KR20060029021A - 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법 및그 입체지도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 등고선이 입체로 표현된 지도의 인쇄방법 및 입체지도에 관한 것이다. 본 발명의 구성은, 수집된 디지털 지형데이터를 기초로 지역의 지형 높이에 따라 작도되는 등고선과 상기 등고선을 색상 처리하여 그 농도 차이에 따라 지형의 기복을 표현함으로써 입체감을 주는 입체지도 인쇄방법에 있어서, 등고선으로 이루어지는 폐곡선을 하나의 등고면 객체로 처리하는 단계와; 상기 등고면 객체를 음영 처리하는 단계와; 상기 음영 처리된 등고면 객체를 불투명 처리하는 단계와; 컴퓨터상에서 구현한 등고면 객체와 다른 지도 정보를 포함하여 종이 등의 인쇄매체 위에 인쇄하는 단계로 나누어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 등고면 객체를 음영 처리 및 불투명 처리함으로써 등고선으로 이루어지는 지형의 기복에 대한 왜곡없이 사실적이면서도 입체적인 느낌을 주는 인쇄가 가능하며 실제 지형을 쉽게 파악할 수 있다. 따라서 기본도에 해당하는 지형도의 지형 특히 등고선에 대한 가독성을 높일 수 있고, 독도법에서 지형도에 대한 이해를 증진시킬 수 있다. 특히 군사용 지도나 산악용 지도에 이용할 경우 등고선만으로 이루어진 기존의 지도에 비해 지형지물의 숙지 및 판독이 용이하고, 관광 및 도로지도에 활용하여 단순한 관광정보 및 도로정보만 제공하는 것이 아니라 관광지나 도로 주변의 지형 경관에 대한 인문 자연적인 이해를 높이는 효과를 기대할 수 있다.

지형도, 기복도, 입체지도, 등고선, 등고면, 음영처리, 불투명처리, 지도인쇄

Description

등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법 및 그 입체지도{The Method of the Topographical Map Represented in Tree-Dimensional Contour and The Map thereof}

도 1a는 종래 기본 지형도에서 등고선만을 단색으로 인쇄한 지도

도 1b는 종래 기본 지형도에서 채단식과 음영식을 혼합하여 인쇄한 지도

도 2은 종래 입체지도에서 등고선을 경사지게 도시한 단면도.

도 3는 종래 입체지도에서 등고선을 경사지게 도시한 평면도.

도 4은 도 2의 정상 부분을 확대한 도면.

도 5는 본 발명의 등고면 객체의 형성을 설명하기 위한 도면.

도 6는 도 4의 등고면 객체 하나를 분리한 도면.

도 7은 본 발명의 등고면 객체들을 평면 위에 조립한 도면

도 8은 도 8을 음영 처리한 등고면 객체들

도 9는 도 9를 다시 불투명 등고면 객체들

도 10은 등고면 객체와 실제 지형을 비교해 보이는 도면

도 11은 실제 지형도의 등고선을 음영 처리만 한 지도.

도 12는 실제 지형도의 등고선을 불투명 처리한 지도.

도 13은 음영 처리와 불투명 처리를 종래기술과 비교한 도면.

도 14는 여타의 지리정보를 함께 종이 등에 인쇄한 지도.

도 15는 항공사진의 예시

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 좌우경사면 2 : 정상

3 : 등고선 4 : 중심선

10 : 좌우경사면 12 : 등고선

14 : 등고선면 20 : 산정상

16 : 등고면 객체

a0 ∽ a9 : 기존의 등고선을 채색법를 이용하여 고도 순서로 표현한 도면

b0 ∽ b9 : a0 ∽ a9를 음영 처리 과정을 거친 후 고도 순서로 표현한 도면

c0 ∽ c9 : b0 ∽ b9를 불투명 처리 과정을 거친 후 고도 순서로 표현한 도면.

