KR20160139648A - 구글맵과 ｅｎｃ를 이용한 ３차원 항해환경 구현 방법 - Google Patents

Abstract

구글맵과 ENC를 이용한 3차원 항해환경 구현 방법이 개시된다. 3차원 항해환경 구현 방법은, 수심 정보(elevation data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 수심 지형을 생성하는 단계; 고도 정보(bathymetric data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 고도 지형을 생성하는 단계; 상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 병합한 후 위성 이미지를 오버레이 하는 단계; 및 상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 항로표지시설을 배치하는 단계를 포함한다.

Description

구글맵과 ＥＮＣ를 이용한 ３차원 항해환경 구현 방법{THREE DIMENSION SHIP NAVIGATION ENVIRONMENT IMPLEMENTTATION METHOD USING GOOGLE MAP AND ENC}

본 발명의 실시예들은 3차원 항해환경을 구현하기 위한 기술에 관한 것이다.

시뮬레이션은 적용 목적에 따라 이동 중이거나 정지한 객체를 통해 시행된다. 우선, 적용 목적에 따른 가상 객체에 대한 정확한 정의가 필요하다. 가상 객체는 시뮬레이션 결과의 효과를 확실히 하기 위해 현실적이어야 한다. 즉, 시각화 정보는, 시뮬레이션 결과의 신뢰도를 높이기 위해, 사용자가 시뮬레이션에 몰입할 수 있도록 하는 인터페이스를 가져야 한다.

특히, 인사사고에 의해 발생하는 해양 사고를 최소화해야 하는 선박간 또는 선박-해안간 해사서비스 목록인 MSP(Maritime Service Portfolio)를 평가하고 개발하기 위한 항해 시뮬레이션 방식의 개발에 있어서 고현실도 시각화 기술은 매우 중요하다.

MSP란, 항해 시 항만, 연근해 및 혼잡 또는 제한 수역, 대양 횡단, 해양, 극지방 및 원해 지역 등에 따라 달라지는 안전항해를 위한 정보요구사항을 충족시킬 수 있도록 제공하는 서비스 집합을 의미하며, NAV 59차와 NCSR 1차 회의를 통해 16가지 MSP가 제안되었다. MSP는 단일 IT장비를 개발하는 것이 아니라, 전자항법시스템(e-Navigation) 체계에서 적합하게 구축된 선박, 육상, 통신 인프라를 활용하여 안전항해를 위한 IT서비스를 의미한다.

시각화 기술이 MSP의 서비스와 효과가 사용자에게 직관적으로 인정받게 하고, 사용자들로 하여금 항해 안전을 위한 IT 서비스 개발하도록 돕는 것이 중요한 주요 이유이다. 최종 사용자를 위해서는, 시뮬레이션 도구가 선박이 세계적으로 항해하며 마주하는 근처 선박, 긴급상황, 지형, 주변 환경과 같은 현실의 환경적 조건을 대표하여 표현해야 한다. 시뮬레이션 프로그램은 또한 항해를 위해 필요한 전자해도표시시스템(ECDIS), 선박자동식별장치(AIS), 레이더(Radar), 그리고 기타 필수적인 시각화 요소와 같은 항해 도구들에 관하여도 고려되어야 한다. 이러한 요소들은 날씨, 해양, 선박 그리고 지형에 관한 것으로 분류할 수 있다. 특히, 지형 시각화는 항구, 협해 지형, 수심, 항로표지(AtoNs)와 항구 시설을 포함한 많은 요소를 포함하기 때문에, 모델링에 있어서 시간과 비용에 만감하고, 이는 시뮬레이션 결과에 영향을 끼치기도 한다.

항해 시뮬레이션에 유니티(Unity) 3D 툴을 사용함으로써 저가이면서 시간이 적게 드는 항해 시뮬레이션 지형 시각화를 구현하기 위한 3차원 항해환경 구현 방법을 제공한다.

