최근 건축기술의 발달에 따라 초고층 건축물 및 지하시설물과 연계된 복합건축물 등과 같이 건축물들이 대형화 되고 있으며, 실내에서 활동하는 인구도 함께 증가하고 있다. 이에 따라 실내공간정보를 이용한 위치 기반서비스에 대한 요구도 증가하고 있다. 실내공간에서 효과적인 위치기반서비스를 위해 OGC IndoorGML 표준에 따라 실내 네트워크가 구축되고 있다. 하지만, 크고 복잡한 실내공간에 대해 단순한 네트워크 구조를 적용하여 실내 네트워크를 구축하는 것은 적합하지 않다. 실내 네트워크는 실내공간에서 주어지는 논리적, 물리적, 기능적 제약조건들을 잘 반영하여 구축되어야 하며, 공간간의 연결정보와 기하정보도 제공해야하기 때문이다. 이를 위해서는, 크고 복잡한 실내 공간을 적절한 크기의 공간으로 분할하는 방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 효과적인 실내네트워크를 생성하기 위해 필요한 실내공간 분할 요구사항을 정리하고 그에 따른 실내공간 분할 프로세스를 제시하였다.
최근 건축기술의 발달에 따라 초고층 건축물 및 지하시설물과 연계된 복합건축물 등과 같이 건축물들이 대형화 되고 있으며, 실내에서 활동하는 인구도 함께 증가하고 있다. 이에 따라 실내공간정보를 이용한 위치 기반서비스에 대한 요구도 증가하고 있다. 실내공간에서 효과적인 위치기반서비스를 위해 OGC IndoorGML 표준에 따라 실내 네트워크가 구축되고 있다. 하지만, 크고 복잡한 실내공간에 대해 단순한 네트워크 구조를 적용하여 실내 네트워크를 구축하는 것은 적합하지 않다. 실내 네트워크는 실내공간에서 주어지는 논리적, 물리적, 기능적 제약조건들을 잘 반영하여 구축되어야 하며, 공간간의 연결정보와 기하정보도 제공해야하기 때문이다. 이를 위해서는, 크고 복잡한 실내 공간을 적절한 크기의 공간으로 분할하는 방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 효과적인 실내네트워크를 생성하기 위해 필요한 실내공간 분할 요구사항을 정리하고 그에 따른 실내공간 분할 프로세스를 제시하였다.
Recently, according to developing advanced construction technologies, buildings has been enlarged such as high-rise buildings or complex buildings associated with underground facilities. The number of indoor activity population has increased very quickly. Because of that, technical requirements for ...
Recently, according to developing advanced construction technologies, buildings has been enlarged such as high-rise buildings or complex buildings associated with underground facilities. The number of indoor activity population has increased very quickly. Because of that, technical requirements for Indoor location based service (Indoor LBS) also have been increased. Although indoor networks have to be constructed for efficient LBSs in indoor space based on OGC IndoorGML, it is not suitable for large and complex space to apply the simple network structure to constructing indoor navigation networks. The indoor navigation network has to be constructed according to logical, physical, and functional constraints for indoor space. In order to do that, subspacing methods are required to partition large and complex indoor space into proper size of subspace. In this paper, we proposed the basic requirements of subspacing in indoor space for creating efficient indoor network, as well the work process of subspacing in indoor space.
Recently, according to developing advanced construction technologies, buildings has been enlarged such as high-rise buildings or complex buildings associated with underground facilities. The number of indoor activity population has increased very quickly. Because of that, technical requirements for Indoor location based service (Indoor LBS) also have been increased. Although indoor networks have to be constructed for efficient LBSs in indoor space based on OGC IndoorGML, it is not suitable for large and complex space to apply the simple network structure to constructing indoor navigation networks. The indoor navigation network has to be constructed according to logical, physical, and functional constraints for indoor space. In order to do that, subspacing methods are required to partition large and complex indoor space into proper size of subspace. In this paper, we proposed the basic requirements of subspacing in indoor space for creating efficient indoor network, as well the work process of subspacing in indoor space.
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문제 정의
본 연구에서는 대형화 되고 복잡해진 건물들에 대해 활용도 높은 실내 네트워크를 생성하기 위한 고려 사항과 요구사항을 분석하고, 이를 기반으로 하여 실내공간 분할 프로세스를 제시하였다. 제시한 실내공간 분할 프로세스를 따라 분할된 실내공간에 대해 생성된 실내 네트워크는 공간간의 연결관계 뿐만 아니라 기하정보도 실제 공간과 유사하게 표현할 수 있는 것으로 나타났다.