본 발명은 등고선의 기복이 입체로 표현된 지도의 인쇄방법 및 입체지도에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 등고선으로 연결되는 폐곡선 또는 다각형을 일종의 등고면 객체로 취급하여 음영 처리와 불투명도 처리를 거치는 방법을 이용하여 지 도 인쇄용 원판을 제작하고 지도의 지형 기복이 실제 지형처럼 음영이 두드러지게 표현되는 항공사진처럼 보이게 하는 등고선의 기복이 입체로 표현된 지도의 인쇄방법 및 입체지도에 관한 것이다.

일반적으로 지도는 지구표면의 전부 혹은 일부를 일정한 축적으로 그림형태로 표현한다. 지도의 기본이 되는 도면을 기본도라 하며 그중에서도 지형도(topographical map)가 가장 기본이 되는 데 그중 핵심적인 내용이 바로 등고선(contour map)이다. "등고선"이란 지면의 높낮이를 평면 위에 2차원으로 표현하는 지도를 의미한다. 지도의 등고선은 실제의 3차원 지형에서 해발높이가 같은 점끼리 이어 놓은 다각형(폐곡선)이다. 등고선을 밑그림으로 하고 그 위에 여타의 지형지물을 그려 넣어 인쇄 원판을 만들어 인쇄하면 우리가 보는 일반적인 지도 즉 지형도이다.

본 발명과 관련되는 선행기술로 지도인쇄에 있어서 등고선을 인쇄하는 기존의 방법은 크게 네 가지로 등고선식, 우모식, 음영식, 채단식이 있다. 등고선식은 같은 높이의 지점을 연결한 선인 등고선을 대개는 갈색으로 인쇄하여 지표의 높낮이를 표현하는 방법이며; 우모식은 선의 굵기와 길이로 지표의 높낮이를 표현하는 방법이며; 음영식은 엷은 색으로 그림자를 그려넣어 명암으로 표현하는 방법이며, 채단식은 고도별로 다른 색 대개는 낮은 고도에서부터 초록색 계통 -> 노랑색 계통 -> 갈색 계통을 첨색하여 표현하는 방법이다. 이 중 등고선식이 지형을 가장 상세히 표현할 수 있는 방법으로 일반적으로 가장 많이 사용된다(도 1a 참조). 종래의 기술을 이용하여 가장 발달된 인쇄 방법으로 등고선식과 채단식, 그리고 음영식을 모두 혼합하여 인쇄하는 방법이 있다(도 1b 참조).

위에서 언급한 종래의 방법은 종이 위에 등고선을 평면적으로 인쇄하는 방법으로써 등고선만을 인쇄하거나 채색과 음영을 첨가하여 지형의 기복에 대한 가독성을 높이려 하고 있지만, 사실감이 떨어지고 지도 판독이 어려워 군대 등에서도 독도법을 매우 힘들게 학습해야 하며, 등산지도의 경우에도 지형지물의 사실적인 파악에 어려움이 많았다. 최근에 전자기기 및 컴퓨터를 이용한 기술로 지도를 3차원(three-dimensions)으로 표현하려는 시도가 상당히 있으나 대부분 화면상에 표현하려는데 그치며, GPS 기술의 발달로 차량 네비게이터(navigator)등에서도 3차원 화상이 등장하고 있으나 이는 인쇄된 지도와는 거리가 멀다.

본 발명과 유사한 목적을 갖고 있는 지형도의 제작방법으로 항공사진이나 인공위성 사진을 활용하여 지형도의 등고선과 매칭시켜 매핑하는 기술도 있으나 제작에 소요되는 시간이나 비용이 막대하게 소요되는 문제점이 있다(도 15 참조).

