공공데이터를 활용한 3차원 공간정보 객체의 수직위치 정확도 분석 An Analysis of Vertical Position Accuracy for the Three-Dimensional Spatial Data Object Utilizing the Public Information원문보기
최근 정부는 정부3.0이라는 새로운 정부운영의 패러다임으로 공공데이터를 적극적으로 개방하고 공유하는 정책을 펼치고 있다. 이와 함께 국토교통부에서는 국가공간정보 및 3차원건물, 영상지도를 포함한 다양한 콘텐츠를 일반인에게 제공하는 공간정보오픈플랫폼 통합지도서비스(이하 브이월드)를 운영하고 있다. W3C재단의 오픈데이터 현황 보고서(2013)의 평가결과 우리나라는 정부의 정책적 지원 및 계획 부분에서는 긍정적인 결과를 나타낸 반면 데이터 관리 분야에서 취약하여 이에 대한 품질개선이 필요한 실정이다. 또한, 3차원 공간정보 객체 데이터(이하 3차원 모델)의 경우 데이터 구축에 활용한 디지털항공사진영상의 최신성이 부족하여 데이터의 현행화가 필요하다. 이에 본 논문에서는 3차원 모델의 품질요소인 수직위치 정확도에 대해 공공데이터이며, 실측 데이터인 건축물 대장의 높이 데이터를 기준으로 국내표준 품질평가 기법을 적용하여 데이터 품질을 측정하고, 측정오차에 대한 원인을 분석하여 공공데이터를 활용한 3차원 모델의 수직위치 정확도 향상 및 최신성의 유지 가능성을 제시하고자 한다. 연구 수행 결과 건축물대장의 높이 값을 품질평가 기준으로 적용하였을 경우 수직위치 정확도가 향상되는 것을 확인하였으며, 건축물 대장의 재건축, 증축 정보를 활용할 경우 3차원 모델의 최신성의 유지를 할 수 있음을 확인하였다.
최근 정부는 정부3.0이라는 새로운 정부운영의 패러다임으로 공공데이터를 적극적으로 개방하고 공유하는 정책을 펼치고 있다. 이와 함께 국토교통부에서는 국가공간정보 및 3차원건물, 영상지도를 포함한 다양한 콘텐츠를 일반인에게 제공하는 공간정보 오픈플랫폼 통합지도서비스(이하 브이월드)를 운영하고 있다. W3C재단의 오픈데이터 현황 보고서(2013)의 평가결과 우리나라는 정부의 정책적 지원 및 계획 부분에서는 긍정적인 결과를 나타낸 반면 데이터 관리 분야에서 취약하여 이에 대한 품질개선이 필요한 실정이다. 또한, 3차원 공간정보 객체 데이터(이하 3차원 모델)의 경우 데이터 구축에 활용한 디지털항공사진영상의 최신성이 부족하여 데이터의 현행화가 필요하다. 이에 본 논문에서는 3차원 모델의 품질요소인 수직위치 정확도에 대해 공공데이터이며, 실측 데이터인 건축물 대장의 높이 데이터를 기준으로 국내표준 품질평가 기법을 적용하여 데이터 품질을 측정하고, 측정오차에 대한 원인을 분석하여 공공데이터를 활용한 3차원 모델의 수직위치 정확도 향상 및 최신성의 유지 가능성을 제시하고자 한다. 연구 수행 결과 건축물대장의 높이 값을 품질평가 기준으로 적용하였을 경우 수직위치 정확도가 향상되는 것을 확인하였으며, 건축물 대장의 재건축, 증축 정보를 활용할 경우 3차원 모델의 최신성의 유지를 할 수 있음을 확인하였다.
Recently, as new paradigm for government operation called government 3.0, government is actively operating policy opening and sharing public data. In addition, the Ministry of Land are operating an open platform integrated map service (the VWorld) which provides a variety of video contents such as t...
Recently, as new paradigm for government operation called government 3.0, government is actively operating policy opening and sharing public data. In addition, the Ministry of Land are operating an open platform integrated map service (the VWorld) which provides a variety of video contents such as the country's national spatial information, traffic information and three-dimensional building for the public. According to W3C Foundation's Open Data Status Report(2013), our country has the evaluated results that the part of the government's policy support and planning is good while the part of the data management is vulnerable. So our country needs the quality improvement for the data management. In addition, a digital aerial photograph image data is required to be up-to-date for the three-dimensional spatial object data. In this paper, we present the method for enhancement of the accuracy of vertical position and for maintainment of up-to-date vertical position. Our methods evaluate the data quality and analyze the cause of error of measurement utilizing the national standard quality assessment method. The result of research shows that the accuracy of vertical position is improved if the height of the building captain is adjusted by the quality assessment values and a three-dimensional model has up-to-date data if reconstruction and extension information of construction register is utilized.
