3D 재해 정보 표출시스템과 현장 지원 APP간의 연계를 통한 효과적인 Risk Map 정보제공 방안 A Plan to Provide Effective Risk Map Information by Linking a 3D Disaster Information Display System with an On-site Assistance Application원문보기
자연재해의 발생빈도 증가와 대규모화는 전 세계적 기후변화와 도심 및 인간 생활환경의 변화로 인해 발생하는 대표적인 부정적 사례라고 할 수 있다. 특히 자연재해에 의해서 일어나는 피해는 인적, 물적 등 시민의 안전 및 재산과 직결된다. 그뿐만 아니라, 그 피해는 SOC 시설물에도 직 간접적으로 발생한다. SOC 시설물의 경우 재난 발생에 의한 손상 시에 시민의 안전에 대한 권리 침해 등을 초래한다. 따라서 본 연구는 재난 발생 시에 일어날 수 있는 교량, 보, 댐 등의 SOC 시설물에 대한 피해 정보를 다루고 있는 3D 재해정보 표출시스템과 현장지원 어플리케이션간의 신속하고 효과적인 Risk Map 정보 제공 방안을 제시한다. 본 연구에서는 신속한 Risk Map 정보 제공을 동적 표현 기술이라고 정의하고, 이를 재난정보를 표출하는 시스템과 정보를 현장에서 활용할 수 있는 확산시스템, 또한 이러한 관계 정보를 구축하고 있는 DB 시스템과 유기적으로 연동할 수 있도록 모듈을 개발한다. 해당 모듈에서는 재난 정보를 가공 및 압축하여 효율적으로 정보를 제공 가능할 수 있도록 하였다. 이를 기반으로 효율적인 재난 정보 압축방안을 마련하며, 향후 신속한 정보 송 수신 체계를 확보할 수 있다.
자연재해의 발생빈도 증가와 대규모화는 전 세계적 기후변화와 도심 및 인간 생활환경의 변화로 인해 발생하는 대표적인 부정적 사례라고 할 수 있다. 특히 자연재해에 의해서 일어나는 피해는 인적, 물적 등 시민의 안전 및 재산과 직결된다. 그뿐만 아니라, 그 피해는 SOC 시설물에도 직 간접적으로 발생한다. SOC 시설물의 경우 재난 발생에 의한 손상 시에 시민의 안전에 대한 권리 침해 등을 초래한다. 따라서 본 연구는 재난 발생 시에 일어날 수 있는 교량, 보, 댐 등의 SOC 시설물에 대한 피해 정보를 다루고 있는 3D 재해정보 표출시스템과 현장지원 어플리케이션간의 신속하고 효과적인 Risk Map 정보 제공 방안을 제시한다. 본 연구에서는 신속한 Risk Map 정보 제공을 동적 표현 기술이라고 정의하고, 이를 재난정보를 표출하는 시스템과 정보를 현장에서 활용할 수 있는 확산시스템, 또한 이러한 관계 정보를 구축하고 있는 DB 시스템과 유기적으로 연동할 수 있도록 모듈을 개발한다. 해당 모듈에서는 재난 정보를 가공 및 압축하여 효율적으로 정보를 제공 가능할 수 있도록 하였다. 이를 기반으로 효율적인 재난 정보 압축방안을 마련하며, 향후 신속한 정보 송 수신 체계를 확보할 수 있다.
The increase in frequency and scale of natural disasters is the typical negative examples of the global climate change and the change of the human living environment in cities. The damage caused by natural disasters in particular including human and physical damage is directly linked to the safety a...
The increase in frequency and scale of natural disasters is the typical negative examples of the global climate change and the change of the human living environment in cities. The damage caused by natural disasters in particular including human and physical damage is directly linked to the safety and properties of citizens. Besides, the damage may occur to SOC facilities directly or indirectly. The SOC facilities damaged by disasters cause infringement of citizens safety rights. Therefore, a plan to provide prompt and effective risk map information by linking a 3D disaster information display system, which handles the information of the damage that may occur to SOC facilities such as bridges, beams, and dams at the time of disasters, with an on-site assistance application is suggested in this study. The prompt provision of risk map information is defined as a dynamic expression technology in this study. Also, disaster information is processed and compressed with a module developed to be linked organically to a system that displays disaster information, a proliferation system that can use the information on site, and a DB system that constructs a relationship with the information. Based on the module, the effective disaster information compression plan will be prepared, and the prompt information transmission system will be secured in the future.
