KR102486637B1 - Weather data interpolation method to 3D grid for digital twin system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도시공간 내 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션(interpolation)하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게로는 스마트시티가 구현되는 도시공간에 대하여 기상 상황을 디지털 트윈 기술을 이용하여 화면상에 입체적으로 표출하는데 있어서, 고해상도 3차원 표준 격자를 설정하고 각각의 격자에 표출될 기상정보 데이터를 할당하기 위하여 관측된 기상정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는, 고해상도 3차원 표준 격자 각각에 표출될 기상정보 데이터를 할당함에 있어서, 실제로 관측된 기상정보를 가지지 못하는 격자들에 대하여는 실제로 관측된 기상정보를 가지는 격자의 정보들을 이용하여 인터폴레이션하게 되며, 도심지 내 대형 건물로 인하여 발생하는 음영 공간까지도 감안할 수 있는 인터폴레이션 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of interpolating weather observation information in urban space with 3D grid system information. More specifically, in three-dimensionally expressing the weather situation on the screen using digital twin technology for the urban space where the smart city is implemented, a high-resolution three-dimensional standard grid is set and the weather information data to be displayed on each grid is It relates to a method of interpolating observed weather information into 3D grid system information for assignment. In the present invention, in allocating weather information data to be displayed on each of the high-
디지털 트윈 기술은, 3차원 공간 즉, 허공에서의 공간적 위치 체계상에 각종 정보를 표현할 수 있는 기술로서, 온도 나 습도 또는 바람 등과 같은 기상정보나 기후정보를 제공하고 관측하거나, 화재 발생이나 가스 유출 등과 같이 공간상의 상태를 보다 정확하게 표현, 분석 및 예측할 필요가 있는 분야에 활용하게 된다. Digital twin technology is a technology that can express various information on a three-dimensional space, that is, a spatial location system in the air, and provides and observes weather information or climate information such as temperature, humidity, or wind, or fire or gas leakage. It will be used in fields that require more accurate expression, analysis, and prediction of spatial conditions, such as
한편, 기상 및 기후 자료는 전 지구 영역(global domain) 또는 국지 영역(local domain)에 대한 3차원의 공간 자료로서, 일반적으로 일정한 경도와 위도 간격의 격자 자료로 제공 된다. 기상 및 기후의 분석 과정에서는 수집된 자료는 3차원적 정보를 가지고 있는 자료임에도 특정의 고도, 경도, 또는 위도에 대하여 2차원의 단면적인 자료(cross section data)로 표출하거나, 이러한 2차원의 자료를 이용하여 기상학적 진단(meteorological diagnosis)이나 예측을 하는 경우가 많다. 즉, 어떤 기상 현상의 발생, 발달, 그리고 소멸의 일련의 과정을 세밀하게 분석하기 위해서는 시계열 분석(time series analysis)은 물론 공간적 구조를 위한 다양한 통계적 방법이 이용되어야 한다. 그러나, 기상 및 기후변수는 시공간의 4차원 자료(격자점 자료)이기 때문에 가시적으로 나타내기가 어려우며 이로 인하여 2차원 또는 1차원으로 표출하는 경우가 대부분이었다. Meanwhile, meteorological and climate data are three-dimensional space data for a global domain or a local domain, and are generally provided as grid data at regular longitude and latitude intervals. In the process of meteorological and climate analysis, although the collected data has three-dimensional information, it is expressed as two-dimensional cross section data for a specific altitude, longitude, or latitude, or such two-dimensional data It is often used to make meteorological diagnosis or prediction. That is, in order to analyze the series of occurrence, development, and disappearance of a certain weather phenomenon in detail, time series analysis as well as various statistical methods for spatial structure should be used. However, since weather and climate variables are space-time 4-dimensional data (lattice point data), it is difficult to visually express them, and for this reason, they are often expressed in 2-dimensional or 1-dimensional data.
따라서 최근 들어 이를 3차원적으로 분석하고 표출하기 위한 다양한 방법들이 연구 및 개발되고 있는데, 이를 위하여 디지털 트윈 기술을 이용하여 온도나 습도 또는 바람, 미세먼지 등과 같은 기상정보나 기후정보를 3차원 공간상에서 표출함으로써, 기상관측이나 예측에 활용하고, 화재 발생이나 가스 유출과 등과 같이 재난 발생 시 공간상의 확산상태를 보다 정확하게 표현, 분석 및 예측할 수 있게 되었다. Therefore, recently, various methods for analyzing and expressing it in three dimensions have been researched and developed. To this end, weather information such as temperature, humidity, wind, fine dust, etc. By expressing it, it can be used for meteorological observation or prediction, and it is possible to more accurately express, analyze, and predict the spatial diffusion state in the event of a disaster, such as a fire or gas leak.
그러나, 기상정보의 경우 이를 정밀하고 사실적으로 표출하기 위해서는 적어도 10m x 10m x10m 단위의 고해상도 3차원 격자체계 상에서 표출해야 하는데, 기상관측 장비를 이렇게 촘촘한 격자 단위로 설치하는 것은 불가능에 가깝다. 따라서 고해상도 3차원 격자체계 상에서 기상정보를 표출하기 위해서는 실제 관측정보를 가지지 못하는 3차원 격자들에 대하여 실제 관측정보와 유사한 보간값을 격자체계 상의 기상정보에 할당해 주는 작업이 필요한데, 이렇게 보간값을 기상정보로 할당하는 방법 즉 인터폴레이션 방법으로서 기존의 2차원적인 보간 방법에는 다양한 연구결과가 있고 이를 적용할 수 있다. 그러나 이러한 2차원적 보간 방법을 3차원 격자 공간에 적용하기에는 어렵다는 문제점이 있어 왔다.However, in the case of weather information, in order to accurately and realistically express it, it must be expressed on a high-resolution three-dimensional grid system of at least 10m x 10m x 10m units, and it is close to impossible to install weather observation equipment in such a dense grid unit. Therefore, in order to express weather information on a high-
이뿐만 아니라, 스마트시티 구현 및 이를 위한 대민서비스 체계를 구축하기 위해서는, 도시공간 내의 기상정보를 3차원적 디지털 트윈으로 표시해야 하는데, 도시공간의 경우 대형 건축물과 구조물 등이 많아서 기존의 인터폴레이션 방법으로 기상정보 보간값을 산출하는 경우 오차가 많이 발생하여 실효성이 떨어지는 문제점도 있어 왔다.In addition to this, in order to implement a smart city and build a public service system for it, weather information within the urban space must be displayed as a 3-dimensional digital twin. In the case of urban space, there are many large buildings and structures, In the case of calculating interpolated values of weather information, there has been a problem in that a lot of errors occur and the effectiveness is low.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 기존 기상관측망과 스마트시티의 다양한 관측망을 통해 취득한 기상관측자료를 이용하여 고해상도 3차원 격자 기반의 기상 정보로 변환하여 제공함으로써 도시기상 정보 표출에 활용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention, conceived to solve the above-described problems, uses weather observation data acquired through the existing weather observation network and various observation networks of smart cities to convert and provide high-resolution three-dimensional grid-based weather information to be used for expressing urban weather information. It aims to enable
본 발명의 또 다른 목적은 기상관측망 등을 통하여 관측되는 기상관측 자료로 고해상도 3차원 격자체계 상에서 기상정보를 표출하기 위하여 실제 관측정보를 가지지 못하는 3차원 격자들에 대하여 실제 관측정보와 유사한 기상정보를 할당해 주는 인터폴레이션 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide meteorological information similar to actual observation information for three-dimensional grids that do not have actual observation information in order to express meteorological information on a high-resolution three-dimensional grid system with meteorological observation data observed through a meteorological observation network. It is to provide an interpolation method that allocates.
본 발명의 또 다른 목적은 대형 건축물과 구조물 등이 많아서 기존의 방법으로 인터폴레이션하게 되면 오차가 많이 발생하는 도시 공간 내에서 인터폴레이션된 보간값을 보정하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for correcting an interpolated interpolation value in an urban space where a lot of errors occur when interpolation is performed by conventional methods due to a large number of large buildings and structures.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정보시스템에 의하여 수행되며, 도시공간에 대한 기상정보를 화면상에 입체적으로 표출하는 디지털 트윈을 구현하기 위하여, 실제로 관측된 기상정보들을 도시공간의 3차원 격자체계에 맞추어 인터폴레이션하는 방법으로서, 도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자로 이루어진 3차원 격자체계로 구획하는 과정; 상기 격자 중 기상정보를 관측할 수 있는 관측점이 포함된 격자인 관측격자를 선별하는 과정; 상기 관측격자 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선을 정하는 과정; 상기 격자 중 상기 제1연결선이 통과하는 격자인 제1격자를 정하는 과정; 상기 격자 중 상기 관측격자 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 제2격자로 정하는 과정; 상기 격자 중 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 포함되지 않은 격자를 제3격자로 정하는 과정; 상기 제1연결선 양단에 연결된 상기 관측격자 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여, 상기 제1격자 각각에 대한 보간값인 제1보간값을 구하는 과정; 상기 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 상기 제2격자 각각에 대한 보간값인 제2보간값을 구하는 과정; 상기 관측격자와 상기 제1격자, 상기 관측격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자들 상호간 또는 상기 제2격자들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자를 통과하는 연결선인 제2연결선을 정하는 과정; 상기 제2연결선 중 가장 짧은 제2연결선을 제3연결선으로 정하는 과정; 상기 제3연결선 양단에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자의 보간값인 제3보간값을 구하는 과정; 및 상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자, 상기 제1격자, 상기 제2격자 및 상기 제3격자의 기상정보로 각각 할당하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention is performed by an information system, and in order to implement a digital twin that three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen, actually observed weather information is displayed in three dimensions of urban space. As a method of interpolation according to a grid system, a process of partitioning urban space into a three-dimensional grid system consisting of a plurality of hexahedral grids; selecting an observation grid, which is a grid including observation points capable of observing weather information, among the grids; determining a first connection line, which is a virtual connection line connecting the observation grids to each other; determining a first grid, which is a grid through which the first connection line passes, among the grids; determining a grid positioned in a vertical direction of each of the observation grids among the grids as a second grid; determining a grid not included in the observation grid, the first grid, or the second grid among the grids as a third grid; obtaining a first interpolation value, which is an interpolation value for each of the first grids, by linearly interpolating a difference between observation values collected from each of the observation grids connected to both ends of the first connection line; obtaining a second interpolation value that is an interpolation value for each of the second grids by applying a vertical interpolation equation to the observed value; Among virtual connection lines connecting the observation grid and the first grid, the observation grid and the second grid, the first grid and the second grid, and the first grids or the second grids, the determining a second connection line that is a connection line passing through the third grid; determining the shortest second connection line among the second connection lines as a third connection line; The interpolated value of the third grid by linearly interpolating the difference between the observed value, the first interpolated value, or the second interpolated value for the observation grid, the first grid, or the second grid located at both ends of the third connection line. obtaining a third interpolation value of and allocating the observed value, the first interpolation value, the second interpolation value, and the third interpolation value to weather information of the observation grid, the first grid, the second grid, and the third grid, respectively; It is preferable to use a method of interpolating weather observation information into 3D grid system information, characterized in that it includes.
