WO2010126176A1 - Method for partitioning region represented by contours into smaller polygonal zones and calculating digital elevation model data and geographic surface configuration data, and recording medium in which program for implementing method is recorded - Google Patents

Method for partitioning region represented by contours into smaller polygonal zones and calculating digital elevation model data and geographic surface configuration data, and recording medium in which program for implementing method is recorded Download PDF

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WO2010126176A1
WO2010126176A1 PCT/KR2009/002237 KR2009002237W WO2010126176A1 WO 2010126176 A1 WO2010126176 A1 WO 2010126176A1 KR 2009002237 W KR2009002237 W KR 2009002237W WO 2010126176 A1 WO2010126176 A1 WO 2010126176A1
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WO
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point
contour
line
contours
elevation
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Application number
PCT/KR2009/002237
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
최준수
김천
Original Assignee
Choi Joonsoo
Kim Choen
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Publication date
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05Geographic models
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation

Definitions

  • the present invention relates to the element technology required to visualize the topographic features of a region represented by contours, and more particularly, to decompose the region to be represented by the contour lines into detailed regions of the polygon mesh that can express the topographic features of the region. And how to generate three-dimensional digital elevation model (DEM) data for the area, or the data needed to construct the surface of the area, using the detail area obtained through the detailed area. .
  • DEM digital elevation model
  • GIS geographic information system
  • flight simulation In applications such as geographic information system (GIS), flight simulation, military training and operational simulation, three-dimensional computer games, virtual reality, etc., terrain data measured using satellite photographs, aerial photographs, ground surveys, etc. Requires skills to represent the terrain in the area.
  • GIS geographic information system
  • DEM three-dimensional DEM that displays the altitude of the grid points divided into finely uniform intervals.
  • a topographical surface construction technique for constructing the topographical surface of the region in close approximation to reality is also required.
  • satellite images have been widely used in a variety of applications, including general mapping, photogrammetry, and geographic information system (GIS) data acquisition and visualization. Since satellite images are distorted by the tilt of the satellite sensors and topographical variations on their surface, the images must be orthorectified in order to be able to be used in each application.
  • the satellite image represents an image distortion phenomenon in which the image pixel points are not placed at the correct position due to various factors such as the attitude of the satellite and the degree of tilt of the camera when the image is taken.
  • Orthorectification of satellite images is usually obtained by resampling pixels of satellite images using rational polynomial coefficients (RPCs).
  • RPCs rational polynomial coefficients
  • the optimal glass polynomial coefficients are indirectly computed using the optimization technique of the glass polynomial coefficients using ground control points (GCPs) and DEMs that are well distributed on the surface.
  • DEM is a numerical representation of a surface topography or terrain surface in the form of a raster grid for a particular area, which consists of the topographic elevation for each point of the ground surface sampled at regular intervals.
  • DEMs are used in forms that help to systematically interrogate modeling, analysis, visualization, and topographical features.
  • DEMs are created from various resources.
  • the DEM can be generated by automatically extracting the DEM from stereo satellite images (scenes) or stereo digital aerial photographs. However, automatic extraction from stereo images is not always satisfactory in mountainous regions. In most cases, DEMs for mountainous regions are obtained through interpolation calculations of many existing digital contour maps made by direct survey of the terrain.
  • a general surface reconstruction of a three-dimensional object from a set of contours is to determine a surface, which approximates an unknown surface using geometric information within the contour.
  • Contours are usually contours or contours obtained from cross-sectional data of computerized tomography (CT), magnetic resonance imager (MRI) or range sensors.
  • CT computerized tomography
  • MRI magnetic resonance imager
  • General surface reconstruction from contours can be divided into three subproblems. One is the problem of correspondence, the other is the branching problem, and the last is the tiling problem.
  • the correspondence problem is to determine which contours of a given level should be connected to which contours of adjacent levels. When a contour at a level corresponds to a single contour at an adjacent level, it is called a one-to-one correspondence.
  • a contour corresponds to two or more contours of adjacent levels, it is called a "one-to-many" response.
  • Branching problems arise when there is a one-to-many or many-to-many response between adjacent levels. It is how to connect the corresponding contours of adjacent levels.
  • the tiling problem is to construct a surface that connects the corresponding contour sets into a triangular mesh.
  • the surface reconstruction of the terrain transforms the contour data or terrain data of the DEM into a polygon mesh that can represent the terrain as a set of three-dimensional triangles or rectangles, and then visualizes the terrain by rendering the polygons.
  • a method of converting a contour into a polygonal mesh there is a method of connecting points on the contour to a triangle by the dilloni triangulation technique.
  • (A) shows a sub-domain between contour c 1 with vertices v 1 , v 2 , ..., v 11 and contour c 1 with vertices u 1 , u 2 , ..., u 6 .
  • a triangular mesh expressed by the Deloni triangulation technique.
  • a triangular mesh is prevent good representation of the terrain.
  • a triangle such as a triangle v 1 u 1 v 7 , v 1 u 1 v 2 is connected to two contours of different heights to represent an inclined plane.
  • the triangles v 1 v 7 v 9 , v 1 v 9 v 11 , v 11 v 9 v 10 connect the points of the contour line c 1 to represent the flat surface, which is a good representation of the topographical features with curvature between the two contours. can not do.
  • one of three vertices of a triangle is a case where the sub-domain is triangulated to be located at another contour line.
  • an elongated unreal triangle may be formed, or in the case where an unusual contour is given, triangulation may not be possible.
  • Topographical features of some regions include peaks, pits, hillsides, ridges, valleys, and canyons.
  • DEM data or terrain surface reconstruction data obtained by processing contours need to reflect these topographical features of the terrain as closely as possible.
  • a first object of the present invention is to provide a new terrain segmentation method for dividing a terrain represented by contour lines into a plurality of small regions capable of expressing actual geographical features.
  • Another object of the present invention is to provide a computer readable recording medium recording such application programs that can be executed by a computer or other computing device.
  • a method performed by a computer and decomposing a terrain represented by a contour set into detailed regions, by sub-domains, which are regions between adjacent contour lines using the contour set.
  • An active boundary element is provided that decomposes the terrain to be represented by a set of contour lines into subregions, characterized by being defined by corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
  • the step of obtaining the intermediate axis comprises: creating a contour tree representing correspondences between contours from data relating to the contour set; Calculating all sub-domains that are regions between adjacent contour lines using the contour tree; And calculating an intermediate axis for each sub-domain.
  • the boundary of the subregion is the point of contact between the center point of two largest circles located at each of the important point where the new segment starts and the important point which ends each time while tracking the intermediate axis, and the two active boundary elements which each of the two maximum circle contacts. It is defined as the radius segment of the largest circle connecting.
  • the key points include, among the points on the intermediate axis, end points that are points of the intermediate axis that intersect the corner boundaries of the polygon, junction points that are the center points of the largest circle in contact with three or more active boundary elements, and two points.
  • transition points which are the center points of the maximum circle in contact with the active boundary element, the center point where only one of the two active boundary elements changes.
  • an elevation calculation method comprising a.
  • an approximate slope line passing through the point is the maximum circle contacting the contact point p 1 which meets when the vertical line is lowered from the two adjacent contour lines c 1 and c 2 to the contour line c 1 close to the point.
  • the first line segment connecting the contact point p 1 and the center point of the largest circle and the second line segment connecting the center point of the maximum circle and the contact point p 2 It is determined by the line connecting. If there is no other contour line inside the contour line including the point, the approximate slope line passing through the point is different from the maximum circle in contact with the contact point p 1 that meets when the vertical line is lowered to the point on the contour line closest to the point point.
  • the first line segment connecting the contact point p 1 and the center point of the largest circle and the second line segment connecting the center point of the maximum circle and the contact point p 2 are determined. . Further, among the two adjacent contour lines c 1 and c 2 , the first maximum circle MC 1 contacting the contact point p 1 that meets when the vertical line is lowered to the contour line c 1 close to the point is the other contour line c 2 . If not, the approximate inclination line passing through the point is i) the first largest circle MC located on the intermediate axis MX of the contact p 1 and the two adjacent contour lines c 1 , c 2 .
  • the elevation calculation method further includes the step of obtaining the topographical feature of the detailed area to which the point to which the elevation is to belong. If the terrain features correspond to hills, valleys, or ridges and the elevations of two adjacent contours are different, it is preferable to apply the forged glass Hermite spline interpolation method during the elevation interpolation. If the feature of the terrain is the same as the canyon, or if the heights of two adjacent contours are equal, or if the height of the two adjacent contours defining the ridge is the same, or the feature of the terrain may be represented as convex (or concave). In the case of terrain such as a summit or a pond, it is desirable to apply a convex hullite spline interpolation method that reflects such terrain features well in the elevation interpolation.
  • a method for generating a DEM using a contour set which is performed by a computer, by using the contour set to form a sub-domain intermediate axis that is an area between adjacent contour lines Obtaining; Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis; Calculating a topographic feature of each detail area; And calculating the elevation of each grid point of the DEM by interpolating the elevations of two adjacent contour lines using a predetermined interpolation method according to the terrain feature of the detailed area to which the grid point belongs. And a set of all the center points of the largest circles in contact with the two active boundary elements, wherein the active boundary elements are defined as corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
  • the terrain feature calculation step of the detail region inspects the structure of the intermediate axis, and (1) when the segment belongs to the dangling subtree, the detail region of the segment is a relative elevation of adjacent boundary contours. Determined as part of any one of the ridges, valleys, and canyons, and (2) if the segment belongs to a cycle, the detail area of that segment shall be determined as hilly, ridge, or canyon, (3 ) If a segment belongs to a route, the detail region of that segment is determined by one of ridges, canyons, and hills, and (4) if the sub-domain does not have internal boundary contours, the region of that sub-domain is Decide on a summit or pool as a whole.
  • the cycle is a subset of intermediate axis edges with a closed shape
  • the dangling subtree is a maximum connected intermediate axis edge subset that does not belong to any cycle of the intermediate axis or does not belong to a path connecting the cycle
  • the path is a cycle Subset of mid-axis edges connecting them together.
  • the step of calculating the elevation of the grid point the step of calculating the approximate slope line passing through the grid point to obtain the elevation; And interpolating a distance ratio between two adjacent contour lines along the approximate inclination line based on the corresponding grid point and an elevation of the two adjacent contour lines using the interpolation method.
  • the approximate slope line is drawn at the maximum circle at any point on the intermediate axis, the approximate inclination line falls to two contacts (p 1 , p 2 ) with the two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) at the center of the maximum circle.
  • a line connecting line segments it is defined as a line passing through the grid point for which the elevation is to be obtained.
  • the DEM generation method if the topographical feature of the detailed region to which the lattice point belongs is hilly, valley, or ridge, and the elevations of two adjacent contours are different from each other, a forged glass Hermite spline interpolation method is applied during interpolation. It is preferable.
  • the topographic features of the detailed region to which the grid points belong are the same as the canyon, or the heights of two adjacent contour lines are the same, or the ridges, the heights of two adjacent contour lines defining the ridges are the same, or the topographic features are convex (or In the case of terrain, such as a summit or a pond, which may be represented by concaveness, it is desirable to apply a convex hullite spline interpolation method that reflects such terrain features well in the elevation interpolation.
  • a computer-implemented method of reconstructing a three-dimensional surface of a terrain represented by a contour set, using the contour set is a sub-domain that is an area between adjacent contour lines.
  • a boundary element is provided, wherein the three-dimensional surface reconstruction method of the contour representation terrain is defined by the edges and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
  • the quadrangles of the disassembled subregions further include subdividing into two triangles.
  • the elevation calculation step includes calculating an approximate slope line passing through the elevation calculation point; And calculating the elevation of the point as the elevation of the point by interpolating the distance between two adjacent contours of the point along the approximate inclination line and the elevation of the two contours adjacent to the point using a predetermined interpolation method. It is preferable to include.
  • a computer-implemented method of reconstructing a three-dimensional surface of a terrain represented by a contour set, using the contour set is a sub-domain that is an area between adjacent contour lines.
  • a computer-readable recording medium recording a program for executing each step of each method as described above.
  • the terrain-related data from the contour line such as obtaining the height data of a specific position from the contour line data
  • it is more effective to first analyze the features of the terrain that the contour data means or to represent and then indirectly extract the desired data from the features of the terrain. For example, if you find critical points that represent topographical features well from the contours, and find a break line that connects them, the topographic features that are represented by lines such as mountain peaks, ridges, or valleys of the terrain. Can be expressed well.
  • the line elements were extracted from the contours and the terrain data were indirectly extracted.
  • the terrain segmentation method proposed by the present invention is an extension of such a concept, and the polygons are represented as planes by decomposing the contour region from the contour data into polygons connecting the critical point on the dividing line and the points on the contour line. It can be used to express geographic features such as hills, ridges, valleys, and canyons. Therefore, compared to the existing technology, it is possible to express various topographical features closer to reality.
  • the elevation calculation technique proposed by the present invention more realistically calculates the slope line of the terrain in the region between the contour lines and uses an interpolation method proportional to the distance on the slope line. Elevation can be calculated in a conventional way. Using this method, contours can be used to calculate approximate elevation data for a specific location more accurately than conventional methods, without actually going to the field and using techniques such as triangulation or Global Positioning System (GPS). .
  • GPS Global Positioning System
  • the DEM generation method proposed by the present invention divides the area represented by the contour into small sub-regions, each sub-region to have such features as hilly, ridge, valley, canyon, summit or pool
  • DEM data elevation data for grid points
  • an interpolation method for the terrain feature For example, for hills, ridges, and valleys, forged glass Hermite interpolation can be used to calculate height data, and in the case of tops or puddles, convex glass Hermite interpolation can be used to calculate more realistic height data. .
  • the DEM can be made to be a more realistic surface by changing the height smoothly rather than changing the height rapidly.
  • the contour is converted into a polygon mesh that can represent the terrain as a set of three-dimensional triangles or squares. Then, the terrain is visualized by rendering the polygons.
  • Existing methods of converting contour lines into polygon meshes have disadvantages such as unrealistic polygon meshes or unrealistic shapes of squares or triangles.
  • the polygon mesh is made by the method proposed in the present invention, it is possible to reconstruct a three-dimensional surface of a shape that conforms to the features of the terrain a little more than the conventional method.
  • FIG. 1 (A) of FIG. 1 is an example in which a sub-domain between two contours is represented by a triangular mesh by a dilloni triangulation technique, and FIG. 1 (b) shows that one of three vertices of a triangle is located at another contour.
  • Example of triangulation of a domain is an example in which a sub-domain between two contours is represented by a triangular mesh by a dilloni triangulation technique
  • FIG. 2 shows a contour tree and sub-domains of an exemplary set of contours.
  • 3 and 4 are views for explaining the concept of the intermediate axis and the detail region of a polygon having a simple polygon and a hole.
  • 5 and 6 are views for explaining a method for calculating the intermediate axis of the polygon.
  • FIG. 7 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (a).
  • FIG. 8 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (b).
  • FIG. 9 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG.
  • FIG. 10 illustrates the decomposition of a particular sub-domain into subregions based on a segment of a typical intermediate axis with cycles and dangling subtrees.
  • FIG. 11 is an example plotting a planar graph showing the mid-axis of a sub-domain with four contours c 2 , c 3 , c 4 , c 5 inside contour c 1 .
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional linear interpolation method for calculating an elevation of an arbitrary point P between two contour lines.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of obtaining an inclination line and linearly interpolating an elevation of a desired point using the gradient line.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a method of performing elevation calculation of a hillside region by the forged hermite interpolation method.
  • 15 is a diagram for explaining a tilt calculation method at an intersection point between an intermediate slope line and a contour line.
  • 16 is a diagram for explaining an interpolation method relating to a top and a pool.
  • 17 and 19 are diagrams for explaining elevation calculations when the terrain feature is a ridge.
  • 18A and 18B are views for explaining elevation calculations when the terrain feature is a valley.
  • 18A, 18C, and 20 are views for explaining elevation calculations when the terrain feature is a canyon.
  • FIG. 21 illustrates a configuration of an application program implementing the DEM automatic generation method according to the present invention and a configuration of an apparatus for executing the same.
  • Fig. 22 is a flow chart showing the flow of a procedure for generating DEM result data by this application program processing DEM input data.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining a calculation method of grid point coordinates for a set of contour lines.
  • FIG. 24A is a graphic representation of an exemplary contour line used as the source data of the present invention
  • FIG. 24B is a graphic representation of DEM result data generated by the method proposed by the present invention.
  • FIG. 25 illustrates a straightening of all segments of the intermediate axis illustrated in FIG. 4, and FIG. 26 illustrates a state in which all quadrangles of FIG. 25 are divided into two triangles.
  • Contours can be obtained from stereo satellite images, stereo aerial photographs, and other direct surveys.
  • the source data of the present invention is such contour data.
  • FIG. 24A is a graphical representation of exemplary contour lines used as source data of the present invention.
  • Figure 24 (b) is a graphical representation of the DEM result data generated by the method proposed by the present invention.
  • Contours as source data are approximated as simple polygons that connect adjacent vertices with line segments, and all points on the contour have the same height value.
  • an integer n representing the total number of contour lines constituting the contour set and a definition of each of the n contour lines are required.
  • Each contour is defined by the number k 1 of the total vertices to which the contours are to be expressed, the height h 1 of the contours, and the two-dimensional coordinates of k 1 vertices. 27 illustrates a data structure of such a contour set.
  • the vertices of the contours can be known by connecting all the vertices of the polygons. Therefore, knowing the total number of vertices and coordinates of a contour can trace the contour of the contour.
  • Terrain modeling contours have certain limitations with regard to the geometry allowed. For example, two contours should not overlap each other. Terrain is modeled in the form of a complete nesting hierarchy of contours. That is, some contours encompass any number of other contours, but are completely contained within only one other contour of the next higher level, and no contours intersect the other contours.
  • the terrain segmentation approach proposed by the present invention is a polygonal mesh, that is, a region having geographic features such as hills, ridges, valleys, and canyons represented by planes of sub-domains, which are divided by contour lines. Decompose into rectangular polygons, but find the critical points from the contours that represent the topographic features of the sub-domains, and break them up using break lines connecting the critical points. to be. Each polygonal area thus broken down is called "zones.” After all, the detail region is a polygon region connecting the critical points on the dividing line connecting the critical points and the points on the contour line. This will be described in more detail below.
  • Contour trees are data structures that describe hierarchical relationships between contour lines.
  • the corresponding problem of determining adjacent contours to be connected together can be solved by utilizing the contour tree.
  • 2 shows a contour tree and sub-domains of an exemplary set of contours.
  • Total contour lines c 1 , c 2 are exemplary set of contours.
  • the correspondence can then be used to build a contour tree for all contours.
  • Inclusion relationships between the contour lines can be determined using the trajectory (coordinate) and height information of each contour line.
  • the trajectories of the contours are calculated using the number of vertices and the coordinates of each contour. .
  • the traces of all the contour lines obtained can be expressed as shown in FIG.
  • the tree structure of FIG. 2B is a contour tree with respect to the contour line of (a).
  • the contour tree is used to calculate all the sub-domains.
  • the sub-domain ⁇ i is defined as the area between each adjacent contour in the contour tree.
  • a sub-domain is represented as a polygon with no holes inside or with one or more holes. That is, the outer boundary contours defining the sub-domains can be viewed as a polygon, and the inner boundary contours within them can be viewed as holes in the polygon.
  • contour c i has an elevation value h i and c i lies inside some c j (where j ⁇ i for i ⁇ 2).
  • the outermost contour c 1 encompasses all other contours and it is a domain defined by two open sets of planes, the unqualified domains ⁇ 0 and c 1 , which in turn are n mutually open sets by different contours. (disjoint open sets) are separated by ⁇ i .
  • Each sub-domain ⁇ i has an outer boundary contour c i and k i immediately adjacent inner boundary contours c j (where j> i). For example, in FIG.
  • the sub-domain ⁇ 1 is an approximate polygon defined by the outer boundary contour c 1 and is a polygonal region having one polygon hole defined by the inner boundary contour c 2 therein
  • Sub-domain ⁇ 7 is an approximate polygon defined by the outer boundary contour c 7 and is a polygonal region with three polygonal holes defined therein by the inner boundary contours c 8 , c 9 and c 12 .
  • the sub-domain ⁇ i has a local pole and the sub-domain is normal or a pool.
  • the sub-domains ⁇ 8 and ⁇ 14 correspond to this.
  • c i is the inner boundary of the sub-domain ⁇ j , consider them by considering the elevation relationship between h i and h j . If h i > h j , ⁇ i is normal and else it is a pool.
  • contour c i corresponds to one contour c i + 1 .
  • the sub-domain ⁇ 1 corresponds to this.
  • the sub-domain ⁇ i is a mixture of hills, ridges, valleys or canyons.
  • the sub-domain ⁇ i is a mixture of outbound hills and ridges; in other cases, inbound hills, valleys and canyons .
  • contour c i corresponds to k i contours.
  • This is equivalent domain ⁇ 7 - In Fig. 2 (b), for example sub. This case is called one-to-many branching and it forms a complex terrain. In that case the sub-domain ⁇ i is a mixture of hills, ridges, valleys and canyons.
  • FIG. 3 exemplarily shows the shape of the intermediate axis of the simple polygon P.
  • the medial axis (MX) of a simple polygon P is the trace of the center points of the circles (called 'Maximal Circles (MC)') contained within the polygon P and tangent to the polygon P at two or more points. The relationship between these maximum circles is such that no maximum circle is a complete subset of the other maximum circles in the polygon P.
  • the middle axis MX is a simple tree graph consisting of vertices and edges connecting the vertices, where the edges are parabolic arcs or straight line segments.
  • the graph of the intermediate axis may further include cycles surrounding each hole, and in some cases, may further include a path connecting each cycle.
  • the middle axis MX is closely related to the generalized Voronoi diagram of the corner segments of polygon P and their endpoints.
  • a generalized Voronoi diagram of a polygon's edges and concave vertices (RV, a vertex larger than 180 degrees in size) differs from the polygon's mid-axis at a portion near the concave vertex of the polygon. .
  • the intermediate axis does not have any edges connected to the concave vertices RV, whereas in a typical Voronoi diagram there is always an edge connected to the concave vertex RV.
  • the middle axis of the polygon can be calculated in O (n (logn + h)) time.
  • n is the number of edges of the polygon and the hole
  • h is the number of holes.
  • the intermediate axis of a polygon with holes is a general planar graph with parabolic arcs or straight line segments. Computing the intermediate axis of a simple polygon or a polygon having several holes therein is called a medial axis transformation (MAT).
  • MAT medial axis transformation
  • KP Key points
  • the corners and concave vertices of polygons that contact the maximum circles (MCs) are called active boundary elements, and are located on the middle axis (MX) depending on the number of active boundary elements that contact the maximum circle.
  • MX middle axis
  • JP junction points
  • the center point of the maximum circle (MC) in contact with the two boundary elements is the regular point (RP), and in particular, the normal point at which one of the two active boundary elements changes is called the transition point (TP). do.
  • KP important point of the intermediate axis (MX).
  • Segment of the intermediate axis is the maximum subset of the intermediate axis that is uniquely associated with two distinct active boundary elements. That is, each segment of the intermediate axis is a set of all the center points of the maximum circles MC that contact the same two active boundary elements.
  • a segment of a transition point TP 1 and TP 2 in both end points is a set of the largest circle center to the edges e and the RV apex of the polygon in the active boundary element. Both endpoints of each segment Sg are important points.
  • a corresponding intermediate axis can be generated for each sub-domain ⁇ i defined in the hierarchy of terrain contours.
  • the outer contour of each sub-domain ⁇ i is a polygon defining the intermediate axis
  • the inner contours of each sub-domain ⁇ i are holes in that polygon.
  • 5 and 6 are views for explaining a method for calculating the intermediate axis of the polygon. A method of calculating the intermediate axis of the polygon will be described in detail with reference to this.
  • the middle axis of the polygon is made in the form of a normal graph. As illustrated in FIG.
  • the middle axis of the polygon without a hole is in the form of a tree graph without a cycle
  • the intermediate axis of the polygon with a hole is in the form of a general graph in which a cycle exists as illustrated in FIG. 4.
  • the vertices of this graph are the midpoints of the middle axis
  • the edges of the graph are segments that connect the two important points, with the active circle element of the largest circle centered on the segment.
  • FIG. 5 (b) shows a graph showing the middle axis MX of a given polygon.
  • a given circle is given a maximum circle with a center point and an active boundary element of that maximum circle.
  • one of the convex vertices (v 1 , v 2 , v 3 , v 4 , v 6 , v 7 ) of the polygon begins with the key points.
  • the intermediate axis is calculated by tracing the center point of the maximum circle that is in contact with the active boundary element and the size of the circle changes continuously.
  • tracking a center point we find one segment that connects the key point that we started with by calculating the next key point. If the newly calculated next critical point is the end point, we finish tracking the center of the maximum circle.
  • a segment connecting j 2 and v 1 is created and the tracking ends. If the newly calculated next critical point is the transition point (t 1 , t 2 ), one of the active boundary elements of the largest circle is changed and another new segment starts from this transition point. For example, in the case of tracking along the transition point t 1 at the critical point j 2 in FIG. 5 (b), the active boundary element changes from e 1 , e 5 to e 1 , v 5 , and a new segment Begins.
  • the maximum circle is in contact with three or more active boundary elements, in which case one or more segments are connected at the connection point.
  • the remaining segments start with the segment you just started tracking, then track all the new segments, then start tracking.
  • two additional segments are connected at the connection point j 3 . Either first track the segment associated with v 4 or the segment associated with j 4 , then track all segments that can be tracked from that segment, then track the other segment.
  • segments created by two active boundary elements there are three types of segments created by two active boundary elements, as shown in FIG. As illustrated in (a) of FIG. 6, when the active boundary element is two vertices, the segment is in the form of a straight line. As illustrated in (b), one active boundary element is a vertex and the other active boundary element is In the case of polygon edges, it becomes parabolic, and as illustrated in (c), the segments created by two polygon edge active boundary elements are in the form of straight lines.
  • the end point of each segment is i) the point where the extension line of the segment meets a line extending perpendicular to the polygon edge at the concave vertex of adjacent active boundary elements, or ii) at the convex vertex of the adjacent active boundary elements.
  • the point that meets the extension line that bisects the vertex angle is determined to meet first.
  • FIG. 7 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (a).
  • the end point of the middle axis segment MX m is the extension line of the segment i) the active boundary element edge e i + 1 at the concave vertex v i . in that the lines and meets vertical extension to m i and ii) a concave vertex v point for the active boundary element edge e j + 1 from j to see the vertically extending line and determines a point of m j before meeting the end of the intermediate shaft MX m .
  • the end point of the intermediate axis segment MX m is determined to be m i in the same manner.
  • FIG. 8 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (b).
  • the point m i precedes the point m j that meets the extension line of the bisector of vertex v j .
  • the end point of the intermediate axis segment MX m in FIG. 8 (b) is determined as m i
  • FIG. 8 (c) is m i and the end point is determined as m j , FIG. 8.
  • the end point of the intermediate axis segment MX m is determined by m j .
  • FIG. 9 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG.
  • An intermediate shaft that is an extension of the segment MX m convex vertex v in i points m i is the active boundary element concave vertex v j of intersection with each bisector h i1 of the meeting and the vertical extension h j2 for the edge e i connected thereto so ahead of m j
  • Point m i is determined as the end point of the intermediate axis segment MX m .
  • the sub-domain which is the object to be divided, is divided into small regions (detailed regions) corresponding to each segment of the intermediate axis by finding its intermediate axis, thereby matching the face (detailed region) to a line (segment).
  • Region division in the form of a form is called quasi-dual medial axis decomposition.
  • transition point TP 1 which is the starting point of the new segment Sg, is met.
  • the transition point TP is the maximum circle MC 1 in the first two active boundary element e 1 and RV 1 two radii of the largest circle MC 1 to connect the contact point of the line R 3 and R 4 are one of detail area 30 It becomes a boundary line. Also keep track of the intermediate axis (MX) past the transition point TP 1 to meet the new transition point TP 2 .
  • Fig. 4 shows the decomposition of a sub-domain between the polygon with holes, i.e., the inner contour 42 and the outer contour 44, into subregions, in which case the subregions are divided in the same way. That is, the radial line made in both end JP 1 and JP 2 of the segment Sg to the maximum circle MC 1 and MC contact 2 is in contact with each of the two active boundary element e 1 and e 2 of the respective end R 5, R 6, R 7 , R 8 together with the two active boundary elements e 1 and e 2 become the subregion 40 of the segment Sg.
  • FIG. 4 shows the decomposition of a sub-domain between the polygon with holes, i.e., the inner contour 42 and the outer contour 44, into subregions, in which case the subregions are divided in the same way. That is, the radial line made in both end JP 1 and JP 2 of the segment Sg to the maximum circle MC 1 and MC contact 2 is in contact with each of the two active boundary
  • FIG. 4 illustrates an example in which sub-domains with holes are decomposed into subregions according to such subregion determination criteria, and both end points of all segments belonging to the intermediate axis of the polygon with holes and the two active boundaries of the segments. Shows all radial segments connecting points that touch the element.
  • the radius segment (the detail region boundary line) and the active boundary element divide the inside of the polygon into detailed regions of the segments.
  • the sub-domain OMEGA i is matched with the corresponding terrain feature for each subregion.
  • identification of the topographical feature is accomplished by examining the structure of the intermediate axis MX by pseudo-dual intermediate axis division of the target terrain. As illustrated in FIG. 10, the intermediate axis MX of the sub-domain ⁇ i , defined as the area between the outer contour line 56b and the inner contour line 56a, is a general planar graph with cycles 52.
  • cycle 52 refers to a subset of intermediate axis edges having a closed shape
  • the path is a subset of intermediate axis edges connecting the cycles to each other.
  • the maximum connected intermediate axis edge subset that does not belong to any cycle of the intermediate axis MX or does not belong to the path connecting the cycles is also called dangling sub-tree 50.
  • FIG. 11 is an example of plotting a planar graph showing the mid-axis of a sub-domain with four contours c 2 , c 3 , c 4 , c 5 inside contour c 1 .
  • the segments of the intermediate axis belong to the cycle of the intermediate axis graph, belong to the path connecting the cycles, or belong to the dangling sub-tree.
  • P 1 is a path (Path) to connect the cycles CL 2 and CL 4.
  • the detailed areas corresponding to the segments of the intermediate axis are classified as follows according to whether the segments belong to a cycle, a dangling subtree, or a path connecting the cycles.
  • the detail region of the segment may be part of a ridge, part of a valley, or part of a canyon, depending on the relative elevation of the bounding contours.
  • the sum of the corresponding detail regions of all segments in one dangling subtree becomes a continuous ridge or a continuous valley or canyon.
  • the detail region 50 of the dangling subtree is ridge, whereas in the opposite case, the dangling subtree Detail area 50 is a valley.
  • the detail region 50 of the dangling subtree becomes a ridge or a canyon.
  • the distinction between these two cases cannot be judged by the boundary contours alone, but can be judged by the difference between the altitude of the contour line just outside the contour boundary and the elevation of the inner contour line just inside the contour boundary. For example, if the elevation of the contour just outside of the outer boundary contour is high, the detail area of the segment is a canyon, otherwise it is a ridge.
  • subregion corresponding to all segments of the middle axis (MX) of sub-domain ⁇ i corresponds to the topographical features of any one of the ridges, valleys, hills, canyons, summits, and ponds. have.
  • a method of generating DEM data from contour set data as source data using the terrain segmentation method described above will be described.
  • the next task for generating the DEM is to calculate the heights for the surface points within each subdivision.
  • the elevation of the desired ground points is calculated by the interpolation method of the elevations of two adjacent contours.
  • a conventional representative interpolation method for calculating the elevation of any point P between two contour lines 61, 62 is a vertical line, i.e., the shortest, from that point p to both contour lines 61, 62. Determined by the ratio of the distances d 1 and d 2 . This is represented by the following equation (1).
  • h p is the elevation at point P
  • h 1 and h 2 represent the elevations of two contours (61, 62)
  • d 1 and d 2 are the two contours (61,62) at point p, respectively.
  • the shortest distance to) is shown, respectively.
  • the problem with this shortest-range interpolation method does not show consistency in elevation calculations.
