리하는 지하구성물 정보는 지하시설물과 지하구조물 및 지반 등의 관리 체계에 따라 데이터의 표준이 다르므로, 지하구성물 체계 간의 연계 없이 지하구성물 정보를 구분해 검색할 수밖에 없었다. 따라서 사용자는 특정 지점에 위치한 지하구성물을 체계의 구분없이 일괄해 파악할 수 없었다. 또한, 상기 서버에는 지하구성물이 위치에 따라 분할됨 없이 전체적으로 저장되어 관리되므로, 지하구성물 정보의 데이터가 크고 무거워서 모바일을 이용한 데어터 접근이 사실상 불가능했다.

또한, 종래에는 중앙정부 또는 관공서 등의 서버에서 제공하는 지하구성물 정보의 이미지가 단순히 2D 이미지 형식이므로, 사용자가 지하구성물 이미지를 보며 현장의 지하구성물을 이해하고 파악하는데 어려움이 있었다.

선행기술문헌 1. 특허공개번호 제10-2018-0001385호(2018.01.04 공개)

이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 구역 단위로 배치된 지하구성물의 이미지를 위치별로 분할해 관리하면서 해당 위치의 배경이미지와 통합하여 검색되도록 데이터를 총괄하는 모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상대위치좌표를 기반으로 특정 구역에 대한 3D 이미지 포맷의 제1 지하구성물 데이터가 저장되는 제1이미지DB;

제1 절대위치좌표가 세팅된 DEM 형식의 배경 데이터와, 제2 절대위치좌표가 세팅된 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터가 저장되는 제2이미지DB;

상기 배경 데이터의 배경이미지에서 구역 구분을 위한 2D 이미지 포맷의 경계라인 데이터가 저장되는 제3이미지DB;

상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터 각각의 타일링 데이터가 저장된 타일링DB;

상기 제1 지하구성물 데이터의 3D 이미지 포맷을 glTF 포맷으로 통일되도록 변환하여 제2 지하구성물 데이터를 생성하는 파일형식 변환모듈;

상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 압축해서 경량화하는 경량화 모듈;

상기 경계라인 데이터와, 경량화된 배경 데이터 및 제2 지하구성물 데이터를 쿼드트리 알고리즘에 따라 타일링하는 타일링 모듈; 및

특정 절대위치좌표를 중심으로 지정 범위 이내의 타일링 데이터를 타일링DB에서 검색하고 해당 타일링이미지를 통합해 출력시키는 통합처리 모듈;

을 포함하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템이다.

상기의 본 발명은, 구역에 따라 분할되어 개별 관리되고 다양한 포맷으로 제작된 3D 이미지 데이터의 포맷을 통일시켜서 배경 데이터와 지하구성물이미지데이터를 검색해 통합하여 제시할 수 있으므로 사용자는 관리 주체와 설치 구역 등에 상관없이 시각적으로 확인해서 활용할 수 있고, 이미지의 타일링을 통해 필요한 통합지도만을 선출해서 모바일로 수신하므로 통신 부담 없이 신속하게 데이터를 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템의 일실시 예를 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템에 저장된 배경이미지의 일실시 예인 행정구역 이미지를 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 출력한 지하구성물이미지를 보인 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템에 저장된 배경이미지를 타일링한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 통합지도 생성 시스템이 지하구성물이미지를 타일링한 모습의 일 실시 예를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 통합지도 생성 시스템이 지하구성물이미지를 타일링한 모습의 다른 실시 예를 도시한 도면이고,
도 7는 본 발명에 따른 통합지도 생성 방법을 순차 도시한 플로차트이고,
도 8은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 출력한 통합지도에서 지상에서의 모습과 지하에서의 모습을 각각 보인 이미지이고,
도 9는 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 출력한 통합지도에서 지하에서의 모습에서 선택된 지하구성물의 객체와 레이어를 각각 보인 이미지이고,
도 10은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 배경이미지와 지하구성물이미지를 중첩해 출력한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 구역별로 분할된 통합지도의 조합 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 12는 도 11에 도시된 통합지도가 조합된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 13은 도 11과 도 12에 도시된 'A1'와 'A2'와 'A3'을 확대 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명에 따른 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템을 설명하기 위해 사용하는 용어를 정의한다. 본 발명에 따른 "모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법과 통합지도 운용 시스템"은 위치좌표에 따라 분할된 구역별 배경이미지와 지하구성물이미지를 통합해서 3D 포맷으로 모바일에 제공하기 위해 설계된 방법과 시스템을 지칭한다. 이하의 설명에서 "통합지도 생성 방법"은 편의를 위해 본 발명에 따른 "모바일용 지하공간 통합지도 생성 방법"을 지칭한 것으로 사용된다. 그리고 "통합지도 운용 시스템"은 편의를 위해 본 발명에 따른 "모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템'을 지칭한 것으로 사용된다. 본 발명에 따른 "통합지도 운용 시스템"은 저장매체인 데이터베이스와, 데이터베이스의 운용을 위한 Operating System을 구성한 서버이고, ISDN, VPN, TCP/IP 등의 통신매체 및 수단을 통해 모바일과 유무선 통신한다. "모바일"은 스마트폰과 데스크탑 등과 같이 휴대 가능하고 GPS장치가 장착되어서 현재 위치의 GPS 좌표값을 측정할 수 있다. 또한, 특정 전용 앱이 설치되어서 "통합지도 운용 시스템"과 통신하며 지정된 ID(식별코드)와 좌표값과 데이터를 송수신한다. 본 설명에서 사용되는 용어인 "2D" 또는 "3D"는 "two-dimensional space" 또는 "three-dimensional space"의 약자이며, 본 발명의 기술 분야인 "2차원 컴퓨터 그래픽스(2D computer graphics)" 또는 "3차원 컴퓨터 그래픽스(3D computer graphics)"의 기술 개념을 함축한 것으로 이해되어야 한다. 또한, 해당 기술 분야에서 3D 모델을 '이미지'로 명명하지 않으며 주로 '객체'로 표현하고 있으나, 2D 이미지, 배경이미지, 객체라인이미지 등의 표현과 통일되도록 이하에서는 3D 포맷의 지하구성물 객체도 지하구성물이미지로 지칭한다. 본 발명에서 사용되는 용어인 "구역"은 위치를 기준으로 분할된 범위이며, 본 실시 예에서는 지적도에서 지정하고 있는 행정구역이다. 본 실시 예에서 행정구역은 지방자치단체이고, 본 발명의 설명에서는 지방자치단체를 "지자체"로 칭한다. 본 발명에서 사용되는 용어인 "경계라인"은 구역의 테두리를 표시한 선을 지칭하며, 서로 이웃하는 구역을 구분하기 위한 경계로도 활용될 수 있다.