본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여, 상기 제2연결선을 정하는 과정은, - 상기 제3격자에 가장 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 제3-1격자로 정하는 제1단계; - 상기 제3-1격자로부터 상기 제3격자에 연결되어 상기 제3-1격자의 반대 방향으로 연장되는 가상의 직선상에서, 상기 제3격자에 가장 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 제3-2격자로 정하는 제2단계; - 상기 제2단계에서 상기 제3-2격자를 정할 수 없는 경우, 다음으로 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 상기 제3-1격자로 정한 후 상기 제2단계를 다시 수행하는 제3단계; - 상기 제3-1격자와 상기 제3-2격자를 연결하는 가상의 연결선을 상기 제2연결선으로 정하는 제4단계; 및 - 상기 제2연결선이 일정 개수가 될 때까지 상기 제1단계 내지 상기 제4단계를 반복하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하거나, 상기 제2연결선을 정하는 과정은, - 상기 제3격자에 가장 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 제3-1격자로 정하는 제1a단계; - 상기 제3격자를 중심점으로 하고 상기 제3-1격자에서 상기 제3격자를 통과하는 직선을 중심축으로 하여, 상기 제3-1격자와 반대 방향으로 일정 입체각(ω) 범위 내에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자 중 상기 제3격자와 가장 가까운 격자를 제3-2격자로 하는 제2a단계; - 상기 제2a단계에서 상기 제3-2격자를 정할 수 없는 경우, 다음으로 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 상기 제3-1격자로 정한 후 상기 제2a단계를 다시 수행하는 제3a단계; 및 - 상기 제3-1격자에서 상기 제3격자를 경유하여 상기 제3-2격자까지 연결되는 가상의 연결선을 상기 제2연결선으로 정하는 제4a단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하는 것도 바람직하다.The present invention, in addition to the above-described features, the process of determining the second connection line, - finding the observation grid, the first grid, or the second grid closest to the third grid and determining it as the 3-1 grid Step 1; - The observation grid closest to the third grid, the first grid, or the first grid on an imaginary straight line extending from the 3-1 grid to the third grid and extending in the opposite direction to the 3-1 grid. The second step of finding the 2nd grid and determining it as the 3-2 grid; - If the 3-2 grid cannot be determined in step 2, the next nearest observation grid, the first grid, or the second grid is determined as the 3-1 grid, and then the second step is performed. The third step to perform again; - A fourth step of determining a virtual connection line connecting the 3-1 grid and the 3-2 grid as the second connection line; and - a fifth step of repeating the first to fourth steps until the number of second connection lines reaches a certain number; Alternatively, the process of determining the second connection line may include: - a step 1a of finding the observation grid, the first grid, or the second grid closest to the third grid and determining it as the 3-1 grid; - The observation located within a certain solid angle (ω) in a direction opposite to the 3-1 grid with the 3-1 grid as the central point and a straight line passing through the 3-1 grid from the 3-1 grid as the central axis a step 2a of setting a lattice closest to the third lattice among the lattice, the first lattice, or the second lattice as a 3-2 lattice; - If the 3-2 grid cannot be determined in the step 2a, the next nearest observation grid, the first grid, or the second grid is determined as the 3-1 grid, and then the step 2a is performed. Step 3a performed again; and - a step 4a of determining a virtual connection line from the 3-1 grid to the 3-2 grid via the 3-2 grid as the second connection line; It is also preferable to use a method of interpolating with 3D grid system information.
본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여, 상기 제1격자 중 상기 제1보간값을 복수로 가지는 경우, 가장 짧은 제1연결선 양단의 관측값에 의하여 구해진 제1보간값을 상기 제1격자의 기상정보로 하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하거나 이에 더하여, 상기 제2격자 중 상기 제2보간값을 복수로 가지는 경우, 가장 가까운 관측격자의 관측값으로부터 구해진 제2보간값을 상기 제2격자의 기상정보로 하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하거나 이에 더하여 상기 제1격자가 상기 제2보간값도 가지는 경우 중, 상기 제1격자로부터 수직 방향으로 가장 가까운 관측격자와의 거리가 상기 제1격자를 통과하는 상기 제1연결선 양단에 있는 관측격자들 모두보다 가까운 경우에는 상기 제2보간값을 상기 제1격자의 기상정보로 하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하는 것도 바람직하다.In addition to the above-described features, the present invention also provides a first interpolation value obtained by observation values at both ends of the shortest first connection line when a plurality of the first interpolation values among the first grid are obtained. In the case of interpolating weather observation information with 3D grid system information, or in addition to this, when a plurality of second interpolated values among the second grid are provided, from the observation value of the closest observation grid. A method of interpolating weather observation information with 3D grid system information, characterized in that the obtained second interpolation value is used as the weather information of the second grid, or when the first grid also has the second interpolation value in addition to this method In the case where the distance from the first grid to the closest observation grid in the vertical direction is shorter than all of the observation grids at both ends of the first connection line passing through the first grid, the second interpolation value is set to the first grid. It is also preferable to use a method of interpolating weather observation information into three-dimensional grid system information, characterized in that the weather information of .
본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여 상기 기상정보는 대기온도이며, 상기 제1격자, 상기 제2격자 또는 상기 제3격자 중 건물이나 구조물로 인하여 그림자가 발생되는 음영공간에 위치하는 격자인 제4격자를 선별하는 과정; 및 상기 제4격자가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 대한 음의 보정값을 산출하여 상기 제4격자의 기상정보로 할당하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하거나 이에 더하여 상기 제4격자를 선별하는 과정은, - 객체정보 DB로부터 자연 지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 획득하는 단계; - 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체의 그림자 각도를 계산하는 단계; - 상기 크기정보 및 상기 그림자 각도를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 그림자의 3차원 공간영역을 설정하는 단계; - 상기 그림자의 3차원 공간영역에 포함되는 격자를 상기 제4격자로 선별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하는 것도 바람직하다.In addition to the above features, the present invention also provides that the meteorological information is air temperature, and among the first lattice, the second lattice, and the third lattice, a grid located in a shadow space where a shadow is generated due to a building or structure The process of selecting 4 grids; and calculating a negative correction value for the first interpolation value, the second interpolation value, or the third interpolation value of the fourth grid and allocating it to the weather information of the fourth grid. Characterized in, the process of selecting the fourth grid as a method of interpolating weather observation information with 3D grid system information or in addition thereto, - of 3D objects including natural features, buildings and structures from the object information DB. obtaining altitude and size information; - Calculating a shadow angle of the 3D object using date and time information; - setting a 3D spatial area of a shadow for the 3D object using the size information and the shadow angle; - Selecting a grid included in the 3D space area of the shadow as the fourth grid;
본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여 상기 기상정보는 대기온도이며, 상기 제1격자, 상기 제2격자 또는 상기 제3격자 중 건물이나 구조물에 태양광이 반사되는 공간에 위치하는 격자인 제5격자를 선별하는 과정; 및 상기 제5격자가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 대한 양의 보정값을 산출하여 상기 제5격자의 기상정보로 할당하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하거나 이에 더하여 상기 제5격자를 선별하는 과정은, - 객체정보 DB로부터 자연 지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 획득하는 단계; - 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 상기 태양광의 반사 각도를 계산하는 단계; - 상기 크기정보 및 상기 반사 각도를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 반사광의 3차원 공간영역을 설정하는 단계; - 상기 반사광의 3차원 공간영역에 포함되는 격자를 상기 제5격자로 선별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법으로 하는 것도 바람직하다.In addition to the above-described features, the present invention also provides that the meteorological information is air temperature, and the fifth grid, which is located in a space where sunlight is reflected on a building or structure among the first grid, the second grid, and the third grid, is preferred. the process of screening the grid; and calculating a positive correction value for the first interpolation value, the second interpolation value, or the third interpolation value of the fifth grid and allocating it to the weather information of the fifth grid. Characterized in, the process of selecting the fifth grid as a method of interpolating weather observation information with 3D grid system information or in addition thereto, - of 3D objects including natural features, buildings and structures from the object information DB. obtaining altitude and size information; - Calculating a reflection angle of the sunlight with respect to the 3D object using date and time information; - setting a 3D space area of reflected light for the 3D object using the size information and the reflection angle; - Selecting a grid included in the 3D space domain of the reflected light as the fifth grid;
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 도시공간에 대한 기상정보를 화면상에 입체적으로 표출하는 디지털 트윈을 구현하기 위하여, 실제로 관측된 기상정보들을 도시공간의 3차원 격자체계에 맞추어 인터폴레이션하는 방법을 제공하기 때문에 기존 기상관측망과 스마트시티의 다양한 관측망을 통해 취득한 기상관측자료를 고해상도 3차원 격자기반 기상 데이터로 변환하여 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a method of interpolating actually observed weather information according to the 3D grid system of the city space in order to realize a digital twin that three-dimensionally expresses the weather information on the city space on the screen. Therefore, there is an effect that can be provided by converting the meteorological observation data obtained through the existing meteorological observation network and various observation networks of smart cities into high-resolution three-dimensional grid-based meteorological data.
본 발명은 또한, 도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자로 이루어진 3차원 격자체계로 구획하고, 기상정보를 관측할 수 있는 관측점이 포함된 격자인 관측격자, 관측격자 상호 간을 연결하는 제1연결선이 통과하는 제1격자, 관측격자와 수직선상에 있는 제2격자를 정한 후, 관측격자의 관측값을 이용하여 제1격자 및 제2격자에 대한 보간값을 구하고, 제1격자 또는 제2격자에 포함되지 않는 제3격자에 대하여는 관측값, 제1격자 또는 제2격자의 보간값을 이용하여 보간값을 구하기 때문에, 기상관측망 등을 통하여 관측되는 기상관측 자료로 고해상도 3차원 격자체계 상에서 기상정보를 표출함에 있어서, 실제 관측정보를 가지지 못하는 3차원 격자들 모두에 대하여 실제 관측정보와 유사한 기상정보를 할당해 줄 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention divides urban space into a three-dimensional grid system composed of a plurality of hexahedral grids, and an observation grid, which is a grid including observation points capable of observing weather information, and a system connecting the observation grids to each other. After determining the first grid through which the connecting line passes and the second grid on the vertical line with the observation grid, interpolation values for the first grid and the second grid are obtained using the observed values of the observation grid, and the first grid or the second grid is determined. For the third grid, which is not included in the second grid, the interpolation value is obtained using the interpolation value of the first grid or the second grid. In expressing weather information, there is an effect of allocating weather information similar to actual observation information to all three-dimensional grids having no actual observation information.
