고용량 지리정보 및 재난 정보 기반 3차원 재난 관리 시스템을 활용한 신속한 재난 대응 체계 방안 제시 A Plan for a Prompt Disaster Response System Using a 3D Disaster Management System Based on High-Capacity Geographic and Disaster Information원문보기
재난의 피해를 최소화하기 위하여 예방, 대비, 대응 등의 다양한 측면에서 관리 하고 있다. 예방과 대비가 잘 되어있더라도, 자연재해와 같은 불가항력의 재난에 대해서는 예상과는 다른 피해가 생길 수도 있다. 따라서 통합적 재난 관리를 위해서 신속한 재난 관리 및 예측을 기반으로 동일한 재난정보 공유가 가능한 시스템을 구축 개발하여야 한다. 특히, 신속한 재난 대응을 위해서는 유관기관 및 현장공무원과 같은 직접적인 방재 투입 인력 간의 동일한 정보공유가 필요하다. 최근에 활용되는 재난 관리 시스템의 경우 고용량의 지리정보를 사용하거나, 정확한 재난 예측을 위해 다양한 인자들을 활용하여 구축된다. 그뿐만 아니라, 최근 구축 및 연구되고 있는 3D GIS를 활용할 경우 하드웨어 등의 문제로 인해 시스템을 사용하지 못하는 경우도 발생한다. 따라서 예측 시뮬레이션을 하여 대응 정보를 확보한다고 해도, 상황에 따라 시스템을 활용 불가한 경우 혹은 해당 정보의 확장자를 읽을 수 없는 환경일 경우에 본질적으로 공통된 정보를 공유하기는 힘들다. 따라서 본 연구에서는 재난 대응을 위한 시스템을 구축하고, 그를 기반으로 공유된 정보가 공통된 정보에 준할 수 있도록 신속하고 정확한 정보를 제공하는 체계를 구축하고자 한다. 이를 통해 기존 재해 대응 시간을 앞당기고, 신속한 대응을 통해 의사결정을 지원하여 인적 물적 피해를 최소화할 수 있다.
재난의 피해를 최소화하기 위하여 예방, 대비, 대응 등의 다양한 측면에서 관리 하고 있다. 예방과 대비가 잘 되어있더라도, 자연재해와 같은 불가항력의 재난에 대해서는 예상과는 다른 피해가 생길 수도 있다. 따라서 통합적 재난 관리를 위해서 신속한 재난 관리 및 예측을 기반으로 동일한 재난정보 공유가 가능한 시스템을 구축 개발하여야 한다. 특히, 신속한 재난 대응을 위해서는 유관기관 및 현장공무원과 같은 직접적인 방재 투입 인력 간의 동일한 정보공유가 필요하다. 최근에 활용되는 재난 관리 시스템의 경우 고용량의 지리정보를 사용하거나, 정확한 재난 예측을 위해 다양한 인자들을 활용하여 구축된다. 그뿐만 아니라, 최근 구축 및 연구되고 있는 3D GIS를 활용할 경우 하드웨어 등의 문제로 인해 시스템을 사용하지 못하는 경우도 발생한다. 따라서 예측 시뮬레이션을 하여 대응 정보를 확보한다고 해도, 상황에 따라 시스템을 활용 불가한 경우 혹은 해당 정보의 확장자를 읽을 수 없는 환경일 경우에 본질적으로 공통된 정보를 공유하기는 힘들다. 따라서 본 연구에서는 재난 대응을 위한 시스템을 구축하고, 그를 기반으로 공유된 정보가 공통된 정보에 준할 수 있도록 신속하고 정확한 정보를 제공하는 체계를 구축하고자 한다. 이를 통해 기존 재해 대응 시간을 앞당기고, 신속한 대응을 통해 의사결정을 지원하여 인적 물적 피해를 최소화할 수 있다.
To minimize the damage from disasters, various aspects of prevention, preparation, and response, etc. are being managed. Even though prevention and preparation are well conducted, irresistible calamities such as natural disasters may cause unexpected damage. Therefore, a system that can share the id...