적어도 하나의 프로그램이 로딩된 메모리; 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로그램의 제어에 따라, 항해 시뮬레이션에 대해 선박의 항로에 대한 주변 지형을 3차원으로 시각화 하는 것으로, 수심 정보(elevation data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 수심 지형을 생성하는 (1) 과정; 고도 정보(bathymetric data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 고도 지형을 생성하는 (2) 과정; 상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 병합하는 (3) 과정; 및 상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 항로표지시설을 배치하는 (4) 과정을 처리하는 3차원 항해환경 구현 시스템을 제공한다.

일 측면에 따르면, 상기 항해 시뮬레이션의 3차원 지형 시각화를 위해 인공위성 지도 서비스와 유니티(unity) 3D 툴을 이용할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 수심 정보와 상기 항로표지시설에 해당되는 항로표시정보는 전자해도(ENC)로부터 획득하고 상기 고도 정보는 디지털 고도 지도 데이터베이스로부터 획득할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 (1) 과정은, 전자해도(ENC)로부터 상기 수심 정보를 획득한 후 상기 수심 정보를 3차원 지형 시각화를 위한 RAW 파일로 변환할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 (2) 과정은, 3차원 지형 시각화를 위한 목표 지역을 설정한 후 디지털 고도 지도 데이터베이스로부터 상기 설정된 지역의 고도 정보를 획득할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 (3) 과정은, 상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 연결한 후 해당 지역의 위성 이미지를 오버레이 할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 (4) 과정은, 전자해도(ENC)로부터 부표의 위치와 속성을 획득한 후 상기 획득한 위치에 해당 부표를 상기 획득한 속성에 따라 배치할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로그램의 제어에 따라, 상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 다리, 건물, 나무, 항구 시설 중 적어도 하나의 3차원 객체를 배치하는 (5) 과정을 더 처리할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 (5) 과정은, 3차원 객체 데이터베이스를 포함하는 웹사이트로부터 상기 3차원 객체를 다운로드 한 후 상기 3차원 객체의 고유 위치에 따라 상기 3차원 객체를 배치할 수 있다.

컴퓨터로 구현되는 3차원 항해환 경 구현 방법은, 수심 정보(elevation data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 수심 지형을 생성하는 단계; 고도 정보(bathymetric data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 고도 지형을 생성하는 단계; 상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 병합한 후 위성 이미지를 오버레이 하는 단계; 및 상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 항로표지시설을 배치하는 단계를 포함하는 3차원 항해환경 구현 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, PC 환경이나 모바일 환경 등에서 사용할 수 있는 유니티 3D 기반 시각화 시스템을 제공할 수 있고, 유니티 3D를 이용하여 다양한 유형의 시뮬레이터를 위한 보다 쉬운 지형 시각화 방법을 제공할 수 있으며, IMO에 의해 제안된 16가지 MPS를 평가하는데 사용될 수 있는 현실적인 지형 시각화 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유니티 3D 기반의 지형 시각화 시스템을 이용함으로써 효과적인 MSP IT 시스템 및 서비스를 제공할 수 있고, 전자항법시스템(e-Navigation)에 대해 HCD(Human Centered Design) 상의 IMO 지침에 기초한 서비스 유용성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 항해 시뮬레이션 가상 객체를 정의한 표를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 3차원 지형 시각화를 위한 구현 방법을 도시한 순서도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 수심 지형 생성 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 고도 지형 생성 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 수심 지형과 고도 지형의 합성 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 항로표지 배치 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 3차원 객체 배치 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 항해 시뮬레이션에 사용될 수 있는 오픈소스 개발도구에 대해 분석하고, 유니티(Unity) 3D 툴을 사용함으로써 저가이면서 시간이 적게 드는 항해 시뮬레이션 지형 시각화에 목적을 둔다. 3차원 시각화 시스템을 위해 유니티 3D 엔진을 사용함으로써, 항해 시뮬레이션이 3차원 환경에서 비용이나 시간, 공간의 제약 없이 가능해진다. 유니티 3D 엔진은 또한 우리가 항구, 협해 지형, 수심, 항로표지(AtoNs)와 같은 더 정확한 3차원 가상 객체를 구동(생성)하는 것을 가능하게 하고, 현실화를 위한 다리, 건물, 나무 그리고 항구 시설과 같은 추가적인 객체도 제공한다. 항해 시뮬레이션의 3차원 지형 시각화에 필요한 몇 가지 고려사항은 다음과 같다.