본 발명은 또한, 대형 건축물과 구조물 등이 많아서 기존의 방법으로 인터폴레이션하게 되면 오차가 많이 발생하는 도시 공간 내에서도 건물 등으로 인한 음영 지역이나 반사광으로 인한 부분도 오차를 보정할 수 있어 도시 공간 내에서 기상정보를 보다 정확하게 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention can correct errors in shadow areas due to buildings or parts due to reflected light even in urban spaces where a lot of errors occur when interpolation by conventional methods occurs due to a large number of large buildings and structures. It has the effect of providing information more accurately.
도 1은 본 발명에 사용되는 3차원 격자체계의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도시공간에 대한 기상정보를 화면상에 입체적으로 표출하는 디지털 트윈에 대한 사례이다.
도 3은 본 발명에 적용될 3차원 격자체계에서 관측격자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 3차원 격자체계에서 제1격자, 제2격자 및 제3격자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 포함된 제3격자. 제2연결선 및 제3연결선을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에서 제3연결선을 정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 제3연결선을 정하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 인터폴레이션 방법이 수행되는 흐름도이다.
도 9은 본 발명에서 제1격자가 제1보간값을 복수로 가지고 있을 때 기상정보 선택방법의 절차흐름도이다.
도 10은 본 발명에서 제1격자가 제2보간값도 가지고 있을 때 기상정보 선택방법의 절차흐름도이다.
도 11은 본 발명에서 제2격자가 제2보간값을 복수로 가지고 있을 때 기상정보 선택방법의 절차흐름도이다.
도 12는 본 발명에서 제3연결선을 정하는 방법에 대한 절차흐름도이다.
도 13는 본 발명에서 제3연결선을 정하는 다른 방법에 대한 절차흐름도이다.
도 14는 본 발명에 포함된 제4격자를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 포함된 제4격자와 제5격자를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining the concept of a three-dimensional grid system used in the present invention.
2 is an example of a digital twin that displays weather information on a city space in three dimensions on a screen.
3 is a diagram for explaining an observation grid in a three-dimensional grid system to be applied to the present invention.
4 is a diagram for explaining a first grid, a second grid, and a third grid in a three-dimensional grid system to be applied to the present invention.
5 is a third grid included in the present invention. It is a drawing for explaining the second connection line and the third connection line.
6 is a diagram for explaining a method of determining a third connection line in the present invention.
7 is a diagram for explaining another method of determining a third connection line in the present invention.
8 is a flowchart of an interpolation method according to the present invention.
9 is a flowchart of a method for selecting weather information when the first grid has a plurality of first interpolation values in the present invention.
10 is a flowchart of a weather information selection method when the first grid also has the second interpolation value in the present invention.
11 is a flowchart of a weather information selection method when the second grid has a plurality of second interpolation values in the present invention.
12 is a flowchart of a method for determining a third connection line in the present invention.
13 is a flowchart of another method for determining a third connection line in the present invention.
14 is a diagram for explaining a fourth grid included in the present invention.
15 is a diagram for explaining a fourth grid and a fifth grid included in the present invention.
이하에서 상술한 목적과 특징이 분명해지도록 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail so that the above-described objects and characteristics become clear, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to easily implement the technical spirit of the present invention. In addition, in describing the present invention, among the known technologies related to the present invention, the detailed description is given when it is determined that the detailed description of the known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. to omit
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, the terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible, but in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant. It is intended to clarify that the present invention should be understood as the meaning of the term, not the name of. Terms used in the description of the embodiments are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the embodiments. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. Embodiments may be changed in various forms and may have various additional embodiments. Here, specific embodiments are shown in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the embodiments to a specific form, and it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the embodiments.
다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. Expressions such as “first”, “second”, “first” or “second” in the description of various embodiments may modify various components of the embodiments, but do not limit the corresponding components. For example, the above expressions do not limit the order and/or importance of corresponding components. The above expressions may be used to distinguish one component from another.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명에 사용되는 3차원 격자체계의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서 보는 바와 같이 3차원 격자체계 기술은 지상, 지하, 수중, 공중 등 모든 공간을 3차원으로 통합적으로 관리하는 수단으로써 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 예를 들어, 지상에서는 지형정보, 건물정보, 지하에서는 상하수도, 통신 등의 지하시설물 정보, 수중에서는 해수온도, 염분농도, 조류 등의 바닷물 정보, 공중에서는 온도, 습도, 미세먼지 등의 기상정보를 3차원 격자에 담아 모니터링 및 분석 등에 활용될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a diagram for explaining the concept of a three-dimensional grid system used in the present invention. As shown in FIG. 1, the 3D grid system technology can be used in various fields as a means of 3D integrated management of all spaces such as ground, underground, underwater, and air. For example, topographic information and building information are provided on the ground, underground facility information such as water supply and sewage, and communications are provided underground, seawater information such as seawater temperature, salinity concentration, and algae is provided underwater, and meteorological information such as temperature, humidity, and fine dust is provided in the air. It can be put into a 3D grid and used for monitoring and analysis.
3차원 격자체계는 대상 공간을 동일 크기 격자로 일정하게 분할 한 후 분할된 각각의 가상 공간에 대해 위치(좌표)를 부여한다. 3차원 격자체계가 단일 좌표체계로 활용되기 위해서는 특정 위치(좌표)를 지정하는 기준이 정의되어야 한다. 3차원 격자체계는 기본적으로 GRS-80 경위도 좌표계를 사용하여 기술될 수 있으나, 활용 목적에 따라 직각 좌표체계를 적용하여 구성될 수도 있다. The 3D grid system divides the target space regularly into grids of the same size, and then assigns positions (coordinates) to each divided virtual space. In order for the 3D grid system to be used as a single coordinate system, a criterion for specifying a specific location (coordinates) must be defined. The 3D grid system can basically be described using the GRS-80 latitude and longitude coordinate system, but it can also be constructed by applying a rectangular coordinate system depending on the purpose of use.
도 2에는 도시공간에 대한 기상정보를 화면상에 입체적으로 표출하는 디지털 트윈에 대한 사례가 도시되어 있다. 도 2에서처럼 도시공간에 대한 기상정보를 컴퓨터 화면상에 입체적으로 표출하기 위해서는 모든 격자 공간에 대한 기상정보가 필요하다. 하지만 도시공간의 3차원 격자 공간 중 모든 격자에서 실제적인 기상정보를 관측하여 수집하는 것은 현실적으로 불가능하다. 특히 고해상도 3차원 격자체계로 하는 경우 격자 각각의 크기는 10m x 10m x 10m 정도로 매우 작은 크기이기 때문에 이렇게 작은 격자 단위마다 관측장비를 갖추는 것은 현실적으로 불가능하다 할 것이다.2 shows an example of a digital twin that three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen. As shown in FIG. 2, weather information for all grid spaces is required to display weather information for urban space three-dimensionally on a computer screen. However, it is practically impossible to observe and collect actual meteorological information in all grids of the three-dimensional grid space of urban space. In particular, in the case of a high-resolution three-dimensional grid system, each grid size is very small, about 10
따라서 본 발명에서는, 도시공간에 대한 기상정보(온도, 습도, 미세먼지 등)를 화면상에 입체적으로 표출하는 디지털 트윈을 구현하기 위한 정보시스템에서, 실제로 관측된 도시공간의 기상관측 정보들에 대하여 고해상도 3차원 격자체계에 맞추어 인터폴레이션(interpolation)하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명에서는 실제로 관측된 기상정보들을 이용하여 도시공간의 모든 3차원 격자 공간마다 적절한 보간값을 계산하여 할당하는 방법을 제공한다. 이에 따라 기상정보에 대한 디지털 트윈 등의 구현 시 모든 3차원 격자 공간에서 실제적인 기상정보를 관측하여 표출하는 것과 유사한 효과를 볼 수 있게 된다. Therefore, in the present invention, in an information system for realizing a digital twin that three-dimensionally expresses weather information (temperature, humidity, fine dust, etc.) for urban space on a screen, for weather observation information of actually observed urban space Provides an interpolation method according to a high-resolution three-dimensional grid system. That is, the present invention provides a method of calculating and allocating an appropriate interpolation value for every 3D grid space in urban space using actually observed meteorological information. Accordingly, when implementing a digital twin for weather information, it is possible to see an effect similar to that of observing and expressing actual weather information in all three-dimensional grid spaces.
