공간자료 구축을 위한 BIM/GIS 표준정보 기반 건축도시통합모델(iBUM)의 개발에 관한 기초연구 A Basic Study of iBUM Development based on BIM/GIS Standard Information for Construction of Spatial Database원문보기
최근 건축정보 분야에서는 터널, 교량 등 도시의 인프라에도 건축정보모델링(BIM: Building Information Modeling)이 적용되면서 대형화된 도시 건축물의 유지 및 관리를 위해 BIM 뿐만 아니라 건물의 외부환경에 대한 정보가 필요하게 되었다. 또한, 건축물정보모델 및 도시/지리정보 모델 간 정보의 상호운용성을 바탕으로 다양한 시뮬레이션 및 도시계획, 국토보안 등 기타 응용프로그램에서의 상당한 이익과 발전을 가져올 수 있다는 관점에서 공간정보와 빅 데이터의 융합은 강한 잠재력을 지니고 있다. 이에 본 연구에서는 건축정보 분야의 개방형 BIM(open BIM) 표준모델인 IFC(Industry Foundation Classes)와 GIS분야의 표준모델인 CityGML의 정보를 효율적으로 연계하기 위해 IFC와 CityGML, LandXML의 정보체계 및 형상표현의 차이점을 비교분석하였으며 공간정보 분석을 위한 객체기반의 건축 도시통합모델의 개발방향을 제시하고 BIM과 GIS 간의 기초 융합전략 및 활용방안을 마련하고자 하였다.
최근 건축정보 분야에서는 터널, 교량 등 도시의 인프라에도 건축정보모델링(BIM: Building Information Modeling)이 적용되면서 대형화된 도시 건축물의 유지 및 관리를 위해 BIM 뿐만 아니라 건물의 외부환경에 대한 정보가 필요하게 되었다. 또한, 건축물정보모델 및 도시/지리정보 모델 간 정보의 상호운용성을 바탕으로 다양한 시뮬레이션 및 도시계획, 국토보안 등 기타 응용프로그램에서의 상당한 이익과 발전을 가져올 수 있다는 관점에서 공간정보와 빅 데이터의 융합은 강한 잠재력을 지니고 있다. 이에 본 연구에서는 건축정보 분야의 개방형 BIM(open BIM) 표준모델인 IFC(Industry Foundation Classes)와 GIS분야의 표준모델인 CityGML의 정보를 효율적으로 연계하기 위해 IFC와 CityGML, LandXML의 정보체계 및 형상표현의 차이점을 비교분석하였으며 공간정보 분석을 위한 객체기반의 건축 도시통합모델의 개발방향을 제시하고 BIM과 GIS 간의 기초 융합전략 및 활용방안을 마련하고자 하였다.
Recently, BIM(Building Information Modeling) has been applied to the infrastructure such as road and bridge, and information about the outside environment of buildings is needed for maintaining and managing the large urban facilities. In addition, the convergence between spatial information and Big-...
Recently, BIM(Building Information Modeling) has been applied to the infrastructure such as road and bridge, and information about the outside environment of buildings is needed for maintaining and managing the large urban facilities. In addition, the convergence between spatial information and Big-data has a large potentiality, in respect that considerable profits and developments in other application problems such as various simulations and urban plans, national land security, may be brought about on the basis of the interoperability of information between BIM and GIS. Therefore, this study attempted to suggest the development direction of a model integrating building for spatial information analysis and city on the subject by comparing and analyzing difference between information system and shape expression of IFC, CityGML and LandXML to efficiently link information between IFC as a standard model of BIM and CityGML as a standard model in the GIS sector and to prepare a basic fusion strategy and a method of utilization between BIM and GIS. The result of the study are as follow. Firstly, contents and structure of IFC, CityGML and LandXML are compared and analyzed. Secondly, the development direction of iBUM(Integrated Building and Urban Model) suggested, which is based on convergence technology for analysis of space information. Finally, a strategy and method of the BIM and GIS are proposed in the iBUM environment.
