KR102620835B1 - 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 3ds 또는 obj 파일 포맷과 같이 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 3D 기하 객체 정보를 이용하여 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램이 개시된다.

Description

3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램 {CityGML-based building object information generation method using 3D geometric object information, building object information generation system, and computer program therefor}
본 발명은 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 3ds 또는 obj 파일 포맷과 같이 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 3D 기하 객체 정보를 이용하여 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
3차원 공간정보 구축을 위해 개발된 GIS 표준 모델 중 확장성, 호환성에서 가장 경쟁력 있는 모델은 OGC (Open Geospatial Consortium)의 CityGML (City Geographic Markup Language)로 알려져 있다.
CityGML은 3차원 공간정보 표준으로서 도시 구성요소를 구분하고 속성 스키마를 제공하며 좌표계 및 실내외 공간정보 연계 모듈 등 다양한 기능을 갖추고 있으며, 도시 객체들을 용도에 따라 다양한 LoD로 구분하여 표현하며 서피스 기반의 XML 형태로 표현되어 3D mesh와 쉽게 호환될 수 있다는 장점을 제공한다.
그러나 공간정보 표준으로서 CityGML의 장점에도 불구하고 현재 collada, obj 등 일반적인 3차원 표현 포맷을 이용하여 도시를 표현한 사례가 여전히 다수 존재하는데 그 이유는 산업계에서 널리 사용되는 3dsmax, SketchUp, Meshlab등의 상용 3D 모델 편집 프로그램으로는 CityGML 데이터를 제작, 편집하기 어렵기 때문이다.
한편, 3D 공간정보 인프라 구축을 위해서는 도시 전역에 걸쳐 대규모의 3차원 공간데이터가 필요한데 상대적으로 보편적이고 대규모 데이터의 제작과 편집이 쉬운 3D mesh 데이터들을 활용하여 CityGML 데이터를 구축한다면 시간과 비용적 측면에서 경제적이다.
그리고 기존에 3D mesh 형태의 데이터 포맷으로 제작된 도시 모델들을 3차원 공간정보 표준인 CityGML로 통합할 수 있다는 점에서도 3D mesh 형태의 데이터를 CityGML 포맷으로 자동 변환하는 방법론이 요구된다.
또한 현재 3D mesh를 이용하여 도시 규모의 CityGML 객체 제작에 관한 연구들은 수동 구축에 관한 것이거나 또는 소수의 도시 객체에 국한된 경우가 많으며 생성된 데이터가 CityGML 스키마를 엄격하게 준수하는 사례는 드물다는 점에서도, 보편적으로 사용되는 3D mesh 포맷 데이터(예, 3ds 데이터)를 이용하여 도시에 존재하는 다양한 CityGML 객체들을 생성하는 방법론이 요구된다.
대한민국 등록특허 10-1465481 (2014년11월20일 등록) 대한민국 등록특허 10-1543558 (2015년08월05일 등록) 대한민국 등록특허 10-1997011 (2019년07월01일 등록) 대한민국 등록특허 10-2065273 (2020년01월06일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 3ds 또는 obj 파일 포맷과 같이 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 3D 기하 객체 정보를 이용하여 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법, 빌딩 객체 정보 생성 시스템, 이를 위한 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 감안한 본 발명의 일 측면에 따르면, 빌딩 객체 정보 생성 시스템에서 실행하는 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법으로서, 1) 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받는 단계- 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함함-; 2) 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받는 단계- 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함함-; 및 3) 상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 단계- 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보임-;를 포함하여 구성된 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법이 개시된다.
본 발명의 또다른 일 측면에 따르면, 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받고- 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함함-; 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받으며- 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함함-; 및 상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 것- 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보임-;을 특징으로 하는 빌딩 객체 정보 생성 시스템이 개시된다.
