원격탐사 영상과 고도자료를 사용하여 지구환경을 3차원으로 시각화할 수 있는데, 이것은 지구과학분야에서 정보를 3차원 공간에서 탐색하고 분석하는 새로운 패러다임을 제공해준다. 지구환경을 보다 현실감 있게 시각화하고 이를 통해 공간적 특징이나 객체 지형들 간의 관계를 분석할 수 있도록 하려면 3D 공간 표현의 지원이 필요하다. 이를 위해서는 다양한 2D, 3D 공간자료와 관련 벡터 자료가 통합되어야 하고, 또한 지질이나 지표 객체들 간의 상대적 위치와 위상학적 관계가 통합되어 함께 다루어져야 한다. 이러한 이유로 지구과학 및 지구환경 문제의 3차원 시각화에서는 3차원 모델링과 위상 분석, 데이터베이스가 함께 고려되어야 한다. 본 논문에서는 지구과학 및 지구환경 분야에서 3차원적 특성을 포함한 동적모형 개발과 시뮬레이션 환경 기반을 제공하도록 원격탐사 자료를 이용하여 시각화하는 방법과 자료추출 및 관리, 3차원 가상공간에서 동적 모형화를 활용하는 방법론에 관하여 연구되었다.
원격탐사 영상과 고도자료를 사용하여 지구환경을 3차원으로 시각화할 수 있는데, 이것은 지구과학분야에서 정보를 3차원 공간에서 탐색하고 분석하는 새로운 패러다임을 제공해준다. 지구환경을 보다 현실감 있게 시각화하고 이를 통해 공간적 특징이나 객체 지형들 간의 관계를 분석할 수 있도록 하려면 3D 공간 표현의 지원이 필요하다. 이를 위해서는 다양한 2D, 3D 공간자료와 관련 벡터 자료가 통합되어야 하고, 또한 지질이나 지표 객체들 간의 상대적 위치와 위상학적 관계가 통합되어 함께 다루어져야 한다. 이러한 이유로 지구과학 및 지구환경 문제의 3차원 시각화에서는 3차원 모델링과 위상 분석, 데이터베이스가 함께 고려되어야 한다. 본 논문에서는 지구과학 및 지구환경 분야에서 3차원적 특성을 포함한 동적모형 개발과 시뮬레이션 환경 기반을 제공하도록 원격탐사 자료를 이용하여 시각화하는 방법과 자료추출 및 관리, 3차원 가상공간에서 동적 모형화를 활용하는 방법론에 관하여 연구되었다.
3D visualization of geological environments using remotely sensed data and the various sources of data provides new methodology to interpret geological observation data and analyze geo-information in earth science applications. It enables to understand spatio-temporal relationships and causal proces...
3D visualization of geological environments using remotely sensed data and the various sources of data provides new methodology to interpret geological observation data and analyze geo-information in earth science applications. It enables to understand spatio-temporal relationships and causal processes in the three-dimension, which would be difficult to identify without 3D representation. To build more realistic geological environments, which are useful to recognize spatial characteristics and relationships of geological objects, 3D modeling, topological analysis, and database should be coupled and taken into consideration for an integrated configuration of the system. In this study, a method for 3D visualization, extraction of geological data, storage and data management using remotely sensed data is proposed with the goal of providing a methodology to utilize dynamic spatio-temporal modeling and simulation in the three-dimension for geoscience and earth science applications.
3D visualization of geological environments using remotely sensed data and the various sources of data provides new methodology to interpret geological observation data and analyze geo-information in earth science applications. It enables to understand spatio-temporal relationships and causal processes in the three-dimension, which would be difficult to identify without 3D representation. To build more realistic geological environments, which are useful to recognize spatial characteristics and relationships of geological objects, 3D modeling, topological analysis, and database should be coupled and taken into consideration for an integrated configuration of the system. In this study, a method for 3D visualization, extraction of geological data, storage and data management using remotely sensed data is proposed with the goal of providing a methodology to utilize dynamic spatio-temporal modeling and simulation in the three-dimension for geoscience and earth science applications.
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문제 정의
본 논문에서는 지구과학 분야에서 3차원적 특성을 포함한 동적모형 개발과 시뮬레이션 환경을 제공하도록 원격탐사 자료를 이용하여 3차원 가상공간을 구축하고 3차원 모형을 활용하는 방법론에 관하여 연구되었다, II장에서는 원격탐사 자료를 이용한 3D 시각화 방법, 3 차원 모형과 이와 연관된 공간 데이터베이스에서의 위상객체를 다룰 수 있는 방법론과 3차원의 공간 질의에 관한 문제가 다루어졌다. 이장은 원격탐사 영상을 이용한 시각화와 3D 모델링이 테스트 되었고 마지막으로 결론에서는 향후 연구 방향이 제시되어 있다.
본 연구에서는 3차원 시각화를 위한 새로운 원격탐사 자료원으로 라이다와 최근 많이 활용되고 있는 고해상도 영상을 이용하여 3차원 환경을 시각화 하는 방법이 테스트 되었다.
제안 방법
먼저 가상공간을 구축하기 위해 라이다 데이터로부터 리턴 펄스를 이용하여 DEM 자료를 추출하였고, 얻어진 고도자료를 이용하여 앞서 설명한 과정을 거쳐 지역의 지형정보, 식물군 정보, 건축물 정보를 따로 분리할 수 있었다. 이렇게 얻어진 각각의 정보가 그림 5의 (a), (b), (c)에 보여 지고 있다.
