KR20030051997A - 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법 - Google Patents

지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지리정보시스템(GIS)에서의 디지털지형모델(DTM) 가시화방법에 관한 것이다.
본 발명은 지리정보시스템의 수치지도로부터 특정지형에 대한 등고선 데이터를 추출하는 단계(S10)와, 추출된 등고선 데이터를 열린 등고선과 닫힌 등고선으로 분류한 후(S12), 닫힌 등고선에 대한 각각의 MBR들간의 포함관계식을 이용하여 포함트리를 생성하는 단계(S14)와, 포함트리의 단말노드와 단말노드의 부모노드를 멀티레벨 B-스플라인(Multi-level B-spline)법으로 보간하여 최고/최저지점을 추출하는 단계(S16), 및 최고/최저지점과 추출된 등고선 데이터에 대하여 공지의 제한된 딜로니 삼각분할(Constrained Delaunay Triangulation)법을 수행하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하는 단계(S18)로 이루어지며,
이에 따라서, 디지털고도모델 데이터를 이용하는 종래의 디지털지형모델 가시화방법과 달리 소량의 데이터를 사용하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 신속하게 가시화하고, 시스템의 데이터 저장공간을 현저하게 감소시킬 수 있다.

Description

지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법 { METHOD OF RENDERING A DIGITAL TERRAIN MODEL IN GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM }
본 발명은 지리정보시스템(GIS)에 관한 것이며, 보다 상세히는 수치지도(digital map)의 등고선 데이터를 이용하는 지리정보시스템에서의 디지털지형모델(DTM; Digital Terrain Model) 가시화방법에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 수치지도는 종이지도 상에 표현된 지형, 지물 등에 관한 도형자료와 지명, 수치 등에 관한 속성자료를 컴퓨터에서 처리될 수 있는 자료형태로 변환하여 입력한 지도로서, 주로 원격탐사장치나 지리정보시스템과 그 응용분야등에서 많이 사용된다.
특히, 상기 지리정보시스템에서는 수치지도(digital map)에서 추출한 등고선 데이터를 보간하여 디지털고도모델(DEM; Digital Elevation Model) 데이터를 생성한 후, 상기 디지털고도모델 데이터를 이용하여 특정지형에 대한 3차원 디지털지형모델을 가시화한다.
그러나, 상기 지리정보시스템에서 디지털고도모델을 이용하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하는 종래의 방식은 상기 디지털고도모델을 생성하기 위하여 요구되는 데이터량이 많기 때문에, 시스템의 데이터 처리속도가 늦어지고 많은 저장공간을 필요로 할 뿐만 아니라, 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 특정지형에 대한 등고선 데이터와 상기 등고선 데이터를 이용하여 추출한 최고지점 및 최저지점 데이터를 공지의 제한된 딜로니 삼각분할(Constrained Delaunay Triangulation)법으로 처리하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하는 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법은, 지리정보시스템의 수치지도로부터 특정지형에 대한 등고선 데이터를 추출하는 단계와, 추출된 등고선 데이터를 열린 등고선과 닫힌 등고선으로 분류한 후, 상기 닫힌 등고선에 대한 각각의 MBR(Minimum Bounding Rectangle)들간의 포함관계식을 이용하여 포함트리를 생성하는 단계와, 상기 포함트리의 단말노드와 단말노드의 부모노드를 공지의 멀티레벨 B-스플라인(Multi-level B-spline)법으로 보간하여 최고지점과 최저지점을 추출하는 단계, 및 상기 최고지점과 최저지점 및 추출된 등고선 데이터에 대하여 공지의 제한된 딜로니 삼각분할법을 수행하여 상기 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하는 단계로 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 지리정보시스템에서 등고선을 이용한 지형 재구성 방법을 도시한 흐름도,
도 2는 닫힌 등고선의 포함관계를 나타내는 포함트리를 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1과 도 2를 참조하면, S10단계에서는 지리정보시스템의 수치지도로부터 특정지형에 대한 등고선 데이터를 추출한다. 여기서, 상기 등고선 데이터는 지리정보시스템에서 이미 사용하고 있는 공지의 디지털고도모델로부터 추출할 수도 있다.
S12단계에서는 추출된 등고선 데이터를 열린 등고선(Open contour)과 닫힌 등고선(Closed contour)으로 분류한다.
S14단계에서는 상기 닫힌 등고선에 대한 각각의 MBR들간의 포함관계식을 이용하여 포함트리(Containment tree)를 생성한다
S16단계에서는 상기 포함트리의 단말노드와 단말노드의 부모노드를 공지의 멀티레벨 B-스플라인법으로 보간하여 최고지점과 최저지점을 추출한다.
S18단계에서는 상기 최고지점과 최저지점 및 추출된 등고선 데이터에 대하여 공지의 제한된 딜로니 삼각분할법을 수행하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법은 지리정보시스템에 의해 다음과 같이 실행된다.
최초에, 상기 지리정보시스템에서는 수치지도 또는 공지의 디지털고도모델로부터 특정지형에 대한 등고선 데이터를 추출한다(S10).