본 발명의 또다른 일 측면에 따르면, 빌딩 객체 정보 생성 시스템에서 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법을 실행하도록 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 빌딩 객체 정보 생성 방법은, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받는 단계- 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함함-; 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받는 단계- 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함함-; 및 상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 단계- 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보임-;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이 개시된다.
이와 같은 본 발명은, 산업계에서 널리 사용되는 3ds 또는 obj 파일 포맷과 같이 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 3D 기하 객체 정보를 이용하여 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보를 간편하게 생성하는 장점이 있다.
또한 본 발명은, 3D 공간정보 인프라 구축을 위해 도시 전역에 걸친 대규모의 CityGML 데이터를 구축함에 있어서, 상대적으로 보편적이고 대규모 데이터의 제작과 편집이 쉬운 3D mesh 데이터들을 활용하여 CityGML 데이터를 구축함으로써, 시간과 비용적 측면에서 경제적인 방법을 제공하는 장점이 있다.
또한 본 발명은, 기존에 3D mesh 형태의 데이터 포맷으로 제작된 도시 모델들을 3차원 공간정보 표준인 CityGML로 쉽게 통합할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 시스템의 하드웨어 관점의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법을 설명하기 위한 또다른 모식도이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법을 설명하기 위한 구현 코드의 일예이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.
본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 시스템의 구성도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 시스템의 하드웨어 관점의 구성도이다.
본 실시예의 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은 3ds 또는 obj 파일 포맷과 같이 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 3D 기하 객체 정보를 이용하여 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보를 생성한다.
본 실시예의 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은 기능적 관점에서, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력 관리하는 3D 기하 객체 정보 관리 모듈(102), 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력 관리하는 좌표 속성 정보 관리 모듈(104), 3D 기하 객체 정보와 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 빌딩 객체 정보 생성 모듈(106), 빌딩 객체 정보 생성을 위한 프로젝트 관리 및 파일 관리 등의 관리자 모드를 포함하여 전반적인 시스템 관리 기능을 제공하는 운영 모듈(108)을 포함한다.
또한 본 실시예의 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 저장 및 갱신 관리하는 3D 기하 객체 정보 DB(112), 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 저장 및 갱신 관리하는 좌표 속성 정보 DB(114), CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 저장 및 갱신 관리하는 빌딩 객체 정보 DB(116)를 포함한다.
일예로, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보는 3D 기하 객체 정보 관리 모듈(102)을 통해 3ds 또는 obj 파일 포맷으로 입력받아 3D 기하 객체 정보 DB(112)에서 저장 및 갱신 관리될 수 있다.
일예로, 빌딩에 관한 좌표 속성 정보는 좌표 속성 정보 관리 모듈(104)을 통해 shp 파일 포맷으로 입력받아 좌표 속성 정보 DB(114)에서 저장 및 갱신 관리될 수 있다.
일예로, CityGML 기반의 빌딩 객체 정보는 빌딩 객체 정보 생성 모듈(106)을 통해 생성되어 빌딩 객체 정보 DB(116)에서 저장 및 갱신 관리될 수 있다.
도 2를 참조하면 하드웨어적 관점에서, 본 실시예의 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리(2) 및 상기 메모리(2)에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서(4)를 포함하며, 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 실행되는 컴퓨팅 장치이다. 본 실시예의 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은 데이터 입출력 인터페이스(6)와 통신 인터페이스(8), 데이터 표시 수단(3), 데이터 저장 수단(5)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법의 흐름도, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
1)단계에서 상기 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받는다.
일예로, 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함한다.
일예로, 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보는 3ds 또는 obj 파일 포맷으로 입력받을 수 있으며, 다만 이에 한정되지는 않는다.
3ds 파일은 Autodesk의 3D 소프트웨어 애플리케이션인 Autodesk 3D Studio의 파일 포맷으로서 3D 벡터 그래픽의 정보를 저장한다. 3ds 파일은 메쉬 데이터, 텍스쳐 정보(재질 속성), 카메라와 조명 정보 등을 포함한다.
obj 파일은 다양한 3D 이미지 편집 프로그램에서 내보내고 열 수 있는 표준 3D 이미지 형식의 파일이다. obj 파일은 폴리곤(Polygon)을 구성하는 정보와 함께 텍스쳐 정보(재질, 질감의 대한 정보)를 포함한다.