이를 위하여 본 발명에서는, 도시공간의 고해상도 3차원 격자체계에 포함되는 모든 격자들 각각에 대하여 관측격자, 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분하며, 상기 관측격자들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선을 제1연결선으로, 상기 관측격자와 상기 제1격자 및 상기 제2격자 상호 간을 연결하는 가상의 연결선을 제2연결선으로 정의하고 있다. 또한, 상기 관측격자의 관측점에서 관측된 기상정보를 관측값으로 하며, 이를 이용하여 구해진 상기 제1격자 및 상기 제2격자의 보간값을 제1보간값 및 제2보간값으로 정의하고, 상기 관측값과 상기 제1보간값 및 상기 제2보간값을 이용하여 구해진 상기 제3격자의 보간값은 제3보간값으로 정의하고 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 이들의 개념을 좀 더 자세하게 설명한다.To this end, in the present invention, each of all the grids included in the high-resolution three-dimensional grid system of urban space is divided into an observation grid, a first grid, a second grid, and a third grid, and the observation grids are connected to each other A virtual connection line is defined as a first connection line, and a virtual connection line connecting the observation grid, the first grid, and the second grid to each other is defined as a second connection line. In addition, meteorological information observed at an observation point of the observation grid is used as an observation value, and interpolation values of the first grid and the second grid obtained using this are defined as a first interpolation value and a second interpolation value, and the observation The interpolation value of the third lattice obtained using the value, the first interpolation value, and the second interpolation value is defined as a third interpolation value. Hereinafter, these concepts will be described in more detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 적용될 3차원 격자체계(10)와 이에 포함된 격자(100) 중에서 관측격자(101)의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 구현을 위해서는, 도 3에서 보는 바와 같이, 도시공간 전체에 대하여 정육면체로 된 복수의 격자(100)로 이루어진 3차원 격자체계(10)로 구획된 가상공간을 설정하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 복수의 격자(100) 중에는 기상정보를 관측할 수 있는 관측점(50)이 포함된 격자(100)가 포함되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 관측격자(101)는 상기 관측점(50)이 포함된 격자(100)를 말한다. 도시공간에서 기상정보를 관측할 수 있는 상기 관측점(50)은 여러 개가 존재하게 되므로 상기 3차원 격자체계(10) 중에는 상기 관측격자(101) 또한 복수로 포함된다. 3 is a diagram for explaining the concept of a
상기 관측격자(101)에 포함된 상기 관측점(50)은 기상정보를 관측하기 위하여 기상청 등에서 설치한 유인관측장비나 무인 자동 관측장비일 수도 있고, 민간에서 기상정보를 수집하기 위하여 설치한 장비일 수도 있다. 또한, 스마트시티가 구현되면 IoT센서를 비롯하여 다양한 스마트기기나 사물인터넷 장치에서 기상정보가 자동으로 수집되고 수집된 정보들은 사물(IoT) 인터넷망 등을 이용하여 전송되고 저장될 수 있는데, 이러한 스마트기기나 장비들이 설치된 장소일 수도 있다. 본 발명이 수행되기 위해서는 먼저 도시공간의 3차원 격자체계 내에서 이와 같은 관측점(50)을 가진 상기 관측격자(101)를 식별해 내는 것이 필요하다.The observation points 50 included in the
그리고, 도 4에는 본 발명에 적용될 3차원 격자체계(10)에서 상기 제1격자(110), 상기 제2격자(120) 및 상기 제3격자(130)를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 다만, 설명의 편의성을 위해 도 3에서 표현했던 3차원 격자체계(10) 중 일부 격자(100)들을 생략했는데 이하 도면에서 같다. 상기 관측점(50)을 가진 상기 관측격자(101)가 식별되고 나면, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 관측격자(101) 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선(210)을 정하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제1연결선(210)은 상기 관측격자(101) 하나에서 적어도 하나 이상이 형성될 것인데, 대부분의 관측격자(101)는 복수 개의 제1연결선(210)에 연결될 것이다. 그리고 상기 격자(100) 중에서 상기 제1연결선(210)이 통과하는 격자(100)들 모두를 상기 제1격자(110)로 정하는 것이 바람직하다. 다만 상기 관측격자(101)의 경우 상기 제1연결선(210)이 통과하더라도 상기 제1격자(110)로 정하지 않는 것이 바람직하다.And, FIG. 4 shows a diagram for explaining the
상기 관측격자(101)들 상호 간에는 어느 정도의 거리를 가지고 있을 것이므로 하나의 제1연결선(210)이 통과하는 상기 제1격자(110)는 여러 개가 나올 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 4에서 관측점a(50a)가 포함된 관측격자a(101a)와 관측점c(50c)가 포함된 관측격자c(101c)를 연결하는 제1연결선(210)은 제1격자a(110a)를 비롯하여 다수의 제1격자(110)들을 관통하게 된다. 본 발명에서는 이렇게 3차원 격자체계(10) 내에서 상기 제1연결선(210)들이 관통하는 모든 격자(100)들은 상기 제1격자(110)가 되는 것이다.Since the
한편, 상기 격자(100) 중 상기 관측격자(101) 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 상기 제2격자(120)로 정하도록 하는 것이 바람직하다. 즉 상기 격자(100) 중 수직으로 위쪽 또는 아래쪽에 상기 관측격자(101)가 존재하는 격자(100)들은 모두 상기 제2격자(120)가 되는 것이다. 예를 들어, 도 4에서 관측격자a(101a)의 아래쪽에 있는 격자(100)들도 상기 제2격자(120a, 120b, 120c)가 되며, 상기 관측격자a(101a)의 위쪽에 있는 격자(100)들도 상기 제2격자(120d)가 되는 것이다. Meanwhile, among the
그리고, 상기 격자(100) 중 관측격자(101)나 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)에 포함되지 않은 격자(100)들은 제3격자(130)로 정하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 관측격자(101)에 포함되지도 않고, 상기 제1연결선(210)이 통과하지도 않을 뿐만 아니라, 상기 관측격자(101)의 위쪽이나 아래쪽에 위치하지도 않는 격자(100)는 상기 제3격자(130)가 되는 것이다. 예를 들어, 도 4에서 오른쪽의 빨간색 점선 원 안에 있는 격자는 상기 관측격자(101)도 아니며, 상기 제1연결선(210)이 통과하지도 않고, 아래쪽이나 위쪽에 상기 관측격자a(101a)가 존재하지도 않기 때문에 상기 제3격자(130)가 되는 것이다.Among the
이같이 모든 격자(100)들이 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110), 상기 제2격자(120) 또는 상기 제3격자(130) 중 하나로 정해지고, 상기 관측격자(101) 상호 간을 연결하는 상기 제1연결선(210)이 정해진 뒤에는, 상기 관측격자(101)들 각각에서 관측된 각각의 관측값을 이용하여 상기 제1격자(110) 및 상기 제2격자(120) 각각에 대한 보간값인 제1보간값과 제2보간값을 구하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 관측값, 상기 제1보간값 및 상기 제2보간값을 이용하여 상기 제3격자(130)에 대한 보간값인 제3보간값 까지 구한 후, 상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자, 상기 제1격자, 상기 제2격자 및 상기 제3격자의 기상정보로 각각 할당하도록 하는 것이다.In this way, all of the
그중 상기 제1격자(110) 각각에 대한 보간값인 제1보간값은, 상기 제1연결선(210) 양단에 연결된 상기 관측격자(101) 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여 구하도록 하는 것이 바람직하다. 즉 상기 제1연결선(210) 양단의 관측값에 차이가 있다면 양단에 연결된 상기 관측점(50) 사이의 관측값이 선형으로 증가하거나 감소하는 것으로 보는 것이 바람직하다. 따라서 상기 제1연결선(210) 양단의 관측값의 차이를 상기 제1연결선(210) 상에 존재하는 상기 제1격자(110)의 개수에 따라 비율 배분한 다음에 상기 관측격자(101) 중 일단의 관측값에 더해주거나 빼주는 방법으로 보간하는 것이다. 물론 상기 제1연결선(210) 양단의 관측값의 차이가 없다면 상기 제1연결선(210) 상에 존재하는 상기 제1격자(110)의 모든 제1보간값은 상기 제1연결선(210) 양단의 관측값과 동일하게 되는 것이다.Among them, the first interpolation value, which is the interpolation value for each of the
예를 들어, 도 4에서 관측격자c(101c) 옆에 위치한 제1격자a(110a)에 대한 제1보간값은 관측격자c(101c)와 관측격자b(101b)를 연결하는 제1연결선(210)을 이용하여 구할 수 있을 것이다. 만일 상기 관측점c(50c)에서 관측된 온도 값이 25도이고, 상기 관측점b(50b)에서 관측된 온도값이 24.5도이며, 관측점bc(50b, 50c) 사이를 연결하는 제1연결선bc(210)를 관통하는 제1격자(110)가 5개이며, 상기 제1격자a(110a)는 상기 관측격자c(101c) 바로 옆에 위치하며, 상기 제1연결선bc(210) 양단의 온도값 차이는 0.5도이고, 상기 제1연결선bc(210)이 관통하는 상기 제1격자(110)가 5개이므로, 상기 제1격자a(110a)의 제1보간값은 25도 - (0.5도 x 1/5) = 24.9도가 될 것이다.For example, in FIG. 4, the first interpolation value for the first grid a (110a) located next to the observation grid c (101c) is the first connection line connecting the observation grid c (101c) and the observation grid b (101b) ( 210) can be obtained. If the temperature value observed at
그러나, 상기 제1격자a(110a)는 도 4에서 보는 바와 같이 관측격자c(101c)와 관측격자a(101a)를 연결하는 제1연결선ac(210)도 가지고 있기 때문에 상기 관측격자c(101c)의 관측값과 상기 관측격자a(101a)의 관측값에 의한 제1보간값도 가질 수도 있다. 이같이 상기 제1격자a(110a)는 상기 제1보간값을 복수로 가지는 경우도 있게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 제1격자(110) 중 상기 제1보간값을 복수로 가지는 경우, 가장 짧은 제1연결선(210) 양단의 관측값에 의하여 구해진 제1보간값을 상기 제1격자의 기상정보로 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1연결선(210)이 짧을수록 제1보간값의 오차가 적기 때문이다. 도 4의 경우 상기 제1연결선bc(210) 양단이 가장 짧기 때문에 상기 제1연결선bc(210) 양단의 관측값으로 제1보간값을 정하게 되는 것이다.However, since the first grid a (110a) also has a first connection line ac (210) connecting the observation grid c (101c) and the observation grid a (101a) as shown in FIG. 4, the observation grid c (101c) ) and the first interpolation value by the observed value of the observation grid a (101a). In this way, the first grid a 110a may have a plurality of first interpolation values. Therefore, in the present invention, when the
상기 제2격자(120) 각각에 대한 보간값인 상기 제2보간값은 상기 관측점(50)에서의 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 구하도록 하는 것이 바람직하다. 온도의 경우 고도가 높아짐에 따라 100m당 0.6도가 하강하는 등 온도나 미세먼지 농도 등의 경우 고도에 따라 일정한 비율로 변화하기 때문에 상기 수직방향 보간식은 선형으로 변화하는 일정 비율이 될 것이다. 예를 들어 상기 격자(100) 각각의 크기가 10m x 10m x 10m인 정육면체이고, 관측점c(50c)에서 관측된 온도 값이 25도이며, 수직방향 보간식을 100m당 0.6도가 하강하는 것으로 한다면, 관측격자c(101c)의 아래쪽으로 4칸 밑에 있는 제2격자c(120c)는 40m 아래에 위치하고 있으므로, 상기 제2격자c(120c)의 제2보간값은 25도 + (0.6도 x 40/100) = 25.24도로 계산될 것이다.Preferably, the second interpolation value, which is the interpolation value for each of the
한편, 동일 수직공간에 관측점(50)이 두 개 이상 존재하는 경우, 상기 제2격자(120)는 상기 제2보간값을 복수로 가지게 된다. 이 경우 가장 가까운 관측점(50)의 관측값을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제2격자(120) 중 상기 제2보간값을 복수로 가지는 경우에는, 가장 가까운 관측격자(101)의 관측값으로부터 구해진 제2보간값을 상기 제2격자(120)의 기상정보로 하는 것이다.Meanwhile, when two or more observation points 50 exist in the same vertical space, the
그리고, 상기 제1격자(110)인데도 상기 제2보간값도 가지는 경우도 있을 것이다. 이 경우에도 가장 가까운 관측점(50)의 관측값으로 구한 보간값이 가장 정확하다. 따라서 상기 제1격자(110)가 상기 제2보간값도 가지는 경우 중, 상기 제1격자(110)로부터 수직 방향으로 가장 가까운 관측격자(101)와의 거리가 상기 제1격자(110)를 통과하는 상기 제1연결선(210) 양단에 있는 관측격자들 모두보다 가까운 경우에는 상기 제2보간값을 상기 제1격자(110)의 기상정보로 하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 제1보간값을 그대로 사용하는 것이 바람직하다. In addition, there may be cases in which the second interpolation value is also included in the
상술한 바와 같은 방법으로 상기 제1보간값과 상기 제2보간값이 구해진 뒤에는 상기 관측값, 상기 제1보간값 및 상기 제2보간값을 이용하여 상기 제3격자(130)에 대한 보간값인 제3보간값을 구하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 먼저 상기 관측격자(101)와 상기 제1격자(110), 상기 관측격자(101)와 상기 제2격자(120), 상기 제1격자(110)와 상기 제2격자(120), 상기 제1격자(110) 상호 간 또는 상기 제2격자(120) 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자(130)를 통과하는 연결선인 제2연결선(220)을 정하고 난 뒤, 상기 제2연결선(220) 중 가장 짧은 제2연결선(220)을 제3연결선(230)으로 정하는 것이 바람직하다. 그리고 이렇게 정해진 상기 제3연결선 양단에 위치한 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자(130)의 보간값인 상기 제3보간값을 구하도록 하는 것이 바람직하다. 가장 짧은 제2연결선(220)을 제3연결선(230)으로 정하는 이유는, 상기 제3연결선(230)이 짧으면 짧을수록 보간값의 정확도가 높아지기 때문이다.After the first interpolation value and the second interpolation value are obtained in the above-described method, the interpolation value for the