본 발명의 선행기술로 한국 등록실용신안공보 제 20-336561호(공고일 : 2003.12.18) "3D 기법을 이용한 원근감을 제공하는 입체지도"에 의하면, 수집된 지형데이터를 기반으로 지역의 높이에 따라 작도되는 등고선과 상기 등고선을 색상 처리하여 화상 농도차이에 따라 입체감을 제공하는 입체지도에 등고선의 방위각을 남북 기준으로 15°∼ 75°의 경사각을 유지하는 것을 특징으로 한다. 상기 실용신안공보에 개제된 도면으로 도 2는 종래 입체지도에서 등고선을 경사지게 도시한 평면도이고, 도 3은 종래 입체지도에서 등고선을 경사지게 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 정상 부분을 확대한 도면이다. 등고선(1)을 수직축 또는 수평축을 중심 으로 경사지게 작도하고, 경사각은 남북을 기준으로 15° ∼ 75°를 유지한다. 산정상(2)에서 수직 방향으로 그어내린 중심선(4)에서 일정거리 윗쪽으로 이동시켜 산 정상(2)을 중심으로 좌우경사면(3)이 비대칭구조를 이루도록 중심을 이동시켜서 작도하여 초안을 완성하게 된다. 그런데 이 지도는 지형지물이 입체적으로 보이도록 하면서 등고선을 왜곡시키며 결과적으로 산 뒷쪽면은 안보이게 된다.

대한민국 특허공보 특2003-0088563"산악용 입체지도 제작방법"에 의하면, 산악등산용 지도를 입체적으로 표현하기 위한 것으로 산행 목적지만을 대상으로 한 것으로 관찰자의 시각에서 안 보이는 뒷면은 정면에서 보이지 않도록 처리하기 위하여 사실을 왜곡 표현하는 것으로 등고선을 하늘에서 관찰하는 것처럼 보여야 하는 지형도 제작과는 무관하다.

한편, 대한민국 실용신안등록공보 20-0216219"도로가 입체 표현된 지도"에 의하면, 도로를 입체적으로 표현하기 위해 지도상의 도로만을 단순한 음영처리 하여 시각적으로 돋보이게 하는데 그치고 있다.

또한, 대한민국 실용신안등록공보 20-0336561" 3D기법을 사용한 원근감을 제공하는 입체지도"에 의하면, 평면성의 등고선을 작도하고 그 등고선을 색상처리하며 화상농도 차이에 따라 입체감을 제공하는 입체지도로서 지역 범위가 넓은 일반적인 지형도에는 응용될 수 없는 특수목적의 지도제작에 한정된 기술이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 안출한 발명 으로서 본 발명의 목적은 기존 등고선에 대한 왜곡이 없이, 실제 등고선 모양으로 지형의 기복이 사실적으로 보이도록 하는 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수집된 등고선 데이터를 실제 지형의 모습으로 지면 위에 재현하도록 가공하여 인쇄하는 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법 및 그 입체지도를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적을 구현하기 위하여 본 발명의 등고선이 입체로 표현된 지도의 인쇄방법 및 입체지도는, 수집된 디지털 지형 데이터를 기초로 지역의 지형 높이에 따라 작도되는 등고선과 상기 등고선을 색상 처리하여 화상 농도 차이에 따라 입체감을 제공하는 입체지도 인쇄 방법에 있어서, 등고선으로 이루어지는 폐곡선을 하나의 등고면 객체로 처리하는 단계와; 상기 등고면 객체를 음영 처리를 하는 단계와; 상기 음영 처리된 등고면 객체를 불투명 처리를 하는 단계와; 상기 과정을 거쳐서 컴퓨터상에 구현된 등고면 객체와 다른 지도 정보를 포함하여 종이 등의 매체 위에 인쇄하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수집된 등고선 데이터를 실제지형의 모습으로 종이 등의 매체 위에 재현하도록 가공하여 인쇄하는 방법이다.

지도 인쇄에는 원판을 만드는 작업이 선행되는데 과거에는 제판실에서 색도별로 분해하여 분판 필름을 만든 다음 이를 소부판에 네거티브(Negative)로 새긴 다. 이를 옵셋(Offset)인쇄기계로 인쇄하는 것이 과거의 인쇄 방식이었다. 그러나 근래에 이르러서는 컴퓨터를 이용한 디자인 기술 및 조판기술이 발달하였고, 또 제판실에서 원판 필름을 만들지 않고도 소부판에 직접 분판 출력하여 인쇄하는 것이 보통이다.