Recently, as new paradigm for government operation called government 3.0, government is actively operating policy opening and sharing public data. In addition, the Ministry of Land are operating an open platform integrated map service (the VWorld) which provides a variety of video contents such as the country's national spatial information, traffic information and three-dimensional building for the public. According to W3C Foundation's Open Data Status Report(2013), our country has the evaluated results that the part of the government's policy support and planning is good while the part of the data management is vulnerable. So our country needs the quality improvement for the data management. In addition, a digital aerial photograph image data is required to be up-to-date for the three-dimensional spatial object data. In this paper, we present the method for enhancement of the accuracy of vertical position and for maintainment of up-to-date vertical position. Our methods evaluate the data quality and analyze the cause of error of measurement utilizing the national standard quality assessment method. The result of research shows that the accuracy of vertical position is improved if the height of the building captain is adjusted by the quality assessment values and a three-dimensional model has up-to-date data if reconstruction and extension information of construction register is utilized.
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문제 정의
7m 최댓값 1m로 규정하고 있지만(Park, 2011), 현행 규정이 아니므로 적용할 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 오류율을 측정하지 않고 오차의 절대 평균, 표준편차 및 RMSE를 측정하여 실험결과를 제시하고자 한다.
본 연구에서는 실측데이터이며 공공데이터인 건축물 대장의 기준을 적용하여 3차원 모델 및 속성데이터의 최신성의 유지 및 수직위치정확도 향상 가능성을 확인하기 위해, 관련 법/규정 등을 조사하여 규정을 적용하여 측정지표를 선정하고 3차원모델의 수직위치를 측정하여 분석하였다. 이러한 분석 결과 건축물대장의 재·증축 등의 정보를 이용하여 데이터의 최신성이 유지될 수 있음을 확인하였고, 측정지표를 적용한 결과 전체 오차 RMSE가 7.
본 연구에서는 현재 브이월드에서 제공하는 있는 3차원모델의 품질요소 중 수직위치정확도에 건축물 대장 데이터를 적용, 분석하여 3차원 모델의 수직위치정확도 향상 및 데이터 최신성의 유지 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해 규정 및 국내표준을 분석하여 측정 기준을 정하고, 공간정보산업진흥원으로부터 제공 받은 여의도지역의 975개 3차원 모델 및 속성데이터에 대해 표본추출기법을 적용하여 각각의 오차를 측정하고 원인분석을 수행하였다.
제안 방법
본 연구에서는 현재 브이월드에서 제공하는 있는 3차원모델의 품질요소 중 수직위치정확도에 건축물 대장 데이터를 적용, 분석하여 3차원 모델의 수직위치정확도 향상 및 데이터 최신성의 유지 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해 규정 및 국내표준을 분석하여 측정 기준을 정하고, 공간정보산업진흥원으로부터 제공 받은 여의도지역의 975개 3차원 모델 및 속성데이터에 대해 표본추출기법을 적용하여 각각의 오차를 측정하고 원인분석을 수행하였다.
이와 같은 상이한 기준을 보정하기 위해 다음과 같이 건축물대장의 각 항목별 기준을 정하여 분석을 수행하였다.
품질 분석은 표본추출(Sampling), 표본가공(Processing), 오차측정(Error measurement), 원인분석(Analysis)의 4단계로 구분 하여 수행되었다.
대상 데이터
표본추출의 범위는 건물 높이에 따른 상대적인 오차의 크기를 확인하기 위해 20m단위로 다음과 같이 선정하였다.
품질분석의 대상은 지표의 높이오차 등 다른 오차의 개입이 낮으며, 높이별 건물데이터가 골고루 분포된 여의도지역으로 선정하였으며, 공간정보산업진흥원으로부터 수령한 현재 서비스되고 있는 3차원 모델 데이터(3ds) 및 속성데이터(Shp)파일들이다. Fig.
데이터처리
3단계 ‘Error measurement’에서는 데이터비교를 위해 표본데이터 각각에 대한 오차를 측정하고, 3σ 이상인 과대오차를 제거하여 절대오차, 표준편차, RMSE를 계산하였다.
이론/모형
건축물대장과 3차원모델 및 속성데이터의 정확한 비교 분석을 우해 작위표본추출법(non-random sampling) 사용하였다.
본 연구에서는 건축물대장의 데이터와 3차원 모델의 속성 데이터를 비교하고, 측정지표의 항목1의 적용이 필요하여 직접평가의 표본추출방법 중 작위표본추출법(non-random sampling)을 적용하였다.