도 5에는 본 발명에 적용될 3차원 격자체계에서 상기 제3격자(130). 상기 제2연결선(220) 및 상기 제3연결선(230)을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 5에서 보는 바와 같이 상기 제3격자(130) 중 오른쪽에 있는 제3격자 130a에는 복수 개의 제2연결선(220)이 관통하고 있다. 즉, 상기 제3격자 130a를 관통하는 제2연결선(220)은, 상기 제2격자 120a와 상기 제1격자 110b를 연결하는 제2연결선 220b를 비롯하여, 상기 제2격자 120a와 상기 관측격자 101b를 연결하는 제2연결선 220c 등 다수의 제2연결선(220)이 있다. 이 중 가장 짧은 제2연결선(220)은 제2격자 120b와 제1격자 110a를 연결하는 제2연결선 220f가 될 것이다. 따라서, 상기 제2연결선 220f을 제3연결선(230)으로 선택하고, 상기 제3연결선(230) 양단에 있는 제2격자 120b가 가진 제2보간값과 제1격자 110a가 가지고 있는 제1보간값의 차이를 선형 보간하여 제3격자 130a의 제3보간값을 구할 수 있을 것이다. 5 shows the
그러나, 상기 제3격자(130)를 관통하는 제2연결선(220)은 도 5에서도 보듯이 상당한 숫자에 이를 수 있기 때문에 상기 제3격자(130)를 관통하는 제2연결선(220) 모두를 찾아내어 그중 가장 짧은 제2연결선(220)을 정하고, 그것을 상기 제3연결선(230)으로 선택하고자 한다면, 정보시스템에 상당한 부담이 될 수도 있다. 따라서 본 발명에서는 길이가 짧을 것으로 예상되는 제2연결선(220)들만을 먼저 찾아낸 뒤, 그중에서 가장 짧은 제2연결선(220)을 선택하여 상기 제3연결선(230)으로 정하도록 함으로써 정보시스템에 부담을 주지 않으면서도 빠르고 정확하게 상기 제2연결선(220)들을 찾고, 그들로부터 상기 제3연결선(230)을 선택하는 방법도 제공한다. 따라서, 정보시스템에 부담을 안 주면서도 빠르게 상기 제3연결선(230)을 정하여 상기 제3보간값을 구할 수 있게 된다. However, since the number of
도 6에는 빠른 시간 안에 상기 제3연결선(230)을 정하는 방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 이를 위하여 먼저 관측값이나 제1보간값 또는 제2보간값을 가진 격자(100) 중 상기 제3보간값을 구하고자 하는 제3격자(130a)에서 가장 가까운 격자(100)를 찾아서 이를 제3-1격자(131)로 정하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중에서 제3격자(130a)에서 가장 가까운 격자(100)를 찾는 것이다. 도 6(a)에서 보면 제2격자a(120a)가 제3격자(130a)에서 가장 가깝기 때문에 상기 제3-1격자(131)로 될 것이다. 상기 제3-1격자(131)가 정해진 뒤에는 상기 제3-1격자(131)로부터 상기 제3격자(130a)에 연결되어 상기 제3-1격자(131)의 반대 방향까지 연장되는 가상의 직선(221a)상에서, 상기 제3격자(130)에 가장 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)를 찾아 제3-2격자(132)로 정하도록 하는 것이 바람직하다. 6 shows a diagram for explaining a method of determining the
그러나 도 6(a)에서 보는 바와 같이 가상의 직선(221a)상에 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)가 없는 경우도 있다. 따라서 이 경우에는 상기 제3격자(130a)에서 차순위로 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 하나를 찾아(120b) 상기 제3-1격자(131)로 다시 정한 후 다시 정한 제3-1격자(131)로부터 상기 제3격자(130a)에 연결되어 상기 제3-1격자(131)의 반대 방향까지 연장되는 또 다른 가상의 직선(221b)상에서, 상기 제3격자(130)에 가장 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 하나(101z)를 찾아 제3-2격자(132)로 정하도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 상기 제3-1격자(131)와 상기 제3-2격자(132)가 정해진 뒤에는 도 6(b)에서 보는 바와 같이 상기 제3-1격자(131)에서 상기 제3격자(130a)를 지나 상기 제3-2격자(132)를 연결하는 가상의 직선(221b)을 상기 제2연결선(220)으로 하는 것이 바람직하다. However, as shown in FIG. 6(a), there are cases where the
그리고 난 뒤 상기 제3격자(130a)에서 그 다음 순위로 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 하나를 찾아(120b) 상기 제3-1격자(131)로 한 뒤 같은 방법으로 상기 제3-2격자(132)를 정하고 또 다른 제2연결선(220)을 찾는 것을 반복하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 반복은 상기 제2연결선(220)이 일정 개수가 될 때까지 수행하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 일정 개수의 제2연결선(220) 중에서 가장 짧은 제2연결선(220)을 상기 제3연결선(230)으로 정하도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 일정 개수는 예를 들어 2개나 3개가 될 수도 있고, 5개 또는 그 이상이 될 수도 있을 것이다. 그러나, 3개 이상이 넘어가면 앞에서 정해진 3개의 제2연결선(220)보다 짧은 제2연결선(220)이 나올 확률이 거의 없기 때문에 3개 이내로 하는 것이 가장 바람직하다.Then, one of the
한편, 본 발명에서는 인터폴레이션 시간을 더욱 단축시키기 위하여, 가장 짧을 것으로 예상되는 단 하나의 제2연결선(220) 만을 찾아 그것을 상기 제3연결선(230)으로 정한 후 그로부터 제3보간값을 구하는 방법도 제공하고 있다. 이에 관하여는 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 먼저 상기 제2연결선(120)을 정하는 과정을 수행하게 되는데, 이를 위하여 상기 제3격자(130a)에 가장 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 하나를 찾아 상기 제3-1격자(131)로 정하는 것이 바람직하다. On the other hand, in order to further shorten the interpolation time, the present invention also provides a method of finding only one
그리고, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 제3-1격자(131)에서 시작하여 상기 제3격자(130a)를 통과하는 직선상에서 상기 제3격자(130a)를 중심점으로 하고, 상기 제3-1격자(131)에서 상기 제3격자(130a)를 통과하는 직선을 중심축으로 하여, 상기 제3-1격자(131)와 반대 방향으로 일정 입체각(ω) 범위를 설정하고 그 안에 위치하는 관측격자(101), 제1격자(110) 또는 제2격자(120) 중 상기 제3격자(130a)와 가장 가까운 격자(110z)를 제3-2격자(132)로 정하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제3-1격자(131)에서 상기 제3격자(130a)를 경유하여 상기 제3-2격자(132)까지 연결되는 가상의 연결선을 상기 제2연결선(220)으로 정하고, 이렇게 정해진 상기 제2연결선(220)을 상기 제3연결선(230)으로 하는 것이다. 즉, 상기 제3연결선(230)이 직선이 아니고 다소의 각도를 가지고 있더라도 두 지점(제3-1격자 ~ 제3-2격자) 간의 선형 보간을 하는 데는 큰 영향이 없다는 점에 착안하여 이와 같은 방법을 창안한 것이다. 여기서 상기 일정 입체각(ω)은 π/2 내지 π 스테라디안(steradian, sr)정도로 하는 것이 바람직하다. And, as shown in FIG. 7, on a straight line starting from the 3-1
그러나, 상기 일정 입체각(ω)을 너무 작게 설정하는 경우, 상기 제3-1격자(131)와 반대 방향으로 상기 일정 입체각(ω) 범위 내에 위치한 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)가 없어서 상기 제3-2격자(132)를 정할 수 없는 경우도 있을 수 있다. 그런 경우에는 상기 제3-1격자(131)를 다시 정하기 위하여 먼저 정했던 상기 제3-1격자(131) 다음으로 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)를 찾아 상기 제3-1격자(131)로 다시 정한 후 상기 제3격자(130a)를 중심점으로 하여, 상기 제3-1격자(131)와 반대 방향으로 상기 일정한 입체각(ω) 범위 내에 위치한 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 상기 제3격자(130a)와 가장 가까운 격자(110z)를 제3-2격자(132)로 하는 것이다. However, when the constant solid angle ω is set too small, the
다만, 처음에 상기 제3-2격자(132)를 정하지 못해서 상기 제3-1격자(131)를 다시 정하여 반복함으로써 발생되는 상기 제3격자(130)에 대한 보간값 산출지연을 예방하기 위하여 상기 일정 입체각(ω)을 2π sr 까지 확장하는 것도 바람직하다. 이렇게 되면 상기 제3격자(130)을 중심으로 상기 제3-1격자(131)의 반대쪽 반구형의 범위 내에 위치한 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 가장 가까운 격자(100)를 찾아서 상기 제3-2격자(132)로 정하게 되므로 신속하게 정할 수 있게 된다. 다만, 상기 제3-1격자(131)에서 상기 제3격자(130)를 경유하여 상기 제3-2격자(132)로 연결되는 상기 제2연결선(220)의 꺽인 각도가 심해지므로 두 지점(제3-1격자 ~ 제3-2격자) 간의 선형 보간 시 오차가 다소 증가할 수는 있을 것이다. However, in order to prevent the calculation delay of the interpolation value for the
이상에서 살펴본 본 발명에 의한 ‘기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법’에 대한 전체 흐름도가 도 8에 도시되어 있고, 도 9 내지 도 13에는 상기 제1격자(110), 상기 제2격자(120) 및 상기 제3격자(130)에 할당될 기상정보를 선택하는 방법에 대한 구체적인 흐름도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 8 내지 도 13을 참조하여 본 발명을 설명한다. The overall flowchart of the 'method of interpolating weather observation information into 3D grid system information' according to the present invention as described above is shown in FIG. 8, and FIGS. 9 to 13 show the
본 발명은 정보시스템에 의하여 수행되며, 도시공간에 대한 기상정보를 화면상에 입체적으로 표출하는 디지털 트윈을 구현하기 위하여, 실제로 관측된 기상정보들을 도시공간의 3차원 격자체계(10)에 맞추어 인터폴레이션하는 방법으로서, 먼저, 도 3에서 보는 바와 같이 도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자(100)로 이루어진 3차원 격자체계(10)로 구획하는 과정를 수행하도록 하는 것이 바람직하다(s100). 그리고, 상기 격자(100) 중 기상정보를 관측할 수 있는 관측점(50)이 포함된 격자인 관측격자(101)를 선별하는 과정을 수행한 후(s110), 상기 관측격자(101) 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선(210)을 정하는 과정을 수행하도록 하는 것이 바람직하다(s120).The present invention is performed by an information system, and in order to implement a digital twin that three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen, actually observed weather information is interpolated according to the
그리고, 상기 격자(100) 중 상기 제1연결선(210)이 통과하는 격자를 제1격자(110)로 정하는 과정, 상기 격자(100) 중 상기 관측격자(101) 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 제2격자(120)로 정하는 과정 및 상기 격자(100) 중 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)에 포함되지 않은 격자(100)를 제3격자(130)로 정하는 과정을 각각 수행하도록 하는 것이 바람직하다(s130). In addition, the process of determining the grid through which the
그 다음에는 상기 제1연결선(210) 양단에 연결된 상기 관측격자(101) 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여, 상기 제1격자(110) 각각에 대한 보간값인 제1보간값을 구하는 과정과(s140), 상기 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 상기 제2격자(120) 각각에 대한 보간값인 제2보간값을 구하는 과정을(s150) 수행하도록 하는 것이 바람직하다.Next, a first interpolation value, which is an interpolation value for each of the
그리고 나서 상기 관측격자(101)와 상기 제1격자(110), 상기 관측격자(101)와 상기 제2격자(120), 상기 제1격자(110)와 상기 제2격자(120), 상기 제1격자(110)들 상호간 또는 상기 제2격자(120)들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자(130)를 통과하는 연결선인 제2연결선(220)을 정하는 과정을 수행한 후(s160), 상기 제2연결선(220) 중 가장 짧은 제2연결선(220)을 제3연결선(230)으로 정하는 과정을 수행하도록 하는 것이 바람직하다(s170).Then, the
그 후 상기 제3연결선(230) 양단에 위치한 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자(130)의 보간값인 제3보간값을 구하는 과정을 수행하고 나서(s180), 상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110), 상기 제2격자(120) 및 상기 제3격자(130)의 기상정보로 각각 할당하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다(s190). Thereafter, the observation value, the first interpolation value, or the second interpolation value for the
한편, 상기 s140 과정에서 상기 제1보간값을 산출한 경우 중, 상술한 바와 같이 상기 제1격자(110)가 상기 제1보간값을 복수로 가지는 경우가 있는데, 도 9는 본 발명에서 상기 제1격자(110)가 상기 제1보간값을 복수로 가지고 있을 때 기상정보를 선택하는 방법에 대한 절차흐름도이다. 이런 경우 본 발명은 도 9에서 보는 것처럼 상기 제1격자(110)의 보간값을 확인한 후(s200), 상기 제1보간값이 복수인 경우(s210), 가장 짧은 제1연결선(210)을 찾아서(s220), 가장 짧은 제1연결선(210) 양단의 관측값에 의하여 구해진 제1보간값을 상기 제1격자(110)의 기상정보로 정하는 것이 더욱 바람직하다(s230).On the other hand, among the cases in which the first interpolation value is calculated in the step s140, as described above, there is a case where the
또한, 상기 제1보간값을 가지는 상기 제1격자(110)가 상기 제2보간값까지 가지는 경우가 있는데, 도 10은 본 발명에서 제1격자가 제2보간값까지 가지고 있을 때 기상정보 선택방법의 절차흐름도이다. 이 경우에는 도 10에서 보는 것처럼 상기 제1격자(110)의 보간값을 확인한 후(s300), 상기 제1격자(110)가 상기 제1보간값은 물론 상기 제2보간값도 동시에 보유한 것으로 확인되면(s310), 상기 제1격자(110)로부터 수직 방향으로 가장 가까운 관측격자(101)와의 거리가 상기 제1격자(110)를 통과하는 상기 제1연결선(210) 양단에 있는 관측격자(101)들 모두보다 가까운지를 확인하여(s330) 가까운 경우에는 상기 제2보간값을 상기 제1격자의 기상정보로 하고(s340), 그렇지 않은 경우에는 상기 제1보간값을 상기 제1격자(110)의 기상정보로 하는 것이 바람직하다(s350).In addition, there is a case where the
