KR102313836B1 - 3D visualization method and apparatus of water quality analysis data - Google Patents

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KR102313836B1
KR102313836B1 KR1020210033722A KR20210033722A KR102313836B1 KR 102313836 B1 KR102313836 B1 KR 102313836B1 KR 1020210033722 A KR1020210033722 A KR 1020210033722A KR 20210033722 A KR20210033722 A KR 20210033722A KR 102313836 B1 KR102313836 B1 KR 102313836B1
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안정민
김홍태
강미리
박란주
김정욱
최환규
김성곤
강태구
이재관
김용석
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Abstract

The present invention relates to a three-dimensional visualization method and apparatus of water quality analysis data. In accordance with the present invention, the three-dimensional visualization method of the water quality analysis data comprises: a step of using a model result conducted by a water quality prediction modeling unit, and generating a VTK grid information for a subject for predicting water quality; a step of extracting visualization information including one or more of the number of vertical layers, mock interval, visualization item list, and water quality item list from the model result; and a step of reading a scalar value corresponding to an item selected by a user among the visualization information from the model result into a grid model generated from the VTK grid information, and visualizing scalar value through colors. The method additionally comprises: a step of using a topographic information provided by a map DB system, and building topographic data on the subject for predicting water quality. The step of visualizing visualizes the scalar value by matching the grid model with the topographic data. The present invention provides a system which is able to easily and rapidly express the overall water quality mock aspect and simultaneously check the surrounding environment information.

Description

수질 해석 데이터의 3차원 가시화 방법 및 장치{3D visualization method and apparatus of water quality analysis data}Three-dimensional visualization method and apparatus of water quality analysis data {3D visualization method and apparatus of water quality analysis data}

본 발명은 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 EFDC-NIER 결과값을 구글맵 및 VTK과 연계하는 3차원 가시화 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional visualization method and apparatus for water quality analysis data, and more particularly, to a three-dimensional visualization method and apparatus for linking EFDC-NIER result values with Google Maps and VTK.

EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)는 3차원 수리, 수질, 하상변동 수치모델이다. 하천, 호수, 하구, 해양에 적용 가능하다. 국내외 대학, 연구기관, 국기기관 및 엔지니어링업체 등에서 널리 사용된다. EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) is a three-dimensional hydraulic, water quality, and river bed variation numerical model. Applicable to rivers, lakes, estuaries and oceans. It is widely used in domestic and foreign universities, research institutes, national flag institutes and engineering companies.

EFDC-NIER(Environmental Fluid Dynamics Code-National Institute of Environment Research)는 그러한 EFDC를 기반으로 국내 주요 수역에 적합하도록 기능이 개선된 모델이다. 국내 주요 하천과 호수에 적용되고 있다. 예를 들어, 국내 4대강 주요 지점의 수질현황을 예측하는 데에 사용된다. EFDC-NIER는 하천의 수리 구조물 운영 기작 반영, 모의 가능한 조류 종의 확장, 남조류의 수직 이동 기작 및 수체와 퇴적층 사이의 내부 순환 등을 모의하는 것이 가능하다. EFDC-NIER (Environmental Fluid Dynamics Code-National Institute of Environment Research) is a model with improved functions to be suitable for major domestic water bodies based on such EFDC. It is applied to major rivers and lakes in Korea. For example, it is used to predict the water quality status of major points of the four major rivers in Korea. EFDC-NIER is capable of simulating the operational mechanism of river hydraulic structures, expansion of simulated algae species, vertical movement of cyanobacteria, and internal circulation between water bodies and sedimentary layers.

한편, EFDC-NIER를 통해 예측된 방대한 자료의 모델결과를 효과적으로 분석하기 위해서 별도의 상용 프로그램(Surfer, Tecplot 등)의 사용이 필요하다. 그런데, 이를 위해서는 Binary 형태의 EFDC-NIER 모델결과를 ASCII 형태로 후처리해서, 해당 상용 프로그램의 입력자료를 재생산해야 하므로 많은 시간이 소요된다. On the other hand, it is necessary to use a separate commercial program (Surfer, Tecplot, etc.) to effectively analyze the model results of the massive data predicted through EFDC-NIER. However, this takes a lot of time because the input data of the commercial program must be reproduced by post-processing the binary-type EFDC-NIER model result in ASCII format.