따라서 수작업으로 원판 필름을 만들었던 과거에 비해 현재는 컴퓨터를 이용하여 분판하므로 아주 정교한 기술이 이용 가능하게 되었다.

본 발명의 인쇄방법에는 음영 처리 방법(Landering)과 불투명 처리 방법(Opacity)을 이용하여 컴퓨터를 활용한 인쇄기술의 발전으로 가능하게 된 인쇄방식이다.

이 인쇄방법은 등고선을 그대로 인쇄하는 것이 아니라 등고선을 이용하여 등고선으로 이루어지는 폐곡선 혹은 다각형을 하나의 등고면 객체로 간주하고, 이 등고면을 음영 처리(랜더링) 및 불투명 처리(오파시티)하여 등고선과 함께 인쇄함으로써, 입체적으로 보이기 위해 등고선을 왜곡 처리하는 과정을 없애면서 등고선을 사실적으로 인쇄하는 것을 특징으로 한다.

지도에는 수천 내지 수만개의 등고선들이 그려져 있는데 본 발명의 기술을 설명하기 위하여 지형도에서 하나의 폐곡선만을 떼어내어 이를 "등고면 객체"라고 정의한다.

본 발명의 실시 예를 도면에 근거하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 등고면 객체의 형성을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5의 등고면 객체 하나를 분리한 도면이고, 도 7은 도 6의 등고면 객체들을 평면 위에 조립하여 보인 도면이다.

도 8은 본 발명의 등고면 객체의 음영 처리 단계를 보여주는 도면이다. 도 9는 음영 처리된 도 8을 다시 불투명 처리 단계를 거친 것을 보여준다.

도 10은 지도상에 표현될 도 9의 등고선을 표현하는 등고면 객체로 이루어진 도면을 다시 실제 지형의 모습과 비교하는 도면이다.

도 11은 실제 지형도의 등고선을 등고면 객체로 분리하여 음영 처리한 지도이며, 도 12는 위의 도 11를 다시 불투명 처리한 지도이다. 도 14는 위의 전 과정을 끝내고 여타의 지리정보를 함께 종이 등에 인쇄한 지도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 산의 정상(20)에서 죄우경사면(10)이 있을 때 등고선(12)다수개 존재한다. 직사각형 층(Layer)으로 하나하나 독립되게 폐곡선을 분리한다면 도 6과 같이 등고면 객체(16)를 만들 수 있다. 도 8은 본 발명의 등고면의 객체(16)를 음영 처리하는 단계를 보인 도면이다. 등고면 객체를 음영 처리하는 과정은 다음과 같다. 먼저 하나의 등고면 객체에 녹색 칠을 한다. 이렇게 하면 이 등고면 객체는 녹색 면이 얇은 판처럼 보인다. 이어서 이 등고면 객체가 지상 10㎝ 지면 위에 둥둥 떠 있는 상태에서 11시 방향으로부터 햇빛이 비치고 있다고 가정하면, 반대쪽 지면에는 그림자가 생기게 된다. 이 그림자의 색채를 흑색 50% ∽ 75% 정도로 하고, 그림자 방향은 광원인 11시 방향의 대칭 방향인 5시 방향에 두고, 그림자의 두께는 1mm 정도로 하여 그려 넣는다. 이렇게 그려진 그림자는 외곽선이 너무 뚜렷하여 자연스럽지 못한 이미지 처리가 되므로 이를 보완하기 위하여 바깥부 분으로 갈수록 흐려지게 처리한다. 이 과정이 바로 음영 처리 과정이다.

도 10과 같이, 이러한 음영 처리 과정을 거친 등고면 객체들을 차곡차곡 쌓아 가는데 해발고도가 낮은 등고면 객체는 아래쪽에 해발고도가 높은 등고면 객체는 위쪽에 놓은 방식으로 모든 등고면 객체를 재구성한다. 도 11은 실제 지형도의 등고선을 음영처리만 한 경우 지도이다.