3ds 또는 obj 파일 포맷과 같이 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함하는 파일 포맷이라면, 다른 종류의 파일 포맷도 본 실시예의 3D 기하 객체 정보로서 사용 가능하다.
2)단계에서 상기 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받는다.
일예로, 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함한다.
일예로, 빌딩에 관한 좌표 속성 정보는 shp 파일 포맷으로 입력받을 수 있으며, 다만 이에 한정되지는 않는다.
shp 파일은 ArcGIS, QGIS, ArcView 등 다양한 GIS 소프트웨어 제품에 사용되는 표준 포맷 파일이다. shp 파일은 위치 기반의 벡터정보(점, 선, 다각형 등)을 표현하기 위해서 사용된다. shp 파일은 초기에는 Point, Arc, Polygon, MutliPoint 등의 2차원 사상(feature)만을 지원했으나, 최근에는 3차원 사상(feature)도 지원 가능하다.
3)단계에서 상기 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성한다.
일예로, 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보이다.
일예로, 상기 빌딩 객체 정보는 CityGML 기반의 gml 파일 포맷으로 정의할 수 있다.
LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 3ds 파일 포맷으로 이뤄진 빌딩에 관한 3D 기하 객체의 원본과, 이를 LoD 0 모델, LoD 1 모델, LoD 2 모델 및 LoD 2.5 모델로 각각 변환 생성한 CityGML 기반의 빌딩 객체를 예시한다.
가장 간단한 LoD인 LoD 0 모델은 건물의 2차원 형태를 묘사하는 것으로서, 지붕 모양 또는 바닥면을 표현한다. LoD 0 모델에는 두 종류의 표현 방법이 있다. 첫 번째는 건물의 바닥면을 기준으로 기하정보를 생성하는 것이고, 두 번째는 하늘에서 보았을 때 보이는 지붕의 형태를 기준으로 하는 것이다. 일반적으로 처마의 연장부분 때문에 지붕의 크기가 바닥면보다 조금 더 크며 본 실시예에서는 지붕 에지를 기준으로 LoD 0 모델을 생성하지만 이에 한정되지는 않는다.
LoD 1 모델은 지붕이 평평한 박스 형태의 솔리드(Solid) 모델이다. 간혹 LoD 1 표현에 지붕의 높낮이가 존재하는 경우가 있지만 CityGML 공식 문서에서는 완전한 육면체, 또는 평행다면체 형태의 건물 표현과 높낮이 존재 유무를 중요하게 다루지 않고 있다. 실제로 LoD 1 모델의 표현에 가장 중요한 요소는 솔리드 모델의 표현이며 모든 면은 건물을 구성하는 솔리드의 면이며 특별한 기능이나 종류로 구분되지 않는다.
LoD 2 모델은 건물의 실제 형상을 유사하게 묘사하고 있으며, 지붕면(RoofSurface), 바닥면(GroundSurface), 벽면(WallSurface) 등으로 구분되어 있다. 객체의 형태가 단순하더라도 면의 용도가 구분되어 있다면 LoD 2 모델로 정의하는 것이 적절하다.
LoD 0 모델인 경우, 상기 빌딩 객체 생성 룰은, 상기 3D 기하 객체의 바닥 또는 지붕을 연직방향으로 2차원 투영하고, 상기 2차원 투영된 하나 이상의 폴리곤을 디졸브(dissolve) 연산하여 하나의 2차원 폴리곤의 기하 정보를 생성하며, 상기 2차원 폴리곤의 기하 정보에 기초하여 LoD 0 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된다.