또한 본 발명을 설명하기 위해 "배경이미지", "지하구성물", "상대위치좌표", "절대위치좌표", "경량화", "타일링"의 용어를 사용한다. 상기 "배경이미지"는, 항공촬영 편집 또는 이미지 도화를 통해 지상의 모습을 GPS 좌표에 맞춰 표현한 지도 이미지이다. 상기 "지하구성물"은, 상수도와 하수도와 전기와 통신과 가스와 난방 관련 6종의 지하시설물과, 지하철과 지하보도와 지하차도와 지하상가와 지하주차장과 공동구 관련 6종의 지하구조물과, 시추와 관정과 지질 관련 3종의 지반을 통칭하는 용어로 지칭한다. 그러나 전술한 예시인 6종의 지하시설물과 6종의 지하구조물과 3종의 지반에만 한정하는 것은 아니고 이하의 권리범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있음은 물론이다. 상기 "상대위치좌표"는 지도 이미지의 편집 기준 좌표가 픽셀 또는 특정 기준점에 맞춰 생성한 매쉬이므로, 동일 구역에 대한 지도이미지라도 이미지 제작 방식에 따라 동일 지점의 상대위치좌표는 다를 수 있다. "절대위치좌표"는 지도이미지의 통일된 GPS 좌표계를 칭한다. 따라서 지도이미지가 달라도 지리적으로 동일 지점이라면 절대위치좌표는 동일하다. 상기 "경량화"는 이미지 데이터를 압축하는 프로세스를 칭한다. 본 실시 예에 이미지 데이터 압축 알고리즘으로 DRACO 압축기법이 적용되었다. 하지만 본 실시 예에서 압축기법이 DRACO에 한정하는 것은 아니다. 상기 "타일링"은 이미지를 타일 형태로 조각내어 화면에 로딩하는 프로세스를 칭한다. 본 실시 예에서 타일링 알고리즘으로 쿼드트리(QuadTree) 기법이 적용되었다. 하지만 본 실시 예에서 타일링 기법이 쿼드트리에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 실시 예로서 통합지도 운용 시스템을 설명한다. 본 발명에 따른 실시 예로서 통합지도 운용 시스템은, 상대위치좌표를 기반으로 특정 구역에 대한 3D 이미지 포맷의 제1 지하구성물 데이터가 저장되는 제1이미지DB; 제1 절대위치좌표가 세팅된 DEM 형식의 배경 데이터와, 제2 절대위치좌표가 세팅된 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터가 저장되는 제2이미지DB; 상기 배경 데이터의 배경이미지에서 구역 구분을 위한 2D 이미지 포맷의 경계라인 데이터가 저장되는 제3이미지DB; 상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터 각각의 타일링 데이터가 저장된 타일링DB; 상기 제1 지하구성물 데이터의 3D 이미지 포맷을 glTF 포맷으로 통일되도록 변환하여 제2 지하구성물 데이터를 생성하는 파일형식 변환모듈; 상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 압축해서 경량화하는 경량화 모듈; 상기 경계라인 데이터와, 경량화된 배경 데이터 및 제2 지하구성물 데이터를 쿼드트리 알고리즘에 따라 타일링하는 타일링 모듈; 특정 절대위치좌표를 중심으로 지정 범위 이내의 타일링 데이터를 타일링DB에서 검색하고 해당 타일링이미지를 통합해 출력시키는 통합처리 모듈;을 포함한다. 또한, 상기 제1 지하구성물 데이터에 구성된 상대위치좌표 정보를 glTF 포맷의 제2 절대위치좌표로 통일되도록 변환하는 속성변환 모듈;을 더 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 실시 예로서 통합지도 운용 시스템은, 상기 경량화 모듈은 DRACO 알고리즘에 따라 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 압축해 경량화하는 것;이 바람직하다. 또한, 상기 제2 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지는 지하시설물과 지하구조물과 지반 중 선택된 하나 이상의 지하구성물이미지가 레이어 중첩하도록 데이터셋을 이룰 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템의 일실시 예를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템에 저장된 배경이미지의 일실시 예인 행정구역 이미지를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 출력한 지하구성물이미지를 보인 도면이고,