음영 처리된 등고면 객체에 대하여 다시 불투명 처리 과정을 거쳐 등고면 객체를 재구성한다.

참고로 불투명 처리 과정이란 각 등고면 객체를 일정한 비율로 불투명도를 적용하는 과정이다. 현실에서 우리가 바라보는 사물은 대부분 불투명도가 100%인 경우인데, 불투명도가 0%인 것이 바로 유리이다. 유리를 불투명도 10% 처리한다면 약간 흐려지게 보이는 것으로 추정된다. 이런 불투명도가 10%인 유리를 10장 이상 겹쳐 놓으면 반대쪽의 면에 있는 사물이 안 보이게 될 것이다. 이런 원리를 지도상의 등고면 객체에 적용시켜 보면 본 발명의 목적에 부합하는 입체로 표현된 등고선이 된다.

위에서 음영 처리된 등고면 객체를 예로 들어 10% 정도의 불투명도를 적용하여 해발고도가 낮은 것부터 산꼭대기에 이르기까지 차곡차곡 쌓으면, 등고선들이 해발고도가 낮은 것부터 위로 갈수록 서로 겹치는 정도가 심해지므로 불투명도가 높아지는 효과가 나타나며, 결국은 거의 100%에 가까운 불투명도를 가지며 산꼭대기가 도드라져 보이는 효과가 나타난다. 특히 등고면 객체를 음영 처리한 후 다시 불투명 처리를 하였으므로 산 그림자가 동남방향으로 생기면서 마치 항공사진을 보 는듯하게 된다.(도 14참조)

도 12는 실제지형도의 등고선을 불투명 처리한 경우 지도이다. 도 12에 도시된 지도를 완성하기 위하여 본 발명의 등고선이 입체로 표현된 지도의 인쇄방법은 다음과 같은 방법으로 제작된다.

먼저 수집된 디지털 지형데이터를 기초로 해당 지역의 지형 높이에 따로 작도되는 등고선과; 상기 등고선을 색상 처리하여 화상 농도 차이에 따라 입체감을 제공하는 입체지도를 기초로 등고선으로 이루어지는 폐곡선 혹은 다각형을 하나의 등고면 객체로 처리하는 단계와; 상기 등고면 객체를 음영처리(이를 "랜더링"이라고 한다)하는 단계와; 상기 음영 처리된 등고면 객체를 불투명 처리(이를 "오파시티"라고 한다)하는 단계와; 컴퓨터상에 구현된 등고면 객체와 다른 지도 정보를 포함하여 인쇄하는 단계로 구성한다.

도 11의 실시 예에서는 그림자가 흑색 50%, 그림자 두께가 0.1mm, 그림자 방향은 남동방향이다. 이 등고면 객체를 다시 불투명도 10%로 처리하여 도 12에 나타내었다. 이렇게 만들어진 등고면 객체의 속성을 모든 등고선 객체에 적용시키면 등고선이 사실적으로 보이게 된다. 상기 불투명화 처리 단계는 5% ~ 10% 의 불투명도를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 12에서 이들 등고면들을 차근차근 포개어 하나의 지형도에 표시한 것으로 이때 비로소 지형의 실제모습이 자연스럽게 인식된다.

도 13은 도 12의 등고면 객체 지도를 밑그림으로 하여 기존의 지형도를 인쇄한 것이다.

이렇게 인쇄된 지형도는 등고선 왜곡이 전혀 일어나지 않으면서 사실감 있게 입체적으로 보이게 된다.

도 13은 음영처리 단계와 불투명 처리 단계를 종래기술과 비교한 도면이다.