또한, 경로 탐색을 위한 경우에는 공간의 기능과 이동 형태에 대해 연구는 있었으나 실내공간에 대해 통합 적으로 고려하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 위치기반 응용서비스를 제공하기 위한 실내 공간 분할에 있어 통합적으로 고려할 사항을 정리하고 이에 따른 실내공간 분할 프로세스를 제안한다.
본 절에서는 각 응용서비스의 종류에 따라 적합한 실내 공간분할을 위해서 필요한 분할조건들을 선정하고 이에 대한 상세한 명세를 정의한다.
이 공간은 Figure 11과 같이 긴 기역자 형태로 강의실 8개, 사무실 16개, 화장실 3개, 접근이 불가한 공간 2개, 복도 1개로 구성되어 있다. 이에 대해 본 연구에서는 보행자를 위한 실내 공간 경로 안내 서비스 제공을 목적으로 한 공간 분할을 수행하였다. 본 연구에서의 실험은 ArcGIS 10.
따라서, IndoorGML을 준용하는 효율적인 실내 공간정보를 구축하기 위해서는 실내공간을 적절한 크기의 공간으로 분할하여 네트워크를 구성할 필요가 있다. 이에, 본 연구에서는 실내 위치기반 서비스를 제공하기 위한 IndoorGML을 구축하기 위해서 실내공간 분할방법에 대해 정리하고, 이를 기반으로 실내공간 분할 프로세스를 제안하고자 한다.
실내 공간분할을 위해서 5가지 고려사항과 4가지 요구사항을 도출하였다. 이에, 본 절에서는 도출된 요구사항 및 고려사항을 반영하여 실내 공간분할을 수행하는 과정에 대해 설명한다. 본 연구에서는 실내공간을 분할하는 단계를 크게 2단계로 나누었다.
가설 설정
- 공간의 기능: 실내공간은 크게 이동을 위한 공간과 체류를 위한 공간으로 나눌 수 있다. 이동을 위한 공간은 복도, 계단, 로비 등과 같이 다른 공간으로 이동을 주요 목적으로 하는 공간이고, 체류를 위한 공간은 특정한 목적을 가지고 오랫동안 머무르는 공간으로, 강의실, 화장실, 사무실 등이 이에 해당한다.
- 물리적 제약조건: 실내공간은 물리적 특징에 의해 사람이 이동할 수 있는 공간과 이동할 수 없는 공간으로 나누어진다. 사람이 이동할 수 없는 공간은 건축물에 의해서 점유되어진 공간 또는 가구 및 시설물들에 의해 점유되어진 공간이다.
제안 방법
공간을 분할하여 얻은 공간이 경로 안내 서비스에 얼마나 효과적인지 살펴보고자 네트워크를 생성하고 출발지인 강의실부터 복도 끝에 있는 강의실까지의 경로를 도출하였다. Figure 13-a)은 공간을 분할하지 않은 상태에서 네트워크를 생성하여 경로를 도출한경우를 보여준다.
먼저 1단계에 따라 물리적․논리적․기능적 제약조건을 적용하였다. 실험 대상지는 장애물이 없어 모든 공간에 대해 이동이 가능하며, 접근권한에 따라 일부 공간에 대한 이동이 제한되었다.
다음으로는 해당 실험 공간에 대해 분할을 수행하였다(Figure 12-b)). 본 연구에서는 분할 모양으로는 가장 간단한 형태인 격자형을 선택하였으며 보행자에 대해 서비스를 수행하기 위해 보행속도를 고려하여 격자 크기를 1m로 설정하였다. 정해진 분할 모양과 크기에 따라 실험 공간에 분할을 수행하였다.
공간분할의 첫 번째 단계인 2-1단계에서는 공간을 분할할 때 사용할 모양을 결정한다. 본 연구에서는 실내공간 보행자를 위한 경로 안내에 적합한 공간분할을 예로 들며, 다양한 공간분할 모양 및 방법들 중에서 가장 기본적인 격자형 분할방법을 선택하였다. 또한, 2-2단계에서는 분할되는 공간의 최소크기를 결정해야 하므로, 본 연구에서 가정하는 서비스인 보행자를 위한 실내경로 안내를 위해서는 보행자의 최소 점유 공간 및 평균 이동속도 등을 고려하여 격자의 단위 크기는 1m로 한다.