To minimize the damage from disasters, various aspects of prevention, preparation, and response, etc. are being managed. Even though prevention and preparation are well conducted, irresistible calamities such as natural disasters may cause unexpected damage. Therefore, a system that can share the identical disaster information based on prompt disaster management and prediction must be developed and constructed for integrated disaster management. Especially, for a prompt disaster response, the same information needs to be shared between the related organization and the disaster prevention personnel such as on-site officials. Recent disaster management systems use high-capacity geographic information or other various factors for accurate disaster predictions. In case of using a recently constructed or researched 3D GIS, the system may not be used in some cases due to conflicts with hardware, etc. Thus, even though response information is secured using prediction simulation in advance, it is essentially difficult in some cases to share the common information when the system cannot be utilized or the extension of the corresponding data cannot be read. Therefore, this study aims to construct a system for dealing with disasters that shares the same prompt and accurate information in compliance with common data formats. The system is expected to reduce the existing disaster response time and minimize human and physical damage by assisting decision making through prompt responses.
To minimize the damage from disasters, various aspects of prevention, preparation, and response, etc. are being managed. Even though prevention and preparation are well conducted, irresistible calamities such as natural disasters may cause unexpected damage. Therefore, a system that can share the identical disaster information based on prompt disaster management and prediction must be developed and constructed for integrated disaster management. Especially, for a prompt disaster response, the same information needs to be shared between the related organization and the disaster prevention personnel such as on-site officials. Recent disaster management systems use high-capacity geographic information or other various factors for accurate disaster predictions. In case of using a recently constructed or researched 3D GIS, the system may not be used in some cases due to conflicts with hardware, etc. Thus, even though response information is secured using prediction simulation in advance, it is essentially difficult in some cases to share the common information when the system cannot be utilized or the extension of the corresponding data cannot be read. Therefore, this study aims to construct a system for dealing with disasters that shares the same prompt and accurate information in compliance with common data formats. The system is expected to reduce the existing disaster response time and minimize human and physical damage by assisting decision making through prompt responses.
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문제 정의
Yoo et al.(2004)은 홍수재해관리를 위한 3차원 GSIS(Geo-Spatial Information System, 이하 GIS)적용 연구를 통해 적극적인 재해 상황 대처와 체계적인 방재 관리를 위해 다양한 지리정보를 기반으로 한 DB를 구축하고 홍수재해를 효과적으로 관리하고자 하였다. 3차원 GIS를 활용한 초기 연구에 가까운 본 연구는 3차원 모형 구축을 통해 수문 해석 모델을 적용하여 홍수위험지도를 제작하였다.
특히 구축된 시스템을 활용할 수 없는 상황이 올 때, 현장에 있는 관계자나, 방재 공무원에게 정보를 신속하게 제공할 수 있도록 하여야 한다. 그 뿐만 아니라, 전문성이 떨어지는 유관기관 공무원에게도 같은 정보를 공유할 수 있는 체계를 구축하여 일원화된 재난 대응 방안을 확보하고, 더 나아가 신속한 의사결정 지원을 돕고자 한다. 이때, 비교적 정확하고 실용적인 정보의 경우 SNS 등을 활용하여 대국민에도 함께 제공할 수 있으며, 이를 통해 신속하게 국민 안전권을 보장할 수 있다.
따라서 본 시스템에서 산출되는 정보를 신속하게 전송할 수 있는 체계를 제시하였다. 표 2는 표출 시스템과 CCTV 정보의 원본영상-압축영상 간의 비교를 보여준다.
과거에는 해당 연구처럼 Risk Map 형태의 지도를 추출하고, 이를 DB에 저장하여 활용하거나 출력하여 사용하였다. 또한, 취약지역과 대피시설에 대한 정보를 미리 확보하여 재난 피해를 최소화하고자 하였다. 본 연구에서는 그림 2에서와 같은 순서도를 통해 상용 3차원 GIS 엔진인 IntraMap3D을 기반으로 시스템을 구축하였다(Yoo et al.