  • the elevation at point q in FIG. 12 is determined according to the ratio of the lengths of the two vertical lines, respectively, down to the two contour lines 61 and 62 at that point. Elevation has a property that varies somewhat continuously. Since the q point and the p point exist on almost the same slope line, interpolation using the same proportional expression based on the same slope line (path) can ensure the continuity of the elevation. Nevertheless, the existing interpolation method calculates the elevation by using different proportional equations when calculating the elevations of two points p and q, and thus the inconsistency is relatively high. Therefore, there is a lack as a model of the elevation calculation.
  • the present invention proposes a new interpolation method that can calculate the elevation more precisely by using a medial gradient line model using a flux line model. Similar to the electric flux lines representing the electric field distribution between the high and low potential planes, the contours are viewed as equipotential lines and are directed from the high points (contour line c 2 ) to the low points (contour line c 1 ). It has been known previously that gradient line models can be created to describe the paths of the slopes of the statue.
  • the slopes ( ⁇ ) have the properties of orthogonality, non-intersection, and monotonicity, as well as the nature of the electric flux in the electric field. Orthogonality is the property that slopes and contours are perpendicular to one another everywhere. The comparative difference is that the slope lines do not meet and do not prune each other. Monotonic variability is the property that elevation varies monotonically along the slope line between two neighboring contour lines with different elevations.
  • the present invention proposes a method of using a flux line between two contours, i.e., an intermediate gradient line (also called an "approximate gradient line"). That is, a method of calculating an approximate inclination line ⁇ passing through an arbitrary point p to obtain an elevation and interpolating using it.
  • the approximate slope line through point p is considered to be the same as the flux line through point p.
  • the elevation of point p can be obtained by finally calculating the flux line passing through that point and using it to establish a proportional equation for interpolation.
  • a method of obtaining a flux line will be described with reference to FIG. 13A.
  • the middle axis (MX) is the trace of the center points of all the maximum circles between the two contour lines (c 1 , c 2 ), as mentioned above.
  • the draw up any source in the sense of c on the intermediate shaft (MX) are obtained two contours (c 1, c 2) and the two contact points (p 1, p 2). If you connect two segments that fall from the center of the maximum circle c to the two contacts (p 1 , p 2 ) with two contours (c 1 , c 2 ), that is the flux line for the center point c.
  • This flux line that is, the approximate inclination line
  • ⁇ i is a reference line for establishing a proportional formula for elevation calculation in the present invention.
  • the middle slope line ⁇ i is defined by two line segments [p i , c i ] and [c i , p i + 1 ].
  • c i is the center of the circle on its intermediate axis MX
  • p i and p i + 1 are the contacts of the maximum circle 72 centered on c i and the two contour lines c 1 , c 2 .
  • any intermediate slope ( ⁇ i ) satisfies the orthogonality, the non-difference, and the monotonic variability. That is, they reach the contour lines c 1 and c 2 at right angles everywhere (orthogonality).
  • the middle slope line between two contours of different elevations does not intersect each other (non-crossing). This is because the trajectories of the two tangent points on the two contour lines c 1 , c 2 of the largest circle moving in one direction along the intermediate axis segment move in the same direction along the contour line.
  • the height of a point between two contour lines (c 1 , c 2 ) is calculated to be monotonous along the arbitrary intermediate slope line ( ⁇ i ) (monovariance).
  • the intermediate axis MX is a continuous line and therefore there is an intermediate slope line ⁇ i passing through it at any point within the two contour lines c 1 , c 2 . Therefore, by using the intermediate gradient line ( ⁇ i ) model, it is possible to obtain the elevation of all the points on the line ( ⁇ i ).
  • the elevation calculation of any point located on the same middle slope line ⁇ i is interpolated using the same proportional expression based on the middle slope line ⁇ i . Therefore, unlike the conventional interpolation method described with reference to FIG. 12, an elevation calculation that reflects a characteristic in which elevation is continuously changed along the same flux line may be performed, thereby maintaining consistency of the elevation calculation.
  • the forged hullite interpolation method when the elevations of two adjacent contour lines are different, such as hillsides, valleys, ridges, and the like.
  • convex Hermite interpolation which is an interpolation method that well reflects the topographical features. Even if the feature of the terrain is a ridge, the convex hull is also confined if the heights of two adjacent contours defining the ridge are the same, or if the feature of the terrain is a convex (or concave) terrain such as a summit or a pond. It is more preferable to apply the mite interpolation method.
  • FIG. 14 In order to interpolate the elevation of a point in a sub-domain of a set of contours, what terrain features the sub-domain areas between them (exactly the subregions of the segment of the intermediate axis dividing the sub-domain areas) have? Assume that it is predetermined in the manner described above. Intermediate slope line ( ⁇ ) is started from a point p i + 1 on the contour c i + 1 and it is assumed that ends at a point on the contour p i c i.
  • the elevation h of any point p on the middle slope line ⁇ can be calculated by interpolation along the middle slope line ⁇ .
  • Let d i and d i + 1 are the distances from point p to p i and p i + 1 , respectively, along the middle slope line ⁇ .
  • the simplest kind of interpolation is linear interpolation defined as in Equation (2) above (see FIG. 13B).
  • Formula (2) is substantially the same as Formula (1).
  • this linear interpolation method causes a problem that the intermediate gradient line is not smooth at the point on the contour line because the first derivative is discontinuous in the contour line.
  • a cube interpolation method can be used to create a smoother intermediate slope. The reason is that the middle slope provides the continuity of the first derivative in the contour. In other words, the middle slope line is smooth in the contour line.
  • this method has the disadvantage of interpolating elevations outside the effective range [h i , h i + 1 ] of the elevations on its intermediate slope line ( ⁇ ).
  • Forged Hermite interpolation utilizing cubic Hermite spline or rational Hermite spline can be used to eliminate this drawback.
  • a monotone rational Hermite spline is used to satisfy this property, since the height must be monotone for the point between two points with different elevations.
  • the elevation h of any point p in the two contours (c i , c i + 1 ) is determined according to the monotone rational Hermite spline.
  • the spline on the middle slope line ⁇ is as shown in Equation (3) below.
  • Figure 14 (b) shows the middle slope line ( ⁇ ) ) Shows a monotonous change in a slightly curved downward direction compared to the straight line.
  • g i and g i + 1 are the slopes (or derivatives) at two points (p 1 , p 2 ) where the intermediate slope ( ⁇ ) meets two contours (c 1 , c 2 ).
  • i 1, 2, ...
  • Gradient g j is the inner contour of the like, the point of the contour passing through the p j c j shown in Figure 15 c j + and the external contour c j - two intermediate slope line ⁇ + (inner contour at the point p j c j A linear slope 92 between two points p j + and p j ⁇ that meets ⁇ ⁇ (which is an intermediate slope extending from the point p j to the outer contour line c j ⁇ ), respectively. More specifically, if the contour c j is non nor even the outermost contour innermost contour slope line ⁇ ( ⁇ + and ⁇ -sum of) the two sub-domain ⁇ j + and ⁇ j-extended to Can be.
  • c j is the outer boundary of sub-domain ⁇ j + or the inner boundary of sub-domain ⁇ j ⁇ .
  • h j + ⁇ j + the elevation of the internal contours of, h j - a j ⁇ - is the elevation of the outer contour.
  • j + l is the sub-domain and ⁇ j + a medium slope of the line length extending in the ⁇ +, l j-sub-a length of - the intermediate slope line extending in the ⁇ -domain ⁇ j.
  • the slope (derivative) at the point p j g j can be approximated by the following equation (4).
  • h 1 is the height of the outermost contour c 1 and h 1 + is the height of the inner contour of c 1 .
  • h n is the height of the innermost contour c n and h n - is the height of the outer contour of c n .
  • l 1 + and l n ⁇ are also the lengths of the extended intermediate slope lines ⁇ + and ⁇ ⁇ in the sub-domain ⁇ 1 + and in the sub-domain ⁇ n ⁇ as described above.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining an interpolation method relating to a summit and a pond. If a contour does not contain any other contours, that contour area corresponds to either a top or a pond.
  • the topographical feature of the innermost contour c n inner region in FIG. 16 compares the height of the contour with the contour c n-1 immediately adjacent to it and is normal if the former height h n is higher than the latter height h n-1 and vice versa. If it is a pool.
  • the inner region is divided into a plurality of detailed regions by using the intermediate axis MX and important points in the inner region as shown in FIG. For example, to find the elevation h p of a point p , first obtain the flux line passing through that point, that is, the approximate (or intermediate) slope line ⁇ p , as described previously. In FIG. 16, when there is no other contour line inside the contour line c n including the point p, it is a normal or puddle terrain.
  • the approximate inclination line passing through the point p is in contact with the contour line c n at another point p 2, where the maximum circle MC contacting the contact point p 1 meets when the vertical line is lowered to the point on the contour line c n closest to the point p.
  • the contact point p 1 and the maximum circle (MC) connected to the second line segment connecting the center point p 3 and the contact point p 2 of the first line segments and the maximum circle (MC) connected to the center point p 3 lines from just Approximate (or intermediate) slope line ⁇ p .
  • the middle slope line ⁇ p passing through the point p in FIG. 16A may be approximately modeled as the convex line 110 in FIG. 16B.
  • Various known interpolation methods such as the linear interpolation method and the forged hermite interpolation method mentioned above may be applied here.
  • terrain such as a summit or a pond is preferably interpolated while ensuring convexity (convex lines 110 and 112 represent the normal convexities in Figs.
  • Equation (6) is an equation for calculating an elevation of a desired point p by interpolating elevations of two points p 1 and p 2 according to the convex glass hermite spline.
  • the elevation calculation of point q can be done in the same way as above.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining elevation calculations when the terrain feature is a ridge. The following conditions may apply to ridges:
  • Elevation calculations in ridge sub-domains are similarly performed by first obtaining the intermediate slope and then interpolating the elevations of the two contours using proportional expressions.
  • the elevation h of the point p is obtained from (a) of FIG. 17.
  • Two adjacent contours (c 1, c 2) are not in contact in the first maximum circle (MC 1, and the other contour lines (c 2) in contact with the contact point p 1 to see when got off the vertical line to the nearest contour (c 1) to the point p This is the case of obtaining an approximate slope line passing through the point p.
  • the line connecting the second line segment and the third line segment is an approximate inclination line 116 to be obtained, that is, the path of the approximate inclination line 116 is' p 1- >p-> p 5- > p 4- > p 3- > p 2 '.
  • the obtained middle slope line 116 may be modeled as a curve having a steeper slope from the high point p 2 to the low point p 1 as shown in FIG. 17B.
  • the point p is located on the mid-slope line 116
  • the elevation h of the point p is the basis of the intermediate slope line 116
  • the distance from p 1 to p the distance from d 1 and p to p 2 d
  • the elevations h 1 and h 2 of the two contours can be obtained by interpolating using the proportional equations presented by the linear interpolation method or the monotonic Hulmite interpolation method described above.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the elevation calculation when the terrain feature is a valley.
  • a condition that may correspond to a valley is that two adjacent contours (c 1 , c 2 ) are different contours (that is, c 1 ⁇ c 2 and h 1 ⁇ h 2 ), as shown in (a) and (b) of FIG. 18.
  • gp 1 ⁇ 0 and gp 2 ⁇ 0 the regions within the two contours (c 1 , c 2 ) are valleys.
  • valleys and ridges are symmetrical topographical features, elevation calculations for them can be done in the same way.
  • Elevation calculation of valley area is same as calculation of elevation of ridge area.
  • the altitudes h 1 and h 2 of the two contours are based on the linear interpolation method or forging hermite interpolation method. Interpolation is done using proportional expressions.
  • the characteristic of the middle slope line 120 in the valley region is different from that in which the slope is modeled as a gentler curve from the high point p 2 to the low point p 1 , as shown in FIG. 18B.
  • Elevation calculations in the saddle area do not need special consideration.
  • An eye point is a point where several valleys and ridges meet each other and is calculated in the same way as the elevation calculation of a point belonging to a valley or ridge.
  • the DEM generation method described above may be implemented as an application program that can be executed in a general-purpose computer or a dedicated computing device. If you give the input data needed to create the DEM on the computer and run the application, the desired DEM result data will be automatically generated.
  • 21 illustrates a configuration of an application program 230 implementing the DEM automatic generation method and a configuration of an apparatus for executing the same.
  • Fig. 22 is a flow chart showing the flow of a procedure for generating DEM result data by this application program processing DEM input data.
  • the hardware configuration of the DEM calculation apparatus 200 includes a storage device 220 storing input data required for generating a DEM, result data obtained through a DEM generation operation, and an application for automatic DEM generation, and reading an application program from the storage device.
  • the application 230 is largely a data input unit 232, contour tree configuration unit 234, intermediate axis calculation unit 236, pseudo-dual intermediate axis decomposition calculation unit 238, geographic feature determination unit 240 of the detail region ), A height calculator 242, and a DEM output unit 244.
  • the data input unit 232 has a function of inputting data related to several contours and data for generating a DEM.
  • the data input unit 232 reads input data necessary for generating the DEM stored in the storage device 220 (step S10).
  • the contour set data to be generated by the DEM and grid point information for generating the DEM are required. Contours are represented by approximate polygons.
  • the contour set c 1 , c 2 , ..., c n data includes the number n of total contours, the number and coordinate values of the total vertices of each contour, and the data of the heights of the contours.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining a calculation method of grid point coordinates for a set of contour lines by way of example.
  • the reference point Given the coordinates P 11 (x 1 , y 1 ) at 160) and the spacing d between the grid points, and the number of grid points u in the x-axis direction, and the number v of grid points in the y-axis direction, The coordinate value of the point can be calculated. In practice, the spacing d between grid points will be a much smaller value than that shown in FIG.
  • the CPU reads the input data for DEM generation and uses it to perform the operation according to the following procedure.
  • the contour tree constructing unit 234 is executed to generate a contour tree representing correspondences of the contour lines by using input data for the entire contour sets c 1 , c 2 , ..., c n (step S12). .
  • the trajectories and elevations of all the contours are used to calculate the inclusion relations between the entire contours, to determine the neighboring contours of each contour line, and to construct the neighbor relations in a tree form.
  • the intermediate shaft calculation unit 236, all the sub-intermediate shaft is calculated in the domain ⁇ i, respectively (Step S18).
  • the intermediate axis calculator 236 considers the outer boundary contours that define the sub-domain ⁇ i , which is the area between each adjacent contours in the contour tree, as a polygon, and considers the inner boundary contours as the holes of the polygon, Has the function of calculating the intermediate axis of the polygon.
  • the pseudo-dual intermediate axis decomposition calculation unit 238 divides the calculated intermediate axis for each sub-domain by segment, calculates subregions corresponding to all segments, and divides the domain. Decompose into several zones (step S20).
  • the geographic feature determination unit 240 of the subregion is the topographical feature of the peaks and the pits. It is determined whether the hills (hillsides), ridges (valleys) or valleys (canyons) (step S22).
  • the height calculator 242 After determining the detail region and its topographical features for all sub-domains, the height calculator 242 performs elevation calculations for all grid points for which DEM data will be calculated.
  • the height calculator 242 first calculates coordinates of the positions of all grid points for calculating the height by using the input data for generating the DEM. For every grid point, the coordinates are used to determine the subregion of the sub-domain to which each grid point belongs.
  • the elevation of the grid point is calculated by applying an appropriate interpolation method according to the determined terrain feature (step S28).
  • a calculation procedure for this purpose will be described with reference to FIG. 23.
  • the elevation of all grid points is calculated by performing the following process on the grid points.
  • a loop that increases the value of j by 1 by 1 that is, includes (b.2) through (b.5)
  • elevation can be calculated according to all coordinates of the entire grid point array and the topographical features of the detailed area where each grid point is located.
  • the DEM output unit 244 When the elevation calculation is completed, the DEM output unit 244 outputs the coordinates of all grid points for generating the DEM and the elevation data of the grid points to the storage device 220 to be stored. If necessary, the calculated coordinates and elevation data (DEM result data) are also output to the screen output unit 260 to be displayed on the screen. Shown in (b) of FIG. 24 shows a screen in which DEM data is generated and rendered according to the method described above using the contour set of FIG. 24 (a) as source data.
  • the surface of the terrain can be reconstructed more realistically.
  • This intermediate axis serves as a dividing line connecting the critical points that represent the features of the terrain.
  • Some segments of the intermediate axis are represented by parabolas, which straighten those parabolic segments. That is, the parabolic segment is transformed into a straight line connecting the main points at both ends thereof.
  • FIG. 25 is an example of straightening all segments of the intermediate axis illustrated in FIG. 4 in this manner. Sub-domains are divided into triangles or squares by the boundaries of all straight segments and all subregions. If necessary (ie, if the rectangle's vertices are not on a plane, etc.), all rectangles should be subdivided into two triangles. This is because triangles are better suited to representing planes than rectangles.
  • FIG. 26 shows an example in which all the rectangles of FIG. 25A are divided into two triangles.
  • the sub-domain is decomposed into triangular or rectangular subregions, and then three-dimensional coordinates (ie, two-dimensional plane coordinates and height values) of the vertices of the divided triangular or rectangular subregions are calculated.
  • the plane coordinates of the vertices of the detail region can be easily obtained in the decomposition process into the detail region.
  • the elevations of the vertices of the detail region can be obtained directly from the data of the corresponding contours for the vertices located on two adjacent contours 42 and 44, while the heights of the vertices not located on the two contours 42 and 44 are
  • the height of the grid points is calculated in the same manner as that of the grid points, that is, the elevation of two adjacent contour lines 42 and 44 is interpolated by a suitable interpolation method.
  • the triangular (or triangular or rectangular) mesh data created in this way is the surface reconstruction data of the terrain to be obtained immediately. Since this method is based on the terrain segmentation method, which can express the topographical features very closely to the real world, the representation reconstruction data obtained by this method expresses the topographical features of the sub-domain more realistically than the data obtained by the conventional method. Done.
  • Rendering with the three-dimensional coordinates of the obtained detail region makes it possible to visualize the surface of the detail region.
  • the rendered surfaces of the entire detail area that is the three-dimensional surface of the terrain that you want to represent as contours.
  • the three-dimensional surface reconstruction of the terrain can also be made using the DEM result data described earlier.
  • the DEM result data consists of coordinates and elevation data for each grid point.
  • the entire grid point of the DEM result data can be decomposed into a mesh of polygons such as a plurality of triangles or squares by connecting three or four adjacent grid points.
  • the plane coordinates and elevations of the vertices of each polygon can be known from the DEM result data.
  • the three-dimensional vertex coordinate values of the polygon meshes thus obtained form desired surface reconstruction data, and when the data is rendered, the three-dimensional surface of the terrain is obtained.
  • the method of generating DEM by subdivision decomposition method and the method of reconstructing three-dimensional surface of contour display terrain can be made into application program that can be executed by general purpose personal computer or computing device such as microcomputer, microprocessor, DSP, etc. .
  • application programs may be recorded and provided in the data storage means as well as data storage means that are known in the art such as a hard disk, a magnetic tape, a CD, a flash memory, and the like.
  • a computing device such as a computer can implement the methods of the present invention by reading and executing the program from a recording medium on which such a program relating to the method of the present invention is recorded.
  • the height calculation technique of the specific position of the present invention can be used to calculate the approximate height data for the specific position more accurately using the contour line without actually going to the field and using a technique such as triangulation or Global Positioning System (GPS). have.
  • a technique such as triangulation or Global Positioning System (GPS).
  • DEM automatic generation technology of the present invention is used to orthodontic high resolution satellite image or aerial image, and is also used in various fields such as terrain visualization, three-dimensional map, model production. It is also used to represent terrain more realistically in applications such as geographic information system (GIS), flight simulation, military training and operational simulation, 3D computer games, virtual reality, and more.
  • GIS geographic information system
  • flight simulation military training and operational simulation
  • 3D computer games virtual reality, and more.

Abstract

Disclosed is a method for partitioning a region represented by contours into smaller polygonal zones which are able to express the geographic features of the region well and calculating digital elevation model data and geographic surface configuration data by using the same. Geographic partitioning is implemented by comprising the steps of: using contour sets to obtain a medial axis for each sub-domain that is a zone between adjacent contours; then partitioning the each sub-domain into smaller zones for the all segments of the medial axis. The method: calculates a geographic feature for each smaller zone after the geographic partitioning; and then calculates the elevation of each lattice point of a digital elevation model (DEM) by interpolating the elevations of the adjacent two contours based on an interpolation method which is predetermined according to the geographic feature of the smaller zone that includes the lattice points. Monotone rational Hermite spline or convex rational Hermite spline is used for the interpolation calculation, and the elevation of a desired point can be calculated from the contour sets. Surface reconfiguration data are obtained in the case of: partitioning the segments of the medial axis into the smaller zones; then straightening the segments of the medial axis; and then calculating three-dimensional coordinates for the polygons of the partitioned smaller zones. The DEM resulting from the aforementioned technology can be used for the orthorectification of high resolution satellite or aerial images. In addition, the DEM is applicable to various fields such as visualization of the surface of the earth, elevation calculation of a certain surface point, and the like.

Description

등고선이 표현하는 지역을 다각형 세부 영역들로 분해하고 수치표고모델 데이터와 지형표면구성 데이터를 산출하는 방법과, 그 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체A recording medium that decomposes the area represented by the contour into polygonal detailed areas, calculates the digital elevation model data and the topographic surface composition data, and a recording medium on which a program for executing the method is recorded.
본 발명은 등고선으로 표현된 지역의 지형적 특징을 시각화 해주는 데 필요한 요소기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 등고선이 표현하고자 하는 지역을 그 지역의 지형적 특징을 잘 표현할 수 있는 다각형 메쉬의 세부 영역으로 분해하는 방법과, 그것을 통해 얻어지는 세부 영역을 이용하여 그 지역에 대한 3차원 수치표고모형(digital elevation model: DEM) 데이터나 그 지역의 표면 구성에 필요한 데이터를 생성하는 방법과, 표고 계산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the element technology required to visualize the topographic features of a region represented by contours, and more particularly, to decompose the region to be represented by the contour lines into detailed regions of the polygon mesh that can express the topographic features of the region. And how to generate three-dimensional digital elevation model (DEM) data for the area, or the data needed to construct the surface of the area, using the detail area obtained through the detailed area. .
지리정보시스템(GIS: geographic information system), 비행 시뮬레이션, 군사용 훈련 및 작전 시뮬레이션, 3차원 컴퓨터 게임, 가상현실 등과 같은 응용 분야에서는 인공위성 사진, 항공사진, 지상측량 등을 통해 측정된 지형 데이터를 이용하여 해당 지역의 지형을 표현하는 기술을 필요로 한다. 지형을 표현하는 일반적인 방법으로는 크게 두 가지 대표적인 방법이 있다. 먼저 같은 고도를 나타내는 지점들을 연결한 등고선들의 집합으로 지형을 표현하는 방법이 있으며, 두 번째로는 세밀하게 균일한 간격으로 나누어진 격자점에 대한 고도를 표시한 3차원 DEM 이 있다. 또한, 해당 지역의 지형 표면을 입체적으로 시각화하기 위해서는 그 지역의 지형 표면을 실제에 가깝게 근사적으로 구성하는 지형표면 구성 기술도 요구된다. In applications such as geographic information system (GIS), flight simulation, military training and operational simulation, three-dimensional computer games, virtual reality, etc., terrain data measured using satellite photographs, aerial photographs, ground surveys, etc. Requires skills to represent the terrain in the area. There are two general ways to represent the terrain. First, there is a method of expressing the terrain as a set of contour lines connecting points representing the same altitude, and second, there is a three-dimensional DEM that displays the altitude of the grid points divided into finely uniform intervals. In addition, in order to visualize the topographical surface of a region in three dimensions, a topographical surface construction technique for constructing the topographical surface of the region in close approximation to reality is also required.
최근에 고해상도 위성사진들이 일반적인 지도 제작, 사진 측량(photogrammetry), 지리정보시스템(GIS) 데이터 획득 및 시각화 등을 포함한 여러 가지 응용분야에 걸쳐 널리 이용되고 있다. 위성 이미지들은 위성 센서들의 틸트(tilt)와 그 표면에서의 지형학적 편차들(topographical variations)에 의해 왜곡되므로, 그 이미지들은 각 응용분야에서 사용될 수 있도록 하기 위해 정사보정(orthorectified)되어야 한다. 위성영상은 영상을 촬영할 당시의 위성의 자세나 카메라의 기울임 정도 등과 같은 여러 가지 요인들에 의하여 영상 화소점들이 정확한 위치에 놓여지지 않게 되는 영상 왜곡 현상을 나타낸다. 이러한 왜곡의 원인이 되는 모든 요인을 고려하여 기하학적으로 영상 촬영 당시와 같은 환경을 재구성하여 영상에 나타나는 각 화소점들의 위치가 지형도 상의 위치와 일치하도록 영상의 왜곡 현상을 제거하는 과정을 정사보정이라고 한다. 위성 이미지들의 정사보정(orthorectification)은 대개 유리 다항식 계수(Rational Polynomial Coefficient: RPC)를 이용하여 위성영상의 화소점(pixel)들을 리샘플링하여 구하게 된다. 그러나 유리 다항식 계수가 주어지지 않은 경우에는 지표면에 잘 분산된 지상기준점들(GCPs: ground control points) 과 DEM을 사용하여 유리 다항식 계수를 최적화 기법을 이용하여 최적의 유리 다항식 계수를 간접적으로 계산한다. In recent years, high resolution satellite images have been widely used in a variety of applications, including general mapping, photogrammetry, and geographic information system (GIS) data acquisition and visualization. Since satellite images are distorted by the tilt of the satellite sensors and topographical variations on their surface, the images must be orthorectified in order to be able to be used in each application. The satellite image represents an image distortion phenomenon in which the image pixel points are not placed at the correct position due to various factors such as the attitude of the satellite and the degree of tilt of the camera when the image is taken. Considering all the factors that cause such distortion, the process of removing the distortion of the image so that the position of each pixel point in the image coincides with the position on the topographical map by geometrically reconfiguring the environment as it was at the time of image shooting is called orthodontic correction. . Orthorectification of satellite images is usually obtained by resampling pixels of satellite images using rational polynomial coefficients (RPCs). However, when the glass polynomial coefficients are not given, the optimal glass polynomial coefficients are indirectly computed using the optimization technique of the glass polynomial coefficients using ground control points (GCPs) and DEMs that are well distributed on the surface.
DEM은 특정 영역에 대한 지표면 지형도(topography) 또는 지형 표면을 래스터 그리드(raster grid)의 형태로 표시한 수치적 표현이고, 그것은 일정한 간격마다 샘플한 지표면의 각 지점에 대한 지형적 표고로 구성되어 있다. 원격 검출 이미지의 정사보정에 부가하여, DEM은 모델링, 분석, 시각화, 지형학적 특징들(topographic features)을 계통적으로 조사(interrogating)를 하는 데 도움을 주는 형태로 이용된다. DEM은 여러 가지 리소스로부터 생성된다. DEM은 스테레오 위성 영상(장면)들이나 스테레오 디지털 항공사진으로부터 자동으로 DEM을 추출하는 방식으로 생성될 수 있다. 그렇지만, 산악 지역에서는 스테레오 이미지로부터 자동 추출하는 것은 항상 만족스러운 것은 아니다. 대부분의 경우, 산악 지역에 대한 DEM은 해당 지형에 대한 직접적인 조사로 만들어진 기존의 많은 디지털 등고선 지도들에 대한 보간 계산을 통해 얻어진다.DEM is a numerical representation of a surface topography or terrain surface in the form of a raster grid for a particular area, which consists of the topographic elevation for each point of the ground surface sampled at regular intervals. In addition to orthodontic correction of remotely detected images, DEMs are used in forms that help to systematically interrogate modeling, analysis, visualization, and topographical features. DEMs are created from various resources. The DEM can be generated by automatically extracting the DEM from stereo satellite images (scenes) or stereo digital aerial photographs. However, automatic extraction from stereo images is not always satisfactory in mountainous regions. In most cases, DEMs for mountainous regions are obtained through interpolation calculations of many existing digital contour maps made by direct survey of the terrain.
그런데 등고선으로부터 DEM을 생성하는 기존의 알려진 방법들은 특정한 점의 높이 데이터를 구하는 방법이 명확하지 않고 개략적으로만 설명되어 있어서 같은 결과를 재현하기 어렵고, 또한 두 등고선 사이의 높이 데이터를 구하는 근사 방법이 이론적으로 부정확 하거나 근거가 약하였다. 종래 기술 중에는 기존의 등고선 사이에 새로운 중간 등고선들을 만들어서 그 등고선들로부터 DEM을 생성하는 기술도 알려져 있다. 하지만 이 방법은 복잡할 뿐만 아니라 항상 근사한 중간 등고선을 만든다는 보장을 하지는 않는다는 단점이 있다. 또한, 본 발명에서 이용한 중간축과 유사한 개념의 뼈대(Skeleton)를 이용하여 임의의 점에 대한 높이를 계산하는 기술도 알려져 있다. 하지만 이 경우에 있어서 사용하는 보간법이 일관성 있게 적용되지 않는 단점이 있다. However, existing known methods for generating DEM from contours are difficult to reproduce the same result because the method of obtaining height data of a specific point is not clear and only outlined, and the approximate method of calculating height data between two contours is theoretical. Incorrect or weak grounds. Among the prior art, there is also known a technique for creating a new intermediate contour between existing contours and generating a DEM from the contours. However, this method is not only complicated, but also does not guarantee that it will always produce nice intermediate contours. In addition, a technique for calculating the height of an arbitrary point using a skeleton having a concept similar to the intermediate axis used in the present invention is also known. In this case, however, the interpolation method used is not applied consistently.
한편, 등고선 세트로부터 3차원 목적물의 일반적인 표면 재구성은 표면을 결정하는 것인데, 그 표면은 그 등고선 내의 기하학적 정보를 이용하여 미지의 표면을 근사시킨 것이다. 등고선은 대개 지형 등고선 또는 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography: CT), 자기공명촬영장치(magnetic resonance imager: MRI) 또는 범위 센서들의 단면 데이터로부터 얻어지는 등고선들이다. 등고선으로부터의 일반적인 표면 재구성은 세 가지 부속 문제들로 나누어질 수 있다. 하나는 대응성(correspondence) 문제, 다른 하나는 브랜칭(branching) 문제, 그리고 마지막은 타일링(tiling) 문제이다. 대응성 문제는 주어진 레벨의 어떤 등고선이 인접 레벨의 어느 등고선에 연결되어야 하는가 하는 것을 결정하는 것이다. 어떤 레벨에 있는 등고선이 인접 레벨의 단일 등고선에 대응될 때 그것은 일 대 일 대응이라 부른다. 어떤 등고선이 인접 레벨의 둘 이상의 등고선에 대응될 때 그것은 ‘일 대 다’ 대응으로 부른다. 브랜칭 문제는 인접 레벨 간에 ‘일 대 다’ 혹은 ‘다 대 다’ 대응이 있을 때 생긴다. 그것은 인접 레벨의 대응 등고선을 어떻게 연결할 것인가 하는 것이다. 타일링 문제는 대응 등고선 세트를 삼각형 메쉬로 연결하는 표면을 구성하는 것이다.On the other hand, a general surface reconstruction of a three-dimensional object from a set of contours is to determine a surface, which approximates an unknown surface using geometric information within the contour. Contours are usually contours or contours obtained from cross-sectional data of computerized tomography (CT), magnetic resonance imager (MRI) or range sensors. General surface reconstruction from contours can be divided into three subproblems. One is the problem of correspondence, the other is the branching problem, and the last is the tiling problem. The correspondence problem is to determine which contours of a given level should be connected to which contours of adjacent levels. When a contour at a level corresponds to a single contour at an adjacent level, it is called a one-to-one correspondence. When a contour corresponds to two or more contours of adjacent levels, it is called a "one-to-many" response. Branching problems arise when there is a one-to-many or many-to-many response between adjacent levels. It is how to connect the corresponding contours of adjacent levels. The tiling problem is to construct a surface that connects the corresponding contour sets into a triangular mesh.