The increase in frequency and scale of natural disasters is the typical negative examples of the global climate change and the change of the human living environment in cities. The damage caused by natural disasters in particular including human and physical damage is directly linked to the safety and properties of citizens. Besides, the damage may occur to SOC facilities directly or indirectly. The SOC facilities damaged by disasters cause infringement of citizens safety rights. Therefore, a plan to provide prompt and effective risk map information by linking a 3D disaster information display system, which handles the information of the damage that may occur to SOC facilities such as bridges, beams, and dams at the time of disasters, with an on-site assistance application is suggested in this study. The prompt provision of risk map information is defined as a dynamic expression technology in this study. Also, disaster information is processed and compressed with a module developed to be linked organically to a system that displays disaster information, a proliferation system that can use the information on site, and a DB system that constructs a relationship with the information. Based on the module, the effective disaster information compression plan will be prepared, and the prompt information transmission system will be secured in the future.
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문제 정의
이러한 정보를 기존의 확장자를 통해 현장 지원 어플리케이션에 전송할 시에는 효율성이나 신속성이 떨어지기 마련이며, 재난 대응이라는 본래의 취지에 맞지 않다. 따라서 본 연구에서는 신속한 정보 전송을 위해 이미 구축되어있는 시스템의 개발환경을 적용하여 재난 정보에 대한 영상 획득을 하였으며, 서버의 과부화와 웹 구동의 불안정화를 감소시키기 위하여 모듈화된 시스템에서 영상을 압축할 수 있는 시스템을 설계 및 구축하였다. 본 연구를 통해 웹시스템-모바일애플리케이션-DB를 유기적으로 일원화할 수 있는 모듈을 구축할 수 있었으며, 향후 본 연구를 통해 원활한 재난 대응이 가능할 것으로 기대된다.
해당 시스템의 경우 일정 사양 이상의 컴퓨터에서 구동이 가능하며 현장에 나가있는 공무원은 사용할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해당 시스템과 연동이 가능한 정보전송 체계 및 압축 기법을 개발하였다.
본 연구를 통해 개발될 연계모듈의 경우 다양한 모듈이 수행되어야 하는 서버상에 탑재돼어야 한다. 따라서 재난재해 정보 표출을 위한 통합 시스템 수행에서 웹 시스템과 개별 모듈 등이 수행될 때, 불필요한 연산 속도 저하를 지양하고자 하였기 때문에 JPEG의 방법을 적용하고자 하였다.
또한, 압축에 해당하는 부를 C/S를 통해 분리하여 개발하여서 웹상에서 부가적인 연산처리속도 저하 발생을 미연에 방지하고자 하였다. 또한, 신속한 Risk Map 정보의 전달을 위하여 서버 구동 혹은 Web 구동에 과부하를 주는 연산을 최소화하는 것을 연구 개발의 중점으로 두었다. 본 연구에 대한 전체적인 플로차트는 그림 7과 같으며, uni-SUIT와 C/S의 분리된 부분과 해당하는 정보의 유기적인 DB 저장의 흐름에 대해서 알 수 있다.
또한, 압축에 해당하는 부를 C/S를 통해 분리하여 개발하여서 웹상에서 부가적인 연산처리속도 저하 발생을 미연에 방지하고자 하였다. 또한, 신속한 Risk Map 정보의 전달을 위하여 서버 구동 혹은 Web 구동에 과부하를 주는 연산을 최소화하는 것을 연구 개발의 중점으로 두었다.
본 연구에서 제안하는 시스템은 여러 가지 복합적인 재난 상황에서 현장 공무원이 신속하게 대응할 수 있도록, 표출시스템에서 제공하는 정보를 효율적으로 압축하여 단시간에 정보를 공유할 수 있도록 하는 것이 목표이다. 기 구축되어있는 표출시스템에서 활용하고 있는 Unity Web Player의 경우 특수한 환경에서 사용할 수 있는 시스템으로서, 해당 자료를 현장에서 바로 확인할 수는 없다.
기 구축되어있는 시스템 간의 연계 기술이 적용 되었다면, 전송되는 데이터의 부호화 및 복호화에 대한 방향을 설정하여야 한다. 본 연구에서는 기존 JPEG의 압축 방안을 통해 데이터의 용량을 줄이고자 하며, 해당하는 영상의 경우 모바일 등의 PC 대비 저해상도 애플리케이션에서 확인될 예정이므로 사람의 육안으로 판독이 불가능한 정도의 압축으로도 해결이 가능할 것으로 보인다. 기존 연구 사례에서 확인할 수 있었듯 JPEG2000가 압축 효율과 데이터 용량 면에서 좋은 것으로 나타나지만, 처리 및 연산 속도 면에서 JPEG보다 비효율적인 것을 알 수 있었다.