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템(100)은, 제1이미지DB(111)와 제2이미지DB(112)와 제3이미지DB(113)와 속성정보DB(114)와 타일링DB(115)와 파일형식 변환모듈(120)과 경량화 모듈(140)과 타일링 모듈(150)과 통합처리 모듈(160)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템(100)은 속성변환 모듈(130)을 더 포함한다.

각 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 제1이미지DB(111)는 상대위치좌표 기반의 구역으로 분할된 3D 이미지 포맷의 제1 지하구성물 데이터를 저장한다. 3D 이미지 전용 포맷은 조사해보면 수 없이 존재하며 포맷들은 각자의 장단점을 가지고 있다. 일 예를 들어 설명하면, 3D 프린터분야의 저명한 매거진인 ALL3DP에는 세계적으로 가장 인기 있는 8가지 포맷으로 STL, OBJ, FBX, COLLADA, 3DS, IGES, STEP, VRML/X3D가 소개되었다. 이중 FBX와 3DS는 재산권이 있는 소프트웨어 독점 포맷인 것으로 상기 매거진에는 소개되었고, 그 외 STL, OBJ(ASCII에 한함), COLLADA, IGES, STEP, VRML/X3D는 어떠한 소프트웨어에 종속되지 않는 중립적 포맷으로 소개되었으며, 중립적 포맷 중 가장 많이 활용되는 포맷은 STL과 COLLADA 파일로 소개되었다. 또한, 상기 매거진에서는 STL 포맷은 고정밀 작업이 필요하지 않은 3D프린터 등에 적합하며, 3D 게임 등에는 풍부한 색상과 텍스쳐를 입히더라도 렌더링 속도가 확보되는 FBX 및 COLLADA가 적합하며, 항공기 설계 등 고정밀 분야에서는 IGES, STEP이 적합한 것으로 소개되었다. 이만큼 3D 이미지 포맷의 데이터는 수없이 많이 존재하고, 3D 이미지로 제작된 제1 지하구성물이미지의 포맷은 데이터 제작사 또는 발주한 행정구역의 관할 기관이 어디인지에 따라 다양하다. 본 실시 예에서 DEM 형식의 배경이미지는 제2이미지DB(112)에 저장되고, 다양한 형식의 제1 지하구성물이미지는 지자체 단위로 분할되어서 제1이미지DB(111)에 저장되었다. 계속해서, 제1 지하구성물이미지(도 3 참고)는 이미지 배치를 위한 상대위치좌표 정보가 포함되었다.

제2이미지DB(112)는 DEM 형식의 배경 데이터와 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터를 저장한다. 주지된 바와 같이, glTF(GL Transmission Format의 줄임말)는 3D 이미지 장면과 모델을 표현하는 파일 포맷으로 JSON 표준에 기반한다. glTF 포맷은 이미지 데이터의 효율성과 상호 운용성을 강조하며, 실행에 필요한 부하를 최소화하도록 설계되었다. glTF 포맷의 장점으로 네트워크 대역폭을 줄이고 클라이언트 처리 오버헤드를 최소화하며, 모든 프로그램(모바일의 앱 포함)의 런타임에서 사용 가능하고, 압축 및 스트리밍 처리를 가능케 한다. 참고로, 상기 제2 지하구성물 데이터는 제1 지하구성물 데이터의 포맷을 glTF 포맷으로 변환한 것이다. 참고로, 제1 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지는 지하시설물의 종류별 이미지와 지하구조물의 종류별 이미지와 지반의 종류별 이미지가 모두 개별적으로 구성되었으나, 제2 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지는 도 3과 같이 지하시설물과 지하구조물과 지반이 모두 레이어 중첩되어 이루어진다. 따라서 제2 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지는 출력시 지하시설물과 지하구조물과 지반이 중첩되어 출력되고, 이 상태에서 사용자가 하나를 특정하면 특정된 객체만이 직관적으로 식별 가능하게 표시된다(도 9 참조).