실내공간을 위한 공간정보 서비스를 제공하기 위해서는 효율적인 네트워크 구성을 위한 실내공간 분할이 필요하다. 본 연구에서는 실내공간 분할을 위해서 고려해야할 사항을 실내 공간정보를 활용하는 응용서비스의 목적 및 형태, 사용자의 이동형태, 물리적 제약조건, 논리적 제약조건, 공간의 기능 등의 5가지 사항을 선정하였다.
이에, 본 절에서는 도출된 요구사항 및 고려사항을 반영하여 실내 공간분할을 수행하는 과정에 대해 설명한다. 본 연구에서는 실내공간을 분할하는 단계를 크게 2단계로 나누었다.
실내 공간분할을 위해서 5가지 고려사항과 4가지 요구사항을 도출하였다. 이에, 본 절에서는 도출된 요구사항 및 고려사항을 반영하여 실내 공간분할을 수행하는 과정에 대해 설명한다.
본 연구에서는 분할 모양으로는 가장 간단한 형태인 격자형을 선택하였으며 보행자에 대해 서비스를 수행하기 위해 보행속도를 고려하여 격자 크기를 1m로 설정하였다. 정해진 분할 모양과 크기에 따라 실험 공간에 분할을 수행하였다. 이 단계를 통해 총 3814개의 격자를 생성하였으며 복도는 1056개, 화장실은 162개, 사무실과 강의실은 2498개, 접근이 불가능한 공간은 98개의 격자로 분할되었다.
정확한 위치정확도와 경로를 탐색하기 위한 다양한 공간분할 방법들을 살펴보았다. 센서의 배치의 경우 대다수의 연구에서 센서의 커버리지와 높은 정확도를 얻기 위해 노력하고 있었으나 실내 공간에서의 여러 가지 제약들에 대한 고려가 이루어지지 않고 있었다.
대상 데이터
실내 공간을 분할하기 위하여 서울시립대학교 21세기관 6층을 실험의 대상으로 지정하였다. 이 공간은 Figure 11과 같이 긴 기역자 형태로 강의실 8개, 사무실 16개, 화장실 3개, 접근이 불가한 공간 2개, 복도 1개로 구성되어 있다.
이론/모형
공간을 병합할 때는 서비스 목적에 보행자의 가시성[3,11], 보행자가 이동하는 공간의 기능[7] 등에 따라 이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 가시성을 위해서 복잡한 형태의 공간에서 오목한 형태(concave)를 없애고 볼록한 형태 (convex)로 변환하는 알고리즘[11]에 따라 공간을 병합하였다. 결과적으로 접근 불가능한 공간은 2개, 화장실, 강의실, 사무실과 같은 체류 공간은 27개, 복도와 같은 이동 공간은 43개로 분할되었다.
이에 대해 본 연구에서는 보행자를 위한 실내 공간 경로 안내 서비스 제공을 목적으로 한 공간 분할을 수행하였다. 본 연구에서의 실험은 ArcGIS 10.2 소프트웨어를 사용하였으며, 앞서 정립한 프로세스에 따라 연구를 진행하였다.
성능/효과
또한, 서비스의 종류와 공간의 기능에 따라, 공간분할이 필요한 장소와 필요하지 않은 공간으로 나누어 최소분할 크기에 따라 분할할 수도 있다. 예를 들어, Figure 6의 a)경우와 같이 길안내를 위한 서비스는 이동을 위한 공간은 분할을 하지만, 체류를 위한 공간은 분할을 하지 않는다. 그러나 재난시뮬레이션과 같은 서비스를 위해서는 Figure 6의 b)경우와 같이 분할하여야 한다.
본 연구에서는 가시성을 위해서 복잡한 형태의 공간에서 오목한 형태(concave)를 없애고 볼록한 형태 (convex)로 변환하는 알고리즘[11]에 따라 공간을 병합하였다. 결과적으로 접근 불가능한 공간은 2개, 화장실, 강의실, 사무실과 같은 체류 공간은 27개, 복도와 같은 이동 공간은 43개로 분할되었다.
걷기의 경우 보행자의 이동을 의미하고 운전은 휠체어 등을 이용하는 사람들의 이동이고 날기는 UAV와 같은 소형 비행체의 이동을 의미한다. 단순한 일반 보행자 뿐만 아니라 휠체어를 이용해야 하는 사람과 비행체와 같은 사물의 이동 까지 고려한 연구임을 확인하였다.
실험을 통해 강의실 8개, 사무실 16개, 화장실 3개, 접근이 불가한 공간 2개, 복도 1개로 총 30개의 공간을 접근 불가한 공간 2개, 체류 공간 27개, 이동 공간 43개로 총 72개의 공간으로 분할되었다.