이때, 상기 등고선 데이터는 그리드 데이터에 대해 16가지의 경우를 가지는 셀(cell) 단위로 선형보간(linear interpolation)을 통하여 등고선을 구해 나가는 공지의 마칭스퀘어(Marching Square) 알고리즘을 수행하여 추출한다.
상기 특정지형에 대한 소정의 등고선 데이터가 추출되고 나면, 추출된 등고선 데이터는 열린 등고선과 닫힌 등고선으로 분류되고(S12), 이어서 상기 닫힌 등고선에 대한 포함트리가 생성된다(S14).
예컨대, 특정지형(A)에 대한 등고선 데이터가 도 2의 (가)에 도시된 바와 같이 추출될 때, 지역적인 최고지점과 최저지점에 대한 근사정점을 구해야 할 대상 등고선을 찾기 위한 탐색 공간을 줄이기 위해, 추출된 등고선 데이터의 종류를 열린 등고선과 닫힌 등고선으로 분류한다.
여기서, 상기 열린 등고선은 등고선 정점으로 이루어진 사이클을 가지지 않는 그래프를 의미하며, 도 2의 (가)에서는 h, i, j, k가 열린 등고선이다.
상기 닫힌 등고선은 등고선 정점으로 이루어진 사이클을 가지는 그래프를 의미하며, 닫힌 등고선의 사이클을 가지는 지에 대한 검사는 등고선에 대한 정점리스트에서 시작정점과 끝정점이 같은 경우 쉽게 구분이 가능하고, 도 2의 (가)에서는 B, C, D, E, F, G가 닫힌 등고선이다.
또한, 상기 포함트리를 생성하기 위해서는, 먼저 각각의 닫힌 등고선에 대한 MBR을 구한 후 해당 MBR들간에 포함관계를 기반으로 하여 트리를 구축해 나간다.
예컨대, 소정의 닫힌 등고선에 대한 MBR A(xmin, ymin, xmax, ymax)가 다른 닫힌 등고선에 대한 MBR B(xmin, ymin, xmax, ymax)를 포함하려면 아래의 수학식 1로 표시되는 포함관계식의 조건을 동시에 만족하여야 한다.
상기 수학식 1의 조건을 만족하는 포함관계에 근거하여 상기 6개의 닫힌 등고선(B,C,D,E,F,G)에 대한 포함트리를 생성하면, 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 나타난다.
상기와 같이 소정의 포함트리가 생성되면, 지리정보시스템에서는 상기 포함트리의 단말노드와 단말노드의 부모노드를 공지의 멀티레벨 B-스플라인법으로 보간하여 최고지점과 최저지점을 추출한다(S16).
이때, 상기 포함트리의 단말노드는 도 2의 (나)에 도시된 C, F, G가 되고, 상기 단말노드 C의 부모노드는 B가 되며, 상기 단말노드 F와 G의 부모노드는 E가 된다.
또한, 상기 최고지점과 최저지점은 상기 단말노드 C, F, G로 지정된 닫힌 등고선 영역 안에서 각각 하나씩 추출되며, 실제로는 다수의 최고점들을 포함하는 최고지점으로 추출되거나 다수의 최저점들을 포함하는 최저지점으로 추출된다.
즉, 본 발명에 따른 디지털지형모델 가시화방법에 있어서, 상기 특정지형에서 추출되는 최고지점과 최저지점의 개수는 상기 단말노드의 개수와 동일하며, 도 2에 도시된 특정지형(A)의 경우, 6개의 닫힌 등고선(B,C,D,E,F,G) 중에 3개의 단말노드가 존재하므로 3개의 최고지점 또는 최저지점이 추출된다.
상기와 같이 특정지형에 대한 최고지점과 최저지점이 추출되면, 지리정보시스템에서는 최종적으로 상기 최고지점과 최저지점 및 상기 수치지도 또는 공지의 디지털고도모델로부터 추출한 등고선 데이터에 대하여 공지의 제한된 딜로니 삼각분할법을 수행하여 상기 특정지형에 대한 3차원 디지털지형모델을 가시화한다(S18).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법은 특정지형에 대한 등고선 데이터와 상기 등고선 데이터를 이용하여 추출한 최고지점 및 최저지점 데이터를 공지의 제한된 딜로니 삼각분할법으로 처리하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하기 때문에, 디지털고도모델 데이터를 이용하는 종래의 디지털지형모델 가시화방법과 달리 소량의 데이터를 사용하여 특정지형에 대한 디지털지형모델을 신속하게 가시화할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 시스템의 데이터 저장공간을 현저하게 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. 지리정보시스템의 수치지도로부터 특정지형에 대한 등고선 데이터를 추출하는 단계와,
    추출된 등고선 데이터를 열린 등고선과 닫힌 등고선으로 분류한 후, 상기 닫힌 등고선에 대한 각각의 MBR(Minimum Bounding Rectangle)들간의 포함관계식을 이용하여 포함트리를 생성하는 단계와,
    상기 포함트리의 단말노드와 단말노드의 부모노드를 공지의 멀티레벨 B-스플라인(Multi-level B-spline)법으로 보간하여 최고지점과 최저지점을 추출하는 단계, 및
    상기 최고지점과 최저지점 및 추출된 등고선 데이터에 대하여 공지의 제한된 딜로니 삼각분할(Constrained Delaunay Triangulation)법을 수행하여 상기 특정지형에 대한 디지털지형모델을 가시화하는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 특정지형에 대한 등고선 데이터는 상기 특정지형에 대한 지리정보시스템의 디지털고도모델 데이터로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 포함트리를 생성하는데 이용하는 포함관계식은
    로 되어, 소정의 닫힌 등고선에 대한 MBR A(xmin, ymin, xmax, ymax)가 다른 닫힌 등고선에 대한 MBR B(xmin, ymin, xmax, ymax)를 포함하고 있음을 나타내는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템에서의 디지털지형모델 가시화방법.
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