한편, 전술한 바와 같이 제1 지하구성물 데이터는 상대위치좌표가 기반을 이루고, 제2지하구성물 데이터는 제2 절대위치좌표가 기반을 이룬다. 또한, DEM 형식의 배경 데이터는 제1 절대위치좌표를 기반으로 제작된다. 따라서 제1 지하구성물 데이터는 상대위치좌표 정보를 포함하며 제1이미지DB(111)에 저장되고, 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터는 제1 절대위치좌표 정보와 제2 절대위치좌표 정보를 각각 포함하며 제2이미지DB(112)에 저장된다.

제3이미지DB(113)는 2D 이미지 포맷의 구역 경계라인 데이터를 저장한다. 본 실시 예에서 구역은 지자체의 행정 권한이 미치는 행정구역의 범위이므로, 상기 경계라인 데이터는 지적도에 정의된 행정구역을 분할하도록 표시된 경계라인이미지이다. 따라서 배경이미지(M2)와 제2 지하구성물이미지와 해당 경계라인이미지를 레이어 중첩하는 방법으로 통합지도를 생성할 수 있다.

속성정보DB(114)는, 배경이미지(M2)와 제2 지하구성물이미지 각각의 이미지적 정보(색상 등), 지하구성물의 명칭, 재질 등에 관한 텍스트 정보를 저장한다.

타일링DB(115)는 타일링 데이터를 저장한다. 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템(100)은 통합지도를 타일 형태로 분할된 타일링 데이터로 관리하고 검색하여 출력하므로, 현장 작업자의 모바일로부터 요구된 위치의 타일만을 신속히 검색하여 온라인으로 송신한다. 또한, 배경이미지와 제2 지하구성물 데이터 각각의 타일링 데이터를 데이터셋으로 통합해서 관리하면서 타일링ID 또는 좌표값에 따른 검색을 통해 특정 통합지도가 일괄되게 생성되도록 한다.

파일형식 변환모듈(120)은, 제1 지하구성물 데이터를 제2 지하구성물 데이터로 변환한다. 본 실시 예에서 파일형식 변환모듈(120)은 3DS와 COLLADA 등의 이미지 포맷을 glTF 포맷으로 변환하며, 이를 위한 변환 알고리즘으로 오픈소스인 라이브러리 assimp(assimp, 2020)를 사용하였다. 한편, 파일형식 변환 과정에서 제1 지하구성물 데이터의 상대좌표위치가 제2 지하구성물 데이터의 제2 절대좌표위치로 변환된다. 본 실시 예에서 제1 지하구성물이미지는 기준위치정보가 SHP 파일 형식이며 3D 이미지가 원점(0, 0, 0) 기준 상대위치좌표이다. 따라서 본 실시의 파일형식 변환모듈(120)은 기준위치정보를 담고 있는 SHP파일의 원점정보를 오픈소스인 ShapefileSharp(2020)의 ShpRecord를 사용하여 추출하고 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터에 반영하도록 제2 절대위치좌표로 변환하였다. 또한, 파일형식 변환모듈(120)은 상기 ShpRecord을 사용하여 제2 지하구성물 데이터의 SHP 파일 레코드를 획득하고, 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터와 경계라인이미지(P1)의 중첩으로 생성된 통합지도의 shp 파일의 필드구성에 맞추어 자체 파서를 갖춘 dbf 리더로 속성정보를 추출하며, 추출된 속성정보를 오픈소스인 Newtonsoft.Json(Newtonsoft.Json, 2020)을 사용하여 glTF 포맷으로 변환한다. 이상의 프로세스로 변환 생성된 제2 절대위치좌표는 제2이미지DB(112)에 저장된다.

속성변환 모듈(130)은, 파일형식 변환모듈(120)에 의한 제2 지하구성물 데이터로의 변환과 더불어 제1 지하구성물 데이터의 속성정보를 제2 지하구성물 데이터의 속성으로 변환해 통일시키고, 변환된 속성정보를 속성정보DB(114)에 저장한다.