Recently, BIM(Building Information Modeling) has been applied to the infrastructure such as road and bridge, and information about the outside environment of buildings is needed for maintaining and managing the large urban facilities. In addition, the convergence between spatial information and Big-data has a large potentiality, in respect that considerable profits and developments in other application problems such as various simulations and urban plans, national land security, may be brought about on the basis of the interoperability of information between BIM and GIS. Therefore, this study attempted to suggest the development direction of a model integrating building for spatial information analysis and city on the subject by comparing and analyzing difference between information system and shape expression of IFC, CityGML and LandXML to efficiently link information between IFC as a standard model of BIM and CityGML as a standard model in the GIS sector and to prepare a basic fusion strategy and a method of utilization between BIM and GIS. The result of the study are as follow. Firstly, contents and structure of IFC, CityGML and LandXML are compared and analyzed. Secondly, the development direction of iBUM(Integrated Building and Urban Model) suggested, which is based on convergence technology for analysis of space information. Finally, a strategy and method of the BIM and GIS are proposed in the iBUM environment.
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문제 정의
후)최신 경향을">최신경향을 파악하였다. 또한, BIM과 GIS 데이터의 정보체계의 파악을 위해 선행연구자료 외 관련 웹사이트3)를 활용하여 iBUM의 개발방향을 도출하고자 하였으며, 이러한 분석적 고찰을 바탕으로 iBUM시스템의 정보 정의, 정보교환, 정보표현, LOD를 제시하고자 하였다. 본 연구의 절차는 Figure 1과 같다.
본 연구는 건축정보(BIM)와 공간정보(GIS) 데이터의 구조적 융합알고리즘을 개발하거나 IFC 파일의 CityGML 매핑, 또는 건축정보와 도시 정보의 정보가 시화 수준에 연구의 초점을 두고 있는 것이 아니라 IFC와 CityGML, LandXML의 정보체계 및 정보표현의 차이점을 이해하여 iBUM이 어떠한 방향으로 구축되어야 할 것인가에 대한 방향성을 제시하고 이를 어떻게 공간분석과 연계하여 활용할 수 있을 것인가에 초점을 두고 진행되었다. 이를 위해 IFC, CityGML, LandXML의 정보체계와
본 연구는 공간자료 구축을 위한 BIM/GIS 정보추출기반의 건축도시통합모델(iBUM) 개발을 위해 건축 정보(BIM)와 공간정보(GIS)의 정보무게를 줄이고 가장 현실적인 정보 통합방안을 찾고자 IFC(XML)와, CityGML, LandXML의 정보체계 및 형상표현을 비교 분석하고 이를 통해 객체기반 iBUM의 정보정의 및 개발방향을 제시하였다. 본 연구를 통해 도출된 결론은 다음과 같다.
본 연구의 목적은 국가공간자료의 구축을 위해 객체기반의 건축도시통합모델(iBUM: Integrated Building & Urban Model)1)의 개발방향을 제시하고 iBUM시스템의 정보정의 및 정보교환, 정보표현 방안을 마련하여 iBUM시스템의 활용방안을 모색하는 것이다.
제안 방법
2014년 4월 17일 buildSMART 주최로 개최된 BIM FORUM의 내용 중 건설기술연구원의 주기범 박사의 최신기술동향 “도로 분야 BIM도입 전략-BIM에서 Infra로-”발표의 InfraBIM 표준 스키마 확장을 위한 연구 방향에 대한 논의 및 국내외 공간자료 구축의 최신동향 또한 참고하였다.
후)건축물 재료">건축물재료 제한하였다. 그리고 사용자의 필요에 따라 정보의 입력이 가능한 특이사항 및 건축물의 허가/ 완공 정보를 속성정보에 포함시켰다. 이는 도시를 관리하는 차원에서 필요한 최소한의 정보만을 선택한 것으로 상세한 건축정보의
후)개발 방향을">개발방향을 제안하고자 하였으며 선행연구의 위계적인 방법론 즉, 건축정보 또는 공간정보를 상위개념으로 생각하여 형상 및 속성정보를 맵핑하거나 추가하는 방법론 또는 시스템 내부 BIM, GIS 구현엔진을 함께 탑재하는 방식과는 차별성을 가진다. 또한, 타 분야와의 연계(상호운용성: Interoperability)가 용이하도록 iBUM시스템의 개발방향을 설정하였다. 주요
본 연구에서는 현시점에서 가장 합리적인 iBUM 개발방향을 제안하고자 하였으며 선행연구의 위계적인 방법론 즉, 건축정보 또는 공간정보를 상위개념으로 생각하여 형상 및 속성정보를 맵핑하거나 추가하는 방법론 또는 시스템 내부 BIM, GIS 구현엔진을 함께 탑재하는 방식과는 차별성을 가진다. 또한, 타 분야와의
우선적으로 iBUM에서 표현되어야 할 정보를 4가지로 정의하였다. 첫 번째로 “지형정보”이다.