또한 수치결과만을 이용하여 가시화하므로 주변 환경과의 영향 요소를 파악하기도 어렵다. 모델결과를 분석할 때에는 하천 환경의 시·공간적인 상세 분석의 요청도 수반되는데, 기존의 방식으로는 한계가 있다. In addition, since it is visualized using only numerical results, it is difficult to identify factors affecting the surrounding environment. When analyzing the model results, a request for detailed temporal and spatial analysis of the river environment is also involved, but the existing method has limitations.

수질모의양상을 보다 쉽고 빠르게 표현하고, 주변환경정보와 동시에 확인이 가능한 시스템이 요구된다. There is a need for a system that can express water quality simulations more easily and quickly and simultaneously check information about the surrounding environment.

본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventor of the present invention has completed the present invention after long research and trial and error in order to solve these problems.

본 발명의 실시예는 전체적인 수질모의양상을 보다 쉽고 빠르게 표현 및 주변환경정보와 동시에 확인이 가능한 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a system capable of more easily and quickly expressing the overall water quality simulation and simultaneously confirming the surrounding environment information.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified in the present invention will be additionally considered within the range that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

본 발명의 실시예에 따른 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 시스템의 가시화 방법은, 수질예측모델링부에 의해 수행된 모델결과를 이용하여 수질예측대상에 대해 VTK격자정보를 생성하는 단계; 상기 모델결과로부터 수직층 개수, 모의간격, 가시화 항목 리스트 및 수질 항목 리스트 중 적어도 하나를 포함하는 가시화 정보를 추출하는 단계; 및 상기 VTK격자정보로부터 생성된 격자모델에 상기 가시화 정보 중 사용자에 의해 선택된 항목에 대응하는 스칼라값을 상기 모델결과로부터 읽어 들여서 색상을 통해 가시화하는 단계;를 포함하되, 맵 DB 시스템에 의해 제공되는 지형 정보를 이용하여 상기 수질예측대상에 대해 지형자료를 구축하는 단계;를 더 포함하고, 상기 가시화하는 단계는 상기 지형자료에 상기 격자모델을 정합하여 가시화할 수 있다. A visualization method of a three-dimensional visualization system of water quality analysis data according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: generating VTK grid information for a water quality prediction target using a model result performed by a water quality prediction modeling unit; extracting visualization information including at least one of a number of vertical layers, a simulation interval, a list of visualization items, and a list of water quality items from the model result; and reading a scalar value corresponding to an item selected by a user among the visualization information in a grid model generated from the VTK grid information from the model result and visualizing it through a color; The method further includes; constructing topographic data for the water quality prediction target using topographic information, wherein the visualizing may be visualized by matching the grid model to the topographic data.

상기 VTK격자정보를 생성하는 단계는, 상기 모델결과로부터 2차원 셀을 구성하는 단계; 및 상기 2차원 셀 및 상기 모델결과의 수직층 정보로부터 언스트럭쳐드 그리드 형태의 3차원 셀을 구성하는 단계;를 포함할 수 있다.The generating of the VTK grid information may include: constructing a two-dimensional cell from the model result; and constructing a 3D cell in the form of an unstructured grid from the 2D cell and vertical layer information of the model result.

상기 격자모델과 상기 지형자료의 정합은 수직 정합과 수평 정합을 포함할 수 있다.The matching between the grid model and the topographic data may include vertical registration and horizontal registration.

상기 지형자료는 상기 맵 DB 시스템에서 제공하는 상기 수질예측대상 중 관심영역에 대한 이미지 정보 및 상기 관심영역에 대한 표고 정보부터 구축되되, 상기 이미지 정보는 상기 관심영역을 적어도 일부 포함하는 제1 후보 영역에 대한 것으로서, 경위도 좌표계를 포함하며, 상기 표고 정보는 상기 제1 후보 영역 내에서 상기 관심영역을 적어도 일부 포함하는 제2 후보 영역에 대한 것으로서, 기설정된 크기의 격자 단위로 제공되며, 상기 표고 정보에 상기 이미지 정보를 매핑하여 구축될 수 있다.The topographic data is constructed from image information on the region of interest among the water quality prediction objects provided by the map DB system and elevation information on the region of interest, wherein the image information includes at least a part of the region of interest. for a second candidate region including at least a part of the region of interest within the first candidate region, including a longitude and latitude coordinate system, and is provided in grid units of a preset size, the elevation information may be constructed by mapping the image information to

상기 매핑된 결과물은 OBJ 파일 포맷을 가질 수 있다.The mapped result may have an OBJ file format.