경량화 모듈(140)은 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 경량화한다. 주지된 바와 같이, 압축 프로그램인 gzip과 DRACO의 압축해제속도를 비교했을 때 glTF 기반 데이터 경량화 오픈소스인 DRACO의 압축해제 속도가 월등한 부분을 확인할 수 있다. 하지만, DRACO 디코더(압축해제프로그램)는 현재 오픈소스로 javascript와 C++ 언어로만 공개되고 있으므로, 모바일 환경용 압축해제를 위해서 C++ 언어 기반의 공개된 압축해제 프로그램에 윈도우용 C#용으로 인터페이스를 컴파일하고, JAVA용 인터페이스를 컴파일하였다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 윈도우 환경 활용을 위해 C++ 언어소스를 Native Code로 컴파일하고 C++/CLI을 사용하여 DLL파일로 변환한 다음 C#용 라이브러리로 변환하는 방법을 사용하였고, 안드로이드 환경 활용을 위해 C++ 언어 기반 DRACO 디코더를 Java Native Interface(JNI) Import 방식을 사용하여 JAVA용 라이브러리로 변환하였다. 참고로, 상대좌표위치를 구성한 3DS 포맷의 제1 지하구성물 데이터를 절대좌표위치가 링크된 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터로 변환하는 과정에서 데이터용량이 상승하였으나, 경량화 모듈(140)이 DRACO 알고리즘을 적용하여 절대좌표화로 인한 데이터용량의 상승을 상쇄할만한 경량화가 진행되었다.

이상의 설명에서 제시한 적용 알고리즘과 객체지향프로그래밍 언어 및 기타 오픈소스는 본 발명을 설명하기 위해 제시한 일실시 예에 불과하므로, 본 발명을 실시하기 위한 소스가 제시된 예시에 한정되어서는 안 되며, 상기 예시 이외에도 본 발명을 실시하기 위한 기술이 다양할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템에 저장된 배경이미지를 타일링한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 통합지도 생성 시스템이 지하구성물이미지를 타일링한 모습의 일 실시 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 통합지도 생성 시스템이 지하구성물이미지를 타일링한 모습의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 타일링 모듈(150)은, 상기 구역 경계라인 데이터와, 경량화된 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 각각 쿼드트리 알고리즘에 따라 타일링한다. 구역 경계라인이미지(P1)와 배경이미지(M2)와 제2 지하구성물이미지에 대한 타일링의 크기는 이미지의 종류에 상관없이 동일하므로, 동일한 지점에 위치한 타일링이미지(T)를 레이어 중첩함으로써 배경이미지와 지하구성물이미지가 함께 보여지는 통합지도를 생성할 수 있다. 상기 구역 경계라인이미지(P1)와 배경이미지(M2)와 제2 지하구성물이미지가 분할되어 생성된 타일링이미지(T)는 타일링DB(115)에 저장된다.

본 발명에 따른 제2 지하구성물 데이터의 타일링 기술에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 실시 예에서 타일링 모듈(150)은 제2 지하구성물 데이터의 제2지하구성물 이미지를 도 5와 같이 객체 단위로 분할할 수 있다. 이를 위해 해당 지하구성물의 3D 이미지는 객체 단위로 분리해 관리되고, 타일링 모듈(150)은 지하구성물의 3D 이미지를 제2 지하구성물이미지의 타일링이미지로 지정한다. 따라서 모바일의 좌표값에 따라 생성되는 통합지도는 좌표값의 범위 내에 속하는 배경이미지의 타일링이미지와, 상기 범위 내에 전체 또는 일부가 속하는 지하구성물의 3D 이미지 전체를 제2 지하구성물이미지의 타일링이미지로 구성한다. 즉, 사용자가 통합지도를 요청한 대상 범위에 지하구성물의 일부만이 위치해도 사용자의 모바일에 제공되는 제2 지하구성물이미지의 타일링이미지는 해당 지하구성물 전체의 3D 이미지인 것이다. 참고로, 도 5의 (a)도면은 '성남 지하도'의 3D 이미지가 해당 지하구성물의 타일링이미지로 설정된 것이고, 도 5의 (b)도면은 '강남역 지하상가'의 3D 이미지가 해당 지하구성물의 타일링이미지로 설정된 것이고, 도 5의 (c)도면은 '신분당선 양재역'의 3D 이미지가 해당 지하구성물의 타일링이미지로 설정된 것이다.

다른 실시 예로서 타일링 모듈(150)은 도 6과 같이 제2 지하구성물이미지의 부분(B11, B12, B13)을 이미지 분할해서 타일링이미지(T', T")로 설정할 수 있다. 즉, 타일링 모듈(150)이 해당 지하구성물의 3D 이미지를 타일링이미지로 설정하는 것이 아닌, 제2 지하구성물이미지 중 타일링 범위 이내에 위치한 부분(B11, B12, B13)만을 타일링이미지(T', T")로 설정하는 것이다. 따라서 통합지도의 대상 지역이 지정되면, 해당 지역의 범위 이내에 있는 배경이미지의 타일링이미지와, 상기 범위 이내에 위치하는 제2 지하구성물이미지의 전체 또는 부분(B11, B12, B13)에 대한 타일링이미지(T', T")가 검색되어 통합지도를 생성한다.