이러한 기술들은 다양한 인터페이스와 기능을 제공함으로써 사용자들이 현실감을 느낄 수 있는 가상공간을 쉽게 구현할 수 있게 해 준다. 여기서는 3차원 모형을 이용하여 고도 변화에 따라 지형이 생성되는 예를 시뮬레이션해서 보여주는 3차원 지형 시뮬레이션을 VRML로 구현하였다. 구현된 가상공간에서는 줌 회전, 이동 기능을 통해 여러 각도에서 지형을 실시간으로 살펴볼 수 있고, 3차원 지형 시뮬레이션을 통해 사용자는 직접 변화 조건을 선택해서 이에 따른 지형변화를 가상공간을 통해 경험해 볼 수 있다.
대상 데이터
사용된 원격탐사 자료는 텍사스 오스틴 도시에 대한 Quickbird 고해상도 영상 자료와 Lidar자료가 사용되었다. 라이다 자료는 텍사스 대학의 LIDAR System인 Optech 1225 ALTM 자료로. 이 시스템은 25 KHz 레이저 펄스 비율(Laser pulse rate), 고도 410~2000 m, 지름 12-20cm 정도의 레이저 수신권으로 자료를 획득한다.
이 시스템은 25 KHz 레이저 펄스 비율(Laser pulse rate), 고도 410~2000 m, 지름 12-20cm 정도의 레이저 수신권으로 자료를 획득한다. 사용된 예제에서 자료는 130만개의 데이터 포인트가 사용되었고 테스트 지역은 평평한 주거지역과 상업지역, 구릉을 가지고 있는 도심 주변지역으로 구성되어 있다. 자료로부터 정보를 추출하는 과정은 다음과 같이 요약될 수 있다.
사용된 원격탐사 자료는 텍사스 오스틴 도시에 대한 Quickbird 고해상도 영상 자료와 Lidar자료가 사용되었다. 라이다 자료는 텍사스 대학의 LIDAR System인 Optech 1225 ALTM 자료로.
라이다 자료는 텍사스 대학의 LIDAR System인 Optech 1225 ALTM 자료로. 이 시스템은 25 KHz 레이저 펄스 비율(Laser pulse rate), 고도 410~2000 m, 지름 12-20cm 정도의 레이저 수신권으로 자료를 획득한다. 사용된 예제에서 자료는 130만개의 데이터 포인트가 사용되었고 테스트 지역은 평평한 주거지역과 상업지역, 구릉을 가지고 있는 도심 주변지역으로 구성되어 있다.
후속연구
본 연구는 향후 지구과학과 지구환경 관련 교육 분야에서 원격탐사 영상을 이용한 3차원 가상공간과 동적 공간 모형을 활용할 수 있도록 연구가 계속 진행될 예정이다. 이를 통해 지구과학과 지구 환경에 관련된 추상적이거나 이해하기 어려운 개념을 시각적으로 보여주고 모형을 통해 관련 현상을 이해하거나 변화과정을 추론할 수 있게 하여 과학 및 공학 교육에서 유용하게 활용될 것이다.
이를 통해 지구과학과 지구 환경에 관련된 추상적이거나 이해하기 어려운 개념을 시각적으로 보여주고 모형을 통해 관련 현상을 이해하거나 변화과정을 추론할 수 있게 하여 과학 및 공학 교육에서 유용하게 활용될 것이다.
문제가 다루어졌다. 이장은 원격탐사 영상을 이용한 시각화와 3D 모델링이 테스트 되었고 마지막으로 결론에서는 향후 연구 방향이 제시되어 있다.
참고문헌 (9)
J. Dykes, Creating information-rich virtual environments with geo-referenced digital panoramic imagery. In: P. Fisher and D. Unwin, 2002
J. Pouliot, K. Dedard, D. Kirkwood, B. Lachance, "Reasoning about geological space: Coupling 3D GeoModles and topological queries as an aid to spatial data selection", Computers & Geosciences Vol. 34 no. 5, pp.529-541, 2008
K. Sprague, D. de Kemp, W. Wong, J. McGaughey, G. Perron, T. Barri, "Spatial targeting using queries in a 3-D GIS environment with application to mineral exploration", Computers & Geosciences Vol. 32 no. 3, pp.396-418, 2006
M. Breunig, "An approach to the integration of spatial data and systems for a 3D geoinformation system", Computers &Geosciences Vol. 25, no. 1, pp.39-48, 1999
R. Tonjes, "3D Reconstruction of Objects from Aerial Images using a GIS", ISPRS Joint Workshop on "Theoretical and Practical Aspects of Surface Reconstruction and 3-D Object Extraction", Haifa, Israel, September 9-11, 1997
S. Growe, P. Schulze, R. Tonjes, "3D Visualization and Evaluation of Remote Sensing Data", Computer Graphics International 1998 (CGI'98)
S. Zlatanova, A. Rahman, W. Shi, "Topological models and frameworks for 3D spatial objects", Computers & Geosciences Vol. 30 no. 4, pp.419-428, 2004
T. Warner, M. Nellis, D. Brandtberg, T. McGraw, J. Gardne, "The potential of virtual reality technology for analysis of remotely sensed data: a lidar case study", Geocarto International, Vol. 8 no. 1, pp.25-32, 2003
J. Dykes, Creating information-rich virtual environments with geo-referenced digital panoramic imagery. In: P. Fisher and D. Unwin, 2002
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