, 2015b). 본 연구에서는 선행적으로 개발된 uni-SUIT와의 연계모듈을 개발하였다. 해당 시스템의 경우 테라바이트(TB)급의 재난 및 공간정보를 인벤토리라는 DB로 구축하고, 이를 3차원 GIS 웹시스템으로 구축한 후 재난에 관하여 일괄 정보를 표출할 수 있는 3차원 시뮬레이션이 가능한 시스템이다.
본 연구에서는 재난상황 시 지속적으로 발생하는 Risk Map 정보를 실시간으로 관련자와 기관 내 서버에 전송 및 저장할 수 있도록 생성정보를 압축, 가공하고 확산시킬 수 있는 동적표현기술을 개발하고자 한다. 개발하고자 하는 Risk Map 실시간 동적표현기술은 재난 정보의 표출을 담당하는 3D 표출시스템, 현장 지원을 위해 개발된 확산 어플리케이션, 일련의 재난 정보를 구축하고 있는 DB인 Inventory와 연계되어야 한다.
제안 방법
그림 11의 경우, 앞서 기술한 그림 10의 모듈을 통해 영상을 압축한 자료를 보여주고 있다. JPEG 파일은 최소손실 압축부터 25(75% 압축), 50(50% 압축), 75(25% 압축)이며 비교를 위해 PNG 영상도 추출하였다. 크기로 보았을 때 그림 9에서의 txt파일이 875kb로 가장 크기가 컸으며, PNG 파일의 경우 629kb, JPEG(75)가 104kb, JPEG(50)가 73kb, JPEG(25) 50으로 가장 작았다.
Risk Map의 동적 표현 기술을 적용하기 위하여 영상의 포맷 및 기존 스트리밍 방안을 조사하였다. 또한, 본 연구에 적용하기 위하여 영상의 포맷 간 비교분석 사례를 분석하여 효율적인 영상 압축 및 자료 전송을 극대화할 수 있도록 하였다.
따라서 표출시스템에서 재난정보를 획득하기 용이하도록 해당 시스템에 알맞은 개발 환경 및 언어를 통해 모듈이 개발되어야 하며, 유기적으로 Inventory와 연결되어 정보를 재가공할 수 있는 모듈이 추가적으로 개발되어야 한다. 따라서 본 연구에서 적용되는 범위는 Web에 적용될 수 있는 모듈과, C/S를 기반으로 하는 모듈을 개발하고 이를 연계할 수 있는 Agent 및 서버 적용을 통해 자동화 되는 시스템 구축이다.
이는 원 영상에 가까워 데이터 크기가 크기 때문에 정보를 전송하는 데에서는 비효율적이다. 따라서 본 연구에서는 JPEG가 지원하는 다양한 기능 중에 서 3가지 기능을 통해 압축하고, 그 결과를 비교 분석하였다.
Risk Map의 동적 표현 기술을 적용하기 위하여 영상의 포맷 및 기존 스트리밍 방안을 조사하였다. 또한, 본 연구에 적용하기 위하여 영상의 포맷 간 비교분석 사례를 분석하여 효율적인 영상 압축 및 자료 전송을 극대화할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 재난 대응을 위해 이미 구축된 3차원 재난 정보 표출 시스템과, 현장지원을 위한 Application간의 원활한 주요 정보 전송을 위한 모듈을 구축하였다. 또한, 정보 전송의 신속성을 보장하기 위하여 영상 포맷간의 비교 분석을 통해 효율적인 JPEG 방법을 제시하였다. 재난 정보 표출 시스템에서 시뮬레이션 되는 주요 정보를 캡쳐 한 후 인코딩 하는 것은 교를 위해 PNG 영상도 추출하였다.
본 연구에서는 재난 대응을 위해 이미 구축된 3차원 재난 정보 표출 시스템과, 현장지원을 위한 Application간의 원활한 주요 정보 전송을 위한 모듈을 구축하였다. 또한, 정보 전송의 신속성을 보장하기 위하여 영상 포맷간의 비교 분석을 통해 효율적인 JPEG 방법을 제시하였다.
