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문제 정의
- 본 연구에서는 국내외 공간정보관련 표준 및 연구사례를 검토하고 이를 기반으로 실내공간정보 품질검증방안을 제시하여 2014년도 구축된 영등포역의 실내공간정보에 대해 검증실험을 실시하였다.
- 위에서 제시한 실내공간정보 품질인증 요소는 현재 3차원 공간정보 구축 지침인 ‘3차원 국토공간정보구축 작업지침’과 연관하여 기존에 시행되고 있는 규정을 적용함으로써 현실적인 품질인증 항목을 구성하고자 하였다.
제안 방법
- 실내공간정보의 위치에 대한 정확도를 검증하기 위하여 2D 위치정확도 검증과 3D 위치정확도로 분류하여 정확도 검증실험을 하였다. 2D 위치정확도 검증의 경우 1:1000 수치지도와 구축된 실내공간정보를 2차원화하여 좌표를 비교하였다. 3차원 위치정확도는 영등포역의 검측점 42점을 선정하여 스캔데이터에서의 검측점의 위치좌표와 TS측량을 하여 취득한 위치좌표와 비교하여 위치정확도를 검증하였다.
- 3차원 위치정확도는 영등포역의 검측점 42점을 선정하여 스캔데이터에서의 검측점의 위치좌표와 TS측량을 하여 취득한 위치좌표와 비교하여 위치정확도를 검증하였다. 2차원의 위치검수는 기 구축되어있는 실내공간정보의 2D화 되어진 도면과 수치지도 1:1000과의 중첩도를 분석하여 RMSE을 통한 정확성을 산정하고 평면거리를 도출하였다. RMSE을 통한 정확성에서는 X는 0.
- 3차원 위치정확도 검수는 본 연구의 연구대상구역으로 선정한 영등포역을 지상 3층과 지하 1층, 2층으로 분류하여 위치정확도를 검증하였으며 지상 3층의 경우 검사점 42개를 선점하여 측량을 실시하였다. 지상 1층과 지하 1층의 경우 검사점 52점을 선정하여 효율적이고 빠른 검수측량이 가능하도록 검사점을 선점하여 연구를 진행하였다.
- 2D 위치정확도 검증의 경우 1:1000 수치지도와 구축된 실내공간정보를 2차원화하여 좌표를 비교하였다. 3차원 위치정확도는 영등포역의 검측점 42점을 선정하여 스캔데이터에서의 검측점의 위치좌표와 TS측량을 하여 취득한 위치좌표와 비교하여 위치정확도를 검증하였다. 2차원의 위치검수는 기 구축되어있는 실내공간정보의 2D화 되어진 도면과 수치지도 1:1000과의 중첩도를 분석하여 RMSE을 통한 정확성을 산정하고 평면거리를 도출하였다.
- 현장검사는 연구대상지역인 영등포역을 지상3층, 지상1층, 지하2층으로 분류하여 POI현장검수를 실시하였다. POI객체에 대한 현장조사는 POI도면을 활용한 육안검수로 실시하였으며 POI를 시설별로 분류하여 비교 분석하였다. POI는 편의시설의 경우 휴지통, 현금인출기, 고객상담실, 안내데스크,, 역무실, 계단, 자판기, 출입시설, 매표소, 공중전화 등으로 분류하였으며 안전시설의 경우 소화기, 심장제동기, 비상벨, 비상구, 비상조명 등으로 분류하여 현장검수를 실시하였다.
- POI객체에 대한 현장조사는 POI도면을 활용한 육안검수로 실시하였으며 POI를 시설별로 분류하여 비교 분석하였다. POI는 편의시설의 경우 휴지통, 현금인출기, 고객상담실, 안내데스크,, 역무실, 계단, 자판기, 출입시설, 매표소, 공중전화 등으로 분류하였으며 안전시설의 경우 소화기, 심장제동기, 비상벨, 비상구, 비상조명 등으로 분류하여 현장검수를 실시하였다. 현장검수를 실시한 결과는 지상 3층의 검사대상 227개, 지상 1층 422, 지하 1층 164개로 현장조사 되었으며 지상 1층의 경우 POI객체 1개가 누락되어 422개 중 421개가 조사되어 99.
