수치지형도를 이용한 대용량 지형정보의 실시간 시각화 기법개발

Abstract

최근 항공측량과 위성정보 기술의 급속한 발전은 방대한 지리정보 데이터의 신속한 취득을 가능케 하고 있다. 취득된 지리정보를 정확하게 표현하고 분석하기 위해서는 대용량 데이터를 실시간으로 시각화하는 기술을 필요로 하며, 실시간 시각화를 위해 LOD (Lovel of Detail) 알고리즘을 핵심 요소로 적용하고 있다. 본 연구는 다양한 지리정보 데이터 중 수치지형도에 포함된 등고선 데이터를 활용하여 정규화 된 고도정보를 생성하는 방법으로써 TIN 생성기법을 적용하였고, 정규화 된 고도 정보를 생성하기 위해서 본 연구에서는 2단계의 작업으로 구분하여 생성하였다. 먼저 수치지형도를 활용하여 TIN 데이터를 생성하고, 생성된 TIN 데이터를 이용하여 정규화 된 고도정보를 생성하고자 하는 지역 크기의 2차원적 격자 배열을 생성하고, 격자 배열의 각 점과 생성된 불규칙 삼각망의 교차점을 구하여 정규화 된 고도정보를 생성할 수 있다. 본 연구에서는 각 단계 별로 제한된 딜로니 삼각분할(CDT, Constrained Delaunay Triangulation) 알고리즘과 생성된 TIN 데이터와 2차원적 격자 배열 각 점의 교차점을 구하기 위해 Ray-Triangle Intersection 알고리즘을 선택하였다. 또한 대규모 지형 표현을 위해 효율적인 실시간 LOD (level-of-detail) 알고리즘 개발을 수행하였다. 대용량 지형 데이터를 실시간으로 처리하여 시각화를 구현하기 위해서는 메모리의 한계성 극복이 아직도 과제로 남아있다. 본 연구에서는 실시간 LOD 알고리즘은 크고 무거운 대규모 지형 데이터를 가시화하는데 필요한 기하학적 연산 처리를 가능하게 한다. 본 연구에서는 수치지도의 등고선으로부터 취득된 대용량 DEM의 가시화를 위해 계층적인 4×4 또는 2×2 타일 구조를 선택하였다. 또한 정규화 된 Giga Byte 급 고도 데이터는 사용자 중심적 지형 정보의 원활하고 사실감 있는 표현이 될 수 있도록 고도 데이터를 활용한 음영기복도를 생성하여 비메모리 방식의 계층적 타일 구조로 생성된 지형 블록에 Texture Mapping 하여 지형 가시화를 수행하였다. 대용량 데이터는 실시간 가시화를 위해 지형 데이터를 다양한 상세도를 가지는 데이터로 변형하였고, 이를 계층적으로 상호 연결함으로서 사용자 시점에 따라 상세도 변화가 끊김 없이(seamless) 고품질로 표현되며 데이터의 손실이 최소화되고 또한 프레임 속도를 극대화시키는 방안을 제시하였다.

The rapid growth of aerial survey and remote sensing technology has enabled the rapid acquisition of very large amounts of geographic data, which should be analyzed using real-time visualization technology. The level of detail (LOD) algorithm is one of the most important elements for realizing real-time visualization. We chose the triangulated irregular network (TIN) method to generate normalized digital elevation model (DEM) data. First, we generated TIN data using contour lines obtained from a two-dimensional (2D) digital map and created a 2D grid array fitting the size of the area. Then, we generated normalized DEM data by calculating the intersection points between the TIN data and the points on the 2D grid array. We used constrained Delaunay triangulation (CDT) and ray-triangle intersection algorithms to calculate the intersection points between the TIN data and the points on the 2D grid array in each step. This is a complex and challenging problem considering that some applications require precise visualizations of huge data sets at real-time rates. In general, the size of data sets makes rendering at real-time difficult since the terrain data cannot fit entirely in memory. In this paper, we suggest the effective Real-time LOD(level-of-detail) algorithm for displaying the huge terrain data and processing mass geometry. We used a hierarchy structure with 4×4 and 2×2 tiles for real-time rendering of mass volume DEM which acquired from Digital map. Moreover, texture synthesis is performed to visualize realistically while displaying height data of normalized Giga Byte level with user oriented terrain information and creating hill shade map using height data to hierarchy tile structure of non-memory type. Large volume of terrain data was transformed to LOD data for real time visualization. This paper show the new LOD algorithm for seamless visualization, high quality, minimize the data loss and maximize the frame speed.