- 다단계 동적 LOD기술 및 3D GIS 객체지향 DB.. : ETRI

과업 개요

과업명 : 다단계 동적 LOD기술 및 3D GIS 객체지향 DB 기반의
사이버도시구현을 위한 시뮬레이션 기술개발
기 간 : 2002.05.01 ~ 2003 04.30
발주처 : ETRI

기술개발의 배경 및 필요성

실세계를 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 이용하여 3차원으로 표현하고자 하는 요구는 관련 산업기술의 발전과 함께 지속적으로 증가되어오고 있으며 이러한 요구증가에 따라 3차원 시뮬레이션 처리를 위한 기술개발 및 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. GIS분야에서도 다른 어느분야 못지않게 3차원 기술의 적용에 대한 연구와 기술개발이 활발히 이뤄지고 있으며 도시관리적 차원의 3차원 GIS의 적용은 그 활용성 및 필요성에 있어서 상당히 중요한 수준을 보이고 있다.
특히 도시 전체를 3차원으로 조망해볼 수 있고 그 구성요소인 건물, 도로, 지형 등을 실세계와 유사한 모습으로 도시를 관리하여 GIS의 다양한 기능과 부합될 수 있다면 이는 도시계획, 행정업무, 공공서비스, 환경계획, 교통계획, 건설, 제조, 금융 등 다양한 도시관리 전반적인 역할을 효과적으로 수행 할 수 있을 것이며 이는 본 기술개발의 주요한 배경과 필요성이 된다.

국내외적으로 3차원 GIS 관련한 많은 연구와 기술개발이 시행되어 지고 있고 각종 전시회 등을 통하여 일련의 제품을 선보이고 있지만 3차원 사이버 도시를 주요 목표로 하여 구현하는 사례와 그 기술적 수준은 미흡한 상황이다. 예로서 현 수준에서 도시전체 혹은 대단위 지역을 3차원으로 표현하기 위해서는 고가의 하드웨어 장비와 전문 3차원 그래픽 소프트웨어의 도입 및 3차원 데이터베이스 구축 작업이 가능한 전문기술자의 확보 등 고비용과 시간이 요구되며 이에 따른 여러 하드웨어와 소프트웨어 장비의 혼용, 이로 인한 데이터의 변환절차 등 복잡한 작업프로세스가 필요한 상황이다.

이와 더불어 3차원 그래픽 기반위에 GIS의 기본적인 기능을 가미한다는 것은 또다른 분야를 접목하는 것으로서 더 복잡하고 더 많은 장비와 시간이 요구되어지고 있다. 3차원 그래픽과 GIS의 접목이 자연스럽지가 않기 때문에 인위적인 조작과 작업이 요구되는 상황이기도 하다.

기술개발의 목적

「다단계 동적LOD 기술 및 객체지향 DB기반의 사이버 도시 시뮬레이터 기술개발」의 목적은 앞서 배경 및 필요성에서 언급한 여러 단점들을 해결하고 보다 손쉽게 3차원의 환경을 제공하여 3차원 GIS의 접근의 용이성을 확보하는 동시에 기반 데이터베이스 작업의 최소화를 도모하고 고가의 장비가 아닌 일반 PC환경에서 대단위 지역의 도시를 관찰하면서 필요한 GIS 기능등을 수행 할 수 있도록 하는 것으로서 기존의 2D 기반의 GIS에서 확장된 3차원 GIS기능을 제공하고자 하고자 한다.
본 연구에서는 이를 위하여 다단계 동적 LOD의 기술과 3차원 데이터의 손쉬운 자료변환 및 생성기술, 3차원 공간 위상구조 생성 기술 등 본 연구의 필요성과 배경에 부합되는 새로운 기술들을 개발하여 기존의 3차원 작업의 번거로움으로 인한 단점들을 기술적인 방안으로 해결하고자 한다.