- 가시화 이비지 매칭검사는 2D도면 및 현장 사진들을 비교하여 검사실험을 진행하였으며 3차원 실내공간정보 모델과 텍스쳐 간의 가시화 이미지 매칭에 대하여 검사 실험을 진행하였다. 총 7개 구역에서 6,300프레임 중 기준을 충족한 프레임이 6,102프레임으로 평균 96.
- 지상 1층과 지하 1층의 경우 검사점 52점을 선정하여 효율적이고 빠른 검수측량이 가능하도록 검사점을 선점하여 연구를 진행하였다. 검사점은 실내공간의 모서리 부분이나 유동성이 없는 간판의 표지 모서리, 화살표의 머리부분으로 선점하였으며 기존의 기준점 성과를 이용하여 토탈스테이션을 이용한 폐합트레버스 방식을 이용하여 검사점 좌표를 획득하였다. 정확도 산정에는 RMSE을 이용하여 산정하였으며 정확도는 X는 0.
- 논리의 일관성 검사는 Autodesk의 3D Studio MAX 2014와 Intel korea의 CADian 3D Viewer를 사용하여 세밀도(LOD: Level of Detail) 및 가시화 일관성에 대해서 검사를 실시하였다. 영등포역을 7개의 부분영역으로 구분하여 경로를 계획하고 누락되는 구역이 있는지를 확인하였고 7개의 경로에 카메라를 설정하여 부분영역 당 900프레임(300초) 총 6,300프레임에 대해 검수를 실시하였다.
- 3과 같이 ArcGIS를 활용하여 검수를 실시하였으며 연구대상 지역에 대한 POI(Point of Interest)정보를 확인하고 분류되어져 있는 POI의 객체 유무를 검사하였다. 또한 구축대상영역 중에 누락된 부분이 있는지 화면검사를 통하여 검수를 실시하였다. POI의 객체의 구역별 유무 확인과 대상영역 역시 ArcGIS를 통하여 누락된 구역이 없는지에 관하여 분석을 실시한 결과 대상영역 및 객체 누락검수에서 누락되거나 잘못 표기된 부분은 없는 것으로 분석되었다.
- 실내공간정보 데이터의 품질인증요소는 2009년 선행연구되어진 ‘3차원 공간정보 품질관리 개선방안에 관한 연구’ 및 ‘3차원 공간정보의 품질인증에 관한 연구’에서 정의한 3차원 공간정보 데이터의 품질인증요소를 기반으로 표준적인 공간정보의 품질항목에 따라 작성하였으며, 실내공간정보 데이터의 구축과정 등의 특성에 따른 수정 보완을 실시하였다.
- 실내공간정보 데이터의 품질인증은 각 품질요소에 대하여 소프트웨어, 화면, 현장 심사의 방법으로 각 데이터에 대하여 자료수집 및 편집, 실내공간정보구축, 가시화정보 제작 등에 대하여 Table 4와 같이 전수검사를 실시하고, 그 대상 데이터의 양이 많다면 표본검사를 통하여 보완하여 사용할 수 있도록 하였다.
- 실내공간정보의 위치에 대한 정확도를 검증하기 위하여 2D 위치정확도 검증과 3D 위치정확도로 분류하여 정확도 검증실험을 하였다. 2D 위치정확도 검증의 경우 1:1000 수치지도와 구축된 실내공간정보를 2차원화하여 좌표를 비교하였다.
- 논리의 일관성 검사는 Autodesk의 3D Studio MAX 2014와 Intel korea의 CADian 3D Viewer를 사용하여 세밀도(LOD: Level of Detail) 및 가시화 일관성에 대해서 검사를 실시하였다. 영등포역을 7개의 부분영역으로 구분하여 경로를 계획하고 누락되는 구역이 있는지를 확인하였고 7개의 경로에 카메라를 설정하여 부분영역 당 900프레임(300초) 총 6,300프레임에 대해 검수를 실시하였다.
- 주제의 정확성은 화면검수로 진행이 되었으며 테이블ID에 있는 요소들의 구성정확성, 내용정확성, 분류정확성으로 검수를 실시하였다. 테이블에 위치한 각 테이블의 고유 코드를 이용하여 검수를 실시하였으며 검수시 정확도의 오차를 높이기 위하여 3차에 걸쳐 누락사항 및 불일치사항을 검수하였다.