본 연구에서는 고용량 데이터의 지리정보를 기반으로 다양한 재난 정보를 융합한 3차원 재난 관리 시스템 구축에 관해 기술하고, 그를 기반으로 고용량 데이터를 신속·정확성을 보장할 수 있는 기법을 통해 자료를 공유할 수 있는 체계 및 방안을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 고용량의 지리정보와 재난 재해 관련 정보를 통해 구축한 3차원 GIS 재난 관리 시스템의 구축 방안에 관하여 연구하고, 이를 통해 그림 1에서처럼 신속한 예측 정보를 전달하는 체계를 구축하고자 한다. 특히 구축된 시스템을 활용할 수 없는 상황이 올 때, 현장에 있는 관계자나, 방재 공무원에게 정보를 신속하게 제공할 수 있도록 하여야 한다.
본 연구에서는 신속하고 효율적인 재난 대응을 위해 대용량의 지리정보와 재난 관련 정보를 기반으로 시스템을 구축하고, 그를 통해 관련자들에게 공통된 정보를 공유하는 재난 공유 체계를 제안하였다. 대용량의 지리정보 시스템의 경우 다음 표 2와 같은 사양에서 개발하였다.
따라서 해당되는 시스템에서 산출되는 데이터를 공유하는 방법에 대해서 단순한 2D MAP 수준의 정보 공유로 끝낼 것이 아니라, 정확한 산출 근거를 바탕으로 동일한 정보를 효율적으로 제공할 수 있는 기술적 바탕을 마련하여야 한다. 본 연구에서는 효율적인 3D 재난 관리 시스템을 구축하고, 효과적인 정보 공유 기술을 제시한다.
정확한 기상 예측은 재난을 예방할 수 있는 방법 중 하나이며, 기상 예측의 정확한 위치를 예측하기 위해서는 3차원 GIS를 정합할 필요성이 있다. 해당 연구에서는 다양한 강수 시나리오에 대한 실험을 통해 레이더 분석과 강수 경로 파악 등의 정보를 직관적으로 파악할 수가 있어서 재난 관리자로 하여금 정확한 정보해석을 가능하게 한다. 본 연구를 통해 3차원 GIS를 활용할 경우 재난 관리자에게 유용한 정보 판독을 가능하게 해 준다는 것을 알 수 있고, 직관적인 해석을 통해 재난 예방을 기대할 수 있다는 것을 알게 해준다(Jang et al.
제안 방법
(2004)은 홍수재해관리를 위한 3차원 GSIS(Geo-Spatial Information System, 이하 GIS)적용 연구를 통해 적극적인 재해 상황 대처와 체계적인 방재 관리를 위해 다양한 지리정보를 기반으로 한 DB를 구축하고 홍수재해를 효과적으로 관리하고자 하였다. 3차원 GIS를 활용한 초기 연구에 가까운 본 연구는 3차원 모형 구축을 통해 수문 해석 모델을 적용하여 홍수위험지도를 제작하였다. 과거에는 해당 연구처럼 Risk Map 형태의 지도를 추출하고, 이를 DB에 저장하여 활용하거나 출력하여 사용하였다.
기존 3차원 상용 GIS 엔진을 활용하지 않기 때문에, 지형정보가 가지고 있는 특수 확장자를 3차원 엔진 환경에 바로 적용할 수 없다. 따라서 DEM, SHP파일을 3차원 엔진이 읽을 수 있는 ASCⅡ 또는 TXT로 변환하여 적용하였다. 그림 5는 지리정보를 3차원 엔진 상에 표출할 수 있도록 한 방법의 플로 차트다.
뿐만 아니라 3차원을 구축하기 위한 고용량 데이터를 활용하는 시스템은 일정 사양 이상의 하드웨어에서 구동이 가능하다. 따라서 이러한 정보를 일시에 제공하고 원활히 공유할 수 있는 체계를 영상 압축이라는 방안을 통해 구성하였다. 하지만 재난 상황이 될 때는 인근 모바일 네트워크 상황이 폭주할 수도 있으며, 현장공무원과 국민으로 하여금 작게 압축된 영상이라고 하더라도 원활히 받지 못할 가능성도 있다.