성능/효과
또한, 전체 결과는 Fig. 5에서 확인할 수 있듯 절대평균은 70.69% 감소, 표준편차는 39.49% 감소, RMSE는 62.68% 감소되어, 건축물대장의 높이 값을 활용한 3차원 공간정보 객체 데이터의 수직위치정확도 향상 가능성을 확인할 수 있었다.
이러한 분석 결과 건축물대장의 재·증축 등의 정보를 이용하여 데이터의 최신성이 유지될 수 있음을 확인하였고, 측정지표를 적용한 결과 전체 오차 RMSE가 7.53에서 2.81로 62.68 % 감소한 것을 확인하여 수직위치정확도 향상의 가능성을 확인하였다.
전반적으로 오차가 감소한 것을 확인할 수 있으며, 특히 Scope3의 경우 RMSE가 11.32에서 2.1로 오차가 확연히 줄어들어 괄목할 만한 성과를 보였다.
측정지표를 미적용한 측정오차는 매우 높은 수준을 보였으며, 건축물대장의 높이 값을 측정지표 없이 적용할 수 없음을 나타내고 있다.
후속연구
68 % 감소한 것을 확인하여 수직위치정확도 향상의 가능성을 확인하였다. 또한, 오차의 원인분석을 통해 주요 오차의 원인이 데이터 최신성의 부족, 데이터 제작 오류, 측정기준의 차이임을 확인하여 오차가 큰 건물의 선택을 통해 갱신 대상 건물을 확인 할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 연구에서는 건축높이에 대한 건축물 대장의 신뢰성을 검증하기 위한 오차의 검증 및 이러한 연구결과를 3차원 공간정보 객체 제작 프로세스에 도입하기 위한 프로세스 모델 정립에 대한 연구를 진행할 예정이다.
오차 원인 분석 결과를 통해 오차가 발생하는 원인이 데이터 최신성의 부족, 데이터 제작 오류, 측정기준의 차이에 의한 오류임을 확인 할 수 있었으며 이러한 오차의 감소를 위한 연구가 필요함을 알 수 있다.
하지만, ‘국가공간정보 표준화 연구 – 고정밀 3차원 공간정보 기술기준 개발’ 에서의 표준편차 0.7m 최댓값 1m로 규정(Park, 2011)과 비교하면 오차가 높은 것으로 판단되며 이러한 문제의 해결을 위해서는 데이터의 제작부터 평가까지의 프로세스 전반을 분석하는 등 오차 원인분석에 대한 정밀한 연구가 필요하다.
또한, 오차의 원인분석을 통해 주요 오차의 원인이 데이터 최신성의 부족, 데이터 제작 오류, 측정기준의 차이임을 확인하여 오차가 큰 건물의 선택을 통해 갱신 대상 건물을 확인 할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 연구에서는 건축높이에 대한 건축물 대장의 신뢰성을 검증하기 위한 오차의 검증 및 이러한 연구결과를 3차원 공간정보 객체 제작 프로세스에 도입하기 위한 프로세스 모델 정립에 대한 연구를 진행할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 수행한 품질 분석 4단계는 무엇인가?
품질 분석은 표본추출(Sampling), 표본가공(Processing), 오차측정(Error measurement), 원인분석(Analysis)의 4단계로 구분 하여 수행되었다.
품질 분석의 1단계 ‘Sampling’은 어떤 과정인가?
1단계 ‘Sampling’은 표준에 근거하여 작위표본추출법으로 분석대상의 표본을 추출하는 과정으로 다음과 같이 수행되었다.
품질평가방법 중 직접평가의 특징은 무엇인가?
‘TTAS_KO-10_0157 지리정보 품질 표준’의 규정에 따르면 품질평가방법에는 직접평가와 간접평가 두 가지 방법이 있으며, 이 중 직접평가는 데이터베이스 안의 데이터를 전수조사 하거나 표본을 추출하여 조사하도록 하고 있다(Telecommunications Technology Association, 2003).
참고문헌 (8)
Baek, I. S,, 2013, Strategic direction of open data platform and national data, national information society agency, No 16, pp.3-10.
Jang, K. S., 2012, Public Data Portal, National Inofrmation Society Agency, http://www.data.go.kr.
Lee, H. J., Ru, J. H., Kim, S. Y., 2010, Quality analysis of three-dimensional geospatial information using digital photogrammetry, Journal of The Korean Society for Geospatial Information System, Vol.18 No.4, pp.141-149.
Ministry of Land, Infrastruture and Transport, 2014a, Administration and management of listed buildings and the rules of the books enforced 14th january 2014.
Ministry of Land, Infrastruture and Transport, 2014b, Building code enforcement ordinance, pp. 34-37.
Park, Y. H., 2011, Standardization of national spatial data - development of technical standards of high-precision three dimensional space, Ministry of Land, pp.99-103.
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