- 주제의 정확성은 화면검수로 진행이 되었으며 테이블ID에 있는 요소들의 구성정확성, 내용정확성, 분류정확성으로 검수를 실시하였다. 테이블에 위치한 각 테이블의 고유 코드를 이용하여 검수를 실시하였으며 검수시 정확도의 오차를 높이기 위하여 3차에 걸쳐 누락사항 및 불일치사항을 검수하였다. 결과적으로 테이블 ID N0A_B0014212의 경우 구성정확성에서 테이블ID의 명칭이 누락된 것으로 분석되었다.
- 표본검사를 위한 표본지역 선정은 구축대상지역 전반에 걸쳐서 균등하게 샘플링이 될 수 있도록 하고, 각 스캔점에 대해 균등하게 적용될 수 있도록 배치밀도를 고루 분포, 실내공간 POI 구축항목이 밀집된 지역, 표본검사지역은 실내공간정보 구축 대상지역 전반에 걸쳐서 균등하게 샘플링이 될 수 있도록 선정한다. 현장검사는 실내공간정보 DB에 대한 3차원 통합구축 데이터 조사를 실시하고, 이를 도면에 이기하여 기존에 구축된 구축항목과의 위치적, 가시적, 내용에 대한 신뢰성을 검증하는 것으로 도면에 이기된 검사도면을 기준으로 위치오류, 가시화매칭 오류, 구축항목 누락 등을 검사한다. 소프트웨어 검사에서는 도형데이터의 인접 오류(2차원_참조점 검증, 3차원_스캔점 간 정합 검증 및 식별에 명확한 점 간 오차 검증), 시설물 누락 등의 검사를 실시하고 속성데이터는 각종 대장자료 및 현지검사 자료 누락, 착오의 유무 등의 속성 불일치 검사하며, 가시화정보 검사는 3차원 POI 데이터에 대한 이미지 적절성, 이미지 매칭 누락, 이미지 품질에 대한 검사를 실시한다.
- 현장검사는 연구대상지역인 영등포역을 지상3층, 지상1층, 지하2층으로 분류하여 POI현장검수를 실시하였다. POI객체에 대한 현장조사는 POI도면을 활용한 육안검수로 실시하였으며 POI를 시설별로 분류하여 비교 분석하였다.
- 실내공간정보의 안정성검사는 화면검사와 현장검사를 실시하였다. 화면검사는 Fig. 2, Fig. 3과 같이 ArcGIS를 활용하여 검수를 실시하였으며 연구대상 지역에 대한 POI(Point of Interest)정보를 확인하고 분류되어져 있는 POI의 객체 유무를 검사하였다. 또한 구축대상영역 중에 누락된 부분이 있는지 화면검사를 통하여 검수를 실시하였다.
대상 데이터
- 따라서 본 연구에서는 국제표준인 ISO 19113 (품질원칙) 및 국내 품질표준인 TTAS. KO-10.0157(지리정보품질표준)을 검토하고 이를 기반으로 실내공간정보정확도(품질) 검증 방안을 마련하여 2014년도 구축된 영등포역의 실내공간정보 데이터를 대상으로 검증실험을 실시하였다.
- 3차원 위치정확도 검수는 본 연구의 연구대상구역으로 선정한 영등포역을 지상 3층과 지하 1층, 2층으로 분류하여 위치정확도를 검증하였으며 지상 3층의 경우 검사점 42개를 선점하여 측량을 실시하였다. 지상 1층과 지하 1층의 경우 검사점 52점을 선정하여 효율적이고 빠른 검수측량이 가능하도록 검사점을 선점하여 연구를 진행하였다. 검사점은 실내공간의 모서리 부분이나 유동성이 없는 간판의 표지 모서리, 화살표의 머리부분으로 선점하였으며 기존의 기준점 성과를 이용하여 토탈스테이션을 이용한 폐합트레버스 방식을 이용하여 검사점 좌표를 획득하였다.
이론/모형
- 이 조건이 선행되지 않는다면 객관적인 품질인증을 수행할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서 Table 3과 같이 ISO/TC 211 N1293 표준안인 데이터품질측정에서 제시한 완전성, 논리적 일관성, 위치 정확성, 시간 정확성, 주제 정확성의 데이터품질 세부요소에 대한 측정방법을 적용하여 실내공간정보 품질인증 합격기준을 산정하였다.
- 따라서 본 연구에서는 국제표준인 ISO 19113 (품질원칙) 및 국내 품질표준인 TTAS. KO-10.