본 연구와 연계되는 표출시스템의 경우 Unity 기반의 3차원 엔진을 활용한 Web 시스템을 구축하였다. 해당하는 연구에서 개발된 Toolkit의 경우 GEO-SUIT(GEOC Spatial Utilized Information Toolkit)로 명명하였다 (Choi et al.
분석 결과
본 연구에서는 재난 대응을 위해 이미 구축된 3차원 재난 정보 표출 시스템과, 현장지원을 위한 Application간의 원활한 주요 정보 전송을 위한 모듈을 구축하였다. 또한, 정보 전송의 신속성을 보장하기 위하여 영상 포맷간의 비교 분석을 통해 효율적인 JPEG 방법을 제시하였다.
앞서 기술한 것처럼 본 연구에서 연구 및 개발하고자 하는 모듈은 크게 두 가지로서, 첫째 이미 구축된 표출시스템과 웹 앱 간의 스트리밍을 통한 연계이다. 둘째는 시스템 간의 연계 상에서 획득할 수 있는 영상 데이터를 JPEG를 통해 압축하여 스트리밍을 통해 정보를 전송하는 것이다.
우선, uni-SUIT와 연계될 수 있는 간단한 모듈을 구축하였다. Unity의 환경을 웹으로 구축하기 위해서는 Web player라는 환경으로 빌드하여 HTML에 탑재되어 기 구축 시스템에서 구동되고 있다.
부호화된 데이터는 의도적으로 분리한 복호화 모듈에서 자동으로 변환되게 된다. 이때 모듈에서 DB를 감시하고 있는 Agent는 앞선 uni-SUIT에서 영상 획득 및 부호화가 완료되었다는 알림을 대기하고 있다가, 알림을 받는 즉시 자동으로 모듈을 실행할 수 있도록 개발하였다.
특히, 본 연구에서는 이미 구축된 표출 시스템에서 활용하는 Unity 엔진이 웹상에서 구동될 때, 구동되는 뷰어에 대한 부분을 초당 간격으로 캡쳐 형식을 빌어 영상을 획득하여야 한다. 획득된 영상은 Uni-SUIT 환경 내부에서 PNG 형식의 배열로 전환 되며, 이를 BASE64인 String형식으로 인코딩하게 된다.
이론/모형
2002년 이후 나우콤에서 피디박스, 클럽박스를 운영하면서 쌓아온 분산기술을 아프리카 개인 방송에 적용하였고 획기적인 네트워크 비용 절감과 H/W의 고효율화로 고화질 방송을 제공하여 누구나 자유롭게 방송이 가능하다. 사용자의 네트워크 상황을 판단하여 서버로부터 직접 또는 다른 이용자 PC에서 방송영상을 전송받을 수 있는 DRD(Dynamic Relay Distribution)기술을 사용하였다(Afreeca, 2007).
성능/효과
본 연구에서는 기존 JPEG의 압축 방안을 통해 데이터의 용량을 줄이고자 하며, 해당하는 영상의 경우 모바일 등의 PC 대비 저해상도 애플리케이션에서 확인될 예정이므로 사람의 육안으로 판독이 불가능한 정도의 압축으로도 해결이 가능할 것으로 보인다. 기존 연구 사례에서 확인할 수 있었듯 JPEG2000가 압축 효율과 데이터 용량 면에서 좋은 것으로 나타나지만, 처리 및 연산 속도 면에서 JPEG보다 비효율적인 것을 알 수 있었다.
이때 손실 압축의 각 비율은 JPEG에서 지원하는 기능으로 수행하였을 때의 결과이다. 또한, 기본 수행 모드로 결과치를 추출하였을 경우 104kb 크기로 출력이 되며, 해당하는 JPEG의 경우 기본적으로 25%의 수치로 압축하여 정보를 제공하는 것을 알 수 있다.
이 과정에서 수신 받는 자료의 데이터의 정보는 유효하되, 신속한 전송이 되도록 하여야 한다. 본 연구에서 수행한 방법으로는 기존 JPEG 압축 방법을 활용하여 본 연구에서 활용된 이미지의 경우 0.3초만에 다운로드(업로드 시간 제외)가 가능하다는 결과를 얻을 수 있다.