통합처리 모듈(160)은 특정 절대위치좌표를 중심으로 지정 범위 이내의 타일링 데이터를 타일링DB(115)에서 검색하고 해당 타일링이미지(T)를 통합해 출력시킨다. 상기 배경이미지(M2)와 제2 지하구성물이미지와 구역 경계라인이미지(P1) 각각의 타일링 데이터는 현장 작업자의 모바일에 송신되고, 상기 모바일에 설치된 전용 앱은 타일링 데이터를 수신해서 지정된 프로세스에 따라 이미지가 레이어 중첩되어 통합지도로 출력시킨다. 상기 출력 과정에서 통합지도에 구성되는 타일링이미지(T)의 범위가 선택될 수 있는데, 일 예로 특정 구역 즉, 특정 지자체의 행정구역 범위에만 한정해서 배경이미지(M2)와 지하구성물이미지가 통합되어 이루는 통합지도가 출력되도록 할 수도 있고, 구역 간의 경계에서 이웃하는 구역에 각각 속하는 배경이미지(M2)와 지하구성물이미지가 서로 연결되어 출력되도록 할 수도 있다.

도 7는 본 발명에 따른 통합지도 생성 방법을 순차 도시한 플로차트이고, 도 8은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 출력한 통합지도에서 지상에서의 모습과 지하에서의 모습을 각각 보인 이미지이고, 도 9는 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 출력한 통합지도에서 지하에서의 모습에서 선택된 지하구성물의 객체와 레이어를 각각 보인 이미지이고, 도 10은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 배경이미지와 지하구성물이미지를 중첩해 출력한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템이 구역별로 분할된 통합지도의 조합 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 통합지도가 조합된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 13은 도 11과 도 12에 도시된 'A1'와 'A2'와 'A3'을 확대 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 통합지도 생성 방법은, 이미지 포맷 변환 단계(S11)와 좌표 변환 단계(S12)와 경량화 처리 단계(S13)와 타일링 단계(S14)와 사용자 확인 단계(S15)와 타일링이미지 검색 단계(S16)와 통합지도 생성 단계(S17)로 구성된다.

이하에서는 각 단계에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.

S11; 이미지 포맷 변환 단계

파일형식 변환모듈(120)은 다양한 이미지 포맷의 제1 지하구성물 데이터를 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터로 변환하여 통일시킨다. 이를 위해 파일형식 변환모듈(120)은 제1이미지DB(111)에 저장된 제1 지하구성물 데이터를 검색해서 변환 전용 알고리즘의 프로세싱을 통해 변환하고, 제2이미지DB(112)에 저장한다.

제2 지하구성물 데이터의 경우에는 파일형식 변환모듈(120)이 지하시설물, 지하구조물, 지반별로 분리된 제1 지하구성물이미지를 레이어 중첩해서, 하나의 이미지로부터 지하시설물, 지하구조물, 지반 각각의 이미지를 사용자가 일시에 확인할 수 있도록 한다.

S12; 좌표 변환 단계

파일형식 변환모듈(120)은, 상기 제1 지하구성물 데이터에 구성된 상대위치좌표 정보를 glTF 포맷의 제1 절대위치좌표와 제2 절대위치좌표로 변환한다.

전술한 바와 같이 제1 배경 데이터의 배경이미지(M1)는 상대좌표위치에 따라 이미지가 도화되므로, 상기 상대좌표위치를 통일시키기 위해 본 실시의 파일형식 변환모듈(120)은 GPS 좌표 또는 특정 지점의 상대좌표위치를 기준값으로 잡아서 제1 지하구성물 데이터의 상대좌표위치를 기준값에 통일시켜 변환한다.

한편, 제1 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지는 기준위치정보가 SHP 파일 형식이며 3D 이미지가 원점(0, 0, 0) 기준 상대위치좌표이다. 따라서 본 실시의 파일형식 변환모듈(120)은 기준위치정보를 담고 있는 SHP파일의 원점정보를 오픈소스인 ShapefileSharp(2020)의 ShpRecord를 사용하여 추출하고 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터에 반영하도록 제2 절대위치좌표로 변환하였다.

S13; 경량화 처리 단계

제1 지하구성물 데이터를 제2 지하구성물 데이터로 변환하면 데이터의 용량이 상승하므로 데이터 통신 속도에 영향을 준다. 또한, DEM 형식의 배경 데이터도 데이터의 용량이 커서 서비스 서버(100)와 모바일(200) 간의 통신 중에 속도에 영향을 준다. 특히 본 발명에 따른 통합지도 운용 시스템(100)은 모바일(미도시함)과 통신하면서 모바일의 전용 앱을 통해 현장에서 통합지도가 출력되도록 하므로 무엇보다 통신 속도가 우수해야 한다.