① 다양한 시뮬레이션 시스템과의 연동을 위해 지형을 쉽게 수정할 수 있어야 한다.

② 시뮬레이션을 바위나 낮은 수면과 같은 위험한 지역에서 수행될 수 있도록 지형 시각화를 수심의 측면에서 정확하게 반영해야 한다.

③ 해로, 방향, 안전수역과 같은 항로표지정보(AtoNs)를 항해안전을 위해 정확한 위치에 위치시켜야 한다.

④ 건물, 자동차, 크레인, 컨테이너와 같은 3차원 객체를 시각화 함으로써 사용자의 인식과 몰입을 도와 사용자의 입장을 정확히 반영하여야 한다.

⑤ 일반 PC들에서도 사용될 수 있도록 객체의 이동에 관한 어떠한 오작동도 예방해야 한다.

본 명세서에서는 유니티 3D 오픈소스를 사용한 항해 시뮬레이션의 3차원 지형 시각화 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 유니티 3D에 기반한 일반적인 항해 시뮬레이션에 연결되고, 실험적으로 다각화 된다.

1. 관련 기술

1-1. 3차원 시각화를 위한 개발 도구 분석

개발 도구는 시스템 확장이나 더 나아가서는 다른 시스템에도 적용되고, 어떤 사용자든 접근하여 쉽게 편집하고 보조적인 업무에도 사용할 수 있는 항해 시뮬레이션의 목적으로 사용될 수 있어야 한다. 본 발명은 효율적으로 항해 시뮬레이션의 시각화 객체를 설계할 수 있도록, Lumion 3D, UC Win/Road나 Google Earth에 기반한 Ship Simulator, Unity 3D와 같은 다수의 시각화 개발 도구를 분석한다.

- Lumion 3D

Lumion 3D는 네덜란드의 Act 3D에서 개발한 3D 모델링, 렌더링 툴이다. 이것은 쉽게 환경을 생성하고 쉽게 움직이는 모델을 위치시킨다. 또한 강한 시각효과를 제공하고 쉬운 세팅이 가능하고, 영상을 만드는 것도 제공한다. 그러나, 3D 렌더링은 수동으로 작동하고, 시뮬레이션 결과와 연동이 불가하다. 즉, Lumion 3D는 시뮬레이션 결과와는 연동이 없는 많은 모델을 가진 수동 시각화에 사용된다. 이는 Lumion 3D가 어떠한 환경요소나 시뮬레이션 특징을 수정할 수 없기 때문에 항해 시뮬레이션에는 사용될 수 없음을 의미한다.

- UC Win/Road

UC Win/Road는 일본의 FORUM 8에서 개발한 도시 환경 시뮬레이션 툴이다. 이 툴은 육상 도시 환경과 교통흐름의 시뮬레이션을 위해 개발되었다. 그러므로, 이 툴은 쉽게 환경과 모델들을 위치 시킬 수 있고, 특징을 바꿀 수 있고, 각본대로의 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 그러나, 주요 기능이 육상환경과 교통흐름에 대한 시뮬레이션이므로 해양 환경의 시뮬레이션과 모델링에 많은 한계가 있다. 예를 들어, 이 툴은 조류나 바람, 그리고 항해의 중요한 요소인 선박모델에 관한 어떠한 설정도 할 수 없다. 상황을 시각화하는 데에 사용될 수 있을지라도, 시뮬레이션 결과가 만들어짐에 있어, 이 툴은 육상환경과는 완전히 다른 항해 시뮬레이션에는 많은 한계를 가지고 있다.