LoD 1 모델인 경우, 상기 빌딩 객체 생성 룰은, 상기 3D 기하 객체의 바닥 또는 지붕을 연직방향으로 2차원 투영하고, 상기 2차원 투영된 하나 이상의 폴리곤을 디졸브(dissolve) 연산하여 하나의 2차원 폴리곤의 기하 정보를 생성하며, 상기 2차원 폴리곤을 상기 3D 기하 객체와 동일한 높이를 갖도록 3차원 돌출시켜 평행다면체 형태의 3차원 객체의 기하 정보를 생성하여, 상기 3차원 객체의 기하 정보에 기초하여 LoD 1 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된다.
바람직하게, LoD 0 모델 또는 LoD 1 모델에서, 상기 3D 기하 객체의 바닥과 지붕을 연직방향으로 관통하는 홀이 있는 경우, 상기 3D 기하 객체의 외형선을 정의하는 외측 바운더리의 내부에 상기 홀을 정의하는 내측 바운더리가 포함되는 형태로 상기 2차원 폴리곤의 기하 정보를 생성한다.
LoD 2 모델인 경우, 상기 빌딩 객체 생성 룰은, 상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면에 대한 속성을 부여하고 텍스쳐 정보를 제거하여 LoD 2 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된다.
LoD 2.5 모델인 경우, 상기 빌딩 객체 생성 룰은, 상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면에 대한 속성을 부여하여 LoD 2.5 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된다.
바람직하게, LoD 2 모델 또는 LoD 2.5 모델인 경우, 상기 각각의 면에 대한 속성은, 상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면이 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 것에 해당하는지를 구분하는 정보를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면 중 어느 하나의 면이 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 것에 해당하는지를 구분하는 정보는 다음과 같이 얻어질 수 있다.
31)단계에서 상기 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 상기 어느 하나의 면의 중심점 CP와 법선 벡터 V를 구한다. 일예로, 상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 TIN surface에 대해 중심점 좌표와 법선 벡터를 구할 수 있다.
도 5의 3D 기하 객체는 사다리꼴 육면체의 형태를 가지며, 지붕 S3, 벽 S2, 바닥 S1을 포함한다. 부호 CP3, CP2, CP1은 지붕 S3, 벽 S2, 바닥 S1의 중심점을 각각 나타낸다. 설명 편의상 도 5에서 바운더리 박스 BB는 3D 기하 객체와 동일한 형상을 갖는 것으로 예시한다.
상기 법선 벡터 V는 단위 길이(길이값: 1)를 가지며, 상기 중심점 CP를 벡터의 시작점으로 하고 상기 3D 기하 객체의 외측에 위치한 하나의 점 EP를 벡터의 끝점으로 한다.
32)단계에서 상기 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 상기 3D 기하 객체의 표면에 외접하는 바운더리 박스 BB를 생성하고, 상기 바운더리 박스 BB의 중심점 C를 구한다.
33)단계에서 상기 빌딩 객체 정보 생성 시스템(100)은, 상기 중심점 CP를 원점으로 하는 x-y-z 좌표계를 기준으로, 상기 점 EP의 z 성분값의 부호 및 크기, 상기 중심점 C의 z 성분값의 부호에 기초하여 상기 어느 하나의 면이 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 것에 해당하는지를 판단한다.
일예로, 상기 33)단계는, 상기 중심점 CP를 원점으로 하는 x-y-z 좌표계를 기준으로 하여 다음과 같은 조건에 의해 지붕, 벽, 바닥 여부를 판단할 수 있다. 일예로, 상기 판단은 TestFilter에 condition을 부여하는 방식으로 할 수 있다.
우선, 상기 점 EP의 z 성분값 < -0.8 이고 상기 중심점 C의 z 성분값의 부호가 (+)이면 상기 어느 하나의 면을 바닥으로 판단한다. 상기 점 EP의 z 성분값은 중심점 CP를 원점으로 하는 법선 벡터 V의 z 성분값으로 이해될 수도 있다.