후속연구
하지만 본 연구에서 적용해야 하는 ‘Streaming’의 경우 재난 정보 표출 시스템과, 현장 지원 확산 어플리케이션의 특이성을 모두 수용하면서 재난 정보 특성인 신속, 정확성을 보존할 수 있어야 한다. 따라서 표출시스템에서 재난정보를 획득하기 용이하도록 해당 시스템에 알맞은 개발 환경 및 언어를 통해 모듈이 개발되어야 하며, 유기적으로 Inventory와 연결되어 정보를 재가공할 수 있는 모듈이 추가적으로 개발되어야 한다. 따라서 본 연구에서 적용되는 범위는 Web에 적용될 수 있는 모듈과, C/S를 기반으로 하는 모듈을 개발하고 이를 연계할 수 있는 Agent 및 서버 적용을 통해 자동화 되는 시스템 구축이다.
본 연구를 통해 웹시스템-모바일애플리케이션-DB를 유기적으로 일원화할 수 있는 모듈을 구축할 수 있었으며, 향후 본 연구를 통해 원활한 재난 대응이 가능할 것으로 기대된다. 또한 영상 압축 측면에서, JPEG가 가지는 블록화와 같은 고유의 문제 해결을 위해 CUDA, OpenCL 등의 병렬처리 프로그래밍 기법과 GPU 활용을 기반으로 하는 JPEG 2000 기법을 적용하여 자료전송을 보다 신속하게 처리 할 수 있을 것이다
또한, 본 연구에서는 앞서 기술한 효율적 영상 포맷을 적용한 방식의 영상 부호화를 실시한 후, 신속한 방법으로 두 개의 시스템 간의 자료 연동이 되어야 한다. 해당 연구와 관련된 기존 연구의 경우 스트리밍 기술이 있다.
따라서 본 연구에서는 신속한 정보 전송을 위해 이미 구축되어있는 시스템의 개발환경을 적용하여 재난 정보에 대한 영상 획득을 하였으며, 서버의 과부화와 웹 구동의 불안정화를 감소시키기 위하여 모듈화된 시스템에서 영상을 압축할 수 있는 시스템을 설계 및 구축하였다. 본 연구를 통해 웹시스템-모바일애플리케이션-DB를 유기적으로 일원화할 수 있는 모듈을 구축할 수 있었으며, 향후 본 연구를 통해 원활한 재난 대응이 가능할 것으로 기대된다. 또한 영상 압축 측면에서, JPEG가 가지는 블록화와 같은 고유의 문제 해결을 위해 CUDA, OpenCL 등의 병렬처리 프로그래밍 기법과 GPU 활용을 기반으로 하는 JPEG 2000 기법을 적용하여 자료전송을 보다 신속하게 처리 할 수 있을 것이다
기존의 스트리밍 서비스는 아날로그 데이터 혹은 최신기술 기반으로 한 디지털 데이터를 압축하여 정보를 제공한다고 할 수 있다. 제안된 내용에서의 동적표현기 술은 자료를 전송함에서는 스트리밍의 의미와 같은 맥락이라고 할 수 있으나, 단순한 웹 서버와 클라이언트 간의 스트리밍이 아니라는 점에 서 여러 단계에 걸친 모듈 개발이 필수적이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PNG란 무엇인가?
PNG의 경우, GIF 파일포맷의 특허권에 대한 대안 포맷으로 등장한 영상 포맷이다. 이는 Portable Network Graphics의 약자이며, 포맷은 8비트와 24비트 두 가지 종류가 있다.
JPEG 포맷의 단점은 무엇인가?
JPEG은 크게 무손실 부호화 방식과 손실 부호화 방식으로 분류되고 있다고 하였다. 하지만 기존 JPEG의 경우 높은 압축률로 압축을 할 경우에 복호화된 영상에 심한 블록화 현상(blocking effect) 가 나타나는 등 화질 열화가 나타나는 단점이 있었다. 따라서 ISO/IEC 위원회는 새로운 정지 영상 압축 방식의 국제 표준을 웨이블릿 변환에 근간을 둔 JPEG 2000으로 제정하였다.
PNG 포맷의 종류는?
PNG의 경우, GIF 파일포맷의 특허권에 대한 대안 포맷으로 등장한 영상 포맷이다. 이는 Portable Network Graphics의 약자이며, 포맷은 8비트와 24비트 두 가지 종류가 있다. PNG 8비트는 GIF 포맷을 거의 대체하며, GIF의 애니메이션을 제외하고는 같은 기능을 제공하고, PNG 8비트 역시 최대 256개의 색상을 지원한다.
참고문헌 (19)
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