상기 가시화 항목은 Chl-a, DIN, DO, TN, TP, Temp, TOC, Water Qual. Algae 중 어느 하나일 수 있다. The visualization items are Chl-a, DIN, DO, TN, TP, Temp, TOC, Water Qual. It may be any one of Algae.

상기 모델결과는 시그마 좌표계의 수직층을 가질 수 있다. The model result may have a vertical layer of a sigma coordinate system.

또한 본 발명의 실시예에 따른 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치는, 수질예측모델링부에 의해 수행된 모델결과를 이용하여 수질예측대상에 대해 VTK격자정보를 생성하는 생성부; 상기 모델결과로부터 수직층 개수, 모의간격, 가시화 항목 리스트 및 수질 항목 리스트 중 적어도 하나를 포함하는 가시화 정보를 추출하는 추출부; 및 상기 VTK격자정보로부터 생성된 격자모델에 상기 가시화 정보 중 사용자에 의해 선택된 항목에 대응하는 스칼라값을 상기 모델결과로부터 읽어 들여서 색상을 통해 가시화하는 가시화부;를 포함하되, 맵 DB 시스템에 의해 제공되는 지형 정보를 이용하여 상기 수질예측대상에 대해 지형자료를 구축부; 및 상기 지형자료에 상기 격자모델을 정합하는 정합부;를 더 포함할 수 있다. In addition, a three-dimensional visualization apparatus of water quality analysis data according to an embodiment of the present invention includes: a generator for generating VTK grid information for a water quality prediction target using a model result performed by the water quality prediction modeling unit; an extraction unit for extracting visualization information including at least one of the number of vertical layers, a simulation interval, a list of visualization items, and a list of water quality items from the model result; and a visualization unit that reads a scalar value corresponding to an item selected by a user among the visualization information in the grid model generated from the VTK grid information from the model result and visualizes it through a color. a topographical data construction unit for the water quality prediction target using the topographical information; and a matching unit for matching the grid model to the topographic data.

본 기술은 전체적인 수질모의양상을 보다 쉽고 빠르게 표현하고, 주변환경정보와 동시에 확인이 가능한 시스템을 제공할 수 있다. This technology can provide a system that expresses the overall water quality simulation more easily and quickly, and can check the surrounding environment information at the same time.

또한 본 기술은 3차원 가시화 장치의 메모리 관리의 최적화를 제공할 수 있다.In addition, the present technology may provide optimization of memory management of a 3D visualization apparatus.

또한 본 기술은 대용량 데이터처리에 적합한 구조로 최적화되어 기존 방식 대비 매우 빠른 처리속도를 제공할 수 있다. In addition, this technology is optimized for a structure suitable for processing large amounts of data, and thus can provide a very fast processing speed compared to the existing method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 시스템의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 가시화 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 생성부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가시화부에 의해 가시화된 격자모델이 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 표시되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구축부에 의해 수질예측대상에 대해 지형자료가 구축되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가시화 장치에 의해 가시화된 수질예측대상에 대한 가시화 결과를 도시하는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 제공되는 좌측 선택 영역 중 위쪽 일부를 보다 상세하게 도시하는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 제공되는 좌측 선택 영역 중 아래쪽 일부를 보다 상세하게 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 모델폴더를 선택하면서 프로젝트를 설정하는 예시를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라, 사용자 선택에 따라 선택적인 화면보기가 우측 가시화 영역에 표시된 예시를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라, 가시화 항목 선택 란(c)의 일례와, 가시화 항목에 대한 변수값을 선택할 수 있는 콤보박스의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따라, I=100부터 I-200 구간의 격자 생성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따라, 수직스케일 변경 예시를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라, 격자이동기능을 이용하여 격자를 이동한 예시를 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라, 화면모드별 가시화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 가시화 결과를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 데이터 생성 흐름도를 보여주는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.1 is a view showing the overall configuration of a three-dimensional visualization system of water quality analysis data according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a 3D visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining in more detail the operation of the generator according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a state in which a grid model visualized by a visualization unit is displayed through a display unit of a visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process in which topographic data is constructed for a water quality prediction target by a construction unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a visualization result of a water quality prediction target visualized by the visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.
7A is a diagram illustrating in more detail an upper part of a left selection area provided through a display unit of a visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.
7B is a diagram illustrating in more detail a lower portion of a left selection area provided through a display unit of a visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an example of setting a project while selecting a model folder according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example in which a screen view selective according to a user's selection is displayed in a right visualization area according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating an example of a visualization item selection field (c) and an example of a combo box capable of selecting a variable value for a visualization item according to an embodiment of the present invention.
11A is a diagram illustrating an example of generating a grid in a section from I=100 to I-200 according to an embodiment of the present invention.
11B is a diagram illustrating an example of changing a vertical scale according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating an example in which a grid is moved using a grid movement function according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating an example of visualization for each screen mode according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing a visualization result according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a data generation flowchart according to an embodiment of the present invention.
It is revealed that the accompanying drawings are exemplified by reference for understanding the technical idea of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereby.