- Ship Simulator by using Google Earth

Google Earth는 구글의 인공위성 지도 서비스이고, Google Earth API를 이용한 다양한 어플리케이션을 개발하는 데 사용될 수 있다. 웹브라우저와 연결하고 Google Earth 플러그인을 설치함으로써, PC와 모바일 환경에서 시뮬레이션과 시각화를 수행할 수 있다. 이 툴은 인공위성 지도 서비스를 기반으로 하고, 지형에 관한 다른 어떠한 작업도 필요하지 않다. 그러므로, 항해 시뮬레이션이 Google Earth를 이용함으로써 가능하다. 그러나 Google Earth는 웹서버에 기반한 사용자의 컴퓨터가 필요하고 인터넷에 연결되어 있어야 한다. 또한 이 툴은 이미 사진의 형태로 찍어 놓은 인공위성 지도를 사용하기 때문에, 시각화에서 혼란을 야기할 수 있다.

- Unity 3D

유니티 3D는 미국의 유니티 technology에서 개발한 게임에 기반한 개발 툴이다. 주요 목적은 3차원 게임을 개발하는 것이지만, 이 툴의 강력하고 다양한 기능은 다른 목적으로 사용될 수 있다. 이 툴의 렌더링, 라이팅, 지형, 특수 효과는 매우 강력해서 고화질의 3차원 그래픽 이미지를 생성할 수 있고, 쉽게 모든 작업을 반복할 수 있다. 즉, 이 툴은 3차원 객체, 지형을 제어할 수 있고, 어떠한 의도된 결과를 시각화 할 수 있으며, 모델링과 시뮬레이션을 지원한다.

1-2. 항해 시뮬레이션의 시각화 시스템

도 1에 도시한 바와 같이, 항해 시뮬레이션은 최종 사용 목적에 따라 정적 객체와 동적 객체 두 개의 카테고리로 나눌 수 있다. 시뮬레이션 시각화에서 정적 객체란 시간에 따라 변하지 않는 객체를 말하고, 동적인 객체란 시간에 따라 변화하는 객체를 말한다. 동적 객체는 조류의 세기와 방향과 같은 항해 환경 객체를 조절할 수 있는 환경적 시각화 시스템으로 구성되고 시각화에 따른 주간과 야간, 항해에 관한 시간 세팅을 말한다. 이 과정은 선박 모델이 계획된 항로를 항해하는 과정이다. 정적 객체의 시각화는 항구 시설, 방조제, 다리나 AtoNs를 포함하는 초기 환경 조건을 설정하는 객체들을 말한다. 이런 정적 객체들은 수심과 해발고도 정보를 응용하고, 특정 지역, 방향, 안전수역에서의 항로를 포함한 지형과 AtoNs를 대표하고 위치시킨다. 또한 현실적인 3차원 시각화를 위해 건물, 자동차, 항구의 크레인과 콘테이너와 같은 객체들을 포함한다.

2. 3차원 지형 시각화의 현실화와 다각화

2-1. 3차원 지형 시각화 모듈을 위한 개발 툴

시각화 지형 객체는 유니티 3D에서 사용되도록 설계되어야 한다. 유니티 3D Asset Store를 이용함으로써, 개발과정에서의 시간과 노력을 절약할 수 있다. 3차원 지형 시각화의 개발은 다양한 툴과 유니티 Asset 아이템들을 필요로 한다. 다음은 개발 툴에 대한 설명이다.

- Global Mapper: 프로세스 벡터(processes vector)와 레스터(raster), 고도를 처리하는 GIS(Geographic Information System)이면서 뷰어, 변환, 편집 그리고 출력과 같은 일반적인 편집 기능을 제공한다.

- Terraland Downloader Asset: 고도 지도 데이터베이스는 NASA 서버에서 유니티 3D로 직접 다운로드 가능하고 지형을 이 고도 데이터를 사용하여 생성할 수 있다. 또한, 인공위성 이미지를 지리학적 좌표에 의거하여 지형에 덮어쓸(오버랩 시킬) 수 있다.

- Terraland Terrain Asset: 지형은 RAW라는 파일로 저장된다. RAW파일은 고도 지도 정보를 포함하는 이미지 파일이다.