후)개발 방향을">개발방향을 제시하고 iBUM시스템의 정보정의 및 정보교환, 정보표현 방안을 마련하여 iBUM시스템의 활용방안을 모색하는 것이다. 이를 위해 건축정보의 표준모델인 IFC(개방형 BIM의 표준포맷: Industry Foundation Classes)와 GIS분야의 표준모델인 CityGML의 정보를 효율적으로 연계하고자 IFC와 CityGML, LandXML의 정보체계 및 형상표현의 차이점을 비교/분석하였으며 iBUM의 개발방향을 도출을 위해서는 2003년 이후의 국내 KCI 등재지 이상의 학회게재논문 및 석/박사 학위논문과 해외 연구사례 중 BIM, GIS, IFC, IFG2), CityGML, LandXML, BIM-GIS 융합관련 키워드를 검색한 자료를 분석하였다. 또한 2012년 10월 12일 서울에서 개최된 ISO/TC 211 and ISO/TC 59/SC 13 Joint Workshop on GIS-BIM의 발표 내용 및
이밖에 연구자가 현재까지 스크랩한 보도자료 및 특집원고, 연구보고서(유비쿼터스 도시에서의 BIM (김인한), 국토연구원의 공간정보 패러다임 변화에 대응한 국가GIS 전략 연구(2007), 국토연구원의 국토정책 Brief 등), The BIM(ISSN 2092-8890) Winter(2013) 에 수록된 한국건설기술연구원(문현석, 최원식)의 “인프라 분야의 IFC 확장 및 국제 표준화 동향”을 분석하고 문헌고찰 및 각종 학술행사에 참석하여 최신경향을 파악하였다.
대상 데이터
또한 2012년 10월 12일 서울에서 개최된 ISO/TC 211 and ISO/TC 59/SC 13 Joint Workshop on GIS-BIM의 발표 내용 및 논의자료, 2013년 4월 18일과 11월 26일에 열린 buildSMART의 FORUM 및 CONFERENCE의 내용 중 BIM-GIS 융합관련 내용, 특히 지난 11월 26일 한국건설기술연구원의 최현상 박사의 “BIM-GIS 연계 활용 기술개발” 발표에서 소개된 BIM-GIS 상호 운용 모델의 발전방향을 참고하였다.
이론/모형
">진행하였다. 우선 BIM 툴(본 연구에서는 국내 점유율이 높은 Autodesk사의 Revit을 사용하였다.)에서 기본적으로 제공되는 건축 3D모델을 사용하여 IFC XML 파일로 출력한 다음 Rhion와 실시간으로 연동되는 그래픽기반 알고리즘 툴인 Grasshopper를 이용하여 실내공간정보를 추출하였다.
성능/효과
둘째, iBUM은 Figure 9와 같이 ① IFC의 건축물형태 및 속성정보, Room(실내공간) 정보, ② 수치지도와 지적도의 기초정보를 바탕으로 한 LandXML의 지형 정보, ③ CityGML의 공간정보 및 LOD기반의 정보표현방법과 ADE 확정성을 이용한 원형데이터(iBUM 컨버터의 입력데이터)의 로드(Load)로 요약될 수 있으며, ④ 관련되는 모든 정보들을 통합하여 정의하고 LOD단계별로 표현하는 객체기반 XML형태로 개발되어야 하며 정보의 표현 또한 평등한 정보위계의 객체로 표현되어야 한다. 또한, BIM과 GIS 두 분야를 동시에 만족시킬 수 있는 LOD의 개발이 필요하다.