이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.In the following, the most preferred embodiment of the present invention is described. In the drawings, the thickness and the interval are expressed for convenience of description, and may be exaggerated compared to the actual physical thickness. In describing the present invention, well-known components that are not related to the gist of the present invention may be omitted. In adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 시스템의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다. 1 is a view showing the overall configuration of a three-dimensional visualization system of water quality analysis data according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 시스템(1)(이하, 간단히, '3차원 가시화 시스템' 또는 '가시화 시스템'이라 함)은 수질예측모델링부(10), 맵 DB 시스템(20) 및 3차원 가시화 장치(100)(이하, 간단히, '3차원 가시화 장치' 또는 '가시화 장치'라 함)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the three-dimensional visualization system 1 of water quality analysis data (hereinafter simply referred to as 'three-dimensional visualization system' or 'visualization system') includes a water quality prediction modeling unit 10 and a map DB system 20 ) and a three-dimensional visualization apparatus 100 (hereinafter, simply referred to as a 'three-dimensional visualization apparatus' or a 'visualization apparatus').

수질예측모델링부(10)는 수질예측대상인 소정의 지역에 대해 3차원 수치모델링 결과값(이하, 간단히 '모델결과'라 함)을 가시화 장치(100)로 제공한다. The water quality prediction modeling unit 10 provides the 3D numerical modeling result value (hereinafter simply referred to as 'model result') to the visualization apparatus 100 for a predetermined area that is a water quality prediction target.

수치예측모델링부는 모델결과를 생성하기 위해, 소정의 지역에 대해 수질자료를 입력받아 분석할 수 있다.The numerical prediction modeling unit may receive and analyze water quality data for a predetermined area in order to generate a model result.

수질예측모델링부는 EFDC-NIER 모델이 적용된 장치일 수 있다. The water quality prediction modeling unit may be a device to which the EFDC-NIER model is applied.

본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허등록공보 제10-2119276호(발명명칭: 유해 조류 예측 장치 및 방법)는 수질예측모델링부가 수질자료를 입력받아 모델결과를 생성하는 전체적인 동작을 보여준다. 본 발명의 수치예측모델링부의 상세한 동작을 위해 참조할 수 있다. 예를 들어, 상기 특허문헌에 제시된 바와 같은 3차원 수치모델링모듈의 동작을 본 발명의 실시예에 따른 수치예측모델링부가 수행할 수 있다. Republic of Korea Patent Registration Publication No. 10-2119276 (invention title: harmful algae prediction apparatus and method) filed by the present applicant shows the overall operation of the water quality prediction modeling unit receiving water quality data and generating a model result. Reference may be made for detailed operation of the numerical prediction modeling unit of the present invention. For example, the numerical prediction modeling unit according to an embodiment of the present invention may perform the operation of the three-dimensional numerical modeling module as presented in the above patent document.