- Terraland Earth Asset: 이 툴은 지구의 타원형 표면을 평면으로 전환한 지형이나 인공위성 이미지의 지리학적 위치(좌표)를 표현한다.

- TerraCity Asset: 다양한 편집허가와 관리 기능을 갖기 위해 유니티 3D에서 복잡한 도시를 생성할 수 있다.

- TerraBuoy Manage Asset: 이 툴은 3차원 화면에서 부표를 그것의 현실 위치에 위치시키는데 사용된다. 이는 지리학적 좌표를 3축 좌표로 바꾼다.

- TerraTrees Asset: 이 툴은 유니티 3D에 나무와 식물을 생성하고 지형상 정확한 위치에 이들을 위치시킨다.

- Google Sketchup Pro: 디자인, 토목공학, 기계공학 그리고 비디오 게임과 같은 다양한 분야에서 사용되는 3차원 모델링 개발 툴로써, 이 프로그램은 크레인, 다리 건물과 같은 3차원 객체를 설계하고 내보낸다.

- Photoshop: 이 툴은 고도지도, 수심 데이터의 화질을 수정하고 RAW 파일을 수정하는데 사용된다.

2-2. 3차원 지형 시각화 모듈 구조의 설계

고도 정보, 수심 정보, 항로표지정보(AtoNs)가 3차원 지형 시각화에서 중요하다. 고도 정보는 NASA의 디지털 고도 데이터베이스인 STRM v4.1에서 얻을 수 있다. 수심정보와 항로표지정보(AtoNs)는 전자해도(ENC, electronic navigation chart)에서 얻을 수 있다. 그리고, 수심과 고도 지형은 인공위성 이미지와 겹쳐 합병되고 생성된다. 항로표지정보(AtoNs)는 획득한 위도, 경도적 정보를 3축 정보로 전환함으로써 3차원 지형 안에 위치를 정할 수 있다. 건물, 다리, 항구시설(예를 들어 크레인이나 콘테이너), 자동차 그리고 나무와 같은 몇 개의 객체들도 또한 추가된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 3차원 지형 시각화를 구현하기 위한 전체 시스템의 전반적인 흐름도를 나타낸다. 지형 예시는 부산항이다. 여기서 제안하는 방법은 세계의 어느 지역에서도 정확한 3차원 시각화에 적용될 수 있다.

2-3. 수심 지형(bathymetric terrain)의 생성(201)

수심 지형은 Global Mapper를 이용함으로써 ENC 파일로부터 얻을 수 있다. ENC는 전자적 차트 디스플레이와 안전 항해 정보시스템에 일반적으로 사용되는 벡터에 기반한 전자 지도이다. 획득한 수심 정보를 유니티 3D에서 사용되고 시각화하기 위해 RAW파일로 전환한다. 상기한 수심 지형 생성 과정은 도 3과 같고, 도 4는 수심 지형 생성 과정을 통해 생성된 부산항의 수심 지형을 나타낸 것이다.

2-4. 고도 지형(elevation terrain)의 생성(202)

고도는 평균 수심에 기초한다. 고도 정보는 유니티 3D Terraland Downloader Asset을 사용하여 NASA의 디지털 고도 지도 데이터베이스인 SRTM v4.1로부터 얻을 수 있다. 이 데이터베이스에서 고도의 정확도는 오차범위 +90m~-90m이다. 이 시스템에 19,384㎢의 부산항을 3차원 지형 시각화의 목표지역으로 설정했다. 이 시스템에서 19,384㎠를 더 정확하고 저메모리의 시각화 시스템을 구현하도록 지정했다. 이 시스템에서 1cm는 현실의 1m를 의미한다. 상기한 고도정보 획득 과정과 고도 지형 생성 과정은 도 5와 같고, 도 6은 고도 지형 생성 과정을 통해 생성된 부산항의 고도 지형을 나타낸 것이다.