연구개발의 내용

구분	세부 연구개발내용
3차원 공간데이터 표현	- 3차원 그래픽 데이터 뷰어 기술 - 3차원 공간데이터 인덱스 관리 기술 - 다단계 동적 LOD 관리 기술 - Dynamic Rendering 기술 - Scene Graph 기술
3차원 공간 객체데이터 처리 기술	- 3차원 데이터의 객체지향 설계 - 3차원 객체 단위의 자료관리 기술
3차원 데이터 생성	- 3차원 지형데이터 변환 및 처리 기술 - 2차원 건물 및 도로데이터의 - 3차원데이터로의 변환 기술 - 건물 외관 생성 및 편집 기술 - 3차원 도로 생성 및 편집 기술
3차원 GIS 공간분석	- 3차원 공간정보와 속성정보와의 연계 및 속성정보 조회 - 3차원 도시 공간위상구조 생성 및 관리 기술

연구개발 결과

본 연구의 최종 결과물은 3차원 사이버도시 시뮬레이터이며 그 구성요소는 14개의 서브시스템으로 구성되어 있다. 각 서브시스템은 크게 4개의 군으로 구성되어 있으며 데이터 생성 및 변환자동화 부분, 3차원 그래픽 뷰어관련 부분, 3차원 객체데이터 관리 부분, 3차원 GIS관련부분이 4개의 군으로서 각 군별로 서브시스템 구성내역은 다음과 같다.

가. 데이터 생성 및 변환자동화 부분
나. 3차원 그래픽 뷰어관련 부분
다. 3차원 객체데이터 관리 부분
라. 3차원 GIS 부분

기대 효과

본 사이버 도시 시뮬레이터 기술개발은 3차원 GIS시스템의 자료관리 측면에서 볼때 기존의 3차원 시스템을 구축하고 유지관리하는데 가장 큰 어려움으로 존재하는 자료의 갱신 및 구축과정이었으며 이 부분은 3차원을 기반으로 하는 행정업무지원시스템 개발 시 가장 크게 작용하는 부분이다. 본 연구에서는 이러한 부분에서 기존의 어느 기술제품보다 간편하고 기 구축된 데이터를 활용할 수 있도록 되어 있어 각 자치단체나 공공기관 등 3차원의 요소가 필요한 여러분야에 보다 저비용의 간편한 방안으로 3차원 시스템을 구현하고 관련사업을 전개하는데 큰 역할을 수행할것이라 기대하고 있다.
특히 도시관리 부분에서는 도시계획의 변화와 맞물려 도시경관이 주요한 요소로 작용하고 있으며 본 사이버 도시 시뮬레이터와 같은 기술적용이 필수적 요소로 기대외고 있다. 이러한 상황을 검토하여 볼때 보다 손쉽게 3차원을 접근할 수 있고 일반 PC에서 데이터 유지관리의 부담을 경감시킬 수 있는 본 기술개발은 공공 및 민간사업 분야 전반적으로 3차원 관련 사업의 활성화에 주요 역할을 수행할 것으로 본다.
또한 3차원 그래픽 기술과 GIS기술의 접합으로 인하여 기존의 2차원의 한계에서 머물던 GIS의 분석 및 기본적인 기능들이 3차원으로 확장되는 주요한 계기가 될 것으로 판단된다. GIS의 다양한 분석기법 들이 3차원의 환경과 연계될 경우 그 분석범위와 활용에 따른 파생효과는 초기 GIS도입에 따른 파생효과에 견줄만큼 큰 영향을 미치게 될 것이며 수요자들도 보다 다양한 GIS 기능을 활용할 수 있는 계기가 될 것이다.
기술적 측면으로는 일반 PC환경하에서 대용량의 3차원 공간데이터를 처리하기 위하여 사용된 다단계 동적 LOD 기술 및 도시공간을 월드구조로 영역기반의 LOD기술부분은 여러 분야에서 보다 최적의 효율적인 그래픽 처리를 하는 하나의 기법으로 작용하게 될 것으로 기대한다.

키워드

3차원 GIS, 3차원 도시 시뮬레이터, OODB, OpenGL, R-Tree, LOD