다음으로, -0.8 ≤ 상기 점 EP의 z 성분값 < 0.8 이면 상기 어느 하나의 면을 벽으로 판단한다.
다음으로, 상기 점 EP의 z 성분값 ≥ 0.8 이고 상기 중심점 C의 z 성분값의 부호가 (-)이면 상기 어느 하나의 면을 지붕으로 판단한다.
도 5에서 바닥 S1의 중심점 CP1의 경우, 상기 점 EP의 z 성분값 < -0.8 이고 상기 중심점 C의 z 성분값의 부호가 (+)이므로, 해당 면(S1)이 바닥으로 판단된다.
도 5에서 벽 S2의 중심점 CP2의 경우, -0.8 ≤ 상기 점 EP의 z 성분값 < 0.8 이므로 해당 면(S2)이 벽으로 판단된다.
도 5에서 지붕 S3의 중심점 CP3의 경우, 상기 점 EP의 z 성분값 ≥ 0.8 이고 상기 중심점 C의 z 성분값의 부호가 (-)이므로, 해당 면(S3)이 지붕으로 판단된다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법을 설명하기 위한 또다른 모식도, 도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 객체 정보 생성 방법을 설명하기 위한 구현 코드의 일예이다. 도 6 내지 도 14를 참조하여, 본 실시예의 빌딩 객체 정보 생성 방법의 실제 구현예를 설명한다.
일예로, CityGML 기반의 빌딩 객체를 생성하기 위해 필요한 기하학적 연산, 속성 결합 등의 모든 과정은 세이프 소프트웨어(Safe Software) 사의 FME를 활용하였으며 하나의 3ds 객체를 이용하여 LoD 0, 1, 2, 2.5의 네 가지 결과물을 생성하였다.
여기서 LoD 2.5 모델은 LoD 2 모델의 3D 메쉬에 텍스쳐 정보를 결합한 것이며, 3D 메쉬의 형상은 LoD 2 모델의 것과 동일하다. LoD 2 모델의 3D 메쉬의 경우 3ds의 기하정보를 그대로 사용하기 때문에 별도의 기하적인 변환을 진행하지는 않았으며, 다만 CityGML의 gml_id와 Boundary Surface 속성 등을 각 면에 추가하는 작업이 진행되었다.
LoD 0 모델을 제작하기 위해서는 각 건물을 연직방향으로 2차원 투영한 후 디졸브(dissolve) 연산을 수행하였으며 건물 내에 존재하는 홀을 고려하였다. LoD 0 모델은 LoD 1 모델을 만들기 위한 기초로서 중요하며, LoD 1 모델은 LoD 0 모델을 3차원 돌출시킨 모델로 볼 수 있다. 따라서 LoD 1 모델은 LoD 0 모델을 밑면으로 하는 평행다면체이며 3ds 원본의 높이와 동일한 높이를 가진다.
LoD 0 모델과 LoD 1 모델 생성에 대하여 설명한다.
도 6을 참조하면, CityGML 모델 제작을 위해 사용한 3ds 파일의 이름은 B001DS34874931000이며 아래에는 FME WorkBench 일부와 결과물을 나타내었다. 우선 3D 메쉬를 2차원 투영한 뒤 생성되는 삼각형들을 디졸브(dissolve) 연산을 통해 결합하는 작업을 수행하였다. 해당 폴리곤은 LoD 0 모델의 기하정보로 사용되며 3차원 돌출하여 생성한 평행다면체는 LoD1Solid로 활용된다. 원본 3ds 파일은 텍스쳐 정보를 가지고 있지만 프로세스가 진행되면서 텍스쳐 정보는 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 9는 LoD 0 모델의 gml 문서 일부를 나타낸다.
3ds 파일에 해당하는 shp 파일의 폴리곤을 결합하여 GEOIDN 속성을 stringAttribute로 기재하였으며 좌표계가 추가되었다. 또한 CityGML 빌딩 객체에 해당하는 LoD 0 모델의 FootPrint속성으로 도형을 생성하였는데 해당 객체는 가운데에 홀(hole)이 있기 때문에 바깥쪽과 안쪽에 다각형이 하나씩 생성되는 방식으로 기하정보를 표현하였다.