맵 DB 시스템(20)은 수질예측대상인 소정의 지역에 대해 3차원 지형정보(즉, GIS 정보)를 가시화 장치(100)로 제공한다.The map DB system 20 provides three-dimensional topographic information (ie, GIS information) to the visualization apparatus 100 for a predetermined area that is a water quality prediction target.

가시화 장치로 제공되는 3차원 지형정보는 해당 지역에 대한 이미지 정보 및 표고 정보를 포함할 수 있다. The 3D topographic information provided by the visualization device may include image information and elevation information for a corresponding area.

맵 DB 시스템은 구글어스프로(Google Earth Pro)와 같은 맵 데이터 제공 서버일 수 있다. The map DB system may be a map data providing server such as Google Earth Pro.

본 발명의 실시예에 따른 가시화 장치(100)는 수질예측모델링부로부터 제공받은 모델결과와 맵 DB 시스템으로부터 제공받은 3차원 지형정보를 가공하여 하천 환경의 시·공간적인 상세 분석을 제공한다. The visualization apparatus 100 according to an embodiment of the present invention provides a detailed spatial and temporal analysis of a river environment by processing the model result provided from the water quality prediction modeling unit and the 3D topographic information provided from the map DB system.

EFDC-NIER 모델결과를 3차원 가시화한다는 점에서, 가시화 장치는 EFDC-NIER 3D 뷰어로 참조될 수 있다. Since the EFDC-NIER model result is visualized in 3D, the visualization device may be referred to as an EFDC-NIER 3D viewer.

이를 위해, 가시화 장치는 VTK(Visualization ToolKit) 라이브러리를 이용할 수 있다. VTK 라이브러리는 공학데이터의 가시화 처리에 적합하다. 이에 가시화 장치는 대용량의 해석 데이터를 쉽고 빠르게 표현할 수 있다. 또한 GIS정보를 활용하여 주변환경정보를 3차원적으로 동시에 확인이 가능하도록 한다. 예를 들어, 가시화 장치는 CFD전용 가시화엔진(VTK)을 3D코어엔진으로 사용하여 GPU병렬처리를 통한 그래픽연산속도를 개선하고, 대용량 데이터처리에 적합한 구조로 최적화되어 속도를 높일 수 있다. To this end, the visualization apparatus may use a Visualization ToolKit (VTK) library. VTK library is suitable for visualization processing of engineering data. Accordingly, the visualization device can easily and quickly express a large amount of analysis data. In addition, by using GIS information, it is possible to simultaneously check the surrounding environment information in three dimensions. For example, the visualization device uses a CFD-only visualization engine (VTK) as a 3D core engine to improve the graphics operation speed through GPU parallel processing, and can be optimized with a structure suitable for processing large amounts of data to increase the speed.

본 발명의 실시예에 따르면, 수질예측모델링부와 가시화 장치는 서로 네트워크를 통해 연결되어 통신할 수 있다. 다만, 반드시 물리적으로 이격될 필요는 없으며, 하나의 장치 내에 모듈형으로 구비되어(예를 들어, 수질예측모델링 모듈과 가시화 모듈로 구비되는 것과 같이) 서로 데이터를 주고 받아도 무방하다. 맵 DB 시스템과 가시화 장치는 서로 네트워크를 통해 연결되어 통신할 수 있다. 네트워크는 유무선 통신 네트워크를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the water quality prediction modeling unit and the visualization device may be connected to each other through a network to communicate. However, they do not necessarily need to be physically spaced apart, and they may be provided in a modular form in one device (eg, provided as a water quality prediction modeling module and a visualization module) to exchange data with each other. The map DB system and the visualization device may be connected to each other through a network to communicate. The network includes a wired and wireless communication network.

이하, 도 2 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 가시화 장치가 수질예측모델링부 및 맵 DB 시스템과 연동되어 모델결과를 GIS 정보와 함께 가시화하는 동작에 대해 보다 상세히 살펴본다. Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 15 , the operation of the 3D visualization apparatus according to an embodiment of the present invention to visualize the model result together with GIS information in conjunction with the water quality prediction modeling unit and the map DB system will be described in more detail. .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 가시화 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a 3D visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 가시화 장치(100)는 생성부(110), 추출부(120), 가시화부(130), 구축부(140) 및 정합부(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the visualization apparatus 100 may include a generation unit 110 , an extraction unit 120 , a visualization unit 130 , a construction unit 140 , and a matching unit 150 .