그리고 상기 s150 과정에서 상기 제2보간값을 산출하였을 때, 상기 제2격자(120) 중에서 상기 제2보간값을 복수로 가지는 경우가 있는데, 도 11에는 상기 제2격자(120)가 상기 제2보간값을 복수로 가질 때 상기 제2격자(120)의 기상정보 선택방법에 대한 절차흐름도가 도시되어 있다. 이런 경우, 도 11에서 보는 바와 같이 상기 제2격자(120)의 보간값을 확인한 후(s400), 상기 제2보간값이 복수인 경우(s410), 가장 가까운 관측격자(101)를 찾은 후(s420) 그 관측격자(101)의 관측값으로부터 구해진 제2보간값을 상기 제2격자(120)의 기상정보로 하는 것이 바람직하다(s430).And when the second interpolation value is calculated in the step s150, there is a case where a plurality of the second interpolation values are among the
한편, 도 12에는 본 발명에서 제3연결선(230)을 정하는 방법에 대한 절차흐름도가 도시되어 있다. 즉, 도 12는 상기 s160 과정 및 상기 s170 과정에서 상기 제2연결선(220)을 찾아내어 그중 하나를 제3연결선(230)으로 선택하는 구체적인 실시예 중 하나에 대한 절차도를 도시한 것이다. 이 실시예에서 상기 제2연결선(220)을 정하는 과정은, 도 12에서 보는 바와 같이 먼저 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중에서 상기 제3격자(130)에 가장 가까운 격자(100)를 찾아 제3-1격자(131)로 정하는 제1단계를 수행하도록 한 후(s500), 상기 제3-1격자(131)로부터 상기 제3격자(130)에 연결되어 상기 제3-1격자(131)의 반대 방향으로 연장되는 가상의 직선을 설정하도록 하는 것이 바람직하다(s510).Meanwhile, FIG. 12 shows a flowchart of a method for determining the
그리고, 설정된 가상의 직선상 상기 제3-1격자(131) 반대쪽에 존재하는 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)가 존재하는지를 탐색한 후(s520), 탐색에 성공하는 경우에는(s530) 상기 제3격자(130)에 가장 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)를 제3-2격자(132)로 정하는 제2단계를 수행하도록 하는 것이 바람직하다(s550).Then, after searching for the existence of the
그러나 설정된 가상의 직선상에서 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)가 없어서 상기 제2단계에서 상기 제3-2격자(132)를 정할 수 없는 경우에는, 상기 s500과정에서 정했던 상기 제3-1격자(131) 다음으로 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)를 찾아 다시 상기 제3-1격자(131)로 정한 후(s540) 상기 제2단계를 다시 수행하는 제3단계를 수행하는 것이 바람직하다. However, if the 3-2
그리고 상기 제3-2격자(132)가 정해진 경우에는 상기 제3-1격자(131)와 상기 제3-2격자(132)를 연결하는 가상의 연결선을 상기 제2연결선(220)으로 정하는 제4단계(s560)을 수행한 후, 상기 제2연결선(220)이 일정 개수가 될 때까지(s580) 상기 제1단계 내지 상기 제4단계를 반복하는 제5단계를 수행한 뒤에, 상기 일정 개수의 제2연결선(220) 중에서 가장 짧은 제2연결선(220)을 찾아내어 이를 제3연결선(230)으로 하는 것이 바람직하다.In addition, when the 3-2
한편, 도 13에는 본 발명에서 제3연결선(230)을 정하는 다른 실시예에 대한 절차흐름도가 도시되어 있다. 본 실시예는 도 12를 참조했던 앞의 실시예와는 달리 가장 짧을 것으로 예상되는 하나의 제2연결선(220)을 찾아내어 그것을 상기 제3연결선(230)으로 선택하게 하는 방법이다. 이 방법에서 상기 제2연결선(220)을 정하는 과정은, 도 13에서 보는 바와 같이, 먼저 상기 제3격자(130)에 가장 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 하나를 찾아 제3-1격자(131)로 정하는 제1a단계를 수행하록 하는 것이 바람직하다(s600).Meanwhile, FIG. 13 shows a procedure flow chart for another embodiment of determining the
그리고, 상기 제3격자(130)를 중심점으로 하고 상기 제3-1격자(131)에서 상기 제3격자(130)를 통과하는 직선을 중심축으로 하여, 상기 제3-1격자(131)와 반대 방향으로 일정 입체각(ω) 범위를 설정하도록 한 후(s610), 상기 일정 입체각(ω) 범위 내에 위치한 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120) 중 상기 제3격자(130)와 가장 가까운 격자(100)를 찾아내는 경우(s630) 이를 제3-2격자(132)로 하는(s650) 제2a단계를 수행하도록 하는 것이 바람직하다. And, with the
그러나 상기 제2a단계에서 상기 제3-2격자(132)를 정할 수 없는 경우, 다음으로 가까운 상기 관측격자(101), 상기 제1격자(110) 또는 상기 제2격자(120)를 찾아 상기 제3-1격자(131)로 다시 정한 후(s640) 상기 제2a단계를 다시 수행하는 제3a단계를 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제3-1격자(131)에서 상기 제3격자(130) 및 상기 제3-2격자(132)까지 연결되는 가상의 연결선을 상기 제2연결선(220)으로 정하는 제4단계(s660)를 수행하고, 상기 제2연결선(220)을 상기 제3연결선(230)으로 하는 것이 바람직하다(s670).However, if the 3-2
한편, 상술한 바와 같이 대형 건축물과 구조물 등이 많은 도시지역에서는 기존의 방법으로 인터폴레이션하게 되면 오차가 많이 발생하기 때문에, 도시지역에서는 고해상도 3차원 격자체계 상에서 기상정보를 표현하기에 어려움이 많이 있다. 특히 온도의 경우 건물로 인한 음영지역도 있고, 반사광의 영향을 받는 부분도 있기 때문에 관측점에서 측정된 온도보다 낮거나 높은 부분이 많이 나타난다. 그러나 본 발명에서는 도시 공간 내에서도 건물 등으로 인한 음영 지역이나 반사광으로 인한 부분에 대한 온도 오차를 보정할 수 있는 방법을 제공하고 있기 때문에 도시 공간 내에서 기상정보를 보다 정확하게 제공할 수 있는 효과가 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 제4격자(140) 및 제5격자(150)를 사용한다. 다만, 상기 제4격자(140) 및 상기 제5격자(150)를 포함하는 실시예들은 태양광으로 인하여 발생되는 현상들을 반영하는 실시예이기 때문에 흐린 날에는 적용할 필요성이 없고, 맑은 날에만 적용하도록 하는 것이 바람직하다. On the other hand, as described above, in urban areas with many large buildings and structures, interpolation using the conventional method causes a lot of errors, so it is difficult to express weather information on a high-
도 14 및 도 15에서 보는 바와 같이 상기 제4격자(140)는 태양(400)에 의하여 건축물이나 구조물(300)로 인한 그림자가 생기면 그 그림자 영역에 포함되는 격자(100)들이다. 따라서 본 발명에는 상기 제4격자(140)를 선별하기 위하여 자연 지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 가지고 있는 객체정보 DB(미도시)를 포함하는 것이 바람직하며, 정보시스템이 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체의 그림자 각도를 계산할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 정보시스템이 객체정보 DB로부터 자연 지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 획득하고, 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체의 그림자 각도를 계산한 후 상기 크기정보 및 상기 그림자 각도(θ)를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 그림자의 3차원 공간영역을 설정하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 나서, 상기 제1격자(110), 상기 제2격자(120) 또는 상기 제3격자(130) 중 건물이나 구조물(300)로 인하여 그림자가 발생하는 음영 공간인 상기 그림자의 3차원 공간영역에 포함되는 격자(100)들을 상기 제4격자(140)로 선별하도록 하는 것이 바람직하다. As shown in FIGS. 14 and 15 , the
그리고 상기 제4격자(140)가 선별된 뒤에는 상기 제4격자(140)가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 대한 음의 보정값을 산출하여 상기 제4격자(140)의 기상정보로 할당하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 음의 보정값 산출은, 상기 3차원 객체의 크기정보 및 상기 그림자 각도를 이용하여 그림자의 2차원 영역을 설정한 후 상기 날짜 및 시간정보, 상기 그림자의 2차원 영역의 크기 및 상기 제4격자(140)와 지표면 사이의 거리에 따라 음의 보정계수를 산출한 후 이를 적용하도록 하는 것도 가능하다. 그러나, 도시지역의 위치별로 날짜 및 시간에 따른 음영지역 온도 감소 값을 저장하고 있는 데이터베이스(미도시)를 포함하고 그 데이터베이스를 이용하여 해당 음영지역에 대한 온도 감소 값을 찾아낸 후 상기 제4격자(140)가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 적용하도록 하는 것도 가능하다.After the
도 15에는 도시 공간 내 건물 등으로 인하여 건물 등에 반사되는 반사광이 존재하는 지역에 적용되는 상기 제5격자(150)를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 상기 제5격자(150)를 선별하기 위하여는 정보시스템이 상기 객체정보 DB로부터 자연지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 획득하고, 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 태양광의 반사각도를 계산한 후 상기 크기정보 및 상기 그림자 각도(θ)를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 반사광의 3차원 공간영역을 설정한 후, 상기 제1격자(110), 상기 제2격자(120) 또는 상기 제3격자(130) 중 건물이나 구조물(300)로 인하여 태양광이 반사되는 공간에 위치하는 격자인 제5격자(150)를 선별하도록 하는 것이 바람직하다. FIG. 15 shows a diagram for explaining the
그리고 상기 제5격자(150)가 선별된 뒤에는 상기 제5격자(150)가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 대한 양의 보정값을 산출하여 상기 제5격자(150)의 기상정보로 할당하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 양의 보정값 산출은, 상기 크기정보, 상기 날짜 및 시간정보,등에 따라 양의 보정계수를 산출한 후 이를 적용하도록 하는 것도 가능하며, 도시지역의 위치별로 날짜 및 시간에 따른 반사지역 온도 상승 값을 저장하고 있는 데이터베이스를 포함하고 그 데이터베이스를 이용하여 해당 반사지역에 대한 온도 상승값을 찾아낸 후 상기 제4격자(140)가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 적용하도록 하는 것도 가능하다.After the
상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described with the various examples described above, the present invention is not necessarily limited to these examples, and may be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the examples disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 3차원 격자체계
50 관측점
100 격자
101 관측격자 110 제1격자
120 제2격자 130 제3격자
131 제3-1격자 132 제3-2격자
140 제4격자 150 제5격자
210 제1연결선
220 제2연결선
221 가상의 직선
230 제3연결선
300 구조물
400 태양광10 3D grid system
50 viewpoints
100 grid
101
120
131 3-1
140
210 first connection line
220 second connection line
221 imaginary straight line
230 third connection line
300 structures
400 solar
Claims (10)
도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자로 이루어진 3차원 격자체계로 구획하는 과정;
상기 격자 중 기상정보를 관측할 수 있는 관측점이 포함된 격자인 관측격자를 선별하는 과정;
상기 관측격자 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선을 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 제1연결선이 통과하는 격자인 제1격자를 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 제2격자로 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 포함되지 않은 격자를 제3격자로 정하는 과정;
상기 제1연결선 양단에 연결된 상기 관측격자 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여, 상기 제1격자 각각에 대한 보간값인 제1보간값을 구하는 과정;
상기 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 상기 제2격자 각각에 대한 보간값인 제2보간값을 구하는 과정;
상기 관측격자와 상기 제1격자, 상기 관측격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자들 상호간 또는 상기 제2격자들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자를 통과하는 연결선인 제2연결선을 정하는 과정;
상기 제2연결선 중 가장 짧은 제2연결선을 제3연결선으로 정하는 과정;
상기 제3연결선 양단에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자의 보간값인 제3보간값을 구하는 과정; 및
상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자, 상기 제1격자, 상기 제2격자 및 상기 제3격자의 기상정보로 각각 할당하는 과정; 을 포함하되,
상기 제2연결선을 정하는 과정은,
- 상기 제3격자에 가장 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 제3-1격자로 정하는 제1단계;
- 상기 제3-1격자로부터 상기 제3격자에 연결되어 상기 제3-1격자의 반대 방향으로 연장되는 가상의 직선상에서, 상기 제3격자에 가장 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 제3-2격자로 정하는 제2단계;
- 상기 제2단계에서 상기 제3-2격자를 정할 수 없는 경우, 다음으로 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 상기 제3-1격자로 정한 후 상기 제2단계를 다시 수행하는 제3단계;
- 상기 제3-1격자와 상기 제3-2격자를 연결하는 가상의 연결선을 상기 제2연결선으로 정하는 제4단계; 및
- 상기 제2연결선이 일정 개수가 될 때까지 상기 제1단계 내지 상기 제4단계를 반복하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법 As a method of interpolating actually observed weather information according to a three-dimensional grid system of urban space in order to implement a digital twin that is performed by an information system and three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen,
The process of dividing urban space into a three-dimensional grid system consisting of a plurality of hexahedral grids;
selecting an observation grid, which is a grid including observation points capable of observing weather information, among the grids;
determining a first connection line, which is a virtual connection line connecting the observation grids to each other;