등고선으로부터 지형 표면을 재구성함에 있어서 ‘일 대 일’ 또는 ‘일 대 다’ 대응의 경우만 발생하는데, 그 이유는 하나의 등고선은 한 개 이상의 인접 등고선을 포위하기 때문이다. 보다 복잡한 ‘다 대 다’ 대응이나 브랜칭 구조들은 이 문제에서는 생기지 않는다. 등고선들로부터 DEM을 추출하는 문제는 지형 재구성 문제보다 더 간단한데, 왜냐하면 근사 표면이 구성될 필요가 없고 그 문제는 대응과 브랜칭 부속 문제들로 해결될 수 있기 때문이다. 그러나 DEM을 추출할 때 이용되는 임의의 점에 대한 높이 값을 계산하는 방법은 표면 재구성 문제의 타일링 문제에서 삼각형 메쉬의 꼭지점의 높이 값을 계산할 때 적용될 수 있다. In reconstructing terrain surfaces from contours, only one-to-one or one-to-many responses occur because one contour encompasses one or more adjacent contours. More complex "many-to-many" responses or branching structures do not occur in this problem. The problem of extracting the DEM from the contours is simpler than the terrain reconstruction problem, since the approximate surface does not need to be constructed and the problem can be solved with correspondence and branching subproblems. However, the method of calculating the height value for any point used when extracting the DEM can be applied when calculating the height value of the vertex of the triangular mesh in the tiling problem of the surface reconstruction problem.
앞서 언급한 응용 분야에서, 지형의 표면 재구성은 등고선이나 DEM 의 지형데이터를 3차원 상의 삼각형 혹은 사각형의 집합으로 지형을 나타낼 수 있는 다각형 메쉬 형태로 변환한 후, 그 다각형들을 렌드링함으로써 지형을 가시화한다. 등고선을 다각형 메쉬 형태로 변환하는 방법으로는 대표적으로 딜로니 삼각화 기법에 의하여 등고선 상의 점들을 삼각형으로 연결하는 방법이 있다. 도 1의 (a)는 꼭지점 v1, v2, ..., v11을 가지는 등고선 c1 과 꼭지점 u1, u2, ..., u6을 가지는 등고선 c1 사이의 서브-도메인을 딜로니 삼각화 기법에 의하여 삼각형 메쉬로 표현한 예이다. 등고선 c1 의 높이 h1과 등고선 c2 의 높이 h2가 다른 경우에는 이러한 삼각형 메쉬로는 지형을 잘 표현하지 못하게 된다. 예를 들어, 삼각형 v1u1v7, v1u1v2 등의 삼각형을 높이가 다른 두 등고선을 연결하므로 경사면을 표현하고 있다. 그러나, 삼각형 v1v7v9, v1v9v11, v11v9v10 은 등고선 c1 의 점들을 연결하므로 평지를 표현하게 되어, 두 등고선 사이의 굴곡이 있는 지형적 특징을 잘 표현하지 못한다. 도 1의 (b)에서는 삼각형의 세 꼭지점 중의 한 점은 다른 등고선에 위치하도록 서브-도메인을 삼각화한 경우이다. 이러한 경우에는 도면에서 예시하는 바와 같이 길쭉한 비현실적인 삼각형이 만들어 지기도 하고, 특이한 등고선이 주어지는 경우에는 삼각화가 불가능한 경우도 발생하게 된다. In the above-mentioned applications, the surface reconstruction of the terrain transforms the contour data or terrain data of the DEM into a polygon mesh that can represent the terrain as a set of three-dimensional triangles or rectangles, and then visualizes the terrain by rendering the polygons. do. As a method of converting a contour into a polygonal mesh, there is a method of connecting points on the contour to a triangle by the dilloni triangulation technique. (A) shows a sub-domain between contour c 1 with vertices v 1 , v 2 , ..., v 11 and contour c 1 with vertices u 1 , u 2 , ..., u 6 . This is an example of a triangular mesh expressed by the Deloni triangulation technique. When the height h 1 to height h 2 of the contours of the contour c 2 c 1 in other cases, such a triangular mesh is prevent good representation of the terrain. For example, a triangle such as a triangle v 1 u 1 v 7 , v 1 u 1 v 2 is connected to two contours of different heights to represent an inclined plane. However, the triangles v 1 v 7 v 9 , v 1 v 9 v 11 , v 11 v 9 v 10 connect the points of the contour line c 1 to represent the flat surface, which is a good representation of the topographical features with curvature between the two contours. can not do. In (b) of FIG. 1, one of three vertices of a triangle is a case where the sub-domain is triangulated to be located at another contour line. In this case, as illustrated in the drawings, an elongated unreal triangle may be formed, or in the case where an unusual contour is given, triangulation may not be possible.
어떤 지역의 지형적 특징에는 정상(peaks), 웅덩이(pits), 구릉(hillsides), 산등성이(ridges), 계곡(valleys), 캐년(canyons) 등이 있다. 등고선을 처리하여 얻어지는 DEM 데이터나 또는 지형 표면 재구성 데이터에는 해당 지형의 이러한 지형적 특징이 실제와 가장 가깝게 잘 반영될 필요가 있다. DEM 데이터나 또는 지형 표면 재구성 데이터를 얻기 위해서는 등고선으로 표현된 지형을 보다 작은 소영역으로 분할하여 처리하는 것이 효과적이라고 알려져 있다. 그런데 본 발명자의 분석에 의하면, 그렇게 접근한 기존의 DEM 데이터 생성방법이나 지형 표면 재구성 방법이라 하더라도 지형의 실제적 특징을 제대로 잘 표현한 DEM 데이터나 지형 표면 재구성 데이터를 생성한다고는 보기 어렵다. 이의 주된 이유는 지형적 특징을 잘 표현할 수 있는 지형 분할 방법에 기초하지 못한다는 데 있는 것으로 파악되었다. Topographical features of some regions include peaks, pits, hillsides, ridges, valleys, and canyons. DEM data or terrain surface reconstruction data obtained by processing contours need to reflect these topographical features of the terrain as closely as possible. In order to obtain DEM data or terrain surface reconstruction data, it is known that it is effective to divide the terrain represented by the contour into smaller regions. However, according to the analysis of the present inventors, even if the existing DEM data generation method or terrain surface reconstruction method that approached, it is difficult to generate DEM data or terrain surface reconstruction data that properly express the actual characteristics of the terrain. The main reason for this is that it is not based on the terrain segmentation method that can express the topographic features well.
본 발명자는 지형 분할 방법의 개선책을 찾기 위한 여러 형태의 노력과 탐구를 하였고, 그 결과 등고선 세트가 표현하는 지형(대상물의 입체적 표면)의 지형적 특징을 보다 잘 표현하기 위해서는 그 지형을 다수의 소 영역 즉, 다각형 면으로 분해하되 분할의 기준이 지형적 특징을 잘 표현할 수 있는 임계점들을 찾아 그 임계점들을 이용하여 분할하면 된다는 사실을 알아내었다. 이에 본 발명의 첫 번째 목적은 등고선으로 표현되는 지형을 실제의 지형적 특징을 잘 표현할 수 있는 다수의 소 영역들로 분할하는 새로운 지형 분할 방법을 제공하는 것이다.The present inventors have made various efforts and explorations to find an improvement of the terrain segmentation method, and as a result, in order to better express the topographical characteristics of the terrain (three-dimensional surface of the object) represented by the contour set, the terrain is divided into a plurality of small regions. In other words, it was found that it is necessary to decompose the polygon into planes, but to find the critical points that can express the topographical features and divide them using the critical points. Accordingly, a first object of the present invention is to provide a new terrain segmentation method for dividing a terrain represented by contour lines into a plurality of small regions capable of expressing actual geographical features.
또한, 본 발명의 다른 목적은 그러한 지형 분할 방법을 이용하여, 주어진 등고선 세트로부터 해당 지형을 실제의 지형적 특징을 매우 근사적으로 반영한 DEM 데이터를 생성할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a new method that can generate DEM data using such a terrain segmentation method, which very closely reflects the actual topographical features of the terrain from a given set of contours.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 지형 분할 방법을 이용하여, 등고선 세트가 주어졌을 때, 임의의 위치에 대한 높이를 실제의 높이에 아주 근사하게 계산할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a method that can calculate the height for an arbitrary position very close to the actual height, given the set of contour lines, using the terrain segmentation method as described above.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 지형 분할 방법을 이용하여, 주어진 등고선 세트로부터 해당 지형의 실제 특징을 매우 근사하게 나타낸 입체적 표면을 재구성하는 방법을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a method of reconstructing a three-dimensional surface that very closely represents the actual features of the terrain from a given set of contours using the terrain segmentation method as described above.
본 발명의 또 다른 목적은 등고선으로 나타낸 지역에서 원하는 지점의 표고를 보다 정확하게 계산할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a method for more accurately calculating the elevation of a desired point in a region represented by contour lines.
나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 이와 같은 방법들을 컴퓨터나 다른 연산장치를 통해 실행할 수 있는 응용프로그램들을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 것이다.Furthermore, another object of the present invention is to provide a computer readable recording medium recording such application programs that can be executed by a computer or other computing device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트가 표현하는 지형을 세부 영역으로 분해하는 방법으로서, 상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; 및 각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계를 포함하며, 상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a method performed by a computer and decomposing a terrain represented by a contour set into detailed regions, by sub-domains, which are regions between adjacent contour lines using the contour set. Obtaining an intermediate axis; And decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis, wherein the segment of the intermediate axis is a collection of all center points of the largest circles that contact the same two active boundary elements, An active boundary element is provided that decomposes the terrain to be represented by a set of contour lines into subregions, characterized by being defined by corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
상기 중간축을 구하는 단계는, 등고선 세트에 관한 데이터로부터 등고선들 간의 대응성을 나타내는 등고선 트리를 작성하는 단계; 상기 등고선 트리를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 모든 서브-도메인을 계산하는 단계; 및 각 서브-도메인에 대한 중간축을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. The step of obtaining the intermediate axis comprises: creating a contour tree representing correspondences between contours from data relating to the contour set; Calculating all sub-domains that are regions between adjacent contour lines using the contour tree; And calculating an intermediate axis for each sub-domain.
상기 세부 영역의 경계선은 상기 중간축을 추적하면서 매 번 새로운 세그먼트가 시작되는 중요점과 끝나는 중요점 각각에 위치한 두 개의 최대원의 중심점과 그 두 개의 최대원 각각이 접하는 두 개의 능동경계요소와의 접점을 연결하는 최대원의 반지름 선분으로 정해진다. 상기 중요점에는 중간축 상의 점들 중에서, 다각형의 모서리 경계와 교차하는 중간축의 점인 끝점(end points)과, 3개 이상의 능동경계요소들에 접하는 최대원의 중심점인 접속점(junction points)과, 2개의 능동경계요소에 접하는 최대원의 중심점으로서 그 2개의 능동경계요소 중 하나만 변하는 중심점인 전이점(transition point)의 세 종류가 있다. The boundary of the subregion is the point of contact between the center point of two largest circles located at each of the important point where the new segment starts and the important point which ends each time while tracking the intermediate axis, and the two active boundary elements which each of the two maximum circle contacts. It is defined as the radius segment of the largest circle connecting. The key points include, among the points on the intermediate axis, end points that are points of the intermediate axis that intersect the corner boundaries of the polygon, junction points that are the center points of the largest circle in contact with three or more active boundary elements, and two points. There are three types of transition points, which are the center points of the maximum circle in contact with the active boundary element, the center point where only one of the two active boundary elements changes.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트를 이용하여 원하는 지점의 표고를 계산하는 방법으로서, 표고를 구하고자 하는 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선을 계산하는 단계; 및 상기 지점을 기준으로 상기 근사 기울기선을 따라 상기 지점의 두 인접 등고선까지의 거리 비와 소정의 보간법을 이용하여 상기 지점에 인접한 두 등고선의 표고를 보간한 값을 상기 지점의 표고로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a method of calculating an elevation of a desired point using a set of contour lines, which calculates an approximate inclination line passing through the point for which the elevation is to be obtained. step; And calculating the elevation of the point as the elevation of the point by interpolating the distance between two adjacent contours of the point along the approximate inclination line and the elevation of the two contours adjacent to the point using a predetermined interpolation method. There is provided an elevation calculation method comprising a.
상기 표고 계산 방법에 있어서, 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선은 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 지점에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1에 접하는 최대원이 나머지 하나의 등고선(c2)에 점 p2에서 접할 때, 상기 접점 p1과 상기 최대원의 중심점을 연결한 제1선분과 상기 최대원의 중심점과 상기 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선으로 정해진다. 만약, 상기 지점을 포함하는 등고선의 내부에 다른 등고선이 없는 경우에는, 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선은 상기 지점에서 가장 가까운 등고선 상의 점으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 최대원이 다른 점 p2에서도 상기 등고선과 접할 때, 상기 접점 p1과 상기 최대원의 중심점을 연결한 제1선분과 상기 최대원의 중심점과 상기 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선으로 정해진다. 또한, 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 지점에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 제1 최대원(MC1)이 나머지 다른 등고선(c2)에 접하지 않을 경우에는, 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선은 i) 상기 접점 p1과 상기 두 인접 등고선(c1, c2)의 중간축(MX) 상에 위치한 상기 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 를 연결하는 제1선분, ii) 상기 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 로부터 상기 중간축(MX)의 사이클 방향으로 댕글링 서브트리의 세그먼트를 따라 가면서, 처음으로 상기 나머지 다른 등고선(c2)에 접점 p2 에서 접하는 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 까지의 댕글링 서브트리의 세그먼트들로 이루어진 제2선분들과, iii) 마지막으로 상기 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 과 상기 접점 p2 를 연결하는 제3선분을 연결한 선으로 정해진다. In the above elevation calculation method, an approximate slope line passing through the point is the maximum circle contacting the contact point p 1 which meets when the vertical line is lowered from the two adjacent contour lines c 1 and c 2 to the contour line c 1 close to the point. When contacting the other contour line c 2 at the point p 2 , the first line segment connecting the contact point p 1 and the center point of the largest circle and the second line segment connecting the center point of the maximum circle and the contact point p 2 It is determined by the line connecting. If there is no other contour line inside the contour line including the point, the approximate slope line passing through the point is different from the maximum circle in contact with the contact point p 1 that meets when the vertical line is lowered to the point on the contour line closest to the point point. Also at point p 2 , when contacted with the contour line, the first line segment connecting the contact point p 1 and the center point of the largest circle and the second line segment connecting the center point of the maximum circle and the contact point p 2 are determined. . Further, among the two adjacent contour lines c 1 and c 2 , the first maximum circle MC 1 contacting the contact point p 1 that meets when the vertical line is lowered to the contour line c 1 close to the point is the other contour line c 2 . If not, the approximate inclination line passing through the point is i) the first largest circle MC located on the intermediate axis MX of the contact p 1 and the two adjacent contour lines c 1 , c 2 . 1 ) a first line connecting the center point p 5 of the center, ii) from the center point p 5 of the first largest circle MC 1 along the segment of the dangling subtree in the cycle direction of the intermediate axis MX, to the rest of the contour (c 2) a second maximum circle (MC 2) second line segments and, iii consisting of segments of dangling subtree to the center point p 3 of the tangent at the contact point p 2 in) Finally the second 2 A line connecting the center point p 3 of the maximum circle MC 2 and the third line connecting the contact point p 2 . It is decided.
상기 표고 계산 방법은 표고를 구하고자 하는 상기 지점이 속하는 세부 영역의 지형 특징을 구하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 지형 특징이 구릉, 계곡, 또는 산등성이에 해당되고 인접한 두 등고선의 표고가 서로 다른 경우, 상기 표고 보간 시에 단조 유리 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것이 바람직하다. 상기 지형 특징이 캐년과 같이 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우 또는 산등성이인 경우에도 그 산등성이를 규정하는 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우나, 또는 지형 특징이 볼록성(또는 오목성)으로 대표될 수 있는 정상이나 웅덩이와 같은 지형의 경우, 상기 표고 보간 시에 그러한 지형 특징을 잘 반영한 볼록 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것이 바람직하다. The elevation calculation method further includes the step of obtaining the topographical feature of the detailed area to which the point to which the elevation is to belong. If the terrain features correspond to hills, valleys, or ridges and the elevations of two adjacent contours are different, it is preferable to apply the forged glass Hermite spline interpolation method during the elevation interpolation. If the feature of the terrain is the same as the canyon, or if the heights of two adjacent contours are equal, or if the height of the two adjacent contours defining the ridge is the same, or the feature of the terrain may be represented as convex (or concave). In the case of terrain such as a summit or a pond, it is desirable to apply a convex hullite spline interpolation method that reflects such terrain features well in the elevation interpolation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트를 이용하여 DEM을 생성하는 방법으로서, 상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; 각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계; 각 세부 영역의 지형 특징을 산출하는 단계; 및 DEM의 각 격자점의 표고를, 그 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징에 따라 미리 정해진 보간법을 이용하여, 인접한 두 등고선의 표고를 보간하여 산출하는 단계를 포함하며, 상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a method for generating a DEM using a contour set, which is performed by a computer, by using the contour set to form a sub-domain intermediate axis that is an area between adjacent contour lines Obtaining; Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis; Calculating a topographic feature of each detail area; And calculating the elevation of each grid point of the DEM by interpolating the elevations of two adjacent contour lines using a predetermined interpolation method according to the terrain feature of the detailed area to which the grid point belongs. And a set of all the center points of the largest circles in contact with the two active boundary elements, wherein the active boundary elements are defined as corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
상기 DEM 생성 방법에 있어서, 상기 세부 영역의 지형 특징 산출단계는 상기 중간축의 구조를 검사하여, (1) 세그먼트가 댕글링 서브트리에 속하는 경우에는, 그 세그먼트의 세부 영역은 인접한 경계 등고선들의 상대적인 표고에 따라 산등성, 계곡, 그리고 캐년 중 어느 한 가지의 일부로 결정하고, (2) 세그먼트가 사이클에 속하는 경우에는, 그 세그먼트의 세부 영역은 구릉, 산등성이, 그리고 캐년 중 어느 한 가지로 결정하고, (3) 세그먼트가 경로에 속하는 경우, 그 세그먼트의 세부 영역은 산등성이, 캐년, 그리고 구릉 중 어느 한 가지로 결정하고, (4) 서브-도메인에 내부 경계 등고선이 없는 경우에는, 그 서브-도메인의 영역은 전체적으로 정상 또는 웅덩이로 결정한다. 여기서, 상기 사이클은 닫힌 모양을 갖는 중간축 에지들의 부분집합이고, 상기 댕글링 서브트리는 중간축의 어떤 사이클에도 속하지 않거나 사이클을 연결하는 경로에 속하지 않는 최대 연결 중간축 에지 부분집합이고, 상기 경로는 사이클들을 서로 연결하는 중간축 에지들의 부분집합이다. In the DEM generating method, the terrain feature calculation step of the detail region inspects the structure of the intermediate axis, and (1) when the segment belongs to the dangling subtree, the detail region of the segment is a relative elevation of adjacent boundary contours. Determined as part of any one of the ridges, valleys, and canyons, and (2) if the segment belongs to a cycle, the detail area of that segment shall be determined as hilly, ridge, or canyon, (3 ) If a segment belongs to a route, the detail region of that segment is determined by one of ridges, canyons, and hills, and (4) if the sub-domain does not have internal boundary contours, the region of that sub-domain is Decide on a summit or pool as a whole. Wherein the cycle is a subset of intermediate axis edges with a closed shape, the dangling subtree is a maximum connected intermediate axis edge subset that does not belong to any cycle of the intermediate axis or does not belong to a path connecting the cycle, and the path is a cycle Subset of mid-axis edges connecting them together.
상기 DEM 생성 방법에 있어서, 상기 격자점의 표고 계산 단계는, 표고를 구하고자 하는 격자점을 통과하는 근사 기울기선을 계산하는 단계; 및 상기 해당 격자점을 기준으로 상기 근사 기울기선을 따라 인접한 두 등고선까지의 거리 비와 상기 보간법을 이용하여 상기 인접한 두 등고선의 표고를 보간하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 근사 기울기선은 상기 중간축 상의 임의의 점에서 최대 원을 그렸을 때, 그 최대 원의 중심에서 상기 두 인접 등고선(c1, c2)과의 두 접점(p1, p2)까지 내린 두 선분을 연결한 선으로서, 표고를 구하고자 하는 상기 격자점을 통과하는 선으로 정의된다. In the DEM generation method, the step of calculating the elevation of the grid point, the step of calculating the approximate slope line passing through the grid point to obtain the elevation; And interpolating a distance ratio between two adjacent contour lines along the approximate inclination line based on the corresponding grid point and an elevation of the two adjacent contour lines using the interpolation method. When the approximate slope line is drawn at the maximum circle at any point on the intermediate axis, the approximate inclination line falls to two contacts (p 1 , p 2 ) with the two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) at the center of the maximum circle. As a line connecting line segments, it is defined as a line passing through the grid point for which the elevation is to be obtained.
상기 DEM 생성 방법에 있어서, 상기 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징이 구릉, 계곡, 또는 산등성이에 해당되고 인접한 두 등고선의 표고가 서로 다른 경우, 상기 표고 보간 시에 단조 유리 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징이 캐년과 같이 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우 또는 산등성이인 경우에도 그 산등성이를 규정하는 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우나, 또는 지형 특징이 볼록성(또는 오목성)으로 대표될 수 있는 정상이나 웅덩이와 같은 지형의 경우, 상기 표고 보간 시에 그러한 지형 특징을 잘 반영한 볼록 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것이 바람직하다. In the DEM generation method, if the topographical feature of the detailed region to which the lattice point belongs is hilly, valley, or ridge, and the elevations of two adjacent contours are different from each other, a forged glass Hermite spline interpolation method is applied during interpolation. It is preferable. In addition, even when the topographic features of the detailed region to which the grid points belong are the same as the canyon, or the heights of two adjacent contour lines are the same, or the ridges, the heights of two adjacent contour lines defining the ridges are the same, or the topographic features are convex (or In the case of terrain, such as a summit or a pond, which may be represented by concaveness, it is desirable to apply a convex hullite spline interpolation method that reflects such terrain features well in the elevation interpolation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트가 표현하는 지형의 입체적 표면을 재구성하는 방법으로서, 상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; 각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계; 상기 중간축의 세그먼트 중에 포물선으로 표현된 것이 있으면 그것은 그 포물선 세그먼트의 양 끝 주요점을 직선 연결하여 직선화하는 단계; 및 분해된 세부영역 다각형들의 3차원 좌표 즉, 2차원 평면 좌표와 표고를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a computer-implemented method of reconstructing a three-dimensional surface of a terrain represented by a contour set, using the contour set is a sub-domain that is an area between adjacent contour lines. Obtaining a star intermediate axis; Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis; If a segment of the intermediate axis is represented by a parabola, it straightens by connecting the main points at both ends of the parabolic segment in a straight line; And calculating three-dimensional coordinates of the decomposed subregion polygons, that is, two-dimensional plane coordinates and an elevation, wherein the segment of the intermediate axis is a set of all center points of the maximum circles contacting the same two active boundary elements. A boundary element is provided, wherein the three-dimensional surface reconstruction method of the contour representation terrain is defined by the edges and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
상기 표면 재구성 방법에 있어서, 분해된 상기 세부영역들 중에서 사각형인 것은 전부 두 개의 삼각형으로 재분할하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. In the surface reconstruction method, it is preferable that the quadrangles of the disassembled subregions further include subdividing into two triangles.
또한 상기 표면 재구성 방법에 있어서, 상기 표고 계산 단계는 표고 계산 지점을 통과하는 근사 기울기선을 계산하는 단계; 및 상기 지점을 기준으로 상기 근사 기울기선을 따라 상기 지점의 두 인접 등고선까지의 거리 비와 소정의 보간법을 이용하여 상기 지점에 인접한 두 등고선의 표고를 보간한 값을 상기 지점의 표고로 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. Also in the surface reconstruction method, the elevation calculation step includes calculating an approximate slope line passing through the elevation calculation point; And calculating the elevation of the point as the elevation of the point by interpolating the distance between two adjacent contours of the point along the approximate inclination line and the elevation of the two contours adjacent to the point using a predetermined interpolation method. It is preferable to include.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트가 표현하는 지형의 입체적 표면을 재구성하는 방법으로서, 상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; 각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계; 각 세부 영역의 지형 특징을 산출하는 단계; DEM의 각 격자점의 표고를, 그 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징에 따라 미리 정해진 보간법을 이용하여, 인접한 두 등고선의 표고를 보간하여 산출하는 단계; DEM 결과 데이터의 전체 격자점을 인접한 격자점들 3개 또는 4개씩을 연결하는 방식으로 다수의 삼각형 또는 사각형과 같은 다각형들의 메쉬로 분해하는 단계; 및 각 다각형의 꼭지점들의 3차원 좌표값인 평면 좌표 및 표고를 DEM 결과 데이터로부터 구하여 할당하는 단계를 포함하며, 상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a computer-implemented method of reconstructing a three-dimensional surface of a terrain represented by a contour set, using the contour set is a sub-domain that is an area between adjacent contour lines. Obtaining a star intermediate axis; Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis; Calculating a topographic feature of each detail area; Calculating the elevation of each grid point of the DEM by interpolating the elevations of two adjacent contour lines using a predetermined interpolation method according to the terrain feature of the detailed area to which the grid point belongs; Decomposing the entire grid point of the DEM result data into a mesh of polygons such as a plurality of triangles or squares by connecting three or four adjacent grid points; And obtaining and allocating planar coordinates and elevations, which are three-dimensional coordinate values of vertices of each polygon, from the DEM result data, wherein the segment of the intermediate axis is a set of all center points of the maximum circles contacting the same two active boundary elements, The active boundary element is provided with a three-dimensional surface reconstruction method of contour representation terrain, characterized in that it is defined by the corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이상과 같은 각 방법의 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for executing each step of each method as described above.
등고선 데이터로부터 특정 위치의 높이 데이터를 구하는 등과 같이 등고선으로부터 지형에 관련된 자료를 추출하기 위해서는 간단하게 단순히 등고선 데이터로부터 직접 추출할 수 있다. 그러나 등고선 데이터가 의미하는 혹은 표현하고자 하는 지형의 특징을 먼저 분석한 이후에 그 지형적인 특징으로부터 원하는 자료를 간접적으로 추출하는 것이 보다 효과적인 작업이다. 예를 들어 등고선으로부터 지형적 특징들을 잘 표현하는 임계점(cirtical point)들을 찾아서 이러한 임계점들을 연결한 구분선(break line)을 구하면, 이 구분선으로 지형의 산 정상, 능선 혹은 계곡 등과 같은 선으로 표현되는 지형적 특징을 잘 표현할 수 있다. 이전의 연구에서는 등고선으로부터 선의 요소를 추출하고 이를 이용하여 지형적인 자료를 간접적으로 추출하였다. 하지만 본 발명이 제안하는 지형 분할 방법은 그러한 개념을 개량적으로 확장한 것으로서, 등고선 데이터로부터 등고선이 나타내는 영역을 구분선 상의 임계점과 등고선 상의 점들을 연결한 다각형들로 분해하여 그 다각형들을 면으로 표현되는 구릉, 산등성이, 계곡, 캐년 등의 지형적인 특징을 표현하는 데 이용할 수 있게 한 방법이다. 그러므로 기존의 기술에 비해 다양한 지형적 특징을 실제에 보다 가깝게 더 잘 표현할 수 있게 해준다. In order to extract the terrain-related data from the contour line, such as obtaining the height data of a specific position from the contour line data, it can be simply extracted directly from the contour data. However, it is more effective to first analyze the features of the terrain that the contour data means or to represent and then indirectly extract the desired data from the features of the terrain. For example, if you find critical points that represent topographical features well from the contours, and find a break line that connects them, the topographic features that are represented by lines such as mountain peaks, ridges, or valleys of the terrain. Can be expressed well. In previous studies, the line elements were extracted from the contours and the terrain data were indirectly extracted. However, the terrain segmentation method proposed by the present invention is an extension of such a concept, and the polygons are represented as planes by decomposing the contour region from the contour data into polygons connecting the critical point on the dividing line and the points on the contour line. It can be used to express geographic features such as hills, ridges, valleys, and canyons. Therefore, compared to the existing technology, it is possible to express various topographical features closer to reality.
특정 위치의 표고 계산 기술에 있어서, 이전에는 그 특정 위치에서 두 등고선으로의 수직 거리에 비례한 보간법을 사용하였다. 이러한 방법은 지형상에 존재하는 기울기선을 고려하지 않으며, 또한 모든 위치에서 일관적이지 못하다는 단점이 있다. 이에 비해, 본 발명이 제안하는 표고 계산 기술은 좀 더 사실적으로 등고선 사이의 영역에서 지형의 기울기선을 근사적으로 계산하고, 그 기울기 선상의 거리에 비례하는 보간법을 사용하므로, 모든 위치에 대하여 일관적인 방법으로 표고를 계산할 수 있다. 이러한 방법을 이용하면, 실제로 현장에 나가서 삼각 측량이나 GPS(Global Positioning System) 등의 기술을 사용하지 않고서도, 등고선을 이용하여 특정 위치에 대한 근사적인 표고 데이터를 기존의 방법보다 더 정확하게 계산할 수 있다.In the elevation calculation technique at a particular location, interpolation was previously used that is proportional to the vertical distance from that particular location to two contours. This method does not take into account the inclination lines present on the terrain and also has the disadvantage of being inconsistent in all positions. On the other hand, the elevation calculation technique proposed by the present invention more realistically calculates the slope line of the terrain in the region between the contour lines and uses an interpolation method proportional to the distance on the slope line. Elevation can be calculated in a conventional way. Using this method, contours can be used to calculate approximate elevation data for a specific location more accurately than conventional methods, without actually going to the field and using techniques such as triangulation or Global Positioning System (GPS). .
한편, 본 발명이 제안하는 DEM 생성방법은 등고선으로 표현되는 지역을 조그만 세부 영역으로 나누고, 각 세부 영역을 지형적인 특징 중의 하나인 구릉, 산등성이, 계곡, 캐년, 정상이나 웅덩이와 같은 특징을 가지도록 분해하는 방법에 기반하므로, 그 지역의 실제 지형적 특징을 잘 반영한 DEM 데이터(격자점에 대한 표고 데이터) 계산을 할 수 있다. 또한, 표고 계산 시 지형적인 특징에 맞는 보간법을 적용하여, 특정 위치에 대한 보다 정확한 높이 데이터를 계산할 수 있다. 예를 들어서, 구릉이나 산등성이, 계곡 같은 경우에는 단조 유리 헐마이트 보간법을 적용하여 높이 데이터를 계산하고, 정상이나 웅덩이와 같은 경우에는 볼록 유리 헐마이트 보간법을 적용하여 보다 사실적인 높이 데이터를 계산할 수 있다. 이러한 방법으로 추출된 바둑판과 같은 격자점의 높이를 계산하면 급격하게 높이가 변화하지 않고 보다 스무드(smooth) 하게 높이가 변화하여 보다 사실적인 지표면이 되도록 DEM을 만들 수 있다.On the other hand, the DEM generation method proposed by the present invention divides the area represented by the contour into small sub-regions, each sub-region to have such features as hilly, ridge, valley, canyon, summit or pool Based on the decomposition method, it is possible to calculate DEM data (elevation data for grid points) that reflects the actual topographical features of the area. In addition, it is possible to calculate more accurate height data for a specific position by applying an interpolation method for the terrain feature when calculating the elevation. For example, for hills, ridges, and valleys, forged glass Hermite interpolation can be used to calculate height data, and in the case of tops or puddles, convex glass Hermite interpolation can be used to calculate more realistic height data. . By calculating the height of grid points such as the checkerboard extracted in this way, the DEM can be made to be a more realistic surface by changing the height smoothly rather than changing the height rapidly.
