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문제 정의
- 예시를 통하여 도시정보시스템과의 연동가능성을 파악하여 보았다. 도시정보시스템은 구글맵, 다음맵, 브이 월드, 서울시 생활정보시스템 등 종류가 다양하나 본 논문에서는 일반적으로 많이 알려져 있으며, 가장 방대한 정보를 담고 있는 구글어스(Google Earth)의 도시정보 및 지형데이터를 이용하였다.
- 이에 본 연구에서는 위의 문제들을 해결할 수 있는 방안으로 가상현실 미디어를 이용한 3차원 도시경관분석 시뮬레이션 기술인 MDVC를 제안하였다.
제안 방법
- 3차원 가상공간 내에서 시각적 연결을 정량적으로 파악하는 방법으로 3D그래픽 슈팅게임(FPS)의 개념을 도입하였다. 이 방법은 그림 2와 같이 시점에서 발사된 총알이 대상점에 도달할 때, 그 사이에 위치하는 차폐물에 충돌(collision detection)되면, 시각적 연결에 실패한 것이며, 대상점에 무사히 도달하면 가중치만큼의 시각적 연결빈도를 증가시키는 물리엔진이 제공하는 기능중의 하나를 활용한 것이다.
- 구글어스의 지형데이터 및 모델데이터는 동일 공급사인 구글에서 제공하고 있는 스케치업을 이용하여 임포트하였다.
- 대안은 기본 형태를 기준으로 A열을 각 5m씩 낮추고 반대로 B열을 5m씩 증가시키면서, 높이 차이를 –30m(A열 80m, B열 50m)에서 +50m(A열 40m, B열 90m) 까지, 동일한 용적을 갖는 총 9개의 대안을 설정하였다.
- 두 번째, 실제적인 분석의 적용가능성을 가늠하기 위하여, 제안된 알고리즘을 분석어플리케이션으로 구축하였다.
- net플랫폼에서 제작하였다. 또한 물리엔진과 그래픽처리는 범용 캐쥬얼 게임엔진에서 지원하는 충돌감지 클래스를 이용하였다.
- 모든 대상점들은 빈도를 저장할 수 있는 행렬변수가 정의되어 있어야하며, 시점으로부터 발사된 총알이 대상점에 몇 개나 도달하는가를 카운트하여, 이를 시점의 수 (가중치w)로 나누어 각 노드(대상점)의 시각적 접속율 (VCr)을 파악한다.
- 보호경관으로는 남산타워를 설정하였고, 서울 용산구 용산2동 38일원에 가상으로 아파트가 신축된다는 설정으로 분석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 제안된 분석기술의 검증을 위하여 분석 어플리케이션을 제작하였다. 충돌판정의 횟수는 차폐물의 복잡도(면의 수), 시점과 대상점의 수에 따라 기하급수적으로 증가하여 시간이 많이 소요될 수 있기 때문에 어플리케이션은 마이크로소프트의 C++ .
- 분석의 개념상 시점과 노드는 간격이 좁을수록 더욱 정밀한 결과를 얻을 수 있는데, 면형조망점은 시점을 경사면을 따라 x,y방향으로 각각 10m간격으로 설치하였으며, 선형조망점은 도로를 따라 10m간격으로 배치하였다. 시야각은 앞에서 언급한 각론에 따라 수평 65도, 수직 50도로 설정하였다.
- 세 번째, 도시정보시스템에서 추출한 가상도시 모델에 개발된 어플리케이션을 적용하고, 가상의 예시를 통해 그 적용성을 확인하였다.
- 이러한 차폐분석은 3차원 그래픽엔진을 이용하여 실제공간과 동일한 차폐요소를 갖는 가상의 3차원 공간(world)을 구축하고, 정의된 시점과 대상점군 간의 연결을 차폐물이 얼마나 저해시키는 가를 파악하는 방법을 통해 구현하였다.
- 이렇게 변환된 모델데이터를 이용하여, 예시로 설정된 선형조망점(도로)과 면형조망점(공원), 그리고 이를 조합한 조망점에서의 대안별 차폐도에 따른 경관훼손의 정도를 정량적으로 도출하는 실험을 하였다.
- 이미지의 면적을 환산하는 방법은 그림 3과 같이 시각 대상체의 형태면에 격자형의 노드(node)를 등간격으로 분포시키고, 분석시뮬레이션을 통해 가시되는 노드의 수를 측정하여 가시빈도로 설정하였다. 따라서 각 노드에는 시각적 연결을 측정할 수 있는 변수를 매트릭스로 정의하여, 시각적 연결빈도의 누계를 기록시키게 된다.
- 첫 번째, 시지각이 이루어지는 메커니즘과 요소를 고찰하여, 가상현실 미디어 기반 3차원 차폐도 분석의 알고리즘을 제안하였다.
대상 데이터
- 충돌판정의 횟수는 차폐물의 복잡도(면의 수), 시점과 대상점의 수에 따라 기하급수적으로 증가하여 시간이 많이 소요될 수 있기 때문에 어플리케이션은 마이크로소프트의 C++ .net플랫폼에서 제작하였다. 또한 물리엔진과 그래픽처리는 범용 캐쥬얼 게임엔진에서 지원하는 충돌감지 클래스를 이용하였다.
- 대안으로 설정된 아파트의 기본 배치형태는 그림 7과 같이 65m높이의 두개의 열(A열, B열), 6동으로 구성되어 있다. 대안은 기본 형태를 기준으로 A열을 각 5m씩 낮추고 반대로 B열을 5m씩 증가시키면서, 높이 차이를 –30m(A열 80m, B열 50m)에서 +50m(A열 40m, B열 90m) 까지, 동일한 용적을 갖는 총 9개의 대안을 설정하였다.