determining a first grid, which is a grid through which the first connection line passes, among the grids;
determining a lattice located in a vertical direction of each of the observation lattices among the lattices as a second lattice;
determining a grid not included in the observation grid, the first grid, or the second grid among the grids as a third grid;
obtaining a first interpolation value, which is an interpolation value for each of the first grids, by linearly interpolating a difference between observation values collected from each of the observation grids connected to both ends of the first connection line;
obtaining a second interpolation value, which is an interpolation value for each of the second grids, by applying a vertical interpolation equation to the observed value;
Among virtual connection lines connecting the observation grid and the first grid, the observation grid and the second grid, the first grid and the second grid, and the first grids or the second grids, the determining a second connection line that is a connection line passing through the third grid;
determining the shortest second connection line among the second connection lines as a third connection line;
The interpolated value of the third grid by linearly interpolating the difference between the observed value, the first interpolated value, or the second interpolated value for the observation grid, the first grid, or the second grid located at both ends of the third connection line. obtaining a third interpolation value of and
allocating the observed value, the first interpolation value, the second interpolation value, and the third interpolation value to weather information of the observation grid, the first grid, the second grid, and the third grid; Including,
The process of determining the second connection line,
- A first step of finding the observation grid, the first grid or the second grid closest to the third grid and determining it as the 3-1 grid;
- The observation grid closest to the third grid, the first grid, or the first grid on an imaginary straight line extending from the 3-1 grid to the third grid and extending in the opposite direction to the 3-1 grid. The second step of finding the 2nd grid and determining it as the 3-2 grid;
- If the 3-2 grid cannot be determined in step 2, the next nearest observation grid, the first grid, or the second grid is determined as the 3-1 grid, and then the second step is performed. The third step to perform again;
- A fourth step of determining a virtual connection line connecting the 3-1 grid and the 3-2 grid as the second connection line; and
- A fifth step of repeating the first to fourth steps until the second connection line reaches a certain number; a method of interpolating weather observation information into 3D grid system information, characterized in that it comprises
도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자로 이루어진 3차원 격자체계로 구획하는 과정;
상기 격자 중 기상정보를 관측할 수 있는 관측점이 포함된 격자인 관측격자를 선별하는 과정;
상기 관측격자 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선을 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 제1연결선이 통과하는 격자인 제1격자를 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 제2격자로 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 포함되지 않은 격자를 제3격자로 정하는 과정;
상기 제1연결선 양단에 연결된 상기 관측격자 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여, 상기 제1격자 각각에 대한 보간값인 제1보간값을 구하는 과정;
상기 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 상기 제2격자 각각에 대한 보간값인 제2보간값을 구하는 과정;
상기 관측격자와 상기 제1격자, 상기 관측격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자들 상호간 또는 상기 제2격자들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자를 통과하는 연결선인 제2연결선을 정하는 과정;
상기 제2연결선 중 가장 짧은 제2연결선을 제3연결선으로 정하는 과정;
상기 제3연결선 양단에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자의 보간값인 제3보간값을 구하는 과정; 및
상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자, 상기 제1격자, 상기 제2격자 및 상기 제3격자의 기상정보로 각각 할당하는 과정; 을 포함하되,
상기 제2연결선을 정하는 과정은,
- 상기 제3격자에 가장 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 제3-1격자로 정하는 제1a단계;
- 상기 제3격자를 중심점으로 하고 상기 제3-1격자에서 상기 제3격자를 통과하는 직선을 중심축으로 하여, 상기 제3-1격자와 반대 방향으로 일정 입체각(ω) 범위 내에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자 중 상기 제3격자와 가장 가까운 격자를 제3-2격자로 하는 제2a단계;
- 상기 제2a단계에서 상기 제3-2격자를 정할 수 없는 경우, 다음으로 가까운 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자를 찾아 상기 제3-1격자로 정한 후 상기 제2a단계를 다시 수행하는 제3a단계; 및
- 상기 제3-1격자에서 상기 제3격자를 경유하여 상기 제3-2격자까지 연결되는 가상의 연결선을 상기 제2연결선으로 정하는 제4a단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법 As a method of interpolating actually observed weather information according to a three-dimensional grid system of urban space in order to implement a digital twin that is performed by an information system and three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen,
A process of partitioning urban space into a three-dimensional grid system consisting of a plurality of hexahedral grids;
selecting an observation grid, which is a grid including observation points capable of observing weather information, among the grids;
determining a first connection line, which is a virtual connection line connecting the observation grids to each other;
determining a first grid, which is a grid through which the first connection line passes, among the grids;
determining a grid positioned in a vertical direction of each of the observation grids among the grids as a second grid;
determining a grid not included in the observation grid, the first grid, or the second grid among the grids as a third grid;
obtaining a first interpolation value, which is an interpolation value for each of the first grids, by linearly interpolating a difference between observation values collected from each of the observation grids connected to both ends of the first connection line;
obtaining a second interpolation value that is an interpolation value for each of the second grids by applying a vertical interpolation equation to the observed values;
Among virtual connection lines connecting the observation grid and the first grid, the observation grid and the second grid, the first grid and the second grid, and the first grids or the second grids, the determining a second connection line that is a connection line passing through the third grid;
determining the shortest second connection line among the second connection lines as a third connection line;
The interpolated value of the third grid by linearly interpolating the difference between the observed value, the first interpolated value, or the second interpolated value for the observation grid, the first grid, or the second grid located at both ends of the third connection line. obtaining a third interpolation value of and
allocating the observed value, the first interpolation value, the second interpolation value, and the third interpolation value to weather information of the observation grid, the first grid, the second grid, and the third grid; Including,
The process of determining the second connection line,
- A step 1a of finding the observation grid, the first grid or the second grid closest to the third grid and determining it as the 3-1 grid;
- The observation located within a certain solid angle (ω) in a direction opposite to the 3-1 grid with the 3-1 grid as the central point and a straight line passing through the 3-1 grid from the 3-1 grid as the central axis a step 2a of setting a lattice closest to the third lattice among the lattice, the first lattice, or the second lattice as a 3-2 lattice;
- If the 3-2 grid cannot be determined in the step 2a, the next nearest observation grid, the first grid, or the second grid is determined as the 3-1 grid, and then the step 2a is performed. Step 3a performed again; and
- A step 4a of determining a virtual connection line connected from the 3-1 grid to the 3-2 grid via the 3-2 grid as the second connection line; How to interpolate with 3D grid system information
도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자로 이루어진 3차원 격자체계로 구획하는 과정;
상기 격자 중 기상정보를 관측할 수 있는 관측점이 포함된 격자인 관측격자를 선별하는 과정;
상기 관측격자 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선을 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 제1연결선이 통과하는 격자인 제1격자를 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 제2격자로 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 포함되지 않은 격자를 제3격자로 정하는 과정;
상기 제1연결선 양단에 연결된 상기 관측격자 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여, 상기 제1격자 각각에 대한 보간값인 제1보간값을 구하는 과정;
상기 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 상기 제2격자 각각에 대한 보간값인 제2보간값을 구하는 과정;
상기 관측격자와 상기 제1격자, 상기 관측격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자들 상호간 또는 상기 제2격자들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자를 통과하는 연결선인 제2연결선을 정하는 과정;
상기 제2연결선 중 가장 짧은 제2연결선을 제3연결선으로 정하는 과정;
상기 제3연결선 양단에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자의 보간값인 제3보간값을 구하는 과정; 및
상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자, 상기 제1격자, 상기 제2격자 및 상기 제3격자의 기상정보로 각각 할당하는 과정; 을 포함하되,
상기 기상정보는 대기온도이며,
상기 제1격자, 상기 제2격자 또는 상기 제3격자 중 건물이나 구조물로 인하여 그림자가 발생되는 음영공간에 위치하는 격자인 제4격자를 선별하는 과정; 및
상기 제4격자가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 대한 음의 보정값을 산출하여 상기 제4격자의 기상정보로 할당하는 과정;을 더 포함하며,
상기 제4격자를 선별하는 과정은,