끝으로, 등고선 데이터를 이용하여 지형의 입체적인 표면을 재구성하는 방법으로는 먼저 등고선 데이터로부터 입체적인 표면을 만들기 위하여, 등고선을 3차원 상의 삼각형 혹은 사각형의 집합으로 지형을 나타낼 수 있는 다각형 메쉬 형태로 변환한 후, 그 다각형들을 렌드링 함으로써 지형을 가시화한다. 기존에 등고선을 다각형 메쉬 형태로 변환하는 방법으로는 사실적이지 않은 다각형 메쉬가 만들어지거나, 혹은 사각형이나 삼각형이 매우 길쭉한 형태의 비현실적인 형태가 만들어 지는 등의 단점이 있다. 그러나 본 발명에서 제시하는 방법으로 다각형 메쉬를 만들게 되면, 기존의 방법보다는 조금 더 지형의 특징에 부합하는 형태의 입체적인 표면을 재구성할 수 있다.Finally, in order to reconstruct the three-dimensional surface of the terrain using the contour data, first, in order to create a three-dimensional surface from the contour data, the contour is converted into a polygon mesh that can represent the terrain as a set of three-dimensional triangles or squares. Then, the terrain is visualized by rendering the polygons. Existing methods of converting contour lines into polygon meshes have disadvantages such as unrealistic polygon meshes or unrealistic shapes of squares or triangles. However, if the polygon mesh is made by the method proposed in the present invention, it is possible to reconstruct a three-dimensional surface of a shape that conforms to the features of the terrain a little more than the conventional method.
도 1의 (a)는 두 등고선 사이의 서브-도메인을 딜로니 삼각화 기법에 의하여 삼각형 메쉬로 표현한 예이고, 도 1의 (b)는 삼각형의 세 꼭지점 중에서 한 점은 다른 등고선에 위치하도록 서브-도메인을 삼각화 한 경우의 예이다.(A) of FIG. 1 is an example in which a sub-domain between two contours is represented by a triangular mesh by a dilloni triangulation technique, and FIG. 1 (b) shows that one of three vertices of a triangle is located at another contour. Example of triangulation of a domain.
도 2는 예시적인 등고선 세트의 등고선 트리와 서브-도메인을 나타낸다.2 shows a contour tree and sub-domains of an exemplary set of contours.
도 3과 4는 단순 다각형과 구멍을 가진 다각형의 중간축과 세부영역의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 3 and 4 are views for explaining the concept of the intermediate axis and the detail region of a polygon having a simple polygon and a hole.
도 5와 6은 다각형의 중간축을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are views for explaining a method for calculating the intermediate axis of the polygon.
도 7은 도 6의 (a)의 경우의 중간축 세그먼트의 끝점 결정 방법을 도시한다.FIG. 7 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (a).
도 8은 도 6의 (b)의 경우의 중간축 세그먼트의 끝점 결정 방법을 도시한다. FIG. 8 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (b).
도 9는 도 6의 (c)의 경우의 중간축 세그먼트의 끝점 결정 방법을 도시한다.FIG. 9 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG.
도 10은 사이클과 댕글링 서브트리를 갖는 전형적인 중간축의 세그먼트를 기준으로 특정 서브-도메인을 세부영역으로 분해한 것을 도시한다. FIG. 10 illustrates the decomposition of a particular sub-domain into subregions based on a segment of a typical intermediate axis with cycles and dangling subtrees.
도 11은 등고선 c1 내부에 네 개의 등고선 c2, c3, c4, c5 가 있는 서브-도메인의 중간축을 나타내는 평면 그래프를 도식화한 예이다. FIG. 11 is an example plotting a planar graph showing the mid-axis of a sub-domain with four contours c 2 , c 3 , c 4 , c 5 inside contour c 1 .
도 12는 두 개의 등고선 사이에 있는 임의의 점 P의 표고를 계산하는 기존의 선형보간법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional linear interpolation method for calculating an elevation of an arbitrary point P between two contour lines.
도 13은 기울기선을 구하고 그것을 이용하여 원하는 지점의 표고를 선형보간하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 13 is a diagram for describing a method of obtaining an inclination line and linearly interpolating an elevation of a desired point using the gradient line.
도 14는 구릉(hillside) 영역의 표고 계산을 단조 헐마이트 보간법에 의해 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 14 is a diagram for explaining a method of performing elevation calculation of a hillside region by the forged hermite interpolation method.
도 15는 중간 기울기선과 등고선의 교차점에서의 기울기 계산법을 설명하기 위한 도면이다. 15 is a diagram for explaining a tilt calculation method at an intersection point between an intermediate slope line and a contour line.
도 16은 정상과 웅덩이에 관한 보간법을 설명하기 위한 도면이다. 16 is a diagram for explaining an interpolation method relating to a top and a pool.
도 17과 19는 지형 특징이 산등성이(ridge)인 경우의 표고 계산을 설명하기 위한 도면이다. 17 and 19 are diagrams for explaining elevation calculations when the terrain feature is a ridge.
도 18의 (a)와 (b)는 지형 특징이 계곡(valley)인 경우의 표고 계산을 설명하기 위한 도면이다.18A and 18B are views for explaining elevation calculations when the terrain feature is a valley.
도 18의 (a)와 (c)와 도 20은 지형 특징이 캐년(canyon)인 경우의 표고 계산을 설명하기 위한 도면이다. 18A, 18C, and 20 are views for explaining elevation calculations when the terrain feature is a canyon.
도 21은 본 발명에 따른 DEM 자동 생성 방법을 구현한 응용프로그램의 구성과 이를 실행하기 위한 장치의 구성을 도시한다. 21 illustrates a configuration of an application program implementing the DEM automatic generation method according to the present invention and a configuration of an apparatus for executing the same.
도 22는 이 응용프로그램이 DEM 입력데이터를 처리하여 DEM 결과데이터를 생성하는 절차의 흐름을 나타낸 순서도이다. Fig. 22 is a flow chart showing the flow of a procedure for generating DEM result data by this application program processing DEM input data.
도 23은 등고선 집합에 대한 격자점 좌표의 계산방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 23 is a diagram for explaining a calculation method of grid point coordinates for a set of contour lines.
도 24의 (a)는 본 발명의 소스 데이터로 이용되는 예시적인 등고선을 그래픽으로 표현한 것이며, 도 24의 (b)는 본 발명이 제안하는 방법으로 생성된 DEM 결과 데이터를 그래픽으로 표현한 것이다. FIG. 24A is a graphic representation of an exemplary contour line used as the source data of the present invention, and FIG. 24B is a graphic representation of DEM result data generated by the method proposed by the present invention.
도 25는 도 4에서 예시한 중간축의 모든 세그먼트를 직선화한 것을 도시하고, 도 26은 도 25의 모든 사각형을 두 개의 삼각형으로 분할한 상태를 나타낸다. FIG. 25 illustrates a straightening of all segments of the intermediate axis illustrated in FIG. 4, and FIG. 26 illustrates a state in which all quadrangles of FIG. 25 are divided into two triangles.
도 27은 등고선 세트의 데이터 구조를 도식적으로 보여준다. 27 schematically shows the data structure of a set of contour lines.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail for the practice of the present invention.
1. 지형 분할 방법1. Terrain segmentation method
(1.1) 소스 데이터(1.1) source data
스테레오 인공위성 사진, 스테레오 항공사진, 기타 직접 측량 등으로부터 등고선을 얻을 수 있다. 본 발명의 소스 데이터는 그러한 등고선 데이터이다. 도 24의 (a)는 본 발명의 소스 데이터로 이용되는 예시적인 등고선을 그래픽으로 표현한 것이다. 참고로, 도 24의 (b)는 본 발명이 제안하는 방법으로 생성된 DEM 결과 데이터를 그래픽으로 표현한 것이다. Contours can be obtained from stereo satellite images, stereo aerial photographs, and other direct surveys. The source data of the present invention is such contour data. FIG. 24A is a graphical representation of exemplary contour lines used as source data of the present invention. For reference, Figure 24 (b) is a graphical representation of the DEM result data generated by the method proposed by the present invention.
소스 데이터로서의 등고선은 인접한 꼭지점을 선분으로 연결한 단순 다각형(simple polygon)으로 근사 표현되고 등고선 상의 모든 점은 동일한 높이 값을 가진다. 등고선 세트를 정의하기 위해서는 등고선 세트를 이루는 전체 등고선의 개수를 나타내는 정수 n과, 그 n 개의 각 등고선에 대한 정의가 필요하다. 각 등고선은 그 등고선을 표현하고자 하는 전체 꼭지점의 개수 k1과, 그 등고선의 높이 h1, 그리고 k1 개의 꼭지점의 2차원 좌표로 정의된다. 이와 같은 등고선 세트의 데이터 구조를 도식화 하면 도 27과 같다. Contours as source data are approximated as simple polygons that connect adjacent vertices with line segments, and all points on the contour have the same height value. In order to define the contour set, an integer n representing the total number of contour lines constituting the contour set and a definition of each of the n contour lines are required. Each contour is defined by the number k 1 of the total vertices to which the contours are to be expressed, the height h 1 of the contours, and the two-dimensional coordinates of k 1 vertices. 27 illustrates a data structure of such a contour set.
등고선이 다각형으로 표현되므로 그 다각형의 꼭지점들을 모두 연결하면 그 등고선의 궤적을 알 수 있다. 그러므로 어떤 등고선의 전체 꼭지점들의 개수 및 좌표값을 알면 그 등고선의 궤적이 구해질 수 있다. 지형 모델링 등고선은 허용되는 기하학적 구성에 관해서 어떤 제한을 갖는다. 예를 들어, 두 등고선은 서로 겹치지 않아야 한다. 지형은 등고선들의 완전한 둥지 계층구조의 형태로 모델링 된다. 즉, 어떤 등고선은 임의의 개수의 다른 등고선을 포위하지만, 차상위 레벨의 단 하나의 다른 등고선 속에 완전히 포함되고, 어떤 등고선도 다른 등고선들과 교차하지 않는다.  Since the contours are represented by polygons, the vertices of the contours can be known by connecting all the vertices of the polygons. Therefore, knowing the total number of vertices and coordinates of a contour can trace the contour of the contour. Terrain modeling contours have certain limitations with regard to the geometry allowed. For example, two contours should not overlap each other. Terrain is modeled in the form of a complete nesting hierarchy of contours. That is, some contours encompass any number of other contours, but are completely contained within only one other contour of the next higher level, and no contours intersect the other contours.
(1.2) 지형 분할의 방법(1.2) Method of Terrain Segmentation
(1.2.1) 등고선이 표현하고자 하는 지형을 잘 표현할 수 있는 다각형 메쉬를 만들기 위해서는 등고선에서 간접적으로 표현되는 지형적인 특징들을 찾아서 이를 이용하여 다각형 메쉬를 만들어야 한다. 예를 들어 등고선으로부터 지형적 특징들을 잘 표현하는 임계점(cirtical point)들을 찾아서 이러한 임계점들을 연결한 구분선(break line)을 구하면, 이 구분선으로 지형의 산 정상, 능선 혹은 계곡 등과 같은 선으로 표현되는 지형적 특징을 잘 표현할 수 있다. 또한 구분선 상의 임계점과 등고선 상의 점들을 연결한 다각형들을 만들면 이 다각형들이 면으로 표현되는 구릉, 산등성이, 계곡, 캐년 등의 지형적인 특징을 잘 표현할 수 있다. (1.2.1) In order to create a polygon mesh that can accurately represent the terrain to be represented by contours, it is necessary to find the topographic features that are indirectly represented in the contour lines and use them to make a polygon mesh. For example, if you find critical points that represent topographical features well from the contours, and find a break line that connects them, the topographic features that are represented by lines such as mountain peaks, ridges, or valleys of the terrain. Can be expressed well. Also, by creating polygons connecting the critical points on the dividing line and the points on the contour line, it is possible to express the topographical features of hills, ridges, valleys, and canyons where these polygons are represented by faces.
본 발명이 제안하는 지형 분할의 접근법은 등고선으로 구분되는 영역인 서브-도메인을 면으로 표현되는 구릉, 산등성이, 계곡, 캐년 등의 지형적인 특징을 가지는 지역들을 다각형 메쉬 형태로 즉, 다수의 삼각형 또는 사각형의 다각형들로 분해하되, 그 서브-도메인의 지형적 특징을 잘 표현하는 임계점들(critical points)을 등고선으로부터 찾아서 그 임계점들을 연결한 구분선(break lines)을 이용하여 해당 서브-도메인을 분해하는 방법이다. 그렇게 분해된 각 다각형 영역을 ‘세부 영역(zones)’이라 한다. 결국 세부 영역은 임계점들을 연결한 구분선상의 임계점들과 등고선 상의 점들을 연결한 다각형 영역이다. 이하에서는 보다 자세하게 설명한다. The terrain segmentation approach proposed by the present invention is a polygonal mesh, that is, a region having geographic features such as hills, ridges, valleys, and canyons represented by planes of sub-domains, which are divided by contour lines. Decompose into rectangular polygons, but find the critical points from the contours that represent the topographic features of the sub-domains, and break them up using break lines connecting the critical points. to be. Each polygonal area thus broken down is called "zones." After all, the detail region is a polygon region connecting the critical points on the dividing line connecting the critical points and the points on the contour line. This will be described in more detail below.
(1.2.2) 임계점을 찾기 위해, 먼저 수행해야 하는 작업은 입력된 등고선 집합에 관한 데이터로부터 등고선 간의 대응성을 나타내는 등고선 트리를 작성하는 것이다. 등고선 트리는 등고선들 간의 계층적 관계를 묘사하는 데이터 구조이다. 함께 연결되어야 할 인접 등고선을 결정하는 대응 문제는 그 등고선 트리를 활용함으로써 해결될 수 있다. 도 2는 예시적인 등고선 세트의 등고선 트리와 서브-도메인을 나타낸다. 전체 등고선들c1, c2, …, c14 간의 포함관계를 따져서 등고선들 간의 대응관계를 파악할 수 있다. 그리고 그 대응관계를 이용하면 전체 등고선들에 대한 등고선 트리를 작성할 수 있다. 등고선들 간의 포함관계는 각 등고선의 궤적(좌표)과 높이 정보를 이용해서 판별할 수 있다. 예컨대, n개의 등고선 세트 c1, c2, …, cn에 대한 소스데이터 (전체 등고선의 개수, 각 등고선의 전체 꼭지점의 개수와 좌표값, 각 등고선의 높이 )가 주어지면, 각 등고선의 꼭지점 개수와 좌표값을 이용하여 해당 등고선의 궤적을 구한다. 구한 모든 등고선의 궤적은 도 2의 (a)와 같이 표현될 수 있다. 구한 등고선 궤적과 각 등고선의 높이를 이용하면 등고선들 간의 포함관계 즉, 등고선 간의 대응관계를 파악할 수 있고, 그 대응관계에 따라 등고선 트리를 작성할 수 있다. 도 2의 (b)의 트리 구조는 (a)의 등고선에 대한 등고선 트리이다. (1.2.2) In order to find the critical point, the first thing to do is to build a contour tree representing the correspondence between contours from the data on the set of contours entered. Contour trees are data structures that describe hierarchical relationships between contour lines. The corresponding problem of determining adjacent contours to be connected together can be solved by utilizing the contour tree. 2 shows a contour tree and sub-domains of an exemplary set of contours. Total contour lines c 1 , c 2 ,. For example, we can determine the correspondence between contour lines by considering the inclusion relation between c and 14 . The correspondence can then be used to build a contour tree for all contours. Inclusion relationships between the contour lines can be determined using the trajectory (coordinate) and height information of each contour line. For example, n contour sets c 1 , c 2 ,... Given the source data (the total number of contours, the number and coordinates of the total vertices of each contour, and the height of each contour) for c n , the trajectories of the contours are calculated using the number of vertices and the coordinates of each contour. . The traces of all the contour lines obtained can be expressed as shown in FIG. Using the obtained contour trajectory and the height of each contour line, it is possible to grasp the containment relationship between the contour lines, that is, the correspondence relationship between the contour lines, and create a contour tree according to the correspondence relationship. The tree structure of FIG. 2B is a contour tree with respect to the contour line of (a).
(1.2.3) 등고선 트리가 구해지면 그것을 이용하여 모든 서브-도메인을 계산한다. 서브-도메인 Ωi은 등고선 트리에서 각 인접한 등고선 사이의 영역으로 정의된다. 따라서, 서브-도메인은 내부에 구멍이 없거나, 한 개 이상의 구멍을 가지는 다각형으로 표현된다. 즉, 서브-도메인을 정의하는 외부 경계 등고선을 하나의 다각형으로 보고, 그 안에 있는 내부 경계 등고선을 그 다각형의 구멍으로 볼 수 있다. 이를 일반화해보면, 등고선 ci가 표고 값 hi를 갖고 ci는 어떤 cj (단, j < i for i ≥ 2) 안쪽에 놓여진 경우를 가정하자. 최외곽 등고선 c1은 다른 모든 등고선들을 포위하고 그것은 평면을 두 개의 개방된 집합 즉, 비한정 도메인 Ω0과 c1에 의해 한정되는 도메인-이것은 차례대로 다른 등고선들에 의해 n개의 서로소인 열린 집합(disjoint open sets) Ωi로 구분 된다-으로 구분한다. 각 서브-도메인 Ωi 는 외부 경계 등고선인 ci 과 ki 개의 바로 인접한 내부 경계 등고선인 cj (단, j>i)를 가진다. 예를 들어, 도 2의 (b)에서 서브-도메인 Ω1 은 외부 경계 등고선 c1에 의해 정의되는 근사다각형으로서 그 안에 내부 경계 등고선 c2 에 의해 정의되는 하나의 다각형 구멍을 가지는 다각형 영역이고, 서브-도메인 Ω7 은 외부 경계 등고선 c7에 의해 정의되는 근사다각형으로서 그 안에 내부 경계 등고선 c8, c9 및 c12 에 의해 정의되는 3개의 다각형 구멍을 가지는 다각형 영역이다. (1.2.3) Once the contour tree is found, it is used to calculate all the sub-domains. The sub-domain Ω i is defined as the area between each adjacent contour in the contour tree. Thus, a sub-domain is represented as a polygon with no holes inside or with one or more holes. That is, the outer boundary contours defining the sub-domains can be viewed as a polygon, and the inner boundary contours within them can be viewed as holes in the polygon. Generalizing this, suppose that contour c i has an elevation value h i and c i lies inside some c j (where j <i for i ≥ 2). The outermost contour c 1 encompasses all other contours and it is a domain defined by two open sets of planes, the unqualified domains Ω 0 and c 1 , which in turn are n mutually open sets by different contours. (disjoint open sets) are separated by Ω i . Each sub-domain Ω i has an outer boundary contour c i and k i immediately adjacent inner boundary contours c j (where j> i). For example, in FIG. 2B, the sub-domain Ω 1 is an approximate polygon defined by the outer boundary contour c 1 and is a polygonal region having one polygon hole defined by the inner boundary contour c 2 therein, Sub-domain Ω 7 is an approximate polygon defined by the outer boundary contour c 7 and is a polygonal region with three polygonal holes defined therein by the inner boundary contours c 8 , c 9 and c 12 .
단순화시키기 위해, ki 개의 모든 내부 경계 등고선이 동일한 표고를 가지고 그 표고는 외부 경계 등고선 ci 의 표고와는 다르다고 가정하자.For simplicity, assume that all k i inner boundary contours have the same elevation and that the elevation is different from the elevation of the outer boundary contour c i .
▶ ki = 0 이면, 서브-도메인 Ωi 는 국지적인 극점을 갖고 그 서브-도메인은 정상이나 웅덩이이다. 도 2의 (b)에서는 예컨대 서브-도메인 Ω8과 Ω14가 이에 해당된다. ci 가 서브-도메인 Ωj의 내부 경계인 경우에, hi 과 hj 간에 표고 관계를 고려하여 이들을 구별한다. 만약 hi > hj이면, Ωi 는 정상이고 그 밖의 경우에는 웅덩이이다. If k i = 0, the sub-domain Ω i has a local pole and the sub-domain is normal or a pool. In FIG. 2B, for example, the sub-domains Ω 8 and Ω 14 correspond to this. If c i is the inner boundary of the sub-domain Ω j , consider them by considering the elevation relationship between h i and h j . If h i > h j , Ω i is normal and else it is a pool.
▶ 만약 ki = 1 이면, 등고선 ci는 하나의 등고선 ci+1 와 대응된다. 도 2의 (b)에서는 예컨대 서브-도메인 Ω1이 이에 해당된다. 이 경우, 서브-도메인 Ωi 는 구릉, 산등성이, 계곡 또는 캐년이 혼재된 것이다. 정상과 웅덩이 경우처럼, hi+1 > hi 이면, 서브-도메인 Ωi 는 외향(outbound) 구릉과 산등성이들이 혼재된 것이고, 그 밖의 경우는 내향(inbound) 구릉과 계곡 그리고 캐년들이 혼재된 것이다. If k i = 1, contour c i corresponds to one contour c i + 1 . In FIG. 2B, for example, the sub-domain Ω 1 corresponds to this. In this case, the sub-domain Ω i is a mixture of hills, ridges, valleys or canyons. If h i + 1 > h i , as in the summit and pool cases, the sub-domain Ω i is a mixture of outbound hills and ridges; in other cases, inbound hills, valleys and canyons .
▶ 만약 ki > 1 이면, 등고선 ci 는 ki 개의 등고선들과 대응된다. 도 2의 (b)에서는 예컨대 서브-도메인 Ω7이 이에 해당된다. 이 경우는 일 대 다 브랜칭이라 부르고 그것은 복잡한 지형을 형성한다. 그 경우의 서브-도메인 Ωi 는 구릉, 산등성이, 계곡 그리고 캐년들이 혼재된 것이다. If k i > 1, contour c i corresponds to k i contours. This is equivalent domain Ω 7 - In Fig. 2 (b), for example sub. This case is called one-to-many branching and it forms a complex terrain. In that case the sub-domain Ω i is a mixture of hills, ridges, valleys and canyons.
(1.2.4) 모든 서브-도메인을 구한 다음에는, 각 서브-도메인에 대하여 중간축을 계산한다. 먼저, 서브-도메인 Ωk를 정의하는 외부 경계 등고선과 내부 경계 등고선들로부터 중간축을 계산하는 방법은 외부 경계 등고선을 하나의 다각형으로 생각하고, 내부 경계 등고선을 그 다각형의 구멍으로 생각하여, 그 다각형의 중간축을 계산한다. 외부 경계 등고선만 있는 서브-도메인은 단순 다각형으로 보고 그것의 중간축을 계산하면 된다.(1.2.4) After all sub-domains have been found, calculate the intermediate axis for each sub-domain. First, the method of calculating the intermediate axis from the outer boundary contours and the inner boundary contours that define the sub-domain Ω k considers the outer boundary contour as a polygon, the inner boundary contour as the hole of the polygon, and the polygon Calculate the intermediate axis of. A sub-domain with only outer boundary contours can be viewed as a simple polygon and its mid-axis calculated.
도 3은 단순 다각형 P의 중간축의 형태를 예시적으로 도시한다. 단순 다각형 P의 중간축(medial axis: MX)은 그 다각형 P 안에 포함되고 2 개 이상의 점에서 그 다각형 P에 접하는 원(‘최대 원(Maximal Circle: MC)’이라 함)들의 중심점들의 자취이다. 이들 최대 원들끼리의 관계는 어떤 최대 원도 그 다각형 P 내의 다른 최대 원의 완전한 부분 집합이 아닌 관계를 갖는다. 그 중간축(MX)은 꼭지점(vertex)들과 꼭지점들을 연결하는 모서리(edge)들로 구성되는 단순 트리 그래프인데, 여기서 모서리들은 포물선형 호이거나 직선형 선분이다. 내부에 적어도 한 개 이상의 구멍을 포함하는 다각형인 경우에는 중간축의 그래프는 각 구멍을 포위하는 사이클들을 더 포함하며, 경우에 따라서는 각 사이클을 연결하는 경로를 더 포함할 수 있다. 그 중간축(MX)은 다각형 P의 모서리 선분들과 이들의 끝점들의 일반화된 보로노이(generalized Voronoi) 다이어그램에 밀접하게 관련된다. 어떤 다각형의 모서리들과 오목 꼭지점들(Reflex Vertices: RV, 내각의 크기가 180도 보다 큰 꼭지점)의 일반화된 보로노이 다이어그램은 그 다각형의 오목 꼭지점에 가까이 있는 부분에서 그 다각형의 중간축과는 다르다. 중간축은 오목 꼭지점(RV)에 연결되는 어떠한 에지도 갖지 않는 반면, 일반 보로노이 다이어그램은 오목 꼭지점(RV)에 연결되는 에지가 항상 존재한다. n 개의 선분으로 된 일반화된 보로노이 다이어그램과 중간축을 계산하는 최적 O(nlogn) 알고리즘이 있다. 다각형의 내부에 구멍들을 갖는 단순 다각형의 경우, 그 다각형의 중간축은 O(n(logn+h)) 시간 안에 계산될 수 있다. 여기서 n은 다각형과 구멍의 모서리 개수이고 h는 구멍의 개수이다. 구멍을 갖는 다각형의 중간축은 포물선형 호나 직선형 선분을 갖는 일반 평면 그래프이다. 이와 같이 단순 다각형이나 내부에 여러 개의 구멍을 가지는 다각형의 중간축을 계산하는 것을 중간축 변형(medial axis transformation: MAT)이라고 부른다.3 exemplarily shows the shape of the intermediate axis of the simple polygon P. FIG. The medial axis (MX) of a simple polygon P is the trace of the center points of the circles (called 'Maximal Circles (MC)') contained within the polygon P and tangent to the polygon P at two or more points. The relationship between these maximum circles is such that no maximum circle is a complete subset of the other maximum circles in the polygon P. The middle axis MX is a simple tree graph consisting of vertices and edges connecting the vertices, where the edges are parabolic arcs or straight line segments. In the case of a polygon including at least one hole therein, the graph of the intermediate axis may further include cycles surrounding each hole, and in some cases, may further include a path connecting each cycle. The middle axis MX is closely related to the generalized Voronoi diagram of the corner segments of polygon P and their endpoints. A generalized Voronoi diagram of a polygon's edges and concave vertices (RV, a vertex larger than 180 degrees in size) differs from the polygon's mid-axis at a portion near the concave vertex of the polygon. . The intermediate axis does not have any edges connected to the concave vertices RV, whereas in a typical Voronoi diagram there is always an edge connected to the concave vertex RV. There is a generalized Voronoi diagram of n line segments and an optimal O (nlogn) algorithm that computes the intermediate axis. In the case of a simple polygon with holes inside the polygon, the middle axis of the polygon can be calculated in O (n (logn + h)) time. Where n is the number of edges of the polygon and the hole, and h is the number of holes. The intermediate axis of a polygon with holes is a general planar graph with parabolic arcs or straight line segments. Computing the intermediate axis of a simple polygon or a polygon having several holes therein is called a medial axis transformation (MAT).
근사 다각형으로 표현되는 서버-도메인과 각 서브-도메인의 중간축(MX) 작성과 관련하여, 중요점(key points)과 중간축의 세그먼트(segment)의 개념을 다음과 같이 도입한다. Regarding the server-domain represented by the approximate polygon and the intermediate axis (MX) creation of each sub-domain, the concept of key points and segments of the intermediate axis is introduced as follows.
▶ 중요점(key points: KP): 최대 원(MC)들과 맞닿는 다각형의 모서리와 오목 꼭지점들을 능동경계요소들이라 하고, 최대 원에 맞닿는 능동경계요소들의 개수에 따라 중간축(MX) 상에 있는 점들의 유형을 분류한다. 중간축 상의 점들 중에서, 다각형의 모서리 경계와 교차하는 중간축의 점들을 끝점(end points: EP)이라 하고, 3개 이상의 능동경계요소들에 접하는 최대원(MC)들의 중심점을 접속점(junction points: JP)이라 하며, 2개의 경계요소에 접하는 최대 원(MC)들의 중심점을 정규점(regular points: RP)하며 특히, 2개의 능동경계요소 중 하나가 변하는 정규점을 전이점(transition point: TP)이라 한다. 그리고 이들 세 가지 점을 중간축(MX)의 중요점(KP)이라 한다. Key points (KP): The corners and concave vertices of polygons that contact the maximum circles (MCs) are called active boundary elements, and are located on the middle axis (MX) depending on the number of active boundary elements that contact the maximum circle. Classify the types of points. Among the points on the intermediate axis, the points on the intermediate axis that intersect the edge boundary of the polygon are called end points (EP), and the center points of the maximum circles MC which contact three or more active boundary elements are the junction points (JP). ), The center point of the maximum circle (MC) in contact with the two boundary elements is the regular point (RP), and in particular, the normal point at which one of the two active boundary elements changes is called the transition point (TP). do. And these three points are called the important point (KP) of the intermediate axis (MX).
▶ 중간축의 세그먼트(segment): 중간축(MX)의 세그먼트(Sg)는 두 개의 별개의(distinct) 능동경계요소들과 고유하게 연관되어 있는 중간축의 최대 서브셋이다. 즉, 중간축의 각 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원(MC)들의 모든 중심점들의 집합이다. 도 3에서 전이점 TP1과 TP2를 양 끝점으로 하는 세그먼트는 다각형의 모서리 e 와 꼭지점 RV를 능동경계요소로 하는 최대 원의 중심점들의 집합이다. 각 세그먼트(Sg)의 양 끝점은 중요점이다. Segment of the intermediate axis: The segment Sg of the intermediate axis MX is the maximum subset of the intermediate axis that is uniquely associated with two distinct active boundary elements. That is, each segment of the intermediate axis is a set of all the center points of the maximum circles MC that contact the same two active boundary elements. In Figure 3 a segment of a transition point TP 1 and TP 2 in both end points is a set of the largest circle center to the edges e and the RV apex of the polygon in the active boundary element. Both endpoints of each segment Sg are important points.
이러한 개념들을 바탕으로 하여, 지형 등고선들의 계층구조에서 정의되어 있는 각 서브-도메인 Ωi 에 대하여 그에 대응되는 중간축이 생성될 수 있다. 이 경우, 각 서브-도메인 Ωi 의 외부 등고선은 중간축을 정의하는 다각형이고, 각 서브-도메인 Ωi 의 내부 등고선들은 그 다각형 내의 구멍들이다. 도 5와 6은 다각형의 중간축을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이를 참조하여 다각형의 중간축을 계산하는 방법을 구체적으로 설명한다. 다각형의 중간축은 일반 그래프 형태로 만들어진다. 도 3에서 예시한 것과 같이 내부에 구멍이 없는 다각형의 중간축은 사이클이 없는 트리 그래프 형태이고, 도 4에서 예시한 것과 같이 내부에 구멍이 있는 다각형의 중간축은 사이클이 존재하는 일반 그래프 형태이다. 이 그래프의 꼭지점은 중간축의 중요점이고, 이 그래프의 에지는 두 개의 중요점을 연결하는 세그먼트이며, 이 에지에는 세그먼트에 중심을 두고 있는 최대원의 능동경계요소가 붙여져 있다. 예를 들어, 도 5 (b)에서는 주어진 다각형의 중간축(MX)을 나타내는 그래프를 나타내고 있다. Based on these concepts, a corresponding intermediate axis can be generated for each sub-domain Ω i defined in the hierarchy of terrain contours. In this case, the outer contour of each sub-domain Ω i is a polygon defining the intermediate axis, and the inner contours of each sub-domain Ω i are holes in that polygon. 5 and 6 are views for explaining a method for calculating the intermediate axis of the polygon. A method of calculating the intermediate axis of the polygon will be described in detail with reference to this. The middle axis of the polygon is made in the form of a normal graph. As illustrated in FIG. 3, the middle axis of the polygon without a hole is in the form of a tree graph without a cycle, and the intermediate axis of the polygon with a hole is in the form of a general graph in which a cycle exists as illustrated in FIG. 4. The vertices of this graph are the midpoints of the middle axis, and the edges of the graph are segments that connect the two important points, with the active circle element of the largest circle centered on the segment. For example, FIG. 5 (b) shows a graph showing the middle axis MX of a given polygon.