후)외부공간의">외부 공간의 체적 객체로 정의하였다. 또한 실외공간정보의 높이 값은 iBUM이 구축되는 도시단위의 최고 건물높이보다 10m 높은 높이로 설정하는 것이 적절하다고 판단된다. 이는 기상청의
셋째, 애매한부분의 실내외공간구분 및 경계의 설정, 도시기반시설물, 도로, 교통정보의 객체정의 등 실내공간정보 및 실외공간정보, 다양한 분석을 위해 추가되어야 할 정보에 대한 객체속성 및 표현방법이 구체적으로 정립되어야 한다. 예를 들어
후)실내 공간정보의">실내공간정보의 XML이 생성되는 모든 과정에 있어 100%의 완성도를 가지지는 못하지만(육안검사 시 90%의 완성도) 일부구간의 오류를 제외하면 충분한 가능성을 보여주었다. 이와 같은 실험을 통하여 IFC
앞서 제시한 지형정보, 건축정보, 실내공간정보, 실외공간정보 4가지를 효과적으로 표현, 관리하고 사용하기 위해서 Figure 5와 같은 통합시스템 구축방안을 마련하였으며, 이는 앞서 언급한 Table 3의 분야별 표준포맷의 특징분석 결과를 근거하여 최종적으로 XML기반의 iBUM 컨버터: 정보 및 파일형식의 전처리과정을 거쳐 객체기반의 iBUM을 구축하는 방법이 현실적으로 가장 효과적이라 판단된다. 이와 같은
후속연구
iBUM을 바탕으로 각종 시뮬레이션 및 건축설계지원, 도시계획 및 관리, 국토교통부의 공간정보 오픈플랫폼 VWorld 지도서비스, 증강현실, 국토보안, 방재, 전력망에 정보기술을 접목한 Smart Grid와의 접목 등 새로운 부가가치를 창출하고 다양한 분야에서 활용이 기대된다. 특히
후)소비자 트렌드">소비자트렌드 분석, 마케팅, 브랜드 전략 수립 등의 활용사례가 그 예이다. 또한, 도시 및 일정한 구역단위에서 GPS, SNS(Social Network Service), 센서네트워크(Sensor Network), 사물인터넷 기술 등을 활용하여 공간점유율 및 동선을 파악하고 그 정보를 iBUM의 실내공간정보와 실외공간정보 객체 내에서 표현하고 분석 할 수 있다면 건축 및 도시계획, 관리에 있어 수평, 수직적 맞춤형 고급정보를 구축, 재사용 할 수 있을 것으로 사료된다.
후)또 한">또한
국내에서 2014년 4월 소개된 건설기술연구원의 BIM 3D model & GIS Viewer의 개발은 공간정보 분야의 분석 프로세스와 연계되지 않으며 현재 개발의 초점은 BIM 정보와 GIS 정보를 하나의 플랫폼에서 구현하는 것으로 판단된다. 물론 현재 단계인 시설의 중요도에 따른 LOD의 설정 및 데이터 경량화가 완벽히 구현되면 공간분석 등의 기능은 추가할 수 있다고 생각되며 향후 LandXML의 지형정보와 CityGML 연계는 반드시 풀어야 할 숙제라고 생각된다. 현재 지형정보는 LandXML이 아닌 Google어스를 기반으로 하고 있다.
후)니즈 파악이">니즈파악이 선행되어야 한다. 향후 건축과 도시의 통합적 디자인 및 관리를 위해 iBUM이 상당히 중요한 역할을 가지는 만큼 현재의 미흡한 점을 보완하는 연구가 지속되어야하며 2014년 4월에 소개된 건설기술연구원의 해당 연구과제 또한 장기적으로 본 연구와 하나의 목표로 추진되고 있으므로 이에 대한 연계가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
LOD의 특징은 무엇인가?
LOD는 LOD0~LOD3로 표현되며 LOD0은 건축물의 매스를 표현하고 LOD1은 건축물의 정확한 외부형태를 표현한다. LOD2는 개구부를 포함하며, LOD3은 건축물 내부의 구성물을 포함한다.
LandXML의 정보체계 구성은 어떻게 이루어져 있는가?
LandXML 이 다양하게 활용될 수 있는 가장 큰 이유는 다양한 유즈케이스를 처리할 수 있을 만큼 충분한 모델링 수준을 포함하고 있기 때문이다. LandXML의 정보체계의 구성은 선형(Alignment), 종단(Profile), 횡단(CrossSect) 으로 나누어져 구성되어 있다. 토목 엔지니어링 분야에서는 토공(절토/성토)이 많은 부분을 차지하므로, 지형을 변형하기 위한 기준 선들인 선형, 종단, 횡단을 그리고 물량을 산출한다.
CityGML에서 객체와 객체들의 관계를 무엇으로 정의하는가?
CityGML은 3차원의 다양한 도메인 중 3차원 도시 모델을 효과적으로 표현하기 위한 표준이다. 이는 도시 및 지역에 관한 모델에서 주제가 되는 지리정보요소에 대한 객체와 객체들의 관계를 3차원 기하, 3차원 위상, 의미(Semantics) 및 표현(Appearance) 등의 속성들로 정의한다. 이러한 속성들은 도시모형, 도시자료, 시설물관리, 그리고 주제 검색과 같은 여러 응용분야에서 복잡한 분석업무를 수행할 수 있는 3D가상 도시모델을 가능하게 한다.
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