도 10은 LoD 1 모델의 gml 문서 일부를 나타낸다.
LoD 0 모델과 마찬가지로 좌표계와 속성이 포함되어 있으며 전체 기하정보는 LoD1Solid로 표현된 것을 확인할 수 있다. LoD 1 모델은 3차원 도형이므로 면(Surface)으로 이루어져 있으며 면들은 하나의 솔리드(Solid)를 구성하게 된다.
LoD 2 모델과 LoD 2.5 모델 생성에 대하여 설명한다.
도 7을 참조하면, LoD 2 모델은 3ds 원본의 기하정보를 그대로 가져와서 각 면에 대한 속성만을 부여한 것으로 LoD 0 모델과 LoD 1 모델의 생성 시에 필요한 별도의 기하학적 연산이나 변형을 수행하지 않는다. 다만 각 면을 지붕, 벽, 바닥으로 구분하기 위해 각 면에 대한 수학적인 속성을 계산하고 이를 이용하여 면을 분류하는 작업이 필요하다. 본 실시예에서는 LoD 2.5 모델을 텍스쳐 정보가 포함된 LoD 2 모델로 간주하기 때문에 두 모델을 제작하는 프로세스는 동일하다.
도 8은 LoD 2 모델의 생성 결과를 예시하며, 해당 모델에 대해 면 분류 및 CityGML 객체 생성 결과 3가지 속성이 알맞게 분류된 것을 알 수 있다.
도 11 및 도 12는 LoD 2 모델의 gml 문서 일부를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 앞서 살펴보았던 모델과 마찬가지로 LoD 2 모델에도 GEOIDN과 좌표계 속성이 포함된다. LoD 2 모델은 솔리드(Solid)로 표현되는데 먼저 해당 솔리드(Solid)를 구성하는 면들을 xlink:href를 이용하여 목록을 구성하였다.
도 12를 참조하면, LoD 2 모델의 각 면은 벽(Wall), 바닥(Ground), 지붕(Roof)로 구분되며 boundedBy노드의 하위 노드에 기하정보를 포함하고 있다. 도 12의 예시는 벽면(WallSurface)을 나타낸 것이며 하나의 객체는 벽면(WallSurface)과 마찬가지 방법으로 표현된 다수의 면(Surface)로 구성된다.
도 13 및 도 14는 LoD 2.5 모델의 gml 문서 일부를 나타낸다.
도 13을 참조하면, LoD 2.5 모델은 LoD 2 모델에서 텍스쳐 정보를 포함한 모델이며 polygon이 gml:id 속성을 가지고 있어 별도로 저장된 이미지와 매칭된다.