어느 하나의 중요점에 중심점이 있는 최대 원과 그 최대 원의 능동경계요소가 주어졌다고 하자. 제일 처음 시작하는 경우에는, 다각형의 어느 한 볼록 꼭지점(v1, v2, v3, v4, v6, v7)을 중요점으로 시작한다. 이 중심점으로부터 시작하여 능동경계요소에 접하고 원의 크기가 연속적으로 변화해가는 최대원의 중심점을 추적함으로써 중간축을 계산한다. 중심점을 추적할 때에는 다음 중요점을 계산함으로써 시작한 중요점과 계산된 다음 중요점을 연결하는 하나의 세그먼트를 구하게 된다. 새로 계산된 다음 중요점이 끝점일 경우에는 최대 원의 중심점을 추적하는 것을 종료한다. 예를 들어, 도 5의 (b)에서 중요점 j2에서 끝점 v1 로 추적하는 경우에는 j2와 v1을 연결하는 세그먼트를 만들고 추적을 종료한다. 만약 새로 계산된 다음 중요점이 전이점(t1, t2)일 경우에는, 최대원의 능동경계요소 중의 하나가 바뀌게 되고 이 전이점에서부터 새로운 다른 하나의 세그먼트가 시작하게 된다. 예를 들어, 도 5의 (b)에서 중요점 j2에서 전이점 t1을 지나면서 추적하는 경우에는 능동경계요소가 e1, e5에서 e1, v5로 변하게 되고 새로운 하나의 세그먼트가 시작된다. 만약 새로 계산된 다음 중요점이 접속점(j1, j2, j3, j4)일 경우에는, 최대원이 세 개 이상의 능동경계요소에 접하게 되는데, 이 경우에는 한 개 이상의 세그먼트가 접속점에서 연결되어 있어서 각각의 세그먼트를 만드는 두 개의 능동경계요소를 이용하여 새로운 세그먼트를 만들기 시작한다. 나머지 세그먼트는 지금 추적하기 시작한 세그먼트에서 시작하여 새로운 세그먼트를 모두 추적하고, 그 다음에 추적하기 시작한다. 예를 들어, 도 5의 (b)에서 중요점 t2에서 접속점 j3으로 추적하는 경우에는, 접속점 j3에서 추가로 두 개의 세그먼트가 연결되게 된다. 그 중의 하나인 v4와 연결한 세그먼트를 먼저 추적하거나 j4와 연결된 세그먼트를 추적하여, 그 세그먼트로부터 추적할 수 있는 모든 세그먼트들을 추적한 후에 나머지 한 개의 세그먼트를 추적한다. 위의 방법을 약간 수정하면 같은 방법으로 구멍이 있는 다각형에 대해서도 중간축을 계산할 수 있다. 즉, 구멍이 있는 다각형에 대한 중간축 그래프에는 구멍을 포위하는 사이클이 만들어 질 수 있다. 이러한 경우에는 세그먼트를 추적하면서, 그 세그먼트의 끝점이 이제까지 추적해 온 어느 접속점으로 되돌아 오게 되는 경우에는 더 이상 그 다음 세그먼트를 추적하지 않아도 된다. Suppose that a given circle is given a maximum circle with a center point and an active boundary element of that maximum circle. In the first case, one of the convex vertices (v 1 , v 2 , v 3 , v 4 , v 6 , v 7 ) of the polygon begins with the key points. Starting from this center point, the intermediate axis is calculated by tracing the center point of the maximum circle that is in contact with the active boundary element and the size of the circle changes continuously. When tracking a center point, we find one segment that connects the key point that we started with by calculating the next key point. If the newly calculated next critical point is the end point, we finish tracking the center of the maximum circle. For example, in the case of tracking from the important point j 2 to the end point v 1 in FIG. 5 (b), a segment connecting j 2 and v 1 is created and the tracking ends. If the newly calculated next critical point is the transition point (t 1 , t 2 ), one of the active boundary elements of the largest circle is changed and another new segment starts from this transition point. For example, in the case of tracking along the transition point t 1 at the critical point j 2 in FIG. 5 (b), the active boundary element changes from e 1 , e 5 to e 1 , v 5 , and a new segment Begins. If the newly calculated next critical point is the connection point (j 1 , j 2 , j 3 , j 4 ), the maximum circle is in contact with three or more active boundary elements, in which case one or more segments are connected at the connection point. We start to create a new segment using the two active boundary elements that make up each segment. The remaining segments start with the segment you just started tracking, then track all the new segments, then start tracking. For example, in the case of tracking from the critical point t 2 to the connection point j 3 in FIG. 5B, two additional segments are connected at the connection point j 3 . Either first track the segment associated with v 4 or the segment associated with j 4 , then track all segments that can be tracked from that segment, then track the other segment. With a slight modification of the above method, you can calculate the intermediate axis for polygons with holes in the same way. In other words, a cycle surrounding a hole can be created in the mid-axis graph for a polygon with a hole. In this case, while tracking a segment, you no longer need to track the next segment if the endpoint of that segment returns to any connection point it has ever tracked.
두 개의 능동경계요소에 의하여 만들어지는 세그먼트는 능동경계요소의 종류에 따라 도 6과 같이 세 종류가 있다. 도 6의 (a)에서 예시한 바와 같이 능동경계요소가 두 개의 꼭지점인 경우에는 세그먼트는 직선의 형태가 되고, (b)에서 예시한 바와 같이 한 개의 능동경계요소가 꼭지점이고 다른 능동경계요소가 다각형 모서리인 경우에는 포물선 형태가 되며, (c)에서 예시한 바와 같이 두 개의 다각형 모서리 능동경계요소에 의해서 만들어지는 세그먼트는 직선의 형태가 된다. There are three types of segments created by two active boundary elements, as shown in FIG. As illustrated in (a) of FIG. 6, when the active boundary element is two vertices, the segment is in the form of a straight line. As illustrated in (b), one active boundary element is a vertex and the other active boundary element is In the case of polygon edges, it becomes parabolic, and as illustrated in (c), the segments created by two polygon edge active boundary elements are in the form of straight lines.
중간축을 작성함에 있어서, 각 세그먼트의 끝점은 그 세그먼트의 연장선이 i) 인접한 능동경계요소들 중 오목 꼭지점에서 다각형 모서리에 수직으로 연장한 선과 만나는 점 또는 ii) 인접한 능동경계요소들 중 볼록 꼭지점에서 그 꼭지점 각을 이등분하는 연장선과 만나는 점 중에서 먼저 만나는 점으로 정한다. 도 7은 도 6의 (a)의 경우의 중간축 세그먼트의 끝점 결정 방법을 도시한다. 도 7의 (a)에서 능동경계요소가 두 개의 오목 꼭지점 vi, vj인 경우 중간축 세그먼트 MXm의 끝점은 그 세그먼트의 연장선이 i) 오목 꼭지점 vi에서 능동경계요소 모서리 ei+1에 대해 수직 연장된 선과 만나는 점 mi와 ii) 오목 꼭지점 vj에서 능동경계요소 모서리 ej+1에 대해 수직 연장된 선과 만나는 점 mj 중 먼저 만나는 점을 중간축 MXm의 끝점으로 결정한다. 도 7의 (b)의 경우, 같은 방식으로 하면 중간축 세그먼트 MXm의 끝점은 mi로 결정된다. 도 8은 도 6의 (b)의 경우의 중간축 세그먼트의 끝점 결정 방법을 도시한다. 도 8의 (a)에서는 중간축 세그먼트 MXm이 오목 꼭지점 vi에서 모서리 ei+1에 대해 수직연장된 선과 만나는 점 mi 이 꼭지점 vj의 각이등분선의 연장선과 만나는 점 mj 보다 앞서므로(즉, 먼저 만나므로) 점 mi 를 중간축 세그먼트 MXm의 끝점으로 결정한다. 마찬가지로, 도 8(b)에서 중간축 세그먼트 MXm의 끝점은 mi 로 결정되고, 도 8의 (c)에서 중간축 세그먼트 MXm의 시작점은 mi 이고 끝점은 mj 로 결정되며, 도 8의 (d)에서 중간축 세그먼트 MXm의 끝점은 mj 로 결정된다. 도 9는 도 6의 (c)의 경우의 중간축 세그먼트의 끝점 결정 방법을 도시한다. 중간축 세그먼트 MXm의 연장선이 볼록 꼭지점 vi의 각 이등분선 hi1과 만나는 점 mi 가 능동경계요소 오목 꼭지점 vj에서 그에 연결된 모서리 ei에 대한 수직연장선 hj2와 만나는 점 mj 보다 앞서므로 점 mi 가 중간축 세그먼트 MXm의 끝점으로 결정된다.In creating the intermediate axis, the end point of each segment is i) the point where the extension line of the segment meets a line extending perpendicular to the polygon edge at the concave vertex of adjacent active boundary elements, or ii) at the convex vertex of the adjacent active boundary elements. The point that meets the extension line that bisects the vertex angle is determined to meet first. FIG. 7 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (a). In FIG. 7A, when the active boundary element is two concave vertices v i and v j , the end point of the middle axis segment MX m is the extension line of the segment i) the active boundary element edge e i + 1 at the concave vertex v i . in that the lines and meets vertical extension to m i and ii) a concave vertex v point for the active boundary element edge e j + 1 from j to see the vertically extending line and determines a point of m j before meeting the end of the intermediate shaft MX m . In the case of FIG. 7B, the end point of the intermediate axis segment MX m is determined to be m i in the same manner. FIG. 8 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. 6 (b). In (a) of FIG. 8, since the middle axis segment MX m meets the line extending vertically with respect to the edge e i + 1 at the concave vertex v i , the point m i precedes the point m j that meets the extension line of the bisector of vertex v j . Determine the point m i as the end point of the intermediate axis segment MX m . Similarly, the end point of the intermediate axis segment MX m in FIG. 8 (b) is determined as m i , and the starting point of the intermediate axis segment MX m in FIG. 8 (c) is m i and the end point is determined as m j , FIG. 8. In (d), the end point of the intermediate axis segment MX m is determined by m j . FIG. 9 shows a method for determining the end point of the intermediate axis segment in the case of FIG. An intermediate shaft that is an extension of the segment MX m convex vertex v in i points m i is the active boundary element concave vertex v j of intersection with each bisector h i1 of the meeting and the vertical extension h j2 for the edge e i connected thereto so ahead of m j Point m i is determined as the end point of the intermediate axis segment MX m .
(1.2.5) 전체 서브-도메인 Ωi 에 대한 중간축을 구한 다음에는, 각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해한다.(1.2.5) After finding the intermediate axis for the entire sub-domain Ω i , decompose each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis.
중간축을 추적하면서 매 번 새로운 세그먼트가 시작되는 중요점과 끝나는 중요점 각각에 위치한 두 개의 최대원의 중심점과 그 두 개의 최대원 각각이 접하는 두 개의 능동경계요소와의 접점을 연결하는 최대원의 반지름이 세부영역의 경계선이 된다. 본 발명의 지형 분할 방법은 분할대상 지형인 서브-도메인을 그의 중간축을 찾아서 그 중간축의 각 세그먼트에 대응되는 소 영역(세부영역)으로 분할하는 것이어서 선(세그먼트)에 면(세부영역)을 대응시키는 형태로 영역 분할을 하므로 유사-이중 중간축 분할 (quasi-dual medial axis decomposition) 이라고 부른다. 도 3에서 예를 들어 설명하면, 접속점 JP2 를 지나 전이점 TP1 쪽으로 중간축(MX)을 추적하면서 전이점 TP2 를 만나면 새로운 세그먼트(Sg)의 시작점인 전이점 TP1 을 만나게 된다. 그 전이점 TP1에서의 최대원 MC1 이 두 개의 능동경계요소 e1및 RV1과의 접점을 연결하는 최대원 MC1 의 두 반지름선 R3 과 R4 는 세부영역(30)의 한 쪽 경계선이 된다. 또한 전이점 TP1 을 지나서 계속 중간축(MX)을 추적해나가면 새로운 전이점 TP2 를 만나게 된다. 그 전이점 TP2에서의 최대원 MC2 이 두 개의 능동경계요소 e1 및 RV1 과의 접점을 연결하는 최대원 MC2 의 두 반지름선 R1 과 R2 는 세부영역(30)의 맞은편 쪽의 경계선이 된다. 즉, 세그먼트 Sg의 양 끝점 TP1 과 TP2 에서 두 개의 능동경계요소 e1 및 RV1에 내린 네 개의 반지름 선분들 R1, R2, R3, R4 과 그 두 개의 능동경계요소 e1 및 RV1에 둘러싸인 영역(30)을 그 세그먼트(Sg)에 대응되는 세부 영역(zone)이라고 한다. 이처럼 세그먼트의 양 끝인 중요점에서 만들어진 세부영역 경계선과 두 개의 능동경계요소에 의하여 닫힌 영역이 그 세그먼트에 대응되는 세부 영역이 된다. The radius of the maximum circle connecting the center of the two largest circles located at each of the starting point and ending point of each new segment and the contact of the two active boundary elements that each of the two maximum circles are in contact with, along the mid-axis. It becomes the boundary line of this subregion. According to the terrain segmentation method of the present invention, the sub-domain, which is the object to be divided, is divided into small regions (detailed regions) corresponding to each segment of the intermediate axis by finding its intermediate axis, thereby matching the face (detailed region) to a line (segment). Region division in the form of a form is called quasi-dual medial axis decomposition. Referring to FIG. 3, if the transition point TP 2 is encountered while tracking the intermediate axis MX toward the transition point TP 1 past the connection point JP 2 , the transition point TP 1 , which is the starting point of the new segment Sg, is met. The transition point TP is the maximum circle MC 1 in the first two active boundary element e 1 and RV 1 two radii of the largest circle MC 1 to connect the contact point of the line R 3 and R 4 are one of detail area 30 It becomes a boundary line. Also keep track of the intermediate axis (MX) past the transition point TP 1 to meet the new transition point TP 2 . Across the transition point TP 2 maximum circle MC 2 are two active boundary element e 1 and RV 1 two radial lines R 1 of the maximum circle MC 2 connecting the point of contact with, and R 2 is a detail area 30 of the It is the border of the side. In other words, the four radial segments R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and the two active boundary elements e 1 which fall on two active boundary elements e 1 and RV 1 at both ends TP 1 and TP 2 of the segment Sg And the region 30 surrounded by RV 1 is referred to as a detailed zone corresponding to the segment Sg. As such, the closed area by the subregion boundary line and the two active boundary elements created at the critical point of both ends of the segment becomes the subregion corresponding to the segment.
도 4는 구멍을 가지는 다각형 즉, 내부 등고선(42)과 외부 등고선(44) 사이의 서브-도메인을 세부영역으로 분해한 것을 도시하는데, 이 경우의 세부 영역 구분도 같은 방법으로 이루어진다. 즉, 세그먼트 Sg의 양 끝점 JP1 과 JP2 에서 각 끝점의 최대원 MC1 과 MC2 이 두 개의 능동경계요소 e1 및 e2 와 각각 접하는 접점들까지 내린 반지름 선분들 R5, R6, R7, R8 이 두 개의 능동경계요소 e1 및 e2 와 함께 그 세그먼트 Sg의 세부 영역(40)이 된다. 도 4는 이와 같은 세부 영역 결정 기준에 따라 구멍을 갖는 서브-도메인을 세부영역으로 분해한 예를 도시한 것으로서, 구멍을 가지는 다각형의 중간축에 속하는 모든 세그먼트의 양 끝점과 그 세그먼트의 두 능동 경계 요소에 접하는 점을 연결한 모든 반지름 선분을 표시하고 있다. 이 반지름 선분(세부영역 경계선)과 능동경계요소에 의하여 다각형의 내부가 세그먼트들의 세부 영역으로 분할된다. Fig. 4 shows the decomposition of a sub-domain between the polygon with holes, i.e., the inner contour 42 and the outer contour 44, into subregions, in which case the subregions are divided in the same way. That is, the radial line made in both end JP 1 and JP 2 of the segment Sg to the maximum circle MC 1 and MC contact 2 is in contact with each of the two active boundary element e 1 and e 2 of the respective end R 5, R 6, R 7 , R 8 together with the two active boundary elements e 1 and e 2 become the subregion 40 of the segment Sg. FIG. 4 illustrates an example in which sub-domains with holes are decomposed into subregions according to such subregion determination criteria, and both end points of all segments belonging to the intermediate axis of the polygon with holes and the two active boundaries of the segments. Shows all radial segments connecting points that touch the element. The radius segment (the detail region boundary line) and the active boundary element divide the inside of the polygon into detailed regions of the segments.
2. 세부 영역의 지형적 특징 결정2. Determination of topographic features of subregions
서브-도메인 Ωi내에는 여러 가지 종류의 지형 특징들을 포함할 수 있다. 그러므로 서브-도메인 Ωi의 지형적 특징을 파악하기 위해서는 각 세부영역이 산등성이(ridges), 계곡(valleys), 구릉(hillsides), 캐년(canyons), 웅덩이(pits), 정상(peaks) 등과 같은 지형적 특징들 중 어느 것에 해당하는 지를 분류할 필요가 있다. 그러므로 서브-도메인 Ωi을 중간축 세그먼트를 이용하여 다수의 세부 영역으로 나눈 다음에는, 각 세부 영역별로 해당되는 지형 특징과 매칭시킨다. 본 발명의 방법에 있어서, 지형적 특징의 식별은 대상 지형을 유사-이중 중간축 분할을 하여 중간축(MX)의 구조를 검사함으로써 달성된다. 도 10에 예시된 것처럼, 외부 등고선(56b)과 내부 등고선(56a) 사이의 영역으로 규정되는 서브-도메인 Ωi 의 중간축(MX)은 사이클(52)을 갖는 일반적인 평면 그래프이다. Within the sub-domain Ω i may include various kinds of terrain features. Therefore, the sub-topographic characteristics such as to determine the geographical characteristics of the domain Ω i are each subdivision ridge (ridges), the valley (valleys), hills (hillsides), Canyon (canyons), pool (pits), the top (peaks) It is necessary to classify which of these is applicable. Therefore, after sub-domain Ω i is divided into multiple subregions using intermediate axis segments, the sub-domain OMEGA i is matched with the corresponding terrain feature for each subregion. In the method of the present invention, identification of the topographical feature is accomplished by examining the structure of the intermediate axis MX by pseudo-dual intermediate axis division of the target terrain. As illustrated in FIG. 10, the intermediate axis MX of the sub-domain Ω i , defined as the area between the outer contour line 56b and the inner contour line 56a, is a general planar graph with cycles 52.
여기서, 사이클(52)은 닫힌 모양을 갖는 중간축 에지들의 부분집합을 말하고, 경로는 사이클들을 서로 연결하는 중간축 에지들의 부분집합이다. 또한 중간축(MX)의 어떤 사이클에도 속하지 않거나 사이클을 연결하는 경로에 속하지 않는 최대 연결 중간축 에지 부분집합을 댕글링 서브-트리(50)라 부른다. 도 11은 등고선 c1 내부에 4개의 등고선 c2, c3, c4, c5 가 있는 서브-도메인의 중간축을 나타내는 평면 그래프를 도식화한 예이다. 이와 같이 중간축의 세그먼트는 중간축 그래프의 사이클에 속하거나, 사이클을 연결하는 경로에 속하거나, 댕글링 서브-트리에 속하게 된다. 도 11에는 중간축 그래프에 네 개의 사이클 CL1, CL2, CL3, CL4 이 있으며, P1는 사이클 CL2 와 CL4 를 연결하는 경로(Path)이다. 중간축의 세그먼트에 대응하는 세부 영역은 그 세그먼트가 사이클에 속하는지, 댕글링 서브트리에 속하는지, 사이클을 연결하는 경로에 속하는 지에 따라 다음과 같이 분류된다.Here, cycle 52 refers to a subset of intermediate axis edges having a closed shape, and the path is a subset of intermediate axis edges connecting the cycles to each other. The maximum connected intermediate axis edge subset that does not belong to any cycle of the intermediate axis MX or does not belong to the path connecting the cycles is also called dangling sub-tree 50. FIG. 11 is an example of plotting a planar graph showing the mid-axis of a sub-domain with four contours c 2 , c 3 , c 4 , c 5 inside contour c 1 . As such, the segments of the intermediate axis belong to the cycle of the intermediate axis graph, belong to the path connecting the cycles, or belong to the dangling sub-tree. 11 has a four-cycle CL 1, CL 2, CL 3 , CL 4 to the intermediate shaft graph, P 1 is a path (Path) to connect the cycles CL 2 and CL 4. The detailed areas corresponding to the segments of the intermediate axis are classified as follows according to whether the segments belong to a cycle, a dangling subtree, or a path connecting the cycles.
(2.1) 세그먼트가 댕글링 서브트리에 속하는 경우에는, 경계 등고선들(bounding contours)의 상대적인 표고에 따라 세그먼트의 세부 영역은 산등성의 일부이거나 계곡의 일부 혹은 캐년의 일부 중 어느 한 가지에 해당된다. 또한 하나의 댕글링 서브트리 내의 모든 세그먼트들의 대응 세부 영역들의 합은 연속된 산등성이가 되거나 연속된 계곡 혹은 캐년이 된다. 예컨대 도 10에서 내부 등고선(56a)의 표고가 외부 등고선(56b)의 표고보다 높은 경우에는 댕글링 서브트리의 세부 영역(50)은 산등성이(ridge)인데 비해, 반대의 경우에는 댕글링 서브트리의 세부 영역(50)은 계곡(valley)이다. 또한 도 10에서 내부 등고선(56a)의 표고가 외부 등고선(56b)의 표고와 같은 경우에는 댕글링 서브트리의 세부 영역(50)은 산등성이(ridge)이나 캐년(canyon)이 된다. 이러한 두 경우의 구분은 경계 등고선만으로 판단할 수 없고, 외부 경계 등고선의 바로 바깥 등고선의 고도나 내부 경계 등고선의 바로 안쪽 등고선의 고도와의 차이로 판단할 수 있다. 예를 들어, 외부 경계 등고선의 바로 바깥 등고선의 고도가 높으면 세그먼트의 세부 영역은 캐년이 되고, 그렇지 않으면 산등성이가 된다. (2.1) If a segment belongs to a dangling subtree, the detail region of the segment may be part of a ridge, part of a valley, or part of a canyon, depending on the relative elevation of the bounding contours. In addition, the sum of the corresponding detail regions of all segments in one dangling subtree becomes a continuous ridge or a continuous valley or canyon. For example, in FIG. 10, when the elevation of the inner contour 56a is higher than the elevation of the outer contour 56b, the detail region 50 of the dangling subtree is ridge, whereas in the opposite case, the dangling subtree Detail area 50 is a valley. In FIG. 10, when the elevation of the inner contour line 56a is the same as the elevation of the outer contour line 56b, the detail region 50 of the dangling subtree becomes a ridge or a canyon. The distinction between these two cases cannot be judged by the boundary contours alone, but can be judged by the difference between the altitude of the contour line just outside the contour boundary and the elevation of the inner contour line just inside the contour boundary. For example, if the elevation of the contour just outside of the outer boundary contour is high, the detail area of the segment is a canyon, otherwise it is a ridge.
(2.2) 세그먼트가 사이클(CL)에 속하는 경우에는, 그 세그먼트의 세부 영역은 구릉(hillside), 산등성이(ridge), 또는 캐년(canyon)이 된다. 도 10에서 내부 등고선(56a)과 외부 등고선(56b)의 표고에 차이가 있으면, 세부 영역(54)은 구릉을 나타내는 영역이다. 또한 도 11에서 내부 등고선 c2 와 외부 등고선 c1 의 표고에 차이가 있으면, 세부 영역 Z1 은 구릉을 나타내는 영역이다. 이러한 세그먼트 중에서 경계 등고선의 상대적인 표고가 같은 경우가 있는데, 이러한 경우에 세그먼트의 영역은 산등성이나 캐년이 된다. 이러한 두 경우의 구분은 경계 등고선만으로 판단할 수 없고, 외부 경계 등고선의 바로 바깥 등고선의 고도나 내부 경계 등고선의 바로 안쪽 등고선의 고도와의 차이로 판단할 수 있다. 예를 들어, 외부 경계 등고선의 바로 바깥 등고선의 고도가 높으면 세그먼트의 세부 영역은 캐년이 되고, 그렇지 않으면 산등성이가 된다. 도 11에서 내부 등고선 c2 와 또 다른 내부 등고선 c3 의 표고에 차이가 없다면, 세부 영역 Z2 은 c2, c3 등고선의 바깥 등고선 c1 의 높이가 c2, c3 보다 높다면 세부 영역 Z2 은 산등성이가 되고, 그렇지 않은 경우에 세부 영역 Z2 은 캐년이 된다. (2.2) When a segment belongs to a cycle CL, the subregions of that segment are hillside, ridge, or canyon. In FIG. 10, if there is a difference between the elevations of the inner contour line 56a and the outer contour line 56b, the detailed region 54 is an area representing a hill. In FIG. 11, if there is a difference between the elevations of the inner contour line c 2 and the outer contour line c 1 , the detailed area Z 1 is an area representing a hill. Among these segments, the relative elevations of the boundary contours are the same, in which case the area of the segment becomes a ridge or canyon. The distinction between these two cases cannot be judged by the boundary contours alone, but can be judged by the difference between the altitude of the contour line just outside the contour boundary and the elevation of the inner contour line just inside the contour boundary. For example, if the elevation of the contour just outside of the outer boundary contour is high, the detail area of the segment is a canyon, otherwise it is a ridge. And the internal contour c 2 in Figure 11 another if there is no internal contours difference in elevation of c 3, subdivision Z 2 is c 2, the height is c 2, c face is higher than the third subdivision of c 3 the outer contours c 1 of contours Z 2 is a ridge, otherwise a Cebu area Z 2 is a canyon.
(2.3) 세그먼트가 사이클을 연결하는 경로에 속하는 경우, 그 세그먼트의 세부 영역은 (2)에서 설명한 것과 같은 이유로 산등성이(ridge), 캐년(canyon), 또는 구릉(hillside)이 된다. (2.3) If a segment belongs to a cycle linking cycles, the subdivision of that segment will be a ridge, canyon, or hillside for the same reasons as described in (2).
(2.4) 또한, 서브-도메인 Ωi 에 내부 경계 등고선이 없는 경우에는, 서브 도메인의 영역은 전체적으로 정상(peaks)이나 웅덩이(pits) 가 될 수 있다. 이 두 지형의 구분은 서브 도메인 서브-도메인 Ωi 의 외부 경계선의 바로 바깥 등고선이 외부 경계선 보다 낮은 경우에는 Ωi 가 정상이 되고, 그렇지 않은 경우에는 웅덩이가 된다. (2.4) In addition, if there are no inner boundary contours in the sub-domain Ω i , the region of the subdomain may be peaks or pits as a whole. The distinction between these two topologies results in Ω i being normal if the contour just outside the outer boundary of the subdomain sub-domain Ω i is lower than the outer boundary, or otherwise the pool.
이와 같은 기준을 적용하여 서브-도메인 Ωi 의 중간축(MX) 의 모든 세그먼트에 대응되는 세부 영역을 산등성이, 계곡, 구릉, 캐년, 정상, 웅덩이 중 어느 한 가지의 지형적 특징에 해당하는 것으로 결정할 수 있다.By applying these criteria, it is possible to determine that the subregion corresponding to all segments of the middle axis (MX) of sub-domain Ω i corresponds to the topographical features of any one of the ridges, valleys, hills, canyons, summits, and ponds. have.
3. DEM 데이터 생성 방법3. How to generate DEM data
(3.1) 이상에서 설명한 지형 분할 방법을 이용하여 소스데이터인 등고선 집합 데이터로부터 DEM 데이터를 생성하는 방법을 설명한다. DEM 생성을 위한 다음 작업은 분류된 각 세부 영역 내의 지표점들에 대한 높이를 계산하는 것이다. 원하는 지표점들의 표고는 인접한 두 등고선의 표고를 보간법(interpolation method)으로 계산한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 두 개의 등고선(61, 62) 사이에 있는 임의의 점 P의 표고를 계산하는 기존의 대표적인 보간법은 그 점 p에서 양 등고선(61, 62)까지의 수직선 즉, 최단거리 d1과 d2의 비에 따라 정한다. 이를 식으로 나타내면 아래 식(1)과 같다. 식(1)에서, hp는 점 P에서의 표고이고, h1과 h2는 두 등고선(61,62)의 표고를 각각 나타내며, d1과 d2는 점 p에서 두 등고선(61,62)까지의 최단거리를 각각 나타낸다. (3.1) A method of generating DEM data from contour set data as source data using the terrain segmentation method described above will be described. The next task for generating the DEM is to calculate the heights for the surface points within each subdivision. The elevation of the desired ground points is calculated by the interpolation method of the elevations of two adjacent contours. As shown in FIG. 12, a conventional representative interpolation method for calculating the elevation of any point P between two contour lines 61, 62 is a vertical line, i.e., the shortest, from that point p to both contour lines 61, 62. Determined by the ratio of the distances d 1 and d 2 . This is represented by the following equation (1). In equation (1), h p is the elevation at point P, h 1 and h 2 represent the elevations of two contours (61, 62), and d 1 and d 2 are the two contours (61,62) at point p, respectively. The shortest distance to) is shown, respectively.
Figure PCTKR2009002237-appb-I000001
......(1)
Figure PCTKR2009002237-appb-I000001
......(One)
그런데 이 최단거리 보간법의 문제점은 표고 계산에서 일관성을 보여주지 못한다. 도 12에서 q 지점의 표고는 그 지점에서 두 등고선(61, 62)까지 각각 내린 두 수직선의 길이 비에 따라 정해진다. 표고는 어느 정도 연속적으로 변하는 속성을 가진다. q 지점과 p 지점은 거의 동일한 기울기선상에 존재하는 지점이므로 동일한 기울기선(경로)을 기준으로 동일한 비례식을 이용하여 보간하는 것이 표고의 연속성을 보장할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기존의 보간법은 두 지점 p와 q의 표고 계산 시 다른 비례식을 이용하여 표고를 계산하므로 일관성이 없고 그 결과 상대적으로 표고 계산상의 오차가 크다. 그러므로 표고 계산의 모델로서는 부족함이 있다. The problem with this shortest-range interpolation method, however, does not show consistency in elevation calculations. The elevation at point q in FIG. 12 is determined according to the ratio of the lengths of the two vertical lines, respectively, down to the two contour lines 61 and 62 at that point. Elevation has a property that varies somewhat continuously. Since the q point and the p point exist on almost the same slope line, interpolation using the same proportional expression based on the same slope line (path) can ensure the continuity of the elevation. Nevertheless, the existing interpolation method calculates the elevation by using different proportional equations when calculating the elevations of two points p and q, and thus the inconsistency is relatively high. Therefore, there is a lack as a model of the elevation calculation.
(3.2) 본 발명은 플럭스 라인 모델을 활용한 중간 기울기선 모델(medial gradient line model)을 이용하여 보다 정밀하게 표고를 계산할 수 있는 새로운 보간법을 제안한다. 고전위면과 저전위면 사이의 전계분포를 나타내는 전기 플럭스 라인(electric flux lines)과 비슷하게, 등고선을 등전위선으로 보고 고위점들(등고선 c2)에서 저위점들(등고선 c1)로 향하는, 지표면상의 슬로프의 경로를 묘사하는 기울기선(gradient line) 모형을 만들 수 있다는 점이 기존에 알려진 바 있다. 그 기울기선(Γ)들은 전계내의 전기선속의 성질과 마찬가지로 직교성(Orthogonality), 비교차성(Non-intersection), 그리고 단조변화성(Monotonicity)의 성질을 갖는다. 직교성은 기울기선들과 등고선들은 어디에서나 서로에게 수직이 된다는 성질이다. 비교차성은 기울기선들은 서로 만나지도 않고 가지를 치지도 않는다는 성질이다. 단조변화성은 서로 다른 표고를 갖는 2개의 이웃 등고선 사이에 있는 기울기선을 따라 표고는 단조 변화한다는 성질이다.(3.2) The present invention proposes a new interpolation method that can calculate the elevation more precisely by using a medial gradient line model using a flux line model. Similar to the electric flux lines representing the electric field distribution between the high and low potential planes, the contours are viewed as equipotential lines and are directed from the high points (contour line c 2 ) to the low points (contour line c 1 ). It has been known previously that gradient line models can be created to describe the paths of the slopes of the statue. The slopes (Γ) have the properties of orthogonality, non-intersection, and monotonicity, as well as the nature of the electric flux in the electric field. Orthogonality is the property that slopes and contours are perpendicular to one another everywhere. The comparative difference is that the slope lines do not meet and do not prune each other. Monotonic variability is the property that elevation varies monotonically along the slope line between two neighboring contour lines with different elevations.