본 연구에서 구축된 시스템에서 제안하는 게임엔진 기반의 3차원 지리정보 기반 재난 정보 표출 시스템은 정밀한 지리정보와 3차원의 건물 및 지형 구축을 통해 3차원의 이점을 활용한 재난 예측이 가능하다. 이를 기반으로 구축한 웹 시스템은 배포하기에 편리하고 활용 가능성이 크지만, 하드웨어와 네트워크 상황에 따라 현장에서 활용 불가능 할 수도 있다.
또한, 취약지역과 대피시설에 대한 정보를 미리 확보하여 재난 피해를 최소화하고자 하였다. 본 연구에서는 그림 2에서와 같은 순서도를 통해 상용 3차원 GIS 엔진인 IntraMap3D을 기반으로 시스템을 구축하였다(Yoo et al., 2004).
본 연구에서는 자유로운 재난·재해 표출을 위해 3차원 엔진을 활용하여 3D GIS의 기반을 구축한다.
이론/모형
그림 5는 지리정보를 3차원 엔진 상에 표출할 수 있도록 한 방법의 플로 차트다. 이때 변환 툴은 Global Mapper를 활용하였다. 이때 본 시스템에 구축된 데이터베이스는 원본데이터를 그대로 가지고 있으면서 변환된 데이터 역시 함께 구축되어야 한다.
성능/효과
26MB 정도의 용량을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 1초당 1프레임이라고 가정하여 기술한 정지영상이 약 19개가 있다고 가정하더라도, 비디오 형태의 동영상으로 정보를 획득하는 것이 더 효율적일 것으로 보인다.
그 뿐만 아니라, 그림 21에서 보면 재난 관리 시스템에서 필수적인 CCTV 정보의 경우에도 원 영상을 갈무리한 것 보다, JPEG의 방법으로 최대 압축하였을 때 25분의 1 수준으로 용량이 줄어든다는 것을 알 수 있다. 물론 픽셀의 색상 값과 인근 픽셀 간의 유사성이 높을수록 그 편차가 있을 수 있다.
해당 연구에서는 다양한 강수 시나리오에 대한 실험을 통해 레이더 분석과 강수 경로 파악 등의 정보를 직관적으로 파악할 수가 있어서 재난 관리자로 하여금 정확한 정보해석을 가능하게 한다. 본 연구를 통해 3차원 GIS를 활용할 경우 재난 관리자에게 유용한 정보 판독을 가능하게 해 준다는 것을 알 수 있고, 직관적인 해석을 통해 재난 예방을 기대할 수 있다는 것을 알게 해준다(Jang et al., 2014). 그림 3은 3D GIS와 레이더 데이터를 중첩한 것을 알 수 있다.
해당 시스템을 아래와 같은 사양의 컴퓨터에서 IE11을 통해 구동할 때 프로토타입 개발 현황 평균으로 메모리 사용량이 약 600,000KB(약 585MB)이다. 일반적으로 고화질의 동영상을 볼 때 동영상 플레이어의 메모리 사용량이 약 67,000KB(약 65MB)에서 100,000KB(약 97MB)정도를 오가는 수치임을 감안한다면, 본 연구를 통해 구축된 시스템은 상당히 고용량의 시스템이라는 것을 알 수 있다.
본 연구에서는 자유로운 재난·재해 표출을 위해 3차원 엔진을 활용하여 3D GIS의 기반을 구축한다. 표 1을 보면 3차원 GIS 시스템은 3차원 상용 GIS 엔진, Open Source 등의 다양한 구축 방안이 있으나, 개발자유도 측면과 개발속도 측면에 대해 고려한 결과(Choi et al., 2015; Kim et al., 2015a; Kim et al., 2015b), 최근 많이 활용되고 있는 3차원 엔진을 활용하는 것이 보다 더 정확하고 자유로운 재난 재해 표출을 가능하게 할 것으로 분석하였다.