따라서 경량화 모듈(140)은 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 경량화한다.

본 실시의 경량화 모듈(140)은 DRACO 알고리즘을 기반으로 실행되며, 상기 알고리즘을 적용하기 위해 보강한 기술은 전술한 바 있으므로 추가 설명은 생략한다.

S14; 타일링 단계

타일링 모듈(150)은, 상기 구역 경계라인 데이터의 경계라인 이미지(P1)와, 경량화된 배경 데이터의 배경이미지(M2)와, 경량화된 제2 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지(B21, B22, B23)를 각각 쿼드트리 알고리즘에 따라 타일링해서 타일링이미지(T)를 생성한다. 따라서, 도 4와 같이 배경 데이터의 배경이미지(M2)는 다수의 타일링이미지(T)로 분할되고, 경계라인 이미지(P1) 역시 배경이미지(M2)의 타일링이미지(T)에 상응하는 타일링이미지로 분할된다. 일 예를 들면 제2 지하구성물 데이터의 제2 지하구성물이미지는 도 5와 같이 해당 지하구성물 전체의 3D 이미지가 타일링 모듈(150)에 의해 타일링이미지로 설정되거나, 도 6과 같이 타일링 범위에 속하는 제2 지하구성물이미지의 부분(B11, B12, B13)이 타일링이미지(T', T")로 설정된다.

타일링 모듈(150)은 절대위치좌표에 맞춰 특정 크기로 배경이미지(M2)와 지하구성물이미지와 경계라인이미지(P1)를 각각 분할하여 타일링이미지(T)를 생성하므로, 배경이미지(M2)와 지하구성물이미지와 경계라인이미지(P1) 각각의 타일링이미지(T)는 해당 위치와 범위가 동일하다.

전술한 타일링 처리로 생성된 타일링이미지(T)는 데이터 형식으로 타일링DB(115)에 저장된다.

S15; 사용자 확인 단계

통합처리 모듈(160)은 통합지도 운용 시스템(100)에 접속된 모바일로부터 식별코드와 좌표값 또는 타일링ID가 수신되면 사용자 인증절차를 진행해서 데이터 접근 권한 여부를 판단한다.

S16; 타일링이미지 검색 단계

사용자의 접근 권한이 확인되면, 통합처리 모듈(160)은 모바일로부터 수신된 좌표값 또는 타일링ID에 해당하는 타일링 데이터를 검색한다. 타일링 데이터의 타일링이미지(T) 크기가 모바일의 출력화면과 비교해 상대적으로 클 경우에는 상기 좌표값 또는 타일링ID의 타일링이미지(T) 만을 타일링DB(115)에서 검색하고, 타일링이미지(T)의 크기가 상대적으로 작을 경우에는 상기 좌표값 또는 타일링ID을 중심으로 특정된 범위 이내의 타일링이미지(T)를 타일링DB(115)에서 추가 검색한다.

통합처리 모듈(160)은 도 11과 같이 좌표값이 속하는 구역 이내 즉, 특정 지자체의 행정구역 이내의 타일링이미지(T1, T2, T3) 만을 검색할 수도 있고, 도 12와 같이 구역에 구분없이 상기 좌표값 또는 타일링ID를 중심으로 특정 범위 이내에 위치하는 모든 타일링이미지(T1, T2, T3)를 검색할 수도 있다. 통합지도(TM, TM', TM") 생성을 위해 통합처리 모듈(160)은, 해당 구역에 속하는 배경이미지(M21, M22, M23)의 타일링이미지와 지하구성물 이미지(B21, B22, B23)의 타일링이미지와 경계라인이미지(P21, P22, P23)의 타일링이미지를 검색한다. 참고로, 도 13의 (a)도면 및 (b)도면과 같이 지하구성물이미지(B21)는 해당 구역의 경계라인이미지(P21)로부터 일정 부분(B211)이 이탈하거나 못 미칠 수 있다. 이는 배경이미지(M21)의 대상이 일종의 지면이므로 그 범위가 경계라인이미지(P21, P23)에 의해 정확히 지정될 수 있는 반면에, 지하구성물이미지(B21, B23)의 대상이 일종의 규격화된 시공물 또는 설비 구조물이므로 경계라인이미지(P21, P23)의 위치에 맞춰 시공물 또는 설비 구조물의 크기를 조정할 수 없기 때문이다.

S17; 통합지도 생성 단계

통합처리 모듈(160)은 검색된 타일링이미지(T1, T2, T3)를 식별코드를 송신한 모바일에 송신하고, 상기 모바일의 전용 앱은 수신된 타일링이미지(T1, T2, T3)를 설정 프로세스에 따라 조합 및 편집해서 도 11의 구역별 통합지도 또는 도 13과 같이 구역에 구분없는 통합지도로 생성 및 출력시킨다.