두 개의 등고선 사이의 임의의 점의 표고를 보간함에 있어서, 본 발명은 두 등고선 사이의 플럭스 라인 즉, 중간 기울기선(또는 ‘근사 기울기선’이라고도 함)을 이용하는 방법을 제안한다. 즉, 표고를 구하고자 하는 임의의 점 p를 통과하는 근사 기울기선(Γ)을 계산하여 그것을 이용하여 보간하는 방법이다. 점 p를 통과하는 근사 기울기선은 그 점 p를 통과하는 플럭스 라인과 같다고 본다. 점 p의 표고는 결국 그 점을 통과하는 플럭스 라인을 구하고 그것을 이용하여 보간을 위한 비례식을 세워서 계산하는 방법으로 얻어질 수 있다. In interpolating the elevation of an arbitrary point between two contours, the present invention proposes a method of using a flux line between two contours, i.e., an intermediate gradient line (also called an "approximate gradient line"). That is, a method of calculating an approximate inclination line Γ passing through an arbitrary point p to obtain an elevation and interpolating using it. The approximate slope line through point p is considered to be the same as the flux line through point p. The elevation of point p can be obtained by finally calculating the flux line passing through that point and using it to establish a proportional equation for interpolation.
도 13의 (a)를 참조하여 플럭스 라인을 구하는 방법을 설명한다. 2개의 연속적인 등고선(c1, c2) 사이의 플럭스 라인들을 구하기 위해서 먼저 그 두 등고선(c1, c2)의 중간축을 구한다. 중간축(MX)은 앞서 언급하였듯이 두 등고선 (c1, c2) 사이의 모든 최대 원들의 중심점들의 자취이다. 그리고 그 중간축(MX) 상의 임의의 점 c에서 최대 원을 그리면 두 등고선 (c1, c2)과 접하는 두 점(p1, p2)이 얻어진다. 최대 원의 중심 c에서 두 등고선 (c1, c2)과의 두 접점(p1, p2)까지 내린 두 선분을 연결하면 그것이 바로 중심점 c에 대한 플럭스 라인이다. A method of obtaining a flux line will be described with reference to FIG. 13A. To find the flux lines between two consecutive contour lines (c 1 , c 2 ), first find the intermediate axis of the two contour lines (c 1 , c 2 ). The middle axis (MX) is the trace of the center points of all the maximum circles between the two contour lines (c 1 , c 2 ), as mentioned above. And that the draw up any source in the sense of c on the intermediate shaft (MX) are obtained two contours (c 1, c 2) and the two contact points (p 1, p 2). If you connect two segments that fall from the center of the maximum circle c to the two contacts (p 1 , p 2 ) with two contours (c 1 , c 2 ), that is the flux line for the center point c.
도 13의 (a)에서, 표고를 구하고자 하는 임의의 점 p에서 두 개의 등고선(c1, c2) 중 어느 하나 위의 가장 가까운 점 pi는 중간축(MX) 상에 중심 ci를 둔 최대 원(72)을 정의하고 그 원(72)은 점 pi+1 에서 나머지 다른 등고선과 접한다. 점 p를 통과하면서 경로 pi+1->ci->pi를 갖는 플럭스 라인은 지리학적으로 보면 인접하는 두 등고선 사이의 지점들의 표고가 연속적으로 변하는 특성을 반영한 근사 기울기선으로 볼 수 있다. 이 플럭스 라인 즉, 근사 기울기선을 중간 기울기선(Γi)이라 부르고, 이 중간 기울기선(Γi)이 바로 본 발명에서 표고 계산을 위한 비례식을 세우는 기준선이 된다. 중간 기울기선(Γi)은 2개의 라인 세그먼트 [pi, ci]과 [ci, pi+1]에 의해 정의된다. 여기서, ci 는 그 중간축(MX) 상의 원의 중심이고, pi 과 pi+1는 ci에 중심을 둔 최대 원(72)과 두 등고선(c1, c2)의 접점이다. 그러므로 어떠한 중간 기울기선(Γi)도 직교성, 비교차성, 그리고 단조변화성을 만족한다. 즉, 어디에서나 등고선(c1, c2)에 직각으로 닿는다(직교성). 표고가 다른 두 개의 등고선 사이의 중간 기울기선은 서로 교차하지 않는다(비교차성). 왜냐하면, 중간 축 세그먼트를 따라 하나의 방향으로 이동하는 최대 원의 두 등고선(c1, c2) 상의 2개의 접점(tangent points)의 궤적은 등고선을 따라 동일한 하나의 방향으로 움직이기 때문이다. 두 등고선 (c1, c2) 사이에서 어떤 점의 높이는 임의의 중간 기울기선(Γi)을 따라가면서 단조 변화하도록 계산한다(단조변화성). In (a) of Figure 13, the two contour lines at any point p to obtain the elevation (c 1, c 2) the closest point on either of the above p i is the center c i on the intermediate shaft (MX) A maximum circle 72 is defined and the circle 72 abuts the other contours at point p i + 1 . The flux line with the path p i + 1- > c i- > p i passing through the point p can be seen as an approximate slope that reflects the continuously varying elevation of the points between two adjacent contours. . This flux line, that is, the approximate inclination line, is called an intermediate inclination line Γ i , and this intermediate inclination line Γ i is a reference line for establishing a proportional formula for elevation calculation in the present invention. The middle slope line Γ i is defined by two line segments [p i , c i ] and [c i , p i + 1 ]. Where c i is the center of the circle on its intermediate axis MX, and p i and p i + 1 are the contacts of the maximum circle 72 centered on c i and the two contour lines c 1 , c 2 . Therefore, any intermediate slope (Γ i ) satisfies the orthogonality, the non-difference, and the monotonic variability. That is, they reach the contour lines c 1 and c 2 at right angles everywhere (orthogonality). The middle slope line between two contours of different elevations does not intersect each other (non-crossing). This is because the trajectories of the two tangent points on the two contour lines c 1 , c 2 of the largest circle moving in one direction along the intermediate axis segment move in the same direction along the contour line. The height of a point between two contour lines (c 1 , c 2 ) is calculated to be monotonous along the arbitrary intermediate slope line (Γ i ) (monovariance).
중간축(MX)은 연속적인 라인이고 따라서 두 등고선(c1, c2) 내의 어떤 지점이라도 그것을 통과하는 중간 기울기선(Γi)은 존재한다. 그러므로 이와 같은 중간 기울기선(Γi) 모델을 이용하면 그 선(Γi)상에 위치하는 모든 점들의 표고를 구할 수 있다. 그리고 동일한 중간 기울기선(Γi) 상에 위치하는 임의의 지점의 표고 계산은 그 중간 기울기선(Γi)을 기준으로 하여 동일한 비례식을 이용하여 보간한다. 따라서 도 12에서 언급한 기존의 보간법과 달리, 동일한 플럭스 라인을 따라 표고가 연속적으로 변하는 특성을 잘 반영한 표고 계산이 이루어질 수 있어서 표고 계산의 일관성이 유지될 수 있다. The intermediate axis MX is a continuous line and therefore there is an intermediate slope line Γ i passing through it at any point within the two contour lines c 1 , c 2 . Therefore, by using the intermediate gradient line (Γ i ) model, it is possible to obtain the elevation of all the points on the line (Γ i ). The elevation calculation of any point located on the same middle slope line Γ i is interpolated using the same proportional expression based on the middle slope line Γ i . Therefore, unlike the conventional interpolation method described with reference to FIG. 12, an elevation calculation that reflects a characteristic in which elevation is continuously changed along the same flux line may be performed, thereby maintaining consistency of the elevation calculation.
(3.3) 표고를 구하고자 하는 지점에 대한 중간 기울기선(Γi)이 구해지면, 그것을 이용하여 기존에 알려진 적절한 보간법을 이용하여 해당 지점의 표고를 계산한다. 이용할 수 있는 가장 대표적인 보간법은 식 (1)로 대표되는 선형 보간법이다. 그러나 이 선형 보간법은 중간 기울기선들의 단조성을 보장하지만, 그러나 중간 기울기선의 양 끝점에서 중간 기울기선의 기울기가 갑자기 변하게 되어 전체적인 기울기선이 매끄럽지(smooth) 못하는 현상이 발생한다. 전체적인 중간 기울기선이 매끄럽게 되면서 중간 기울기선들의 단조성을 보장해주는 보간법으로 단조 헐마이트 보간법(monotone Hermite interpolation)이 알려져 있다. 이 보간법을 중간 기울기선(Γ) 상의 점들의 표고를 계산하기 위한 보간법으로 이용하는 것이 보다 바람직하다. 단조 헐마이트 보간법을 적용하는 것이 바람직한 경우로는 인접한 두 등고선의 표고가 서로 다른 경우로서, 예컨대 구릉(hillside), 계곡, 산등성이 등이다. 그런데, 지형 특징이 캐년과 같이 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우에는 그러한 지형 특징을 잘 반영한 보간법인 볼록 헐마이트 보간법(convex Hermite interpolation)을 적용하는 것이 더 바람직하다. 지형 특징이 산등성이인 경우에도 그 산등성이를 규정하는 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우나, 또는 지형 특징이 볼록성(또는 오목성)으로 대표될 수 있는 정상이나 웅덩이와 같은 지형의 경우에도, 역시 볼록 헐마이트 보간법을 적용하는 것이 더 바람직하다. (3.3) Once the median slope line (Γ i ) for the point at which the elevation is to be obtained is obtained, use it to calculate the elevation at that point using a suitable known interpolation method. The most representative interpolation method available is a linear interpolation method represented by equation (1). However, this linear interpolation guarantees the monotonicity of the middle slope lines, but the slope of the middle slope line suddenly changes at both ends of the middle slope line, so that the overall slope line is not smooth. Monotone Hermite interpolation is known as an interpolation method that ensures the monotonicity of intermediate slope lines as the overall intermediate slope line becomes smooth. It is more preferable to use this interpolation method as an interpolation method for calculating the elevation of the points on the intermediate gradient line Γ. It is preferable to apply the forged hullite interpolation method when the elevations of two adjacent contour lines are different, such as hillsides, valleys, ridges, and the like. However, when the topographic features have the same height of two adjacent contours, such as a canyon, it is more preferable to apply convex Hermite interpolation, which is an interpolation method that well reflects the topographical features. Even if the feature of the terrain is a ridge, the convex hull is also confined if the heights of two adjacent contours defining the ridge are the same, or if the feature of the terrain is a convex (or concave) terrain such as a summit or a pond. It is more preferable to apply the mite interpolation method.
(3.3.1) 도 14는 구릉(hillside) 영역의 표고 계산을 단조 헐마이트 보간법에 의해 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다(도 14는 표기의 단순화를 위해 i=1로 가정하여 도시하고 있음). 등고선 세트의 서브-도메인에 있는 어떤 점의 표고를 보간하기 위해, 그 등고선 사이의 서브-도메인 영역(정확하게는 서브-도메인 영역을 분할하는 중간축의 세그먼트의 세부 영역들)들이 어떠한 지형 특징을 가지는지는 위에서 설명한 방법으로 미리 결정되어 있다고 가정한다. 중간 기울기선(Γ)이 등고선 ci+1 상의 한 점 pi+1 로부터 시작하여 등고선 ci상의 한 점 pi 에서 끝나는 것을 가정한다. 중간 기울기선(Γ) 상의 임의의 점 p의 표고 h는 그 중간 기울기선(Γ)을 따라 보간법으로 계산될 수 있다. di 과 di+1 (도면에서는 d1 과 d2 로 표시됨)을 점 p에서 중간 기울기선 Γ를 따라 pi와 pi+1 까지의 각각의 거리라고 하자. 가장 간단한 종류의 보간은 상기 식 (2)와 같이 정의된 선형 보간이다(도 13의 (b) 참조). 식 (2)는 식 (1)과 실질적으로 동일한 것이다.(3.3.1) FIG. 14 is a diagram for explaining a method of performing elevation calculation in a hillside region by the forged hullite interpolation method (FIG. 14 is shown assuming i = 1 for simplification of notation. ). In order to interpolate the elevation of a point in a sub-domain of a set of contours, what terrain features the sub-domain areas between them (exactly the subregions of the segment of the intermediate axis dividing the sub-domain areas) have? Assume that it is predetermined in the manner described above. Intermediate slope line (Γ) is started from a point p i + 1 on the contour c i + 1 and it is assumed that ends at a point on the contour p i c i. The elevation h of any point p on the middle slope line Γ can be calculated by interpolation along the middle slope line Γ. Let d i and d i + 1 (indicated by d 1 and d 2 in the figure) are the distances from point p to p i and p i + 1 , respectively, along the middle slope line Γ. The simplest kind of interpolation is linear interpolation defined as in Equation (2) above (see FIG. 13B). Formula (2) is substantially the same as Formula (1).
Figure PCTKR2009002237-appb-I000002
......(2)
Figure PCTKR2009002237-appb-I000002
......(2)
그런데 이 선형 보간법은 중간 기울기선이 등고선에서 일차 도함수가 불연속하기 때문에 등고선 상의 점에서 매끄럽지(smooth) 못하는 문제가 발생한다. 이 문제를 피해나가기 위해 보다 매끈한 형태의 중간 기울기선을 만들기 위해, 입방체 보간 방법이 이용될 수 있다. 그 이유는 중간 기울기선이 등고선에서 일차 도함수의 연속성을 제공하기 때문이다. 즉, 중간 기울기선이 등고선에서 매끈하게 만든다. 그렇지만 이 방법은 그 중간 기울기선(Γ) 상의 표고들의 유효 범위 [hi, hi+1] 밖의 표고들을 보간할 수도 있다는 단점이 있다. 입방체 헐마이트 스플라인(cubic Hermite spline) 또는 유리 헐마이트 스플라인(rational Hermite spline)을 활용하는 단조 헐마이트 보간법을 이용하면, 이러한 단점을 제거할 수 있다. 또한 표고가 다른 두 지점 사이의 점에 대해서는 단조적(monotone)으로 높이가 변해야 하므로, 이러한 성질을 만족하게 하기 위해서는 단조 유리 헐마이트 스플라인(monotone rational Hermite spline)을 사용한다.However, this linear interpolation method causes a problem that the intermediate gradient line is not smooth at the point on the contour line because the first derivative is discontinuous in the contour line. To avoid this problem, a cube interpolation method can be used to create a smoother intermediate slope. The reason is that the middle slope provides the continuity of the first derivative in the contour. In other words, the middle slope line is smooth in the contour line. However, this method has the disadvantage of interpolating elevations outside the effective range [h i , h i + 1 ] of the elevations on its intermediate slope line (Γ). Forged Hermite interpolation utilizing cubic Hermite spline or rational Hermite spline can be used to eliminate this drawback. In addition, a monotone rational Hermite spline is used to satisfy this property, since the height must be monotone for the point between two points with different elevations.
도 14에서, 단조 유리 헐마이트 스플라인(monotone rational Hermite spline)에 따라 두 등고선 (ci, ci+1) 내의 임의의 점 p의 표고 h를 구해본다. 이 경우 중간 기울기선(Γ) 상의 스플라인은 아래 식 (3)과 같다. 식 (3)을 이용하여 구릉지에 속하는 두 등고선 사이의 임의의 점 p의 표고 h를 계산하면 중간 기울기선의 단조변화성이 항상 보장된다(이미 입증. 도 14의 (b)는 중간 기울기선(Γ)이 직선에 비해 아래쪽으로 약간 굴곡진 형태로 단조 변화함을 보여준다.In FIG. 14, the elevation h of any point p in the two contours (c i , c i + 1 ) is determined according to the monotone rational Hermite spline. In this case, the spline on the middle slope line Γ is as shown in Equation (3) below. Computing the elevation h of any point p between two contours belonging to a hilly area using Equation (3) always guarantees the monotonic variability of the middle slope line (already proven. Figure 14 (b) shows the middle slope line (Γ) ) Shows a monotonous change in a slightly curved downward direction compared to the straight line.
Figure PCTKR2009002237-appb-I000003
......(3)
Figure PCTKR2009002237-appb-I000003
...... (3)
여기서, Δi = (hi+1-hi)/(di+di+1)이고, t = di/(di+di+1) 이다. gi 과 gi+1 는 중간 기울기선(Γ)이 두 등고선 (c1, c2)과 만나는 두 지점 (p1, p2)에서의 기울기(또는 도함수)이다. 여기서 i=1, 2, ... 이다.Here, Δi = (h i + 1 -h i ) / (d i + d i + 1 ) and t = d i / (d i + d i + 1 ). g i and g i + 1 are the slopes (or derivatives) at two points (p 1 , p 2 ) where the intermediate slope (Γ) meets two contours (c 1 , c 2 ). Where i = 1, 2, ...
식 (3)을 이용한 구릉지 내의 표고 계산을 위해서는 중간 기울기선(Γ)이 등고선 cj 를 교차하는 지점 pj에서의 기울기 gj의 계산이 필요하다(단, j=1, 2, ...). 도 15는 이를 설명하기 위한 도면이다. 기울기 gj는 도 15에 도시된 것처럼, 해당 지점 pj를 지나는 등고선 cj의 내부등고선 cj +와 외부등고선 cj - 가 두 개의 중간 기울기선 Γ+ (상기 지점 pj에서 내부등고선 cj +으로 연장된 중간 기울기선임)와 Γ- (상기 지점 pj에서 외부등고선 cj - 으로 연장된 중간 기울기선임)를 각각 만나는 두 지점 pj + 와 pj - 간의 선형 기울기(92)이다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 만약 등고선 cj가 최외곽 등고선도 아니고 최내곽 등고선도 아니라면, 기울기선 Γ(Γ+과 Γ-의 합)는 두 개의 서브-도메인 Ωj +과 Ωj - 까지 연장될 수 있다. 여기서, cj는 서브-도메인 Ωj +의 외부 경계 또는 서브-도메인 Ωj -의 내부 경계이다. hj +가 Ωj + 의 내부 등고선의 표고이고, hj -가 Ωj -의 외부 등고선의 표고이다. 또한, l j + 는 서브-도메인 Ωj + 내의 연장된 중간 기울기선 Γ+의 길이이고, l j - 는 서브-도메인 Ωj -내의 연장된 중간 기울기선 Γ-의 길이이다. 점 pj에서 기울기(도함수) gj는 아래 식 (4)으로 근사화 할 수 있다.To calculate the elevation in hills using Equation (3), it is necessary to calculate the slope g j at the point p j where the intermediate slope line (Γ) intersects the contour line c j (where j = 1, 2, ... ). 15 is a diagram for explaining this. Gradient g j is the inner contour of the like, the point of the contour passing through the p j c j shown in Figure 15 c j + and the external contour c j - two intermediate slope line Γ + (inner contour at the point p j c j A linear slope 92 between two points p j + and p j − that meets Γ (which is an intermediate slope extending from the point p j to the outer contour line c j ), respectively. More specifically, if the contour c j is non nor even the outermost contour innermost contour slope line Γ (Γ + and Γ-sum of) the two sub-domain Ω j + and Ω j-extended to Can be. Where c j is the outer boundary of sub-domain Ω j + or the inner boundary of sub-domain Ω j . and h j + Ω j + the elevation of the internal contours of, h j - a j Ω - is the elevation of the outer contour. Further, j + l is the sub-domain and Ω j + a medium slope of the line length extending in the Γ +, l j-sub-a length of - the intermediate slope line extending in the Γ-domain Ω j. The slope (derivative) at the point p j g j can be approximated by the following equation (4).
Figure PCTKR2009002237-appb-I000004
......(4)
Figure PCTKR2009002237-appb-I000004
......(4)
최외곽 등고선 c1 또는 최내곽 등고선 cn 상의 경계점들에서, 기울기(도함수)는 아래 식 (5)에 의해 근사화 한다. At the boundary points on the outermost contour c 1 or the innermost contour c n , the slope (derivative) is approximated by the following equation (5).
Figure PCTKR2009002237-appb-I000005
......(5)
Figure PCTKR2009002237-appb-I000005
...... (5)
여기서, h1는 최외곽 등고선 c1 의 높이이고 h1 + 는 c1의 내부 등고선의 높이이다. hn는 최내곽 등고선 cn 의 높이이고 hn - 는 cn 의 외부 등고선의 높이이다. l 1 +l n - 도 위에서 설명한 바와 같이 서브-도메인 Ω1 +내와 서브-도메인 Ωn -내의 연장된 중간 기울기선 Γ+와 Γ-의 길이이다. Where h 1 is the height of the outermost contour c 1 and h 1 + is the height of the inner contour of c 1 . h n is the height of the innermost contour c n and h n - is the height of the outer contour of c n . l 1 + and l n are also the lengths of the extended intermediate slope lines Γ + and Γ − in the sub-domain Ω 1 + and in the sub-domain Ω n as described above.
(3.3.2) 다음으로, 도 16은 정상과 웅덩이에 관한 보간법을 설명하기 위한 도면이다. 어떤 등고선 내부에 다른 등고선이 포함되어 있지 않으면 그 등고선 내부 영역은 정상과 웅덩이 중 어느 한 가지에 해당된다. 도 16에서 최내곽 등고선 cn 내부 영역의 지형 특징은 그 등고선과 이에 바로 인접한 등고선 cn-1의 높이를 비교하여 전자의 높이 hn이 후자의 높이 hn-1보다 더 높으면 정상이고 그 반대이면 웅덩이이다.(3.3.2) Next, FIG. 16 is a diagram for explaining an interpolation method relating to a summit and a pond. If a contour does not contain any other contours, that contour area corresponds to either a top or a pond. The topographical feature of the innermost contour c n inner region in FIG. 16 compares the height of the contour with the contour c n-1 immediately adjacent to it and is normal if the former height h n is higher than the latter height h n-1 and vice versa. If it is a pool.
최내곽 등고선 cn 내부 영역이 정상인 경우, 도 16의 (a)에 도시된 것처럼 그 내부 영역에서 중간축(MX)과 중요점을 이용하여 다수의 세부 영역으로 구분한다. 예를 들어 p 지점의 표고 hp를 구하기 위해, 먼저 그 지점을 지나는 플럭스 라인 즉, 근사(또는 중간) 기울기선 Γp를 앞에서 설명한 방법대로 구한다. 도 16에서 상기 지점 p를 포함하는 등고선 cn 의 내부에 다른 등고선이 없는 경우는 정상이나 웅덩이 지형이다. 상기 지점 p를 통과하는 근사 기울기선은 그 지점 p에서 가장 가까운 등고선 cn 상의 점으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 최대원(MC)이 다른 점 p2에서도 그 등고선 cn 과 접한다. 그 때, 접점 p1과 그 최대원(MC)의 중심점 p3을 연결한 제1선분과 그 최대원(MC)의 중심점 p3과 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선이 바로 근사(또는 중간) 기울기선 Γp이다. When the innermost contour c n inner region is normal, the inner region is divided into a plurality of detailed regions by using the intermediate axis MX and important points in the inner region as shown in FIG. For example, to find the elevation h p of a point p , first obtain the flux line passing through that point, that is, the approximate (or intermediate) slope line Γ p , as described previously. In FIG. 16, when there is no other contour line inside the contour line c n including the point p, it is a normal or puddle terrain. The approximate inclination line passing through the point p is in contact with the contour line c n at another point p 2, where the maximum circle MC contacting the contact point p 1 meets when the vertical line is lowered to the point on the contour line c n closest to the point p. At that time, the contact point p 1 and the maximum circle (MC) connected to the second line segment connecting the center point p 3 and the contact point p 2 of the first line segments and the maximum circle (MC) connected to the center point p 3 lines from just Approximate (or intermediate) slope line Γ p .
도 16의 (a)에서 점 p를 통과하는 중간 기울기선 Γp는 대략 도 16의 (b)의 볼록 라인(110)으로 모델링 될 수 있다. 중간 기울기선 Γp를 구한 다음, 그 그것을 기준으로 하여 등고선 cn 과 중간 기울기선 Γq이 만나는 두 지점 p1 및 p2에서 표고를 구하려는 지점 p까지의 각각의 거리 d1 과 d2의 비에 따라 보간법으로 구할 수 있다. 앞에서 언급한 선형 보간법, 단조 헐마이트 보간법 등 기존에 알려진 여러 가지 보간법을 여기에 적용할 수 있을 것이다. 특히 정상이나 웅덩이와 같은 지형은 볼록성(convexity)(도 16의 (b)와 (c)에서 볼록 라인(110, 112)은 그 정상의 볼록성을 각각 표현한 것이다.)을 보장하면서 보간을 하는 것이 바람직하다. 기존에 알려진 볼록 유리 헐마이트 스플라인(convex rational Hermite spline)은 볼록성을 항상 보장해줄 수 있는 장점이 있다. 아래 식 (6)은 볼록 유리 헐마이트 스플라인에 따른 두 지점 p1 및 p2의 표고를 보간하여 원하는 지점 p의 표고를 산출하는 식이다. 점 q의 표고 계산도 위와 동일한 방법으로 할 수 있다. The middle slope line Γ p passing through the point p in FIG. 16A may be approximately modeled as the convex line 110 in FIG. 16B. Find the middle slope Γ p and then use the ratio of the distances d 1 and d 2 from the two points p 1 and p 2 where the contour line c n meets the middle slope Γ q to the point p at which the elevation is to be obtained. Can be obtained by interpolation. Various known interpolation methods such as the linear interpolation method and the forged hermite interpolation method mentioned above may be applied here. In particular, terrain such as a summit or a pond is preferably interpolated while ensuring convexity (convex lines 110 and 112 represent the normal convexities in Figs. 16 (b) and (c), respectively). . The known convex rational Hermite spline has the advantage of always ensuring convexity. Equation (6) below is an equation for calculating an elevation of a desired point p by interpolating elevations of two points p 1 and p 2 according to the convex glass hermite spline. The elevation calculation of point q can be done in the same way as above.
Figure PCTKR2009002237-appb-I000006
...... (6)
Figure PCTKR2009002237-appb-I000006
(6)
여기서,
Figure PCTKR2009002237-appb-I000007
은 식(3)에서 설명한 바와 같다.
here,
Figure PCTKR2009002237-appb-I000007
Is as described in equation (3).
등고선 cn 내부 영역이 웅덩이(pit)인 경우에도 웅덩이는 정상과 대칭적인 지형 특징이므로 표고 계산은 같은 방법을 적용할 수 있다. 도 16의 (a)에서 점 p가 웅덩이 영역 내의 어느 지점이라고 할 때, 그 지점을 통과하는 중간 기울기선 Γp는 대략 도 16의 (d)의 오목 라인(114)으로 모델링된 것처럼 웅덩이의 오목성을 보장할 필요가 있다. 그러므로 웅덩이 영역에 대한 표고 계산은 오목성을 보장해주는 보간법을 적용하는 것이 바람직하다. 식 (6)은 오목성도 항상 보장해주는 보간식이므로 이를 적용할 수 있다. Even if the contour c n inner region is a pit, the same method can be used for the elevation calculation because the pond is a symmetric topography feature. When the point p in FIG. 16 (a) is any point in the pool area, the middle slope line Γ p passing through the point is roughly concave as modeled by the concave line 114 in FIG. 16 (d). Sex needs to be guaranteed. Therefore, it is advisable to use interpolation to ensure concavity in elevation calculations for pond areas. Equation (6) can be applied as it is an interpolation equation that always guarantees concaveness.
(3.3.3) 다음으로, 도 17은 지형 특징이 산등성이(ridge)인 경우의 표고 계산을 설명하기 위한 도면이다. 산등성이에 해당될 수 있는 조건은 다음과 같다.(3.3.3) Next, FIG. 17 is a diagram for explaining elevation calculations when the terrain feature is a ridge. The following conditions may apply to ridges:
i) 도 17의 (b)처럼, 인접한 두 등고선 (c1, c2)이 서로 다른 등고선(즉, c1 ≠ c2이고 h1 ≠ h2)일 때, gp1 > 0 이면서 gp2 > 0 이면 두 등고선 (c1, c2) 내의 영역은 산등성이이다. i) When two adjacent contours (c 1 , c 2 ) are different contours (i.e. c 1 ≠ c 2 and h 1 ≠ h 2 ), as in FIG. 17 (b), gp 1 > 0 and gp 2 > If 0, the regions within both contours (c 1 , c 2 ) are ridged.
ii) 도 17의 (c)처럼, 두 등고선 (c1, c2)이 서로 다른 내부 등고선(즉, c1 ≠ c1이고 h1= h2그리고 gp1 > 0 이면서 gp2 > 0 이면, 두 등고선 (c1, c2) 내의 영역 역시 산등성이에 해당된다.ii) as in Figure 17 (c), if the two contours (c 1, c 2) have different internal contours (i.e., c 1 ≠ c 1 and h 1 = h 2 and gp 1> 0 while gp 2> 0, The regions within the two contours (c 1 , c 2 ) are also ridges.
iii) 도 19에 도시된 것처럼, 만약 두 등고선 (c1, c2)이 서로 다른 내부 등고선이거나(즉, c1 ≠ c2이고 h1 = h2) 또는 두 등고선 (c1, c2)이 같은 등고선이고(즉, c1 = c2 이고 h1 = h2), 그리고 gp1 > 0 이면서 gp2 > 0 이면, 두 등고선 (c1, c2) 내의 영역은 산등성이에 해당된다. iii) As shown in FIG. 19, if two contours (c 1 , c 2 ) are different internal contours (ie c 1 ≠ c 2 and h 1 = h 2 ) or two contours (c 1 , c 2 ) If this is contour (ie c 1 = c 2 and h 1 = h 2 ), and gp 1 > 0 and gp 2 > 0, then the regions within the two contours (c 1 , c 2 ) correspond to ridges.
산등성이인 서브-도메인에서의 표고 계산도 마찬가지로 우선 중간 기울기선을 구한 다음 그것을 기준으로 비례식을 이용하여 두 등고선의 표고를 보간하는 방법으로 이루어진다. 도 17의 (a)에서 점 p의 표고 h를 구하는 경우를 고려하자. 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 지점 p에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 제1 최대원(MC1나머지 다른 등고선(c2)에 접하지 않을 때, 그 지점 p를 통과하는 근사 기울기선을 구하는 경우이다. 점 p를 통과하는 근사(또는 중간) 기울기선을 구하기 위해, 우선 표고를 구하고자 하는 점 p를 포함하는 세부 영역을 찾고, 그 세부 영역에 대응되는 중간축(MX) 세그먼트를 찾는다. 점 p에서 가까운 인접 등고선 c1 에 내린 수직선이 만나는 접점 p1을 찾는다. 또한, 그 접점 p1에 접하면서 중심점이 상기 두 인접 등고선(c1, c2)의 중간축 상에 위치한 제1 최대원(MC1)의 그 중심점 p5를 찾아서, 접점 p1부터 중심점 p5까지의 선(제1선분)을 구한다. 또한, 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 로부터 상기 중간축(MX)의 싸이클(MX-1) 방향으로 댕글링 서브트리(MX-2)의 세그먼트를 따라 가면서, 처음으로 나머지 다른 등고선(c2)에 접점 p2 에서 접하는 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 까지의 댕글링 서브트리의 세그먼트들(제2선분들)을 찾는다. 끝으로, 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 과 상기 접점 p2 를 연결하는 선(제3선분)을 구한다. 이들 제1선분, 제2선분들 및 제3선분을 연결한 선이 구하고자 하는 근사 기울기선(116)이다. 즉, 근사 기울기선(116)의 경로는 ‘p1->p->p5->p4->p3->p2’이 된다.Elevation calculations in ridge sub-domains are similarly performed by first obtaining the intermediate slope and then interpolating the elevations of the two contours using proportional expressions. Consider the case where the elevation h of the point p is obtained from (a) of FIG. 17. Two adjacent contours (c 1, c 2) are not in contact in the first maximum circle (MC 1, and the other contour lines (c 2) in contact with the contact point p 1 to see when got off the vertical line to the nearest contour (c 1) to the point p This is the case of obtaining an approximate slope line passing through the point p. To find an approximate (or intermediate) slope line passing through the point p, first find a detail region including the point p for which the elevation is to be obtained, and the detail We look for the intermediate shaft (MX) segment corresponding to the region. points p closest adjacent contour line c to find the contact p 1 vertical line meets down to 1. Further, the contact point p1 in contact with the center point of the two adjacent to the contour line in (c 1, Find the center point p 5 of the first maximum circle MC 1 located on the intermediate axis of c 2 ), and find the line (first line segment) from the contact point p 1 to the center point p 5 . p from the center point 5 of the MC 1) cycle (MX-1) of said intermediate shaft (MX) Toward the dangling subtree while following a segment of (MX-2), the first and the other contour lines (c. 2) second dangling subtree to the center point p 3 of the largest circle (MC 2) in contact at the contact point p 2 in Finally, the segments (second line segments) of are obtained, and finally, the line (third line segment) connecting the center point p 3 of the second largest circle MC 2 and the contact point p 2 is obtained. The line connecting the second line segment and the third line segment is an approximate inclination line 116 to be obtained, that is, the path of the approximate inclination line 116 is' p 1- >p-> p 5- > p 4- > p 3- > p 2 '.