2-5. 수심 지형과 고도 지형의 합성(203)(204)

수심정보와 고도정보를 이용해 생성된 지형은 서로 연결되어야 하고, 이는 유니티 3D의 지형편집 툴을 이용하여 가능하다. 도 7은 수심정보와 고도정보를 연결하는 과정을 도시한 순서도이다. 이 과정에서 고도정보와 수심정보가 연결되었을 때, 결과 지형의 크기는 자동으로 축소된다. 따라서, 지형의 크기는 바뀌어야 한다. 이에 해당하는 과정은 도 8과 같다. 크기 조정 후 인공위성 이미지가 흐릿해지기 때문에, 인공위성 이미지는 지도에 다시 덮어 씌워야 한다. 이 과정은 도 9와 같다.

2-6. 항로표지(AtoN) 시설 생성(205)

선박 항해에서의 그 중요성 때문에 항로표지(AtoN) 시설들은 시뮬레이션에서 고려되어야 하는 중요한 요소 중 하나다. 항로표지(AtoN) 시설들 중, 부표는 여러 측면이 있다. 부산항의 3차원 지형에 꼭 포함되어야 하는 부표는 빨강, 초록, 노랑 부표이다. TerraBuoy Manager Asset이 사용된다. 이 Asset은 색, 높이 그리고 위치와 같은 부표의 특징을 식별할 수 있고, 자동으로 3차원 지형에 정확한 색상과 크기로 실제 위도, 경도를 지정한다. 첫째, 부표의 위치와 특징은 Global Mapper를 사용해 ENC파일로부터 추출할 수 있고 획득한 정보를 asset에 로드한다. 이 과정은 도 10과 같다. 도 11은 ENC에서 제공한 정확한 위치에 위치한 항로표지정보(AtoN)의 생성 결과를 보여주는 것이다.

2-7. 3차원 객체의 생성(206)

시뮬레이션 환경을 더욱 현실적으로 만들기 위해, 3차원 지형에 건물, 차, 항구의 크레인과 콘테이너와 같은 3차원 객체들을 설계하고 지정할 필요가 있다. 필요한 3차원 객체들은 3차원 객체의 데이터 베이스를 가진 Sketchup Warehouse라는 웹사이트에서 무료로 다운로드 가능하다. Sketchup Pro툴은 이 3차원 객체를 유니티 3D에서 불러올 수 있는 파일로 변환하는데 사용된다. 도 12는 이미 생성된 3차원 객체에 놓인 다리를 보여준다.

- 도시의 생성

도시를 생성하기 위해, 빌딩 객체를 TerraCity Asset 개발 툴을 이용해 위치시켜야 한다. 이 Asset은 실제 위도, 경도적 위치에 따라 건물을 위치시킬 수는 없지만, Photoshop을 이용해 질감을 편집할 수 있다. 예를 들어, 지도 표면에 빨간 점을 찍고 빨간점을 건물이라고 정의한다면, 건물 객체를 고유의 위치에 위치시킬 수 있다. 즉, TerraCity Asset은 다양한 색의 표면을 인식하고 식별할 수 있고, 표면을 인식하는 현명한 방식으로 건물을 위치시킬 수 있다. 또한 파일을 형성할 수 있는데, 다양한 종류의 건물이 폴더에 저장되고, 이를 통해 건물, 집, 아파트를 고유의 방식으로 위치시킬 수 있다. 이 과정은 도 13과 같고, 도 14는 도시 생성 과정을 통해 생성된 도시의 시각화 화면을 도시한 것이다.

- 나무의 생성

3차원 지형 시각화의 마지막 단계는 나무를 생성하는 것이다. TerraTrees Asset 개발 툴이 이에 사용된다. 이 Asset의 주요 기능은 TerraCity Asset과 같아서, 나무를 인공위성상 정확한 녹색 위치에 자동으로 위치시킬 수 있다. 이 과정은 도 15와 같고, 도 16은 나무 생성 과정을 통해 생성된 나무의 시각화 시스템에서의 모습을 도시한 것이다.