대용량의 지리정보 시스템의 경우 다음 표 2와 같은 사양에서 개발하였다. 해당 시스템을 아래와 같은 사양의 컴퓨터에서 IE11을 통해 구동할 때 프로토타입 개발 현황 평균으로 메모리 사용량이 약 600,000KB(약 585MB)이다. 일반적으로 고화질의 동영상을 볼 때 동영상 플레이어의 메모리 사용량이 약 67,000KB(약 65MB)에서 100,000KB(약 97MB)정도를 오가는 수치임을 감안한다면, 본 연구를 통해 구축된 시스템은 상당히 고용량의 시스템이라는 것을 알 수 있다.
후속연구
따라서 시스템 다음 그림과 같이 대용량의 데이터베이스를 시스템으로 구축하였을 때, 주요한 재난 상황을 영상화 한 정보를 압축하여 모바일로 신속하게 제공할 수 있다. 간단한 방법을 통하여 현장관리자, 방재 실무자, 국민 간의 공통된 정보를 공유하여 효율적인 재난 대응을 할 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구에서는 고용량 데이터의 지리정보를 기반으로 다양한 재난 정보를 융합한 3차원 재난 관리 시스템 구축에 관해 기술하고, 그를 기반으로 고용량 데이터를 신속·정확성을 보장할 수 있는 기법을 통해 자료를 공유할 수 있는 체계 및 방안을 제시하고자 한다. 기술적인 체계 구축을 통해 물리적인 시간을 단축한다면 향후 법제적인 매뉴얼이 확보될 수 있다.
하지만 재난 상황이 될 때는 인근 모바일 네트워크 상황이 폭주할 수도 있으며, 현장공무원과 국민으로 하여금 작게 압축된 영상이라고 하더라도 원활히 받지 못할 가능성도 있다. 따라서 향후 연구에서는 보편적인 JPEG 압축방법에서 나아가 JPEG2000 등의 방법뿐 아니라 새로운 개념의 압축 방법을 도입하여 정보를 신속하게 전송할 수 있도록 한다.
1KB인 것으로 다음 그림 20에서 나타난다. 또한, 육안으로 보았을 때도 현장에서 활용할 수 있는 수준임을 고려할 때 좀 더 효율적인 데이터 전송이 될 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
3차원 기반으로 구축되는 시스템이 웹으로 구축되어 있을 경우 단점은 무엇인가?
따라서 해당하는 정보를 네트워크를 통해 선행된 다운로드를 받아 3차원 뷰어 상에 표출할 수 있다. 또한, 이러한 시스템이 웹으로 구축되어 있을 경우 해당 시스템을 웹상으로 제공하는 웹서버의 하드웨어가 아무리 좋다고 하더라도 개인 사용자의 컴퓨터 사양이나 하드웨어가 좋지 않다면 시스템 자체의 로딩이 심할 수 있으며, 원활한 활용이 불가능할 수 있다.
재난 관리의 4요소는 무엇인가?
천재지변인 홍수, 태풍에 해당하는 자연재난, 최근 세월호가 전보 및 침몰되어 발생한 인위재난, 혹은 전염병과 같은 기반재난 등 여러가지 재난이 있다. 재난으로 인한 피해를 최소화하기 위하여 재난 관리의 4요소인 예방, 대비, 대응, 복구에 관한 중요성은 다양한 재난에 모두 적용된다. 특히 불가항력으로 발생하는 홍수, 태풍 등에 대한 재난에 대해서는 신속한 대응체계를 구축하는 것이 광범위한 인적, 물적 피해를 최소화하는 방법이다.
재난은 성격에 따라 3가지로 어떻게 분류되는가?
재난은 그 성격에 따라 크게 3가지로 분류된다. 천재지변인 홍수, 태풍에 해당하는 자연재난, 최근 세월호가 전보 및 침몰되어 발생한 인위재난, 혹은 전염병과 같은 기반재난 등 여러가지 재난이 있다. 재난으로 인한 피해를 최소화하기 위하여 재난 관리의 4요소인 예방, 대비, 대응, 복구에 관한 중요성은 다양한 재난에 모두 적용된다.
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