구해진 중간 기울기선(116)은 도 17의 (b)에 도시된 것 같이 고점 p2 에서 저점 p1 로 가면서 기울기가 더 가파른 곡선으로 모델링 될 수 있다. 상기 지점 p는 그 중간 기울기선(116) 상에 위치하고, 그 지점 p의 표고 h는 그 중간 기울기선(116)을 기준으로 p1에서 p까지의 거리 d1과 p에서 p2 까지의 거리 d2의 비에 따라 두 등고선의 표고 h1과 h2를 앞서 설명한 선형 보간법 또는 단조 헐마이트 보간법 등이 제시한 비례식을 이용하여 보간함으로써 구할 수 있다. The obtained middle slope line 116 may be modeled as a curve having a steeper slope from the high point p 2 to the low point p 1 as shown in FIG. 17B. The point p is located on the mid-slope line 116, the elevation h of the point p is the basis of the intermediate slope line 116, the distance from p 1 to p the distance from d 1 and p to p 2 d Depending on the ratio of 2 , the elevations h 1 and h 2 of the two contours can be obtained by interpolating using the proportional equations presented by the linear interpolation method or the monotonic Hulmite interpolation method described above.
(3.3.4) 도 18은 지형 특징이 계곡(valley)인 경우의 표고 계산을 설명하기 위한 도면이다. 계곡에 해당될 수 있는 조건은 도 18의 (a)와 (b)처럼, 인접한 두 등고선 (c1, c2)이 서로 다른 등고선(즉, c1 ≠ c2이고 h1 ≠ h2)일 때, gp1 < 0 이면서 gp2 < 0 이면 두 등고선 (c1, c2) 내의 영역은 계곡이다. (3.3.4) FIG. 18 is a diagram for explaining the elevation calculation when the terrain feature is a valley. A condition that may correspond to a valley is that two adjacent contours (c 1 , c 2 ) are different contours (that is, c 1 ≠ c 2 and h 1 ≠ h 2 ), as shown in (a) and (b) of FIG. 18. When gp 1 <0 and gp 2 <0, the regions within the two contours (c 1 , c 2 ) are valleys.
계곡과 산등성이는 서로 대칭적인 지형 특징이므로, 이들에 대한 표고 계산은 동일한 방법으로 하면 된다. 당연히, 등고선 c2의 h2가 인접 등고선 c1의 표고 h1보다 낮은 경우(즉, h2 < h1)이다. 계곡 영역의 표고 계산도 산등성이 영역의 표고 계산과 같은 방법 중간 기울기선(120)을 구한 다음에, 그것을 기준으로 하여 두 등고선의 표고 h1과 h2를 선형 보간법 또는 단조 헐마이트 보간법 등이 제시한 비례식을 이용하여 보간하는 방식으로 이루어진다. 다만, 계곡 영역에서의 중간 기울기선(120)의 특징은 도 18의 (b)에 도시되어 있듯이, 고점 p2 에서 저점 p1으로 가면서 기울기가 더 완만한 곡선으로 모델링 된다는 점이 다르다. Since valleys and ridges are symmetrical topographical features, elevation calculations for them can be done in the same way. Naturally, a case where the contour lines of h 2 c 2 adjacent contour c is lower than the elevation h 1 of the first (i.e., h 2 <h 1). Elevation calculation of valley area is same as calculation of elevation of ridge area. After the middle slope line 120 is obtained, the altitudes h 1 and h 2 of the two contours are based on the linear interpolation method or forging hermite interpolation method. Interpolation is done using proportional expressions. However, the characteristic of the middle slope line 120 in the valley region is different from that in which the slope is modeled as a gentler curve from the high point p 2 to the low point p 1 , as shown in FIG. 18B.
(3.3.5) 끝으로, 도 20에 도시된 것처럼, 만약 두 등고선 (c1, c2)이 서로 다른 내부 등고선이거나(즉, c1 ≠ c2이고 h1 = h2) 또는 c1과 c2 이 같은 등고선이면서, gp1 < 0 이고 gp2 > 0 이면, 그 등고선 내부의 서브-도메인은 캐년이다. 또한 도 18의 (a)와 (c)처럼, 두 등고선 (c1, c2)이 서로 다른 내부 등고선(즉, c1 ≠ c2이고 h1 = h2)이고, gp1 < 0 이고 gp2 > 0 이면, 이 경우는 두 등고선 (c1, c2) 내의 영역은 캐년에 해당된다. 캐년의 경우에도 표고 계산은 도 19에 도시된 산등성이와 대칭되는 것이므로 앞에서 산등성이 에 관해 설명한 방법과 동일하게 수행하면 된다. (3.3.5) Finally, as shown in Fig. 20, if two contours (c 1 , c 2 ) are different internal contours (ie c 1 ≠ c 2 and h 1 = h 2 ) or c 1 and c 2, yet the same contour, gp 1 <0 and gp 2> 0, the internal contours of the sub-domain is the canyon. Also, as shown in FIGS. 18A and 18C, the two contours (c 1 , c 2 ) are different internal contours (ie, c 1 ≠ c 2 and h 1 = h 2 ), gp 1 <0 and gp If 2 > 0, in this case the area within the two contours (c 1 , c 2 ) corresponds to the canyon. Even in the case of the canyon, the elevation calculation is symmetrical with the ridge shown in FIG. 19, and thus, the elevation calculation may be performed in the same manner as described above.
안점(saddle) 영역의 표고 계산에 대해서는 특별하게 고려할 필요가 없다. 안점은 하나의 점으로서 여러 개의 계곡이나 산등성이가 서로 만나는 점으로서, 계곡이나 산등성이에 속하는 점의 표고 계산과 같은 방법으로 계산한다.Elevation calculations in the saddle area do not need special consideration. An eye point is a point where several valleys and ridges meet each other and is calculated in the same way as the elevation calculation of a point belonging to a valley or ridge.
(3.4) DEM 데이터 생성 시스템(3.4) DEM data generation system
한편, 이상에서 설명된 DEM 생성방법은 범용 컴퓨터나 전용의 연산장치에서 실행될 수 있는 응용프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터에서 DEM 생성에 필요한 입력데이터를 주고 그 응용프로그램을 실행하면 원하는 DEM 결과데이터가 자동으로 생성될 것이다. 도 21은 본 발명에 따른 DEM 자동 생성 방법을 구현한 응용프로그램(230)의 구성과 이를 실행하기 위한 장치의 구성을 도시한다. 도 22는 이 응용프로그램이 DEM 입력데이터를 처리하여 DEM 결과데이터를 생성하는 절차의 흐름을 나타낸 순서도이다. DEM 계산장치(200)의 하드웨어 구성은 DEM 생성에 필요한 입력데이터와 DEM 생성 연산을 통해 얻어진 결과데이터 그리고 DEM 자동생성용 응용프로그램을 저장하는 저장장치(220)와, 그 저장장치로부터 응용프로그램을 읽어와서 실행하여 상기 DEM 입력데이터를 처리하여 상기 DEM 결과데이터를 생성하여 저장장치(220)에 저장시키는 등의 연산처리를 하는 CPU(210), 그리고 CPU(210)의 연산처리에 필요한 데이터 처리공간을 제공하는 메모리(250)를 구비한다. 필요에 따라서는 화면출력부(260)를 더 구비하여, CPU(210)가 제공하는 DEM 결과데이터를 화면에 표시해준다. 응용프로그램(230)은 크게 데이터 입력부(232), 등고선 트리 구성부(234), 중간축 계산부(236), 유사-이중 중간축 분해 계산부(238), 세부영역의 지형적 특징 결정부(240), 높이 계산부(242), 그리고 DEM 출력부(244) 등으로 구성된다. On the other hand, the DEM generation method described above may be implemented as an application program that can be executed in a general-purpose computer or a dedicated computing device. If you give the input data needed to create the DEM on the computer and run the application, the desired DEM result data will be automatically generated. 21 illustrates a configuration of an application program 230 implementing the DEM automatic generation method and a configuration of an apparatus for executing the same. Fig. 22 is a flow chart showing the flow of a procedure for generating DEM result data by this application program processing DEM input data. The hardware configuration of the DEM calculation apparatus 200 includes a storage device 220 storing input data required for generating a DEM, result data obtained through a DEM generation operation, and an application for automatic DEM generation, and reading an application program from the storage device. A CPU 210 for processing the DEM input data to generate and store the DEM result data and storing the DEM result data in the storage device 220, and a data processing space for the processing of the CPU 210. It provides a memory 250. If necessary, a screen output unit 260 is further provided to display the DEM result data provided by the CPU 210 on the screen. The application 230 is largely a data input unit 232, contour tree configuration unit 234, intermediate axis calculation unit 236, pseudo-dual intermediate axis decomposition calculation unit 238, geographic feature determination unit 240 of the detail region ), A height calculator 242, and a DEM output unit 244.
데이터 입력부(232)는 여러 개의 등고선에 관련된 데이터와 DEM 생성을 위한 데이터를 입력하는 기능을 갖는다. CPU(210)가 응용프로그램(230)을 실행하면, 데이터 입력부(232)가 저장장치(220)에 저장되어 있는 DEM 생성에 필요한 입력데이터를 읽는다(S10 단계). 입력데이터로 DEM 생성 대상이 되는 등고선 집합 데이터와 DEM 생성을 위한 격자점 정보가 필요하다. 등고선은 근사 다각형으로 표현된다. 등고선 집합 c1, c2, ..., cn 데이터는 전체 등고선의 개수(n)와, 각 등고선의 전체 꼭지점들의 개수 및 좌표값, 그 등고선의 높이 값에 관한 데이터를 포함한다. DEM 결과데이터는 좌표축에 평행하며 균일한 간격으로 놓여진 격자점들에 대한 높이 값으로 표현된다. 그러므로 DEM 생성을 위해서는 격자점의 좌표 데이터가 주어져야 한다. 격자점의 개수가 무수히 많으므로, 격자점 좌표를 산출할 수 있는 기준점 좌표와 계산조건이 주어지는 것이 일반적이고 합리적이다. 도 23은 등고선 집합에 대한 격자점 좌표의 계산방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면인데, 이 도면에 예시된 것처럼 가장 왼쪽 아래에 위치한 격자점 P11을 기준점(160)으로 하는 경우, 이 기준점(160)의 좌표 P11(x1, y1)와 격자점 간의 간격 d, 그리고 x-축 방향으로의 격자점의 개수 u 와 y-축 방향으로의 격자점의 개수 v 가 주어지면, 모든 격자점의 좌표 값이 산출될 수 있다. 실제로는 격자점 간의 간격 d는 도 23에 도시된 것보다는 훨씬 작은 값일 것이다. The data input unit 232 has a function of inputting data related to several contours and data for generating a DEM. When the CPU 210 executes the application program 230, the data input unit 232 reads input data necessary for generating the DEM stored in the storage device 220 (step S10). As the input data, the contour set data to be generated by the DEM and grid point information for generating the DEM are required. Contours are represented by approximate polygons. The contour set c 1 , c 2 , ..., c n data includes the number n of total contours, the number and coordinate values of the total vertices of each contour, and the data of the heights of the contours. The DEM result data is expressed as height values for grid points that are parallel to the coordinate axis and spaced evenly. Therefore, the coordinate data of the grid point must be given for the DEM generation. Since the number of grid points is numerous, it is common and reasonable to provide reference point coordinates and calculation conditions for calculating grid point coordinates. FIG. 23 is a diagram for explaining a calculation method of grid point coordinates for a set of contour lines by way of example. When the grid point P 11 located at the lower left as the reference point 160 is illustrated in this figure, the reference point ( Given the coordinates P 11 (x 1 , y 1 ) at 160) and the spacing d between the grid points, and the number of grid points u in the x-axis direction, and the number v of grid points in the y-axis direction, The coordinate value of the point can be calculated. In practice, the spacing d between grid points will be a much smaller value than that shown in FIG.
CPU는 DEM 생성을 위한 입력 데이터를 읽은 다음에는 그것을 이용하여, 다음과 같은 절차에 따라 연산을 수행한다. 먼저, 등고선 트리 구성부(234)가 실행되어, 전체 등고선 집합 c1, c2, ..., cn에 대한 입력 데이터를 이용하여 등고선들의 대응성을 나타내는 등고선 트리를 작성한다(S12 단계). 즉, 앞에서 설명한 것처럼, 전체 등고선들의 궤적과 표고를 이용하여 전체 등고선들 간의 포함관계를 계산하고, 그것에 의거하여 각 등고선의 인접 등고선을 결정하고 인접관계를 트리 형식으로 구성하는 기능을 갖는다. The CPU reads the input data for DEM generation and uses it to perform the operation according to the following procedure. First, the contour tree constructing unit 234 is executed to generate a contour tree representing correspondences of the contour lines by using input data for the entire contour sets c 1 , c 2 , ..., c n (step S12). . In other words, as described above, the trajectories and elevations of all the contours are used to calculate the inclusion relations between the entire contours, to determine the neighboring contours of each contour line, and to construct the neighbor relations in a tree form.
등고선 트리가 작성되면 그것을 이용하여, 모든 서브-도메인 Ωi (단, i=1, 2, ..., n)을 계산한다(S14 단계). 그런 다음, 구해진 전체 서브-도메인에 대하여, 첫 번째 서브-도메인 Ω1부터 맨 마지막 서브-도메인 Ωk 까지 차례대로, 각 서브-도메인 Ωi (단, i=1, 2, ..., n)에 대하여 그 서브-도메인의 데이터를 이용하여(S16 단계) 다음과 같은 작업을 수행한다(S16-S26 단계). Once the contour tree is created, all sub-domains Ω i (where i = 1, 2, ..., n) are calculated (step S14). Then, for each of the obtained sub-domains, each sub-domain Ω i , in order from the first sub-domain Ω 1 to the last sub-domain Ω k , where i = 1, 2, ..., n ), Using the data of the sub-domain (step S16), the following operation is performed (steps S16-S26).
(a.1) 중간축 계산부(236)가 모든 서브-도메인 각각 Ωi의 중간축을 계산한다(S18 단계). 중간축 계산부(236)는 등고선 트리에서 각 인접한 등고선 사이의 영역인 서브-도메인 Ωi을 정의하는 외부 경계 등고선을 하나의 다각형으로 생각하고 내부 경계 등고선을 그 다각형의 구멍으로 생각하여, 구멍을 가진 다각형의 중간축을 계산하는 기능을 갖는다. (a.1) the intermediate shaft calculation unit 236, all the sub-intermediate shaft is calculated in the domain Ω i, respectively (Step S18). The intermediate axis calculator 236 considers the outer boundary contours that define the sub-domain Ω i , which is the area between each adjacent contours in the contour tree, as a polygon, and considers the inner boundary contours as the holes of the polygon, Has the function of calculating the intermediate axis of the polygon.
(a.2) 중간축이 구해진 다음에는, 유사-이중 중간축 분해 계산부(238)가 각 서브-도메인에 대하여 계산된 중간축을 세그먼트별로 나누고 모든 세그먼트에 대응하는 세부영역을 계산하여, 도메인을 여러 개의 세부영역(zones)으로 분해한다(S20 단계). (a.2) After the intermediate axis is obtained, the pseudo-dual intermediate axis decomposition calculation unit 238 divides the calculated intermediate axis for each sub-domain by segment, calculates subregions corresponding to all segments, and divides the domain. Decompose into several zones (step S20).
(a.3) 그런 다음, 세부영역의 지형적 특징 결정부(240)가 각 서브-도메인의 분해를 통해 구해진 각 세부영역에 대하여 그 세부영역이 지형적인 특징으로서 정상(peaks), 웅덩이(pits), 구릉(hillsides), 산등성이(ridges), 계곡(valleys) 혹은 캐년(canyons)인지를 판별한다(S22 단계). (a.3) Then, for each subregion obtained through the decomposition of each sub-domain, the geographic feature determination unit 240 of the subregion is the topographical feature of the peaks and the pits. It is determined whether the hills (hillsides), ridges (valleys) or valleys (canyons) (step S22).
모든 서브-도메인에 대하여 세부영역과 그것의 지형적 특징을 결정한 다음에는, 높이 계산부(242)가 DEM 데이터를 산출할 모든 격자점에 대하여 표고 계산을 수행한다. 높이 계산부(242)에서는 먼저, 입력된 DEM 생성을 위한 데이터를 이용하여 높이를 계산할 모든 격자점들의 위치에 대한 좌표를 계산한다. 모든 격자점에 대하여 그 좌표를 이용하여, 각 격자점이 속하는 서브-도메인의 세부영역을 결정한다. 그리고 결정된 지형 특징에 따라 적합한 보간법을 적용하여 해당 격자점의 표고를 계산한다(S28 단계). After determining the detail region and its topographical features for all sub-domains, the height calculator 242 performs elevation calculations for all grid points for which DEM data will be calculated. The height calculator 242 first calculates coordinates of the positions of all grid points for calculating the height by using the input data for generating the DEM. For every grid point, the coordinates are used to determine the subregion of the sub-domain to which each grid point belongs. The elevation of the grid point is calculated by applying an appropriate interpolation method according to the determined terrain feature (step S28).
이를 위한 연산 절차를 도 23을 참조하여 설명하면, 전체 격자점들 중에서, 맨 왼쪽으로부터 오른쪽으로 가면서 i-번째 (단, i=1, 2, ...., u)의 세로선 상에 놓여 있는 격자점에 대해서 다음 과정을 수행함으로써 모든 격자점의 표고를 산출한다. A calculation procedure for this purpose will be described with reference to FIG. 23. Among all the grid points, the calculation procedure is performed on the vertical line of the i-th (where i = 1, 2,. The elevation of all grid points is calculated by performing the following process on the grid points.
(b.1) i-번째 세로선의 x 좌표를 식 xi = x1 + d × (i - 1)를 이용하여 산출한다. 단, 기준점 좌표 p11(x1, y1격자점 간격 d는 입력데이터로서 주어진다. (b.1) Calculate the x-coordinate of the i-th vertical line using the equation x i = x 1 + d × (i-1). However, the reference point coordinate p 11 (x 1 , y 1 grid point spacing d is given as input data.
(b.2) i-번째 세로선 상에 놓여 있는 격자점 중에서 맨 아래에서부터 위로 가면서 j-번째 (단, j=1, 2, ...., v) 의 격자점의 y 좌표 값을 식 yj = y1 + d × (j - 1)를 구한다. (b.2) From the bottom of the lattice points lying on the i-th vertical line, moving from the bottom to the y coordinate value of the lattice point of the j-th (where j = 1, 2, ...., v) Find j = y 1 + d × (j-1).
(b.3) 이와 같이 특정 격자점 pij 의 좌표 (xi, yj)가 구해지면, 그 격자점 pij 가 속하는 서브-도메인 Ωij을 등고선 트리를 이용하여 찾아내는 연산을 한다. 나아가 격자점 pij 가 그 서브-도메인 Ωij에서 어느 세부 영역(zone)에 속하는지를 찾아내는 계산을 한다.(b.3) When the coordinates (x i , y j ) of a specific grid point p ij are obtained as described above, a calculation is performed using the contour tree to find the sub-domain Ω ij to which the grid point p ij belongs. Further, a calculation is performed to find out which zone in the sub-domain Ω ij belongs to the grid point p ij .
(b.4) 해당 격자점 pij 가 속하는 세부 영역(zone)이 찾아지면, 그 세부 영역의 지형 특징이 산등성이, 계곡, 구릉, 캐년, 웅덩이, 정상 중 어느 것에 해당하는 지를 결정하는 계산을 한다.(b.4) When the subzone to which the lattice point p ij belongs is found, a calculation is made to determine whether the terrain features of the subdivision are ridges, valleys, hills, canyons, ponds, or summits. .
(b.5) 결정된 해당 세부 영역의 지형 특징에 따라 앞에서 설명한 보간법을 적용하여 2개의 인접 등고선의 표고를 보간하는 방식으로 격자점 pij 의 높이를 계산한다.(b.5) Calculate the height of the grid point p ij by interpolating the elevations of two adjacent contour lines, using the interpolation method described above, according to the determined topographical features of the subregion.
이와 같이, i 값을 1부터 u까지 1씩 증가시키는 루프(b.1) 안에 j 값을 1부터 v까지 1씩 증가시키는 루프 즉, (b.2)부터 (b.5)까지를 포함시켜 이중루프를 수행하면, 전체 격자점 어레이의 모든 좌표와 각 격자점이 위치한 세부 영역의 지형 특징에 따라 표고를 계산할 수 있게 된다. As such, in a loop (b.1) that increases the value of i by 1 from 1 to u, a loop that increases the value of j by 1 by 1, that is, includes (b.2) through (b.5) By performing a double loop, elevation can be calculated according to all coordinates of the entire grid point array and the topographical features of the detailed area where each grid point is located.
표고 계산이 완료되면, DEM 출력부(244)는 DEM 생성을 위한 모든 격자점의 좌표와 그 격자점의 표고 데이터를 저장장치(220)로 출력하여 저장되도록 한다. 필요시 계산된 좌표와 표고 데이터(DEM 결과데이터)를 화면출력부(260)로도 출력하여 화면에 표시되도록 한다. 도 24의 (b)에 표시된 것은 도 24의 (a)의 등고선 세트를 소스 데이터로 하여 위에서 설명한 방법에 따라 DEM 데이터를 생성하여 그것을 렌더링한 화면을 보여준다.When the elevation calculation is completed, the DEM output unit 244 outputs the coordinates of all grid points for generating the DEM and the elevation data of the grid points to the storage device 220 to be stored. If necessary, the calculated coordinates and elevation data (DEM result data) are also output to the screen output unit 260 to be displayed on the screen. Shown in (b) of FIG. 24 shows a screen in which DEM data is generated and rendered according to the method described above using the contour set of FIG. 24 (a) as source data.
4. 지형의 입체적 표면 재구성 방법4. Stereoscopic surface reconstruction method of terrain
앞서 설명한 지형 분할 방법을 이용하면 해당 지형의 표면을 보다 실제에 가깝게 재구성할 수 있다. 이를 위해 등고선 사이의 서브-도메인을 분해하여 얻은 세부영역들을 이용하여 표면 재구성에 필요한 삼각형 메쉬를 만들 필요가 있다. 삼각형 메쉬를 만들기 위해, 앞서 설명한 바와 같이 우선 서브-도메인에 대한 중간축을 구하고, 이 중간축의 모든 세그먼트에 대응하는 세부영역을 구한다. 이 중간축이 지형의 특징을 잘 표현하는 임계점들을 연결한 구분선의 역할을 하게 된다. 중간축의 세그먼트 중에는 포물선으로 표현되는 것들이 있는데, 그러한 포물선 형태의 세그먼트들을 직선화한다. 즉, 포물선 세그먼트를 그의 양 끝 주요점을 연결하는 직선으로 변환한다. 도 25는 이러한 방법으로 도 4에서 예시한 중간축의 모든 세그먼트를 직선화한 예이다. 직선화된 모든 세그먼트와 모든 세부 영역의 경계선에 의하여 서브-도메인은 삼각형 혹은 사각형으로 분할된다. 필요에 따라서는 (즉, 사각형의 꼭지점이 평면 위에 위치하지 않는 경우 등) 모든 사각형은 두 개의 삼각형으로 재분할 한다. 사각형보다는 삼각형이 평면을 표현하는 데 더 적합하기 때문이다. 도 26은 도 25(a) 의 모든 사각형을 두 개의 삼각형으로 분할한 예를 나타낸다. Using the terrain segmentation method described above, the surface of the terrain can be reconstructed more realistically. To this end, it is necessary to create a triangular mesh for surface reconstruction using subregions obtained by decomposing sub-domains between contours. To make a triangular mesh, we first find the intermediate axis for the sub-domain as described above, and then get the subregions corresponding to all segments of this intermediate axis. This intermediate axis serves as a dividing line connecting the critical points that represent the features of the terrain. Some segments of the intermediate axis are represented by parabolas, which straighten those parabolic segments. That is, the parabolic segment is transformed into a straight line connecting the main points at both ends thereof. FIG. 25 is an example of straightening all segments of the intermediate axis illustrated in FIG. 4 in this manner. Sub-domains are divided into triangles or squares by the boundaries of all straight segments and all subregions. If necessary (ie, if the rectangle's vertices are not on a plane, etc.), all rectangles should be subdivided into two triangles. This is because triangles are better suited to representing planes than rectangles. FIG. 26 shows an example in which all the rectangles of FIG. 25A are divided into two triangles.
서브-도메인을 삼각형 또는 사각형의 세부 영역들로 분해한 다음에는, 그 분할된 삼각형 또는 사각형의 세부 영역들의 꼭지점들의 3차원 좌표(즉, 2차원 평면 좌표와 높이 값)를 계산한다. 세부 영역의 꼭지점들의 평면 좌표는 세부 영역으로의 분해 과정에서 쉽게 얻어질 수 있다. 세부 영역의 꼭지점들의 표고는 두 인접 등고선(42, 44)상에 위치하는 꼭지점의 경우에는 해당 등고선의 데이터로부터 직접 얻어질 수 있는 반면, 두 등고선(42, 44)에 위치하지 않는 꼭지점의 높이는 앞에서 설명한 DEM 데이터 생성에서 격자점의 높이를 구하는 방법과 같은 방법 즉, 두 인접 등고선(42, 44)의 표고를 적합한 보간법으로 보간하는 방법으로 구한다. The sub-domain is decomposed into triangular or rectangular subregions, and then three-dimensional coordinates (ie, two-dimensional plane coordinates and height values) of the vertices of the divided triangular or rectangular subregions are calculated. The plane coordinates of the vertices of the detail region can be easily obtained in the decomposition process into the detail region. The elevations of the vertices of the detail region can be obtained directly from the data of the corresponding contours for the vertices located on two adjacent contours 42 and 44, while the heights of the vertices not located on the two contours 42 and 44 are In the above-described DEM data generation, the height of the grid points is calculated in the same manner as that of the grid points, that is, the elevation of two adjacent contour lines 42 and 44 is interpolated by a suitable interpolation method.
이러한 방법으로 만들어진 삼각형 (또는 삼각형 또는 사각형) 메쉬 데이터 즉, 세부 영역의 3차원 좌표가 바로 구하고자 하는 지형의 표면 재구성 데이터이다. 이 방법은 지형적 특징을 실제와 아주 가깝게 표현할 수 있는 지형 분할 방법에 기초하는 것이므로, 이러한 방법으로 구한 표현 재구성 데이터는 기존의 방법으로 구한 데이터에 비해 보다 사실적으로 서브-도메인의 지형적인 특징을 잘 표현하게 된다. The triangular (or triangular or rectangular) mesh data created in this way, that is, the three-dimensional coordinates of the detail region, is the surface reconstruction data of the terrain to be obtained immediately. Since this method is based on the terrain segmentation method, which can express the topographical features very closely to the real world, the representation reconstruction data obtained by this method expresses the topographical features of the sub-domain more realistically than the data obtained by the conventional method. Done.
구해진 세부 영역의 3차원 좌표를 가지고 렌더링하면 해당 세부 영역의 표면을 가시화할 수 있다. 전체 세부 영역의 렌더링 된 표면들을 연결하면 그것이 바로 등고선으로 표현하고자 한 지형의 3차원적인 표면이다.Rendering with the three-dimensional coordinates of the obtained detail region makes it possible to visualize the surface of the detail region. When you connect the rendered surfaces of the entire detail area, that is the three-dimensional surface of the terrain that you want to represent as contours.
지형의 3차원적 표면 재구성은 앞에서 설명한 DEM 결과 데이터를 이용해도 가능하다. DEM 결과 데이터는 각 격자점의 좌표와 표고 데이터로 구성된다. 그 DEM 결과 데이터의 전체 격자점을 인접한 격자점들 3개 또는 4개씩을 연결하는 방식으로 다수의 삼각형 또는 사각형과 같은 다각형들의 메쉬로 분해할 수 있다. 각 다각형의 꼭지점들의 평면 좌표 및 표고는 DEM 결과 데이터로부터 알 수 있다. 이렇게 구해진 다각형 메쉬들의 3차원 꼭지점 좌표값이 원하는 표면 재구성 데이터를 이루며, 그 데이터를 렌더링하면 해당 지형의 3차원적 표면이 얻어진다. The three-dimensional surface reconstruction of the terrain can also be made using the DEM result data described earlier. The DEM result data consists of coordinates and elevation data for each grid point. The entire grid point of the DEM result data can be decomposed into a mesh of polygons such as a plurality of triangles or squares by connecting three or four adjacent grid points. The plane coordinates and elevations of the vertices of each polygon can be known from the DEM result data. The three-dimensional vertex coordinate values of the polygon meshes thus obtained form desired surface reconstruction data, and when the data is rendered, the three-dimensional surface of the terrain is obtained.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면서, 다음과 같은 여러 가지 새롭고도 중요한 아이디어들을 제안하였다: (아이디어 1) 등고선들의 서브-도메인에 대한 중간축을 구하기; (아이디어 2) 중간축을 중요점을 기준으로 세그먼트로 구분하고, 서브-도메인을 각 세그먼트에 대응되는 세부 영역들로 분해하기; (아이디어 3) 분해 된 세부 영역별 지형적 특징을 매칭하기; (아이디어 4) 인접 등고선들에 대한 중간 기울기선을 구하기; (아이디어 5) 지형 특징 별 적합한 보간법을 선정하기; (아이디어 6) 중간 기울기선을 이용하여 원하는 지점의 표고를 계산하기. 당업자라면 이러한 아이디어들을 적절히 조합함으로써, 본 발명의 여러 가지 변형 예를 도출할 수 있을 것이다. 예를 들어, 등고선 세트로 표현된 어떤 지역에서 원하는 지점의 표고를 계산하는 것도 가능하다. 특정 지점의 표고 계산은 간단히 아이디어 1과 4와 6만을 조합하여 실시할 수도 있겠고, 다른 방안으로는, 아이디어 1부터 6까지 전부를 이용하여 실시할 수도 있을 것이다. In describing the preferred embodiment of the present invention, several new and important ideas have been proposed: (Idea 1) finding the intermediate axis of the sub-domain of contours; (Idea 2) dividing the intermediate axis into segments based on the significant points and decomposing the sub-domain into detailed regions corresponding to each segment; (Idea 3) matching topographic features by decomposed subregions; (Idea 4) Find the median slope for adjacent contours; (Idea 5) selecting appropriate interpolation methods by terrain feature; (Idea 6) Calculate the elevation of the desired point using the middle slope line. Those skilled in the art will be able to derive various variations of the present invention by combining these ideas as appropriate. For example, it is possible to calculate the elevation of a desired point in a region represented by a set of contour lines. Elevation calculations at specific points may be performed by simply combining ideas 1, 4, and 6, or alternatively, using ideas 1 through 6 in their entirety.