일반적으로 등고선은 기본적으로 5m, 20m 등의 일정한 간격으로 그리게 되는데 이 기본적인 등고선을 "주곡선"이라 하고, 등고선 다섯개마다 나타나는 약간 굵게 그린 주곡선을 "계곡선"이라 한다. 기본적인 높낮이를 표현하기 위해 계곡선을 기준으로 해발고도가 낮은 것부터 녹색 계통->노랑색 계통->갈색 계통->주황색 계통의 순서로 색을 칠한다.

도 13에서 도면 a0 ∽ a9 는 기존의 등고선을 색채를 이용하여 고도 순서로 표현한 도면이고, 도면 b0 ∽ b9 는 음영 처리된 등고면 객체를 고도 순서로 표현한 도면이며, 도면 c0 ∽ c9는 음영 처리 및 불투명 처리 과정을 거친 등고면 객체를 고도 순서로 표현한 도면이다

도 13에서 해발 0M인 등고면 객체만을 불투명도 10%로 하여 지면에 놓으면 등고선 c0이 된다. 이 위에 해발 10M 인 등고면 객체를 불투명도 10%로 하여 지면에 놓으면 등고선 c1이 된다. 이 위에 해발 20M 인 등고면 객체를 불투명도 10%로 하여 지면에 놓으면 등고선 c2가 된다. 이러한 과정을 반복시키면 등고선이 입체화된 지도가 된다. 이 실시 예에서는 설명의 편의상 단순한 도면으로 예시하였으나 실제 지도에서는 등고선이 수십겹으로 포개어 쌓이며 인근에도 그려짐으로써 현실 지표면의 기복이 아주 잘 드러나 보인다.

기존의 등고선은 각 등고선 사이사이에 조금씩 달라지는 색채를 이용해야 하 는 단점이 있으나, 본 발명의 최종 목표인 c9 등고선은 등고면 객체에 음영 처리 과정과 불투명 처리 과정을 거치면서 등고선 사이사이가 자동적으로 약간씩 차이가 나는 색채가 들어가며[등고면 객체가 차근차근 겹치면서 불투명도가 점차 높아진다] 시각적으로 높낮이를 나타낼 수 있는 즉 등고선이 본래 지형대로 인쇄되면서 지표의 기복이 확연히 드러나 보이는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 지도에 표시되는 등고선을 등고면 객체화하고 이를 음영, 불투명 처리 과정을 거침으로써 지형의 기복이 확연이 드러나 보이도록 사실적으로 입체화하여 인쇄함으로써 실제 지형이 쉽게 파악할 수 있는 되는 효과가 있다.

본 발명의 인쇄방법으로 제작된 지도는 기본 지형도의 지형지물에 대한 가독성을 높이고, 독도법에서 지형도에 대한 이해를 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

특히 군사용 지도에 이용할 경우 지형지물의 숙지 및 판독이 용이하고, 관광 및 도로지도에 활용하여 주변의 자연환경에 대한 인문 자연적인 이해를 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 수집된 디지털 지형데이터를 기초로 지역의 지형 높이에 따라 작도되는 등고선과 상기 등고선을 색상 처리하여 화상 농도 차이에 따라 입체감을 제공하는 입체지도 인쇄방법에 있어서, 등고선으로 이루어지는 폐곡선을 하나의 등고면 객체로 처리하는 단계와; 상기 등고면 객체를 음영 처리를 하는 단계와; 상기 음영 처리된 등고면 객체를 불투명 처리를 하는 단계와; 상기 과정을 거쳐서 컴퓨터상에 구현된 등고면 객체와 다른 지도 정보를 포함하여 인쇄하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음영 처리 단계는 등고면 객체의 지면에 생기는 그림자를 50% ∽ 75% 범위로 그려 넣는 것을 특징으로 하는 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 불투명 처리 단계는 5% ~ 10% 의 불투명도를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 인쇄방법.
4. 제 1항의 인쇄방법으로 제작되어 등고선의 왜곡이 일어나지 않도록 하면서 사실적으로 등고선을 인쇄되는 것을 특징으로 등고선의 기복이 입체로 표현된 지형지도의 입체지도.

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