도 14를 참조하면, polygon의 id를 이용하여 이미지의 특정 부분이 해당 polygon의 텍스쳐 정보임을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램과 이를 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD, USB 드라이브와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
100: 빌딩 객체 정보 생성 시스템

Claims (11)

  1. 빌딩 객체 정보 생성 시스템에서 실행하는 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법으로서,
    1) 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받는 단계- 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함하며, 빌딩을 구성하는 각각의 면은 빌딩의 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 하나에 해당하는 면임-;
    2) 빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받는 단계- 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함함-; 및
    3) 상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 단계- 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보임-;를 포함하여 구성된 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빌딩 객체 생성 룰은,
    LoD 0 모델인 경우,
    상기 3D 기하 객체의 바닥 또는 지붕을 연직방향으로 2차원 투영하고,
    상기 2차원 투영된 하나 이상의 폴리곤을 디졸브(dissolve) 연산하여 하나의 2차원 폴리곤의 기하 정보를 생성하며,
    상기 2차원 폴리곤의 기하 정보에 기초하여 LoD 0 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빌딩 객체 생성 룰은,
    LoD 1 모델인 경우,
    상기 3D 기하 객체의 바닥 또는 지붕을 연직방향으로 2차원 투영하고,
    상기 2차원 투영된 하나 이상의 폴리곤을 디졸브(dissolve) 연산하여 하나의 2차원 폴리곤의 기하 정보를 생성하며,
    상기 2차원 폴리곤을 상기 3D 기하 객체와 동일한 높이를 갖도록 3차원 돌출시켜 평행다면체 형태의 3차원 객체의 기하 정보를 생성하여,
    상기 3차원 객체의 기하 정보에 기초하여 LoD 1 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 3D 기하 객체의 바닥과 지붕을 연직방향으로 관통하는 홀이 있는 경우,
    상기 3D 기하 객체의 외형선을 정의하는 외측 바운더리의 내부에 상기 홀을 정의하는 내측 바운더리가 포함되는 형태로 상기 2차원 폴리곤의 기하 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 빌딩 객체 생성 룰은,
    LoD 2 모델인 경우,
    상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면에 대한 속성을 부여하고 텍스쳐 정보를 제거하여 LoD 2 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 빌딩 객체 생성 룰은,
    LoD 2.5 모델인 경우,
    상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면에 대한 속성을 부여하여 LoD 2.5 모델의 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 빌딩 객체 생성 룰은,
    LoD 2 모델 또는 LoD 2.5 모델인 경우,
    상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면에 대한 속성을 부여하여 빌딩 객체 정보를 생성하도록 구성되며,
    상기 각각의 면에 대한 속성은,
    상기 3D 기하 객체를 구성하는 각각의 면이 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 것에 해당하는지를 구분하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 1)단계에서 빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보는 3ds 또는 obj 파일 포맷으로 입력받으며,
    상기 2)단계에서 빌딩에 관한 좌표 속성 정보는 shp 파일 포맷으로 입력받으며,
    상기 3)단계에서 상기 빌딩 객체 정보는 CityGML 기반의 gml 파일 포맷으로 정의하는 것을 특징으로 하는 3D 기하 객체 정보를 이용한 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법.
  10. 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받고- 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함하며, 빌딩을 구성하는 각각의 면은 빌딩의 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 하나에 해당하는 면임-;
    빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받으며- 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함함-; 및
    상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 것- 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보임-;을 특징으로 하는 빌딩 객체 정보 생성 시스템.
  11. 빌딩 객체 정보 생성 시스템에서 CityGML(City Geographic Markup Language) 기반의 빌딩 객체 정보 생성 방법을 실행하도록 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 빌딩 객체 정보 생성 방법은,
    빌딩에 관한 3D 기하 객체 정보를 입력받는 단계- 상기 3D 기하 객체 정보는 빌딩의 3D 기하 객체를 폴리곤 메쉬 기반으로 정의하고 빌딩을 구성하는 각각의 면에 대한 텍스쳐 정보를 포함하며, 빌딩을 구성하는 각각의 면은 빌딩의 지붕, 벽, 바닥 중의 어느 하나에 해당하는 면임-;
    빌딩에 관한 좌표 속성 정보를 입력받는 단계- 상기 좌표 속성 정보는 폴리곤 메쉬 기반으로 정의된 빌딩의 2D 기하 객체에 기초하여 상기 2D 기하 객체의 지리 좌표에 관한 정보를 포함함-; 및
    상기 3D 기하 객체 정보와 상기 좌표 속성 정보를 이용하여 CityGML 기반의 빌딩 객체 정보를 생성하는 단계- 상기 빌딩 객체 정보는, LoD(Level of Detail) 모델별로 설정된 빌딩 객체 생성 룰에 기초하여 상기 3D 기하 객체 정보를 이용하여 LoD 모델별로 CityGML 기반의 빌딩 객체를 정의하는 정보로서, 상기 좌표 속성 정보가 결합된 정보임-;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
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