성능/효과
- 또한 구축대상영역 중에 누락된 부분이 있는지 화면검사를 통하여 검수를 실시하였다. POI의 객체의 구역별 유무 확인과 대상영역 역시 ArcGIS를 통하여 누락된 구역이 없는지에 관하여 분석을 실시한 결과 대상영역 및 객체 누락검수에서 누락되거나 잘못 표기된 부분은 없는 것으로 분석되었다.
- 2차원의 위치검수는 기 구축되어있는 실내공간정보의 2D화 되어진 도면과 수치지도 1:1000과의 중첩도를 분석하여 RMSE을 통한 정확성을 산정하고 평면거리를 도출하였다. RMSE을 통한 정확성에서는 X는 0.164m, Y는 0.316m의 정확성을 보였으며 거리에서는 벽면의 두께가 고려되지 않고 수치지도의 오차율을 반영하였을 때 공공측량 작업규정의 규정 이내의 거리 정확도를 보이는 것으로 확인되었다.
- 테이블에 위치한 각 테이블의 고유 코드를 이용하여 검수를 실시하였으며 검수시 정확도의 오차를 높이기 위하여 3차에 걸쳐 누락사항 및 불일치사항을 검수하였다. 결과적으로 테이블 ID N0A_B0014212의 경우 구성정확성에서 테이블ID의 명칭이 누락된 것으로 분석되었다. 하지만 테이블 ID 명칭을 제외한 다른 코드별 누락 사항은 없었으며 정확도는 99.
- 이는 공간정보가 얼마나 제품사양에 적합한지를 평가하는 것으로, 품질요소는 ISO 19113과 같이 완전성, 논리 일관성, 위치정확도, 시간정확도, 주제정확도, 추가적 품질요소로 구성되어 있다. 데이터 품질의 세부 및 세세부 요소는 다음 Table 1과 같이 완전성은 지형지물, 지형지물의 속성, 지형지물관계의 초과수와 검사한 지형지물, 지형지물의 속성, 지형지물관계의 초과수나 누락수로 오류율을 산정하여 오류율이 5% 이내 일 때, 합격 판정을 하고 있으며 개념 일관성, 상대적 또는 내부정확도, 그리드 데이터 위치정확도, 시간측정 정확도, 시간일관성, 분류의 정확성의 7개 데이터 품질의 세세부 요소에 대해서는 미정의되어 있다. 그리고 추가적 품질요소로는 작업방법의 일관성을 명시하고 있다.
- 논리 일관성 검사의 경우 영등포역을 7개 구역으로 나누어 검증실험을 진행하였으며 2012년 실내공간정보 구축 시범사업에서 준용된 실내공간정보 사업단에서 제시한 실내공간정보 세밀도 및 가시화정보 제작기준(예시)를 기반 기준에 적합한 것으로 분석되었다. 또한, 위치정확성은 2차원 위치정확도와 3차원 위치정확도에 대한 검증을 실시하여 RMSE를 이용한 정확도를 산정하였는데 그 결과, 수치지도 1:1000과 비교한 2차원의 경우 오차는 평균 X축에서 0.164m, Y축에서 0.316m의 위치정확도를 확보하고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 실내 검사점을 선정하여 실시한 검증실험의 3차원 위치오차는 X축에서 0.036m Y축에서 0.026m 그리고 높이에서는 0.021m로 허용오차범위를 충족시켰다. 마지막으로 주제정확성은 테이블 ID 명칭을 제외한 다른 코드별 누락 사항은 없었으며 정확도는 99.
- 021m로 허용오차범위를 충족시켰다. 마지막으로 주제정확성은 테이블 ID 명칭을 제외한 다른 코드별 누락 사항은 없었으며 정확도는 99.4%로 분석되었다.
- 80의 완성도를 확인할 수 있었다. 매칭에서의 부적합 부분은 천정 부분에서 가장 많이 나타났으며 천정에 조명기구에 대한 객체 모델링이 아닌 패턴이미지 삽입으로 인한 오류로 분석되었다.
- 본 연구에서 제시한 실내공간정보 품질인증의 방법 및 기준에 대한 검증실험을 통해 균일하고 완성도 높은 품질의 데이터를 분류할 수 있음을 일정부분 확인할 수 있었으며, 오류 발생 빈도가 높은 유형 등에 대해서도 파악할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 실내공간정보품질인증체계 구축을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 세밀도(LOD) 및 가시화 일관성의 기준은 2012년 실내공간정보 구축 시범사업에서 준용된 실내공간정보사업단에서 제시한 실내공간정보 세밀도 및 가시화정보 제작기준(예시)를 기반으로 검수를 실시하였으며 7개 구역에서 총 6,300프레임 중에서 일관성의 기준을 만족시킨 프레임은 6,184프레임으로 평균 98.15의 완성도를 보이는 것으로 분석되었다.