- 객체정보 DB로부터 자연 지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 획득하는 단계;
- 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체의 그림자 각도를 계산하는 단계;
- 상기 크기정보 및 상기 그림자 각도를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 그림자의 3차원 공간영역을 설정하는 단계;
- 상기 그림자의 3차원 공간영역에 포함되는 격자를 상기 제4격자로 선별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법As a method of interpolating actually observed weather information according to a three-dimensional grid system of urban space in order to implement a digital twin that is performed by an information system and three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen,
A process of partitioning urban space into a three-dimensional grid system consisting of a plurality of hexahedral grids;
selecting an observation grid, which is a grid including observation points capable of observing weather information, among the grids;
determining a first connection line, which is a virtual connection line connecting the observation grids to each other;
determining a first grid, which is a grid through which the first connection line passes, among the grids;
determining a grid positioned in a vertical direction of each of the observation grids among the grids as a second grid;
determining a grid not included in the observation grid, the first grid, or the second grid among the grids as a third grid;
obtaining a first interpolation value, which is an interpolation value for each of the first grids, by linearly interpolating a difference between observation values collected from each of the observation grids connected to both ends of the first connection line;
obtaining a second interpolation value that is an interpolation value for each of the second grids by applying a vertical interpolation equation to the observed values;
Among virtual connection lines connecting the observation grid and the first grid, the observation grid and the second grid, the first grid and the second grid, and the first grids or the second grids, the determining a second connection line that is a connection line passing through the third grid;
determining the shortest second connection line among the second connection lines as a third connection line;
The interpolated value of the third grid by linearly interpolating the difference between the observed value, the first interpolated value, or the second interpolated value for the observation grid, the first grid, or the second grid located at both ends of the third connection line. obtaining a third interpolation value of and
allocating the observed value, the first interpolation value, the second interpolation value, and the third interpolation value to weather information of the observation grid, the first grid, the second grid, and the third grid; Including,
The meteorological information is air temperature,
selecting a fourth grid among the first grid, the second grid, and the third grid, which is a grid located in a shadow space where a shadow is generated due to a building or structure; and
Calculating a negative correction value for the first interpolation value, the second interpolation value, or the third interpolation value of the fourth grid and assigning it to the weather information of the fourth grid;
The process of selecting the fourth grid,
- Obtaining altitude and size information of 3D objects including natural features, buildings and structures from the object information DB;
- Calculating a shadow angle of the 3D object using date and time information;
- setting a 3D spatial area of a shadow for the 3D object using the size information and the shadow angle;
- A method of interpolating weather observation information into 3D grid system information, comprising the step of selecting a grid included in the 3D spatial domain of the shadow as the fourth grid.
도시공간에 대하여, 육면체로 된 복수의 격자로 이루어진 3차원 격자체계로 구획하는 과정;
상기 격자 중 기상정보를 관측할 수 있는 관측점이 포함된 격자인 관측격자를 선별하는 과정;
상기 관측격자 상호 간을 연결하는 가상의 연결선인 제1연결선을 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 제1연결선이 통과하는 격자인 제1격자를 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자 각각의 수직 방향에 위치하는 격자를 제2격자로 정하는 과정;
상기 격자 중 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 포함되지 않은 격자를 제3격자로 정하는 과정;
상기 제1연결선 양단에 연결된 상기 관측격자 각각에서 수집된 관측값의 차이를 선형 보간하여, 상기 제1격자 각각에 대한 보간값인 제1보간값을 구하는 과정;
상기 관측값에 수직방향 보간식을 적용하여 상기 제2격자 각각에 대한 보간값인 제2보간값을 구하는 과정;
상기 관측격자와 상기 제1격자, 상기 관측격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자와 상기 제2격자, 상기 제1격자들 상호간 또는 상기 제2격자들 상호 간을 연결하는 가상의 연결선 중 상기 제3격자를 통과하는 연결선인 제2연결선을 정하는 과정;
상기 제2연결선 중 가장 짧은 제2연결선을 제3연결선으로 정하는 과정;
상기 제3연결선 양단에 위치한 상기 관측격자, 상기 제1격자 또는 상기 제2격자에 대한 상기 관측값, 상기 제1보간값 또는 상기 제2보간값의 차이를 선형 보간하여 상기 제3격자의 보간값인 제3보간값을 구하는 과정; 및
상기 관측값, 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 및 상기 제3보간값을 상기 관측격자, 상기 제1격자, 상기 제2격자 및 상기 제3격자의 기상정보로 각각 할당하는 과정; 을 포함하되,
상기 기상정보는 대기온도이며,
상기 제1격자, 상기 제2격자 또는 상기 제3격자 중 건물이나 구조물에 태양광이 반사되는 공간에 위치하는 격자인 제5격자를 선별하는 과정; 및
상기 제5격자가 가지는 상기 제1보간값, 상기 제2보간값 또는 상기 제3보간값에 대한 양의 보정값을 산출하여 상기 제5격자의 기상정보로 할당하는 과정;을 더 포함하며,
상기 제5격자를 선별하는 과정은,
- 객체정보 DB로부터 자연 지형물, 건물 및 구조물을 포함하는 3차원 객체의 고도와 크기정보를 획득하는 단계;
- 날짜 및 시간정보를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 상기 태양광의 반사 각도를 계산하는 단계;
- 상기 크기정보 및 상기 반사 각도를 이용하여 상기 3차원 객체에 대한 반사광의 3차원 공간영역을 설정하는 단계;
- 상기 반사광의 3차원 공간영역에 포함되는 격자를 상기 제5격자로 선별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기상관측 정보를 3차원 격자체계 정보로 인터폴레이션하는 방법
As a method of interpolating actually observed weather information according to a three-dimensional grid system of urban space in order to implement a digital twin that is performed by an information system and three-dimensionally expresses weather information about urban space on a screen,
A process of partitioning urban space into a three-dimensional grid system consisting of a plurality of hexahedral grids;
selecting an observation grid, which is a grid including observation points capable of observing weather information, among the grids;
determining a first connection line, which is a virtual connection line connecting the observation grids to each other;
determining a first grid, which is a grid through which the first connection line passes, among the grids;
determining a grid positioned in a vertical direction of each of the observation grids among the grids as a second grid;
determining a grid not included in the observation grid, the first grid, or the second grid among the grids as a third grid;
obtaining a first interpolation value, which is an interpolation value for each of the first grids, by linearly interpolating a difference between observation values collected from each of the observation grids connected to both ends of the first connection line;
obtaining a second interpolation value that is an interpolation value for each of the second grids by applying a vertical interpolation equation to the observed values;
Among virtual connection lines connecting the observation grid and the first grid, the observation grid and the second grid, the first grid and the second grid, and the first grids or the second grids, the determining a second connection line that is a connection line passing through the third grid;
determining the shortest second connection line among the second connection lines as a third connection line;
The interpolated value of the third grid by linearly interpolating the difference between the observed value, the first interpolated value, or the second interpolated value for the observation grid, the first grid, or the second grid located at both ends of the third connection line. obtaining a third interpolation value of and
allocating the observed value, the first interpolation value, the second interpolation value, and the third interpolation value to weather information of the observation grid, the first grid, the second grid, and the third grid; Including,
The meteorological information is air temperature,
selecting a fifth grid among the first grid, the second grid, and the third grid, which is located in a space where sunlight is reflected from a building or structure; and
Calculating a positive correction value for the first interpolation value, the second interpolation value, or the third interpolation value of the fifth grid and assigning it to the weather information of the fifth grid;
The process of selecting the fifth grid,
- Obtaining altitude and size information of 3D objects including natural features, buildings and structures from the object information DB;
- Calculating a reflection angle of the sunlight with respect to the 3D object using date and time information;
- setting a 3D space area of reflected light for the 3D object using the size information and the reflection angle;
- A method of interpolating weather observation information into 3D grid system information, comprising the step of selecting a grid included in the 3D spatial domain of the reflected light as the fifth grid.
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| KR1020220122778A KR102486637B1 (en) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | Weather data interpolation method to 3D grid for digital twin system |
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