또한, 이상에서의 설명을 통해, 당업자라면 본 발명의 방법들 즉, 등고선 세트가 표현하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법, 등고선 세트를 이용하여 원하는 지점의 표고를 계산하는 방법, 등고선 세트를 이용하여 세부영역 분해방법을 통해 DEM을 생성하는 방법, 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법을 범용의 개인용 컴퓨터 또는 마이크로컴퓨터, 마이크로프로세서, DSP 등과 같은 연산장치로 실행할 수 있는 응용프로그램으로 만들 수 있을 것이다. 그러한 응용프로그램은 예컨대 하드디스크, 자기테이프, 시디(CD), 플래시메모리 등과 같이 기존에 알려진 것은 데이터 저장수단은 물론, 향후에 개발될 데이터 저장수단에 기록되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 등과 같은 연산장치는 이러한 본 발명의 방법에 관한 프로그램이 기록된 기록매체로부터 그 프로그램을 읽어들여 실행함으로써, 본 발명의 방법들을 실시할 수 있게 된다. In addition, through the above description, those skilled in the art will understand the methods of the present invention, that is, a method of decomposing a terrain represented by a contour set into detailed regions, a method of calculating an elevation of a desired point using the contour set, and a contour set. The method of generating DEM by subdivision decomposition method and the method of reconstructing three-dimensional surface of contour display terrain can be made into application program that can be executed by general purpose personal computer or computing device such as microcomputer, microprocessor, DSP, etc. . Such application programs may be recorded and provided in the data storage means as well as data storage means that are known in the art such as a hard disk, a magnetic tape, a CD, a flash memory, and the like. A computing device such as a computer can implement the methods of the present invention by reading and executing the program from a recording medium on which such a program relating to the method of the present invention is recorded.
본 발명의 특정 위치의 높이 계산 기술은 실제로 현장에 나가서 삼각 측량이나 GPS(Global Positioning System) 등의 기술을 사용하지 않고서도 등고선을 이용하여 특정 위치에 대한 근사적인 높이 데이터를 보다 정확하게 계산하는데 이용할 수 있다.The height calculation technique of the specific position of the present invention can be used to calculate the approximate height data for the specific position more accurately using the contour line without actually going to the field and using a technique such as triangulation or Global Positioning System (GPS). have.
본 발명의 DEM 자동생성 기술은 고해상도 위성영상이나 항공영상을 정사보정하는데 이용되며, 또한 지표면(terrain)의 시각화, 입체적인 지도, 모형 제작 등의 다양한 분야에 이용된다. 또한 지리정보시스템(GIS: geographic information system), 비행 시뮬레이션, 군사용 훈련 및 작전 시뮬레이션, 3차원 컴퓨터 게임, 가상현실 등과 같은 응용 분야에서 보다 사실적으로 지형을 표현하는데 이용된다. DEM automatic generation technology of the present invention is used to orthodontic high resolution satellite image or aerial image, and is also used in various fields such as terrain visualization, three-dimensional map, model production. It is also used to represent terrain more realistically in applications such as geographic information system (GIS), flight simulation, military training and operational simulation, 3D computer games, virtual reality, and more.
이상에서는 설명한 본 발명의 내용은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하고, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서 특허청구범위의 등가적인 의미나 범위에 속하는 모든 변화들은 전부 본 발명의 권리범위안에 속함을 밝혀둔다. The present invention described above is merely a preferred embodiment of the present invention, and those skilled in the art can vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Can be modified and changed. Accordingly, all changes that come within the meaning or range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.

Claims (31)

  1. 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트가 표현하는 지형을 세부 영역으로 분해하는 방법으로서, A computer-implemented method that decomposes the terrain represented by a set of contours into detailed regions
    상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; 및Obtaining an intermediate axis for each sub-domain which is an area between adjacent contour lines using the contour set; And
    각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계를 포함하며,Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis,
    상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.The segment of the intermediate axis is a set of contours defined as the set of all the center points of the maximum circles that contact the same two active boundary elements, and the active boundary elements are defined by the corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle. To decompose the terrain represented by subdivisions.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간축을 구하는 단계는, The method of claim 1, wherein the obtaining of the intermediate axis comprises:
    등고선 세트에 관한 데이터로부터 등고선들 간의 대응성을 나타내는 등고선 트리를 작성하는 단계; Creating a contour tree representing correspondences between the contour lines from data relating to the contour set;
    상기 등고선 트리를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 모든 서브-도메인을 계산하는 단계; 및 Calculating all sub-domains that are regions between adjacent contour lines using the contour tree; And
    각 서브-도메인에 대한 중간축을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.Calculating the intermediate axis for each sub-domain, wherein the terrain to be represented by the contour set is decomposed into detailed regions.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중간축은 2 개 이상의 점에서 상기 서브-도메인에 내접하는 최대 원들의 중심점들의 자취이며, 상기 최대 원들끼리의 관계는 어떤 최대 원도 그 다각형 내의 다른 최대 원의 완전한 부분 집합이 아닌 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.The method of claim 1, wherein the intermediate axis is a trace of the center points of the maximum circles inscribed in the sub-domain at two or more points, and the relationship between the maximum circles is such that any maximum circle is a complete subset of another maximum circle in the polygon. A method of decomposing a terrain to be represented by a set of contours, which is characterized by having a non-relational relationship into detailed regions.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중간축은 해당 서브-도메인이 단순 다각형인 경우에는 그 다각형의 꼭지점들과 그 꼭지점들을 연결하는 포물선형 또는 직선형 모서리(edge)들로 구성되는 단순 트리 그래프이고, 해당 서브-도메인이 내부에 한 개 이상의 구멍을 포함하는 다각형인 경우에는 단순 트리 외에도 각 구멍을 포위하는 사이클들을 더 포함하며, 경우에 따라서는 각 사이클을 연결하는 경로를 더 포함하는 그래프인 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the intermediate axis is a simple tree graph composed of vertices of the polygon and parabolic or straight edges connecting the vertices when the sub-domain is a simple polygon. In the case where the domain is a polygon including one or more holes therein, the contour line further includes cycles surrounding each hole in addition to the simple tree, and in some cases, the graph further includes a path connecting each cycle. How to decompose the terrain you want the set to represent into detail regions.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세부 영역의 경계선은 상기 중간축을 추적하면서 매 번 새로운 세그먼트가 시작되는 중요점과 끝나는 중요점 각각에 위치한 두 개의 최대원의 중심점과 그 두 개의 최대원 각각이 접하는 두 개의 능동경계요소와의 접점을 연결하는 최대원의 반지름 선분이며,The boundary line of claim 1, wherein the boundary line of the subregion is a center point of two maximum circles positioned at each of a critical point at which a new segment starts and an important point at which each new segment starts while tracking the intermediate axis. Radial segment of the largest circle connecting the contact with the active boundary element,
    상기 중요점에는 중간축 상의 점들 중에서, 다각형의 모서리 경계와 교차하는 중간축의 점인 끝점(end points)과, 3개 이상의 능동경계요소들에 접하는 최대원의 중심점인 접속점(junction points)과, 2개의 능동경계요소에 접하는 최대원의 중심점으로서 그 2개의 능동경계요소 중 하나만 변하는 중심점인 전이점(transition point)의 세 종류가 있는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.The key points include, among the points on the intermediate axis, end points that are points of the intermediate axis that intersect the corner boundaries of the polygon, junction points that are the center points of the largest circle in contact with three or more active boundary elements, and two points. It is a center point of the maximum circle contacting the active boundary element, and there are three kinds of transition points, which are the center points where only one of the two active boundary elements changes. Way.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중간축을 구하는 단계는, The method of claim 5, wherein the obtaining of the intermediate axis,
    어느 하나의 중요점으로부터 시작하여 능동경계요소에 접하고 원의 크기가 연속적으로 변화해가는 최대원의 중심점을 추적함으로써 중간축을 계산하는 단계;Calculating an intermediate axis by tracing the center point of the maximum circle in which the size of the circle continuously changes and contacts the active boundary element starting from one important point;
    중심점을 추적할 때에는 다음 중요점을 계산함으로써 시작한 중요점과 계산된 다음 중요점을 연결하는 하나의 세그먼트를 구하는 단계; 및When tracking the center point, finding one segment that connects the key point that started by calculating the next key point and the next point that is calculated; And
    새로 계산된 다음 중요점이 끝점일 경우에는 최대 원의 중심점을 추적하는 것을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.If the newly calculated next critical point is the endpoint, ending the tracking of the center point of the largest circle; decomposing the terrain to be represented by the contour set into detailed regions.
  7. 제6항에 있어서, 상기 세그먼트의 끝점은 그 세그먼트의 연장선이 i) 인접한 능동경계요소들 중 오목 꼭지점에서 다각형 모서리에 수직으로 연장한 선과 만나는 점 또는 ii) 인접한 능동경계요소들 중 볼록 꼭지점에서 그 꼭지점 각을 이등분하는 연장선과 만나는 점 중에서 먼저 만나는 점으로 정하는 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.7. The segment of claim 6, wherein the segment's endpoint is the point where the segment's extension meets i) a line extending perpendicular to the polygonal edge at the concave vertex of adjacent active boundary elements, or ii) at the convex vertex of the adjacent active boundary elements. A method of decomposing a terrain to be represented by a set of contour lines, which is defined as the point where the vertex angle meets an extension line that bisects the vertex angle first.
  8. 제5항에 있어서, 중간축을 추적하면서 매 번 새로운 세그먼트가 시작되는 중요점과 끝나는 중요점 각각에 위치한 두 개의 최대원의 중심점과 그 두 개의 최대원 각각이 접하는 두 개의 능동경계요소와의 접점을 연결하는 최대원의 반지름이 세부영역의 경계선이 되고, 그 세부영역 경계선과 두 개의 능동경계요소에 의하여 닫힌 영역이 그 세그먼트에 대응되는 세부 영역인 것을 특징으로 하는 등고선 세트가 표현하고자 하는 지형을 세부 영역들로 분해하는 방법.The method according to claim 5, wherein the center point of the two largest circles located at each of the starting point and the ending point of the new segment each time while tracking the intermediate axis, and a contact between the two active boundary elements which each of the two maximum circles are in contact with. The radius of the maximum circle connecting becomes the boundary of the subregion, and the area closed by the subregion boundary and two active boundary elements is the subregion corresponding to the segment. How to decompose it into regions.
  9. 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트를 이용하여 원하는 지점의 표고를 계산하는 방법으로서,A computer-generated method of calculating elevations at desired points using a set of contours,
    표고를 구하고자 하는 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선을 계산하는 단계; 및Calculating an approximate slope line passing through the point for which the elevation is to be obtained; And
    상기 지점을 기준으로 상기 근사 기울기선을 따라 상기 지점의 두 인접 등고선까지의 거리 비와 소정의 보간법을 이용하여 상기 지점에 인접한 두 등고선의 표고를 보간한 값을 상기 지점의 표고로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법.Calculating the elevation of the point as the elevation of the point by interpolating the distance between two adjacent contours of the point along the approximate inclination line and the elevation of the two contours adjacent to the point using a predetermined interpolation method. Elevation calculation method comprising the.
  10. 제9항에 있어서, 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선은 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 지점에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1에 접하는 최대원이 나머지 하나의 등고선(c2)에 점 p2에서 접할 때, 상기 접점 p1과 상기 최대원의 중심점을 연결한 제1선분과 상기 최대원의 중심점과 상기 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선으로 정해지는 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법.10. The method of claim 9, wherein the approximate inclination line passing through the point is the maximum circle in contact with the contact point p 1 which meets when the vertical line is lowered from the two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) to the contour line (c 1 ) close to the point. When contacting the other contour (c 2 ) at point p 2 , the first line segment connecting the contact point p 1 and the center point of the largest circle and the second line segment connecting the center point of the maximum circle and the contact point p 2 Elevation calculation method, characterized in that determined by the connecting line.
  11. 제9항에 있어서, 상기 지점을 포함하는 등고선의 내부에 다른 등고선이 없는 경우에 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선은 상기 지점에서 가장 가까운 등고선 상의 점으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 최대원이 다른 점 p2에서도 상기 등고선과 접할 때, 상기 접점 p1과 상기 최대원의 중심점을 연결한 제1선분과 상기 최대원의 중심점과 상기 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선으로 정해지는 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법.10. The method of claim 9, wherein the approximate slope line passing through the point when there is no other contour inside the contour including the point is the maximum contacting the contact point p 1 encountered when the vertical line falls to the point on the contour that is closest to the point. a source is connected to the center point and a second line segment connecting the contact point p 2 of another point p 2 when in the access and the contour lines, the contact points p 1 and the maximum source a first line segment and the maximum source connected to the center point of the line Elevation calculation method, characterized in that determined by.
  12. 제9항에 있어서, 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 지점에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 제1 최대원(MC1)이 나머지 다른 등고선(c2)에 접하지 않을 때, 상기 지점을 통과하는 근사 기울기선은 i) 상기 접점 p1과 상기 두 인접 등고선(c1, c2)의 중간축(MX) 상에 위치한 상기 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 를 연결하는 제1선분, ii) 상기 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 로부터 상기 중간축(MX)의 사이클 방향으로 댕글링 서브트리의 세그먼트를 따라 가면서, 처음으로 상기 나머지 다른 등고선(c2)에 접점 p2 에서 접하는 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 까지의 댕글링 서브트리의 세그먼트들로 이루어진 제2선분들과, iii) 마지막으로 상기 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 과 상기 접점 p2 를 연결하는 제3선분을 연결한 선으로 정해지며,The first maximum circle (MC 1 ) of the two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) contacting the contact point p 1 when the vertical line is lowered to the contour line (c 1 ) close to the point is the other contour line. When not in contact with (c 2 ), the approximate inclination line passing through the point is i) the first maximum located on the intermediate axis MX of the contact p 1 and the two adjacent contour lines c 1 , c 2 . A first line connecting the center point p 5 of the circle MC 1 , ii) from the center point p 5 of the first largest circle MC 1 along the segment of the dangling subtree in the cycle direction of the intermediate axis MX going, first the second line segments and, iii consisting of segments of dangling subtree to the center point p 3 of the second largest circle (MC 2) in contact at the contact point p 2 to the rest of the contour (c 2)) last to connect the third line segment connecting the contact point p 2 and p 3 and the second center point of the largest circle (MC 2) It is determined by,
    상기 중간축(MX)은 상기 두 인접 등고선(c1, c2)의 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대원과 맞닿는 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 사이의 영역인 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되며, 상기 중간축(MX)의 사이클은 닫힌 모양을 갖는 중간축 에지들의 부분집합이고, 상기 댕글링 서브트리는 상기 중간축(MX)의 어떤 사이클에도 속하지 않거나 사이클을 연결하는 경로에 속하지 않는 최대 연결 중간축 에지 부분집합인 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법.The intermediate axis MX is a set of all the center points of the maximum circles abutting the same two active boundary elements of the two adjacent contour lines c 1 , c 2 , and the active boundary element is the two adjacent contour lines (abutting the maximum circle). c 1 , c 2 ), defined as the corners of the sub-domain and concave vertices, wherein the cycle of the intermediate axis MX is a subset of the intermediate axis edges having a closed shape, and the dangling subtree is Elevation calculation method, characterized in that the maximum connection intermediate axis edge subset that does not belong to any cycle of the intermediate axis (MX) or do not belong to the path connecting the cycle.
  13. 제9항에 있어서, 상기 지점이 속하는 세부 영역의 지형 특징을 구하는 단계를 더 포함하며,10. The method of claim 9, further comprising obtaining a topographical feature of the detailed area to which the point belongs,
    상기 지형 특징이 구릉, 계곡, 또는 산등성이에 해당되고 인접한 두 등고선의 표고가 서로 다른 경우, 상기 표고 보간 시에 단조 유리 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법. And the forged glass Hermite spline interpolation method is applied to the elevation interpolation when the terrain feature corresponds to a hilly, valley, or ridge and the elevation of two adjacent contours is different.
  14. 제9항에 있어서, 상기 지점이 속하는 세부 영역의 지형 특징을 구하는 단계를 더 포함하며,10. The method of claim 9, further comprising obtaining a topographical feature of the detailed area to which the point belongs,
    상기 지형 특징이 캐년과 같이 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우 또는 산등성이인 경우에도 그 산등성이를 규정하는 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우나, 또는 지형 특징이 볼록성(또는 오목성)으로 대표될 수 있는 정상이나 웅덩이와 같은 지형의 경우, 상기 표고 보간 시에 그러한 지형 특징을 잘 반영한 볼록 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 표고 계산 방법.If the feature of the terrain is the same as the canyon, or if the heights of two adjacent contours are equal, or if the height of the two adjacent contours defining the ridge is the same, or the feature of the terrain may be represented as convex (or concave). In the case of terrain such as a summit or a pond, an elevation calculation method characterized by applying a convex hullite spline interpolation method that reflects such terrain features well during the elevation interpolation.
  15. 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트를 이용하여 DEM을 생성하는 방법으로서,A computer-generated method of generating a DEM using a set of contours,
    상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; Obtaining an intermediate axis for each sub-domain which is an area between adjacent contour lines using the contour set;
    각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계;Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis;
    각 세부 영역의 지형 특징을 산출하는 단계; 및Calculating a topographic feature of each detail area; And
    DEM의 각 격자점의 표고를, 그 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징에 따라 미리 정해진 보간법을 이용하여, 인접한 두 등고선의 표고를 보간하여 산출하는 단계를 포함하며,Calculating the elevation of each grid point of the DEM by interpolating the elevations of two adjacent contour lines using a predetermined interpolation method according to the terrain feature of the detailed area to which the grid point belongs.
    상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법.The segment of the intermediate axis is a set of all the center points of the largest circles in contact with the same two active boundary elements, wherein the active boundary elements are defined by the corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle. Way.
  16. 제15항에 있어서, 상기 세부 영역의 지형 특징 산출단계는 상기 중간축의 구조를 검사하여, The method of claim 15, wherein the calculating of the feature of the terrain in the subregions examines the structure of the intermediate axis.
    (1) 세그먼트가 댕글링 서브트리에 속하는 경우에는, 그 세그먼트의 세부 영역은 인접한 경계 등고선들의 상대적인 표고에 따라 산등성, 계곡, 그리고 캐년 중 어느 한 가지의 일부로 결정하고, (1) If a segment belongs to a dangling subtree, the detail region of that segment is determined as part of one of the ridges, valleys, and canyons, according to the relative elevation of adjacent boundary contours,
    (2) 세그먼트가 사이클에 속하는 경우에는, 그 세그먼트의 세부 영역은 구릉, 산등성이, 그리고 캐년 중 어느 한 가지로 결정하고,(2) If a segment belongs to a cycle, the subdivision of that segment is determined by either hilly, ridge, or canyon,
    (3) 세그먼트가 경로에 속하는 경우, 그 세그먼트의 세부 영역은 산등성이, 캐년, 그리고 구릉 중 어느 한 가지로 결정하고, (3) if a segment belongs to a route, the subdivision of that segment is determined by one of ridges, canyons, and hills,
    (4) 서브-도메인에 내부 경계 등고선이 없는 경우에는, 그 서브-도메인의 영역은 전체적으로 정상 또는 웅덩이로 결정하며,(4) if the sub-domain does not have internal boundary contours, the area of that sub-domain is determined as a normal or a pool as a whole;
    상기 사이클은 닫힌 모양을 갖는 중간축 에지들의 부분집합이고, 상기 댕글링 서브트리는 중간축의 어떤 사이클에도 속하지 않거나 사이클을 연결하는 경로에 속하지 않는 최대 연결 중간축 에지 부분집합이고, 상기 경로는 사이클들을 서로 연결하는 중간축 에지들의 부분집합인 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법.The cycle is a subset of intermediate axis edges having a closed shape, the dangling subtree is a maximum connected intermediate axis edge subset that does not belong to any cycle of the intermediate axis or does not belong to a path connecting the cycles, and the path is a cycle of cycles DEM generation method characterized in that the subset of the connecting intermediate axis edges.
  17. 제15항에 있어서, 상기 격자점의 표고 계산 단계는, The method of claim 15, wherein the step of calculating the elevation of the grid point,
    표고를 구하고자 하는 격자점을 통과하는 근사 기울기선을 계산하는 단계; 및 상기 해당 격자점을 기준으로 상기 근사 기울기선을 따라 인접한 두 등고선(c1, c2)까지의 거리 비와 상기 보간법을 이용하여 상기 인접한 두 등고선(c1, c2)의 표고를 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법.Calculating an approximate gradient line passing through the grid point for which the elevation is to be obtained; And interpolating the distance ratio between two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) along the approximate inclination line with respect to the corresponding grid point and the elevation of the two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) using the interpolation method. DEM generation method comprising the step of.
  18. 제17항에 있어서, 상기 격자점을 통과하는 근사 기울기선은 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 격자점에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1에 접하는 최대원이 나머지 하나의 등고선(c2)에 점 p2에서 접할 때, 상기 접점 p1과 상기 최대원의 중심점을 연결한 제1선분과 상기 최대원의 중심점과 상기 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선으로 정해지는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법. The approximate inclination line passing through the grid point is the maximum contacting the contact point p 1 which meets when the vertical line is lowered from the two adjacent contour lines (c 1 , c 2 ) to the contour line (c 1 ) close to the grid point. a circle when encountered in point p 2 to the other one of the contours (c 2), connecting the contact points p 1 and the center point of the largest circle which the first line segment and the maximum circle connecting the central point with the said contact point p 2 2 DEM generation method characterized in that determined by the line connecting the line segment.
  19. 제17항에 있어서, 상기 격자점을 포함하는 등고선의 내부에 다른 등고선이 없는 경우에 상기 격자점을 통과하는 근사 기울기선은 상기 격자점에서 가장 가까운 등고선 상의 점으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 최대원이 다른 점 p2에서도 상기 등고선과 접할 때, 상기 접점 p1과 상기 최대원의 중심점을 연결한 제1선분과 상기 최대원의 중심점과 상기 접점 p2를 연결한 제2선분을 연결한 선으로 정해지는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법.Of claim 17 wherein, the contact in the case to the inside of the contour including the grid points do not have other contours meet when got off a vertical line to a point approximate the slope line is on the nearest contour in the lattice points that passes through the grid point p 1 to the When the maximum circle in contact with the contour line is in contact with the contour line at another point p 2 , the first line segment connecting the contact point p 1 and the center point of the maximum circle and the second line segment connecting the center point of the maximum circle and the contact point p 2 DEM generation method characterized in that determined by the connected line.
  20. 제17항에 있어서, 상기 두 인접 등고선(c1, c2) 중에서 상기 격자점에 가까운 등고선(c1)으로 수직선을 내렸을 때 만나는 접점 p1 에 접하는 제1 최대원(MC1)이 나머지 다른 등고선(c2)에 접하지 않을 때, 상기 격자점을 통과하는 근사 기울기선은 i) 상기 접점 p1과 상기 두 인접 등고선(c1, c2)의 중간축(MX) 상에 위치한 상기 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 를 연결하는 제1선분, ii) 상기 제1 최대원(MC1)의 중심점 p5 로부터 상기 중간축(MX)의 사이클 방향으로 댕글링 서브트리의 세그먼트를 따라 가면서, 처음으로 상기 나머지 다른 등고선(c2)에 접점 p2 에서 접하는 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 까지의 댕글링 서브트리의 세그먼트들로 이루어진 제2선분들과, iii) 마지막으로 상기 제2 최대원(MC2)의 중심점 p3 과 상기 접점 p2 를 연결하는 제3선분을 연결한 선으로 정해지며,18. The method of claim 17, wherein the first largest circle MC 1 in contact with the contact point p 1 which meets when the vertical line is lowered from the two adjacent contour lines c 1 and c 2 to the contour line c 1 close to the lattice point is different. When not in contact with the contour line c 2 , the approximate gradient line passing through the grid point is i) the second point located on the intermediate axis MX of the contact p 1 and the two adjacent contour lines c 1 , c 2 . 1 first line connecting the center point p 5 of the largest circle MC 1 , ii) a segment of the dangling subtree in the cycle direction of the intermediate axis MX from the center point p 5 of the first largest circle MC 1 Second line segments consisting of segments of the dangling subtree up to the center point p 3 of the second largest circle MC 2 first contacting the other other contour line c 2 at a contact p 2 , and iii ) finally opening the third line segment connecting the contact point p 2 and p 3 and the second center point of the largest circle (MC 2) Is determined by lines,
    상기 중간축(MX)의 사이클은 닫힌 모양을 갖는 중간축 에지들의 부분집합이고, 상기 댕글링 서브트리는 상기 중간축(MX)의 어떤 사이클에도 속하지 않거나 사이클을 연결하는 경로에 속하지 않는 최대 연결 중간축 에지 부분집합인 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법.The cycle of the intermediate axis MX is a subset of the intermediate axis edges having a closed shape, and the dangling subtree does not belong to any cycle of the intermediate axis MX or to a path connecting the cycles. And a subset of edges.
  21. 제15항에 있어서, 상기 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징이 구릉, 계곡, 또는 산등성이에 해당되고 인접한 두 등고선의 표고가 서로 다른 경우, 상기 표고 보간 시에 단조 유리 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법. 16. The method of claim 15, wherein if the topographical feature of the detailed region to which the lattice point belongs is a hill, a valley, or a ridge, and the elevations of two adjacent contours are different from each other, applying the forged glass Hermite spline interpolation method during the elevation interpolation. Characterized by the DEM generation method.
  22. 제15항에 있어서, 상기 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징이 캐년과 같이 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우 또는 산등성이인 경우에도 그 산등성이를 규정하는 인접한 두 등고선의 높이가 동일한 경우나, 또는 지형 특징이 볼록성(또는 오목성)으로 대표될 수 있는 정상이나 웅덩이와 같은 지형의 경우, 상기 표고 보간 시에 그러한 지형 특징을 잘 반영한 볼록 헐마이트 스플라인 보간법을 적용하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 DEM 생성 방법.16. The terrain feature according to claim 15, wherein the topographic feature of the subregion to which the grid point belongs is the same as the canyon, or the height of the two adjacent contours defining the ridge is the same, or even if the height is equal to the ridge. In the case of terrain, such as a summit or a pond, which can be represented by this convexity (or concaveness), DEM generation, characterized in that the elevation interpolation is applied to the convex hullite spline interpolation method that reflects such terrain features well Way.
  23. 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트가 표현하는 지형의 입체적 표면을 재구성하는 방법으로서, A computer-implemented method of reconstructing the three-dimensional surface of the terrain represented by a set of contours,
    상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; Obtaining an intermediate axis for each sub-domain which is an area between adjacent contour lines using the contour set;
    각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계;Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis;
    상기 중간축의 세그먼트 중에 포물선으로 표현된 것이 있으면 그것은 그 포물선 세그먼트의 양 끝 주요점을 직선 연결하여 직선화하는 단계; 및If a segment of the intermediate axis is represented by a parabola, it straightens by connecting the main points at both ends of the parabolic segment in a straight line; And
    분해된 세부영역 다각형들의 3차원 좌표 즉, 2차원 평면 좌표와 표고를 계산하는 단계를 포함하며,Calculating three-dimensional coordinates of the exploded detail polygons, that is, two-dimensional plane coordinates and elevation,
    상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.The segment of the intermediate axis is a set of all the center points of the maximum circles that are in contact with the same two active boundary elements, wherein the active boundary elements are defined by the corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle. 3D surface reconstruction method of terrain.
  24. 제23항에 있어서, 분해된 상기 세부영역들 중에서 사각형인 것은 전부 두 개의 삼각형으로 재분할하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.24. The method of claim 23, further comprising: subdividing all of the decomposed subregions into two triangles.
  25. 제23항에 있어서, 상기 세부 영역의 꼭지점들의 표고는 두 인접 등고선 상에 위치하는 꼭지점의 경우에는 해당 등고선의 표고 데이터로부터 직접 얻어질 수 있고, 상기 두 등고선 상에 위치하지 않는 꼭지점의 경우에는 상기 두 인접 등고선의 표고를 보간하여 구하는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.24. The method of claim 23, wherein the elevations of the vertices of the subregions can be obtained directly from the elevation data of the corresponding contours for vertices located on two adjacent contours, and for vertices not located on the two contours. A three-dimensional surface reconstruction method of contour display terrain, which is obtained by interpolating elevations of two adjacent contours.
  26. 제23항에 있어서, 상기 표고 계산 단계는 표고 계산 지점이 속하는 세부 영역의 지형 특징에 따라 미리 정해진 보간법을 이용하여, 인접한 두 등고선의 표고를 보간하여 산출하는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.The three-dimensional surface of the contour display terrain according to claim 23, wherein the elevation calculation step calculates by interpolating the elevations of two adjacent contour lines using a predetermined interpolation method according to the terrain feature of the detailed area to which the elevation calculation point belongs. Reconstruction method.
  27. 제23항에 있어서, 상기 표고 계산 단계는 표고 계산 지점을 통과하는 근사 기울기선을 계산하는 단계; 및 상기 지점을 기준으로 상기 근사 기울기선을 따라 상기 지점의 두 인접 등고선까지의 거리 비와 소정의 보간법을 이용하여 상기 지점에 인접한 두 등고선의 표고를 보간한 값을 상기 지점의 표고로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.24. The method of claim 23, wherein the elevation calculation step comprises: calculating an approximate slope line passing through the elevation calculation point; And calculating the elevation of the point as the elevation of the point by interpolating the distance ratio between two adjacent contours of the point along the approximate inclination line and the elevation of the two contours adjacent to the point by using a predetermined interpolation method. Three-dimensional surface reconstruction method of the contour display terrain comprising a.
  28. 제23항에 있어서, 모든 세부 영역들의 3차원 좌표를 가지고 렌더링하는 단계; 및 그 전체 세부 영역의 렌더링 된 표면들을 연결하여 상기 지형의 3차원적인 표면을 표현하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.24. The method of claim 23, further comprising: rendering with three-dimensional coordinates of all detail regions; And connecting the rendered surfaces of the entire subregions to represent the three-dimensional surface of the terrain.
  29. 컴퓨터로 수행되며, 등고선 세트가 표현하는 지형의 입체적 표면을 재구성하는 방법으로서, A computer-implemented method of reconstructing the three-dimensional surface of the terrain represented by a set of contours,
    상기 등고선 세트를 이용하여 인접 등고선들 간의 영역인 서브-도메인별 중간축을 구하는 단계; Obtaining an intermediate axis for each sub-domain which is an area between adjacent contour lines using the contour set;
    각 서브-도메인을 그의 중간축의 모든 세그먼트에 대한 세부 영역(zones)들로 분해하는 단계;Decomposing each sub-domain into zones for all segments of its intermediate axis;
    각 세부 영역의 지형 특징을 산출하는 단계; Calculating a topographic feature of each detail area;
    DEM의 각 격자점의 표고를, 그 격자점이 속하는 세부 영역의 지형 특징에 따라 미리 정해진 보간법을 이용하여, 인접한 두 등고선의 표고를 보간하여 산출하는 단계;Calculating the elevation of each grid point of the DEM by interpolating the elevations of two adjacent contour lines using a predetermined interpolation method according to the terrain feature of the detailed area to which the grid point belongs;
    DEM 결과 데이터의 전체 격자점을 인접한 격자점들 3개 또는 4개씩을 연결하는 방식으로 다수의 삼각형 또는 사각형과 같은 다각형들의 메쉬로 분해하는 단계; 및Decomposing the entire grid point of the DEM result data into a mesh of polygons such as a plurality of triangles or squares by connecting three or four adjacent grid points; And
    각 다각형의 꼭지점들의 3차원 좌표값인 평면 좌표 및 표고를 DEM 결과 데이터로부터 구하여 할당하는 단계를 포함하며,Obtaining and assigning planar coordinates and elevations, which are three-dimensional coordinate values of vertices of each polygon, from the DEM result data,
    상기 중간축의 세그먼트는 같은 두 개의 능동경계요소에 접하는 최대 원들의 모든 중심점들의 집합이고, 상기 능동경계요소는 최대 원과 맞닿는 상기 서브-도메인의 모서리와 오목 꼭지점들로 정의되는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.The segment of the intermediate axis is a set of all the center points of the maximum circles that are in contact with the same two active boundary elements, wherein the active boundary elements are defined by the corners and concave vertices of the sub-domain that abut the maximum circle. 3D surface reconstruction method of terrain.
  30. 제29항에 있어서, 상기 다각형 메쉬들의 3차원 꼭지점 좌표값을 이용하여 렌더링 하는 단계; 및 그 전체 다각형 메쉬들의 렌더링 된 표면들을 연결하여 상기 지형의 3차원적인 표면을 표현하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등고선 표시 지형의 입체적 표면 재구성 방법.30. The method of claim 29, further comprising: rendering using three-dimensional vertex coordinate values of the polygon meshes; And connecting the rendered surfaces of the entire polygon meshes to represent the three-dimensional surface of the terrain.
  31. 컴퓨터에 제1항 내지 제30항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법의 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having a computer recorded thereon a program for executing each step of the method according to any one of claims 1 to 30.
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