- 예시를 통하여 도시정보시스템과의 연동가능성을 파악하여 보았다. 도시정보시스템은 구글맵, 다음맵, 브이 월드, 서울시 생활정보시스템 등 종류가 다양하나 본 논문에서는 일반적으로 많이 알려져 있으며, 가장 방대한 정보를 담고 있는 구글어스(Google Earth)의 도시정보 및 지형데이터를 이용하였다.
- 평가대상(시점)은 광장(면형조망점), 도로(선형조망점), 2가지의 형태를 적용하였으며, 이를 총합한 조합조망점도 아울러 실험하였다.
이론/모형
- 출력된 로우데이터는 다시 캐드시스템으로 불러들여 (import), 가시율의 계산 및 정성평가를 위한 2차원적인 재구성(representation)을 할 수 있도록 하였다. 캐드시스템은 Autodesk사의 AutoCAD가 사용되었으며, 통계 및 재현은 AutoLISP언어를 사용하여 구현하였다.
성능/효과
- 가능가시연결빈도(ΣpVF)에 대한 실제가시연결빈도 (ΣrVF)의 총합의 비(가시율;VR)는 74.69%로 나타났다.
- 광장을 조망점으로 하는 면형분석에서 차폐물의 A열과 B열의 높이가 같을 때, 보호경관과 시각적으로 조망될 확률(VCn)은 위치별로 가장 높은 곳은 100%, 가장 낮은 곳은 28%이며, 평균(VCavg)으로는 75.0%의 가시연결도를 보였다.
- 그리고 도시정보시스템의 모델데이터를 직접 활용한 적용성 검토결과 충분히 이식이 가능한 전산화분석방법론임을 파악할 수 있었다.
- 도로(선형조망점)에 대해서는 A열과 B열의 차이가 10m이내일 때(VR = 64.92 ⋯ 68.89), 또는 B열이 A열보다 40m이상 높을 때(VR = 72.84), 남산타워의 윤곽을 명확히 인지할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 광장측에서 조망했을 때의 정량적 지표의 결과와는 다소 차이가 있는 부분으로서, 가시율(VR)이 낮아도, 가시연결도 (VCn)가 고르게 분포하면, 이동 간에는 보호경관의 전체적인 형태를 인지하는데 도움이 될 수 있음을 보여주고 있다.
- 도로와 광장 2개의 조망점을 모두 고려하였을 때는 B 열이 A열보다 20m높을 때 가시율이 가장 높은 것으로 나타났다. 그러나 B열이 너무 높아지면 오히려 가시율은 감소하는 것으로 나타났다.
- 도로와 광장을 모두 조망점으로 설정했을 때는 B열이 A열보다 10m~20m정도 높을 때가 최적안 인 것으로 파악되었다.(VR = 75.
- 실험결과와 같이 정량적인 지표(VCn,VR)의 도출과 이미지 재현을 통한 정성적 평가 지원 등, 양면의 평가 근거의 도출이 가능함을 알 수 있었다. 또한 보호경관에 대한 각 부위별 가시율의 정밀한 측정이 가능하므로, 경관영향평가시 기존에 제시되어 있는 평가지표들에 비하여 매우 실제적이고 구체적인 시각적 자료를 제공할 수 있다.
- 69%로 나타났다. 이를 대안별로 A과 B열의 높이를 10m씩 차이를 두면서 분석하였을 때, A열이 B열보다 30m 높을 때, 가시율 61.19%로 가장 낮게 나타났으며, B열이 A열보다 20m높았을 때 75.84%로 가장 높게 나타났다. 이와 동일한 방법으로 도로에 대한 분석과 광장과 도로를 동시에 고려한 분석의 결과는 다음 표 1과 같다.
- 이에 본 연구에서는 3차원 미디어를 활용한 가상현실 기반의 시뮬레이션 분석을 제안하였으며, 도시정보시스템의 모델에 제안된 분석(MDVC)기술을 적용한 결과, 가시율에 대한 정량적인 분석과 이미지화된 정성적 측면의 분석을 동시에 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 길안내나 도시홍보 등의 목적으로 시작된 도시정보시스템은 네트워크와 결합되면서 교통이나, 대기정보와 같은 실시간 정보도 제공하기 시작하였을 뿐만 아니라, 3차원 모델을 기반으로 하기 때문에 본 연구에서 제안하고 있는 가상현실미디어 기반 경관분석방법론에 대한 가능성을 열어주고 있다.
- 이 분석기술은 정성적, 정량적, 양면으로의 분석이 가능한 미디어기반의 전산분석모델이므로, 가상 도시모델과 맥락을 같이 하는 3차원 도시정보시스템과 연동이 가능하며, 이러한 부분에서 기존 이론들의 한계를 뛰어 넘는 대안이 되어 줄 것으로 기대된다.
- 위와 같이 각 대안별 가시율이 정량적으로 도출될 수 있음을 파악할 수 있다. 이러한 가시율의 변화는 그림 10~12와 같이 하나의 기대곡선으로 재현할 수 있으므로, 최적의 값을 예측하는 모델로도 발전시킬 수 있을 것이다.
- 이렇듯 도시경관을 구성하는 객체 상호간의 관계성을 프로그래밍 한다면, 객체지향적 경관분석 관리도 이론적으로 가능해진다. 이에 도시경관요소간의 객체지향적 경관분석기법과 평가자들 간의 네트워크 커뮤니케이션 도구로서 더욱 발전적인 연구를 기대해 본다.
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