3. 결론

본 발명은 항해 시뮬레이션 시스템의 개발을 위한 3차원 토폴로지 시각화 시스템에 관한 것이다. 이를 위하여, 고도 지형과 수심 지형을 생성하고 두 지형을 병합하고 이에 위성 이미지를 중첩하고 3차원 객체를 배치함으로써 현실적인 지형 시각화 시스템을 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, PC 환경이나 모바일 환경 등에서 사용할 수 있는 유니티 3D 기반 시각화 시스템을 제공할 수 있고, 유니티 3D를 이용하여 다양한 유형의 시뮬레이터를 위한 보다 쉬운 지형 시각화 방법을 제공할 수 있으며, IMO에 의해 제안된 16가지 MPS를 평가하는데 사용될 수 있는 현실적인 지형 시각화 시스템을 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 유니티 3D 기반의 지형 시각화 시스템을 이용함으로써 효과적인 MSP IT 시스템 및 서비스를 제공할 수 있고, 전자항법시스템(e-Navigation)에 대해 HCD(Human Centered Design) 상의 IMO 지침에 기초한 서비스 유용성을 향상시킬 수 있다.

유니티 3D를 이용한 3차원 항해환경 구현 방법은 도 1 내지 도 16을 통해 설명한 상세 내용을 바탕으로 적어도 둘 이상의 동작을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 시스템을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 프로그램은 PC 기반의 프로그램 또는 모바일 단말 전용의 어플리케이션으로 구성될 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

1. 적어도 하나의 프로그램이 로딩된 메모리; 및
   적어도 하나의 프로세서
   를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로그램의 제어에 따라,
   항해 시뮬레이션에 대해 선박의 항로에 대한 주변 지형을 3차원으로 시각화 하는 것으로,
   수심 정보(elevation data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 수심 지형을 생성하는 (1) 과정;
   고도 정보(bathymetric data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 고도 지형을 생성하는 (2) 과정;
   상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 병합하는 (3) 과정; 및
   상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 항로표지시설을 배치하는 (4) 과정
   을 처리하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 항해 시뮬레이션의 3차원 지형 시각화를 위해 인공위성 지도 서비스와 유니티(unity) 3D 툴을 이용하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수심 정보와 상기 항로표지시설에 해당되는 항로표시정보는 전자해도(ENC)로부터 획득하고 상기 고도 정보는 디지털 고도 지도 데이터베이스로부터 획득하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 (1) 과정은,
   전자해도(ENC)로부터 상기 수심 정보를 획득한 후 상기 수심 정보를 3차원 지형 시각화를 위한 RAW 파일로 변환하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 (2) 과정은,
   3차원 지형 시각화를 위한 목표 지역을 설정한 후 디지털 고도 지도 데이터베이스로부터 상기 설정된 지역의 고도 정보를 획득하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 과정은,
   상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 연결한 후 해당 지역의 위성 이미지를 오버레이 하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 (4) 과정은,
   전자해도(ENC)로부터 부표의 위치와 속성을 획득한 후 상기 획득한 위치에 해당 부표를 상기 획득한 속성에 따라 배치하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로그램의 제어에 따라,
   상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 다리, 건물, 나무, 항구 시설 중 적어도 하나의 3차원 객체를 배치하는 (5) 과정
   을 더 처리하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 (5) 과정은,
   3차원 객체 데이터베이스를 포함하는 웹사이트로부터 상기 3차원 객체를 다운로드 한 후 상기 3차원 객체의 고유 위치에 따라 상기 3차원 객체를 배치하는 것
   을 특징으로 하는 3차원 항해환경 구현 시스템.
10. 컴퓨터로 구현되는 3차원 항해환경 구현 방법은,
    수심 정보(elevation data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 수심 지형을 생성하는 단계;
    고도 정보(bathymetric data)를 이용하여 항해 환경에 대한 3차원의 고도 지형을 생성하는 단계;
    상기 수심 지형과 상기 고도 지형을 병합한 후 위성 이미지를 오버레이 하는 단계; 및
    상기 수심 지형과 상기 고도 지형이 병합된 3차원 지형에 항로표지시설을 배치하는 단계
    를 포함하는 3차원 항해환경 구현 방법.

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