- 완전성 검사부분에서 POI객체의 정확도 분석은 화면검사의 경우, 100%의 정확도를 보였으나 현장검사에서는 유동물체의 이동 등에 의한 편의시설의 정확도가 99.1%로 확인되었다. 논리 일관성 검사의 경우 영등포역을 7개 구역으로 나누어 검증실험을 진행하였으며 2012년 실내공간정보 구축 시범사업에서 준용된 실내공간정보 사업단에서 제시한 실내공간정보 세밀도 및 가시화정보 제작기준(예시)를 기반 기준에 적합한 것으로 분석되었다.
- 검사점은 실내공간의 모서리 부분이나 유동성이 없는 간판의 표지 모서리, 화살표의 머리부분으로 선점하였으며 기존의 기준점 성과를 이용하여 토탈스테이션을 이용한 폐합트레버스 방식을 이용하여 검사점 좌표를 획득하였다. 정확도 산정에는 RMSE을 이용하여 산정하였으며 정확도는 X는 0.445m Y는 0.391m Z는 0.505m로 확인되었으나 토탈스테이션을 이용하여 검수측량을 실시하였을 때 잘못된 검사점이나 검사점의 좌표 취득 시 오류가 있는 검사점을 제거하여 위치 정확도가 높은 모서리 점들의 좌표 값을 위주로 위치정확도를 재 산정 하였을 시에 X는 0.036m Y는 0.026m Z는 0.027m의 결과를 도출하였다.
- 가시화 이비지 매칭검사는 2D도면 및 현장 사진들을 비교하여 검사실험을 진행하였으며 3차원 실내공간정보 모델과 텍스쳐 간의 가시화 이미지 매칭에 대하여 검사 실험을 진행하였다. 총 7개 구역에서 6,300프레임 중 기준을 충족한 프레임이 6,102프레임으로 평균 96.80의 완성도를 확인할 수 있었다. 매칭에서의 부적합 부분은 천정 부분에서 가장 많이 나타났으며 천정에 조명기구에 대한 객체 모델링이 아닌 패턴이미지 삽입으로 인한 오류로 분석되었다.
- 결과적으로 테이블 ID N0A_B0014212의 경우 구성정확성에서 테이블ID의 명칭이 누락된 것으로 분석되었다. 하지만 테이블 ID 명칭을 제외한 다른 코드별 누락 사항은 없었으며 정확도는 99.4%로 품질기준의 오차율 5% 이내를 만족하였다.
- POI는 편의시설의 경우 휴지통, 현금인출기, 고객상담실, 안내데스크,, 역무실, 계단, 자판기, 출입시설, 매표소, 공중전화 등으로 분류하였으며 안전시설의 경우 소화기, 심장제동기, 비상벨, 비상구, 비상조명 등으로 분류하여 현장검수를 실시하였다. 현장검수를 실시한 결과는 지상 3층의 검사대상 227개, 지상 1층 422, 지하 1층 164개로 현장조사 되었으며 지상 1층의 경우 POI객체 1개가 누락되어 422개 중 421개가 조사되어 99.7%의 정확도를 보였으며 지하 1층은 164중의 POI객체 중 162가 조사되었고 이중 한 개는 위치가 변경되었다. 또 다른 한 개는 POI객체에서 누락되어 98.
후속연구
- 본 연구에서 제시한 실내공간정보 품질인증의 방법 및 기준에 대한 검증실험을 통해 균일하고 완성도 높은 품질의 데이터를 분류할 수 있음을 일정부분 확인할 수 있었으며, 오류 발생 빈도가 높은 유형 등에 대해서도 파악할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 실내공간정보품질인증체계 구축을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 하지만, 실내공간정보의 세밀도(LOD) 부분 및 실내공간정보 표준부분에서 아직까지 구체적이고 체계적인 개념정립이 되지 않고 있어 추가적인 연구와 후속연구를 통해 보다 효율적인 실내공간정보 품질에 대한 검증방안이 확립되어야 할 것이다.
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