공간을 분할할 때 단순히 물리적이고 개념적인 단위로 나누는 것이 아니라 공간에서 제공되는 서비스나 자원 등을 고려하여 기능적인 공간으로 분할이 가능하게 할 개념적 프레임워크가 제시되었다[15]. 이 프레임워크를 통해 원하는 공간을 이동가능한 공간과 이동가능하지 않은 공간으로 나누고 이동가능한 공간에 대해 원하는 경로를 제공할 수 있는 발판이 되었음을 확인하였다. 또한, 공항, 박물관, 기차역 등의 건물 종류 등과 같은 공간에 대한 다양한 내부적, 외부적 요소들을 기반으로 기능적인 공간을 결정하여 이 결정된 공간에 따라 Figure 3과 같은 네트워크를 구축한 연구가 진행되기도 하였다[6].
본 연구에서는 대형화 되고 복잡해진 건물들에 대해 활용도 높은 실내 네트워크를 생성하기 위한 고려 사항과 요구사항을 분석하고, 이를 기반으로 하여 실내공간 분할 프로세스를 제시하였다. 제시한 실내공간 분할 프로세스를 따라 분할된 실내공간에 대해 생성된 실내 네트워크는 공간간의 연결관계 뿐만 아니라 기하정보도 실제 공간과 유사하게 표현할 수 있는 것으로 나타났다.
후속연구
센서의 배치의 경우 대다수의 연구에서 센서의 커버리지와 높은 정확도를 얻기 위해 노력하고 있었으나 실내 공간에서의 여러 가지 제약들에 대한 고려가 이루어지지 않고 있었다. 또한, 경로 탐색을 위한 경우에는 공간의 기능과 이동 형태에 대해 연구는 있었으나 실내공간에 대해 통합 적으로 고려하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 위치기반 응용서비스를 제공하기 위한 실내 공간 분할에 있어 통합적으로 고려할 사항을 정리하고 이에 따른 실내공간 분할 프로세스를 제안한다.
첫 번째 관점은 실내측위의 관점이고, 두 번째 관점은 경로탐색 서비스의 관점이다. 본장에서는 이러한 2가지 관점에 따라 공간분할 방법과 관련된 기존 연구들을 살펴보고 한계점을 알아본다.
향후 연구과제로는 분할 프로세스 상에서 활용되는 물리적, 논리적, 기능적 제약조건들을 서비스별로 정리하고 기존의 분할방법들과 결합하여 각각의 분할방법 별로 실험을 수행 ․ 비교하여 각 서비스 별로 적합한 분할방법을 선정할 수 있도록 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
실내공간에 대한 공간분할 방법을 크게 두 가지 관점에서 나눈다면?
실내공간에 대한 공간분할 방법은 크게 두 가지 관점으로 나눌 수 있다. 첫 번째 관점은 실내측위의 관점이고, 두 번째 관점은 경로탐색 서비스의 관점이다. 본장에서는 이러한 2가지 관점에 따라 공간분할 방법과 관련된 기존 연구들을 살펴보고 한계점을 알아본다.
크고 복잡한 실내공간에 대해 단순한 네트워크 구조를 적용하여 실내 네트워크를 구축하는 것은 적합하지 않은 이유는?
하지만, 크고 복잡한 실내공간에 대해 단순한 네트워크 구조를 적용하여 실내 네트워크를 구축하는 것은 적합하지 않다. 실내 네트워크는 실내공간에서 주어지는 논리적, 물리적, 기능적 제약조건들을 잘 반영하여 구축되어야 하며, 공간간의 연결정보와 기하정보도 제공해야하기 때문이다. 이를 위해서는, 크고 복잡한 실내 공간을 적절한 크기의 공간으로 분할하는 방법이 필요하다.
크고 복잡한 실내공간에 OGC IndoorGML과 같은 단순한 네트워크 구조를 적용하여 실내 네트워크를 구축하는 것이 적합하지 않은 이유는?
하지만, 크고 복잡한 실내공간에 대해 단순한 네트워크 구조를 적용하여 실내 네트워크를 구축하는 것은 적합하지 않다. 실내 네트워크는 실내공간에서 주어지는 논리적, 물리적, 기능적 제약조건들을 잘 반영하여 구축되어야 하며, 공간간의 연결정보와 기하정보도 제공해야하기 때문이다. 이를 위해서는, 크고 복잡한 실내 공간을 적절한 크기의 공간으로 분할하는 방법이 필요하다.
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