전술한 바와 같이 통합지도는 배경이미지(M2)와 지하구성물이미지(B1)와 경계라인이미지 각각의 타일링이미지(T1, T2, T3)가 레이어 중첩되어 이루어지며, 이를 통해 도 9의 (a)도면에서 보인 통합지도와 같이 지상의 배경이미지(M2)에서 지하구성물이미지(B1)가 보이도록 통합지도가 형성되거나, 도 9의 (b)도면에서 보인 통합지도와 같이 지하의 배경이미지(M2)에서 지하구성물이미지(B1)가 보이도록 통합지도가 형성된다. 본 실시 예에서 지하의 배경이미지(M2) 모습은 지상의 배경이미지(M2) 모습의 대칭이고, 배경이미지(M2)에 중첩된 3D 이미지 형식의 지하구성물이미지(B1)는 시점이 지하구성물의 하면인 것으로 표현되었다.

더 나아가 제2 지하구성물이미지는 다양한 종류의 제1 지하구성물이미지를 레이어 중첩한 것이므로, 도 9의 (a)도면에서 보인 통합지도와 같이 선택된 지하구성물이미지만이 표시되도록 출력할 수 있다. 또한, 도 9의 (b)도면에서 보인 통합지도와 같이 배경이미지를 제외하고 지하구성물이미지(B1)만이 출력되도록 할 수도 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100; 통합지도 운용 시스템 B1, B21, B22, B23; 지하구성물이미지
M2; 배경이미지 P1, P21, P22, P23; 경계라인이미지
T, T1, T2, T3; 타일링이미지

Claims (6)

1. 상대위치좌표를 기반으로 특정 구역에 대한 3D 이미지 포맷의 제1 지하구성물 데이터가 저장되는 제1이미지DB;
   제1 절대위치좌표가 세팅된 DEM 형식의 배경 데이터와, 제2 절대위치좌표가 세팅된 glTF 포맷의 제2 지하구성물 데이터가 저장되는 제2이미지DB;
   상기 배경 데이터의 배경이미지에서 구역 구분을 위한 2D 이미지 포맷의 경계라인 데이터가 저장되는 제3이미지DB;
   상기 배경 데이터와 경계라인 데이터 및 제2 지하구성물 데이터 각각을 절대위치좌표 기반의 동일한 크기로 좌표값에 따라 타일링하여 생성된 타일링 데이터가 저장된 타일링DB;
   상기 제1 지하구성물 데이터의 3D 이미지 포맷을 glTF 포맷으로 통일되도록 변환하여 제2 지하구성물 데이터를 생성하는 파일형식 변환모듈;
   상기 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 압축해서 경량화하는 경량화 모듈;
   상기 경계라인 데이터와, 경량화된 배경 데이터 및 제2 지하구성물 데이터를 각각 쿼드트리 알고리즘에 따라 절대위치좌표 기반의 동일한 크기로 좌표값에 따라 타일링해서 타일링 데이터를 생성하는 타일링 모듈; 및
   특정 절대위치좌표를 중심으로 지정 범위 이내의 타일링 데이터를 타일링DB에서 검색하고 해당 타일링이미지를 통합해 출력시키되, 특정 구역의 제2 지하구성물 데이터의 타일링이미지 중에서 지하구성물이미지의 단부의 표시 위치가 경계라인이미지의 표시 위치와 어긋나게 표시된 타일링이미지를 확인해서 이웃 구역의 타일링이미지를 병렬 접합하고, 서로 접합한 타일링이미지의 지하구성물이미지의 단부가 이어지도록 편집하여 출력시키는 통합처리 모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 지하구성물 데이터에 구성된 상대위치좌표 정보를 glTF 포맷의 제2 절대위치좌표로 통일되도록 변환하는 속성변환 모듈;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 경량화 모듈은 DRACO 알고리즘에 따라 배경 데이터와 제2 지하구성물 데이터를 압축해 경량화하는 것;
   을 특징으로 하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 지하구성물 데이터의 지하구성물이미지는 지하시설물과 지하구조물과 지반 중 선택된 하나 이상의 지하구성물이미지가 레이어 중첩하도록 데이터셋을 이룬 것;
   을 특징으로 하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 타일링 모듈의 타일링 처리는 제2 지하구성물 데이터의 3D 지하구성물이미지를 객체 단위로 분할하는 것;
   을 특징으로 하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 타일링 모듈의 타일링 처리는 제2 지하구성물 데이터의 3D 지하구성물이미지를 타일링 범위 이내의 부분만으로 분리하는 것;
   을 특징으로 하는 모바일용 지하공간 통합지도 운용 시스템.

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