먼저, 생성부(110)는 수질예측모델링부(10)에 의해 수행된 모델결과를 이용하여 수질예측대상에 대해 VTK격자정보를 생성한다(S1). First, the generation unit 110 generates VTK grid information for the water quality prediction target by using the model result performed by the water quality prediction modeling unit 10 (S1).

설명을 위해 이하 도 3을 함께 참조한다. For description, reference is also made to FIG. 3 below.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 생성부의 동작을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 VTK 격자타입을, 도 3b는 EFDC-NIER의 수직단면 셀을, 그리고 도 3c는 언스트럭쳐드 그리드 형태의 3차원 셀을 도시한다. 3 is a diagram for explaining in more detail the operation of the generator according to an embodiment of the present invention. Fig. 3a shows a VTK grid type, Fig. 3b shows a vertical section cell of the EFDC-NIER, and Fig. 3c shows a 3D cell in the form of an unstructured grid.

도 3a에 도시된 바와 같이, VTK는 3가지의 격자타입을 지원한다. 그 중에서 본 발명의 실시예에 따르면, 스트럭쳐드 그리드(Structured Grid)와 언스트럭쳐드 그리드(Unstructured Grid)가 적용될 수 있다. As shown in Fig. 3A, VTK supports three types of grids. Among them, according to an embodiment of the present invention, a structured grid and an unstructured grid may be applied.

그 중에서도 도 3b에 도시된 바와 같이, EFDC-NIER 모델결과는 시그마(Sigma) 좌표계의 수직층을 갖고 있다는 점에서, 각 셀이 독립적으로 구성되는 언스트럭쳐드 그리드가 적합하다. Among them, as shown in FIG. 3B, since the EFDC-NIER model result has a vertical layer of a sigma coordinate system, an unstructured grid in which each cell is independently configured is suitable.

생성부(110)는 VTK격자정보를 생성하기 위해, 모델결과로부터 2차원 셀을 구성하는 단계(S11) 및 단계(S11)에서 구성된 2차원 셀과 모델결과의 수직층 정보로부터 언스트럭쳐드 그리드 형태의 3차원 셀을 구성하는 단계(S12)를 수행할 수 있다. 도 3c에 단계들(S11, S12)을 통해 얻어진 언스트럭쳐드 그리드 3차원 셀이 도시된다. In order to generate VTK grid information, the generating unit 110 constructs a two-dimensional cell from the model result (S11) and (S11), and an unstructured grid form from the vertical layer information of the two-dimensional cell and the model result. A step (S12) of constructing a three-dimensional cell of may be performed. Fig. 3c shows an unstructured grid three-dimensional cell obtained through steps S11 and S12.

일례로, EFDC-NIER 모델결과가 가시화 장치 내에 컴퓨터 파일 형태로 저장될 수 있다. 모델결과가 저장된 컴퓨터 폴더가 모델폴더로 참조된다. 예를 들어, 모델폴더 내에 CORNERS.INP, DXDY.INP, EFDC.INP, EVENT_TOX2.INP 파일들이 저장될 수 있고, 생성부는 이 파일들을 읽어서 VTK격자정보를 생성할 수 있다. 사용자가 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 제공되는 GUI에서 모델폴더를 선택시 생성부가 이를 읽을 수 있다. CORNERS.INP와 DXDY.INP가 2차원 셀을 구성하는 데에 이용될 수 있다. 2차원 셀을 바탕으로 수직층 정보를 반영하여 3차원 셀을 구성하는 데에 이용될 수 있다. 생성된 VTK격자정보는 확장자가 VTU라는 XML 파일 포맷으로 구성될 수 있다. VTU파일은 수직층별로 구성되어, 5층의 모델이면, 바닥층(voxel_0과 같이)부터, 표층(voxel_4와 같이), 이들 사이 층들(voxel_1, voxel_2, voxel_3과 같이), 전체층(voxel_ALL과 같이) 해서 총 6개의 VTU파일들을 포함하는 격자파일이 자동으로 생성될 수 있다. 격자파일은 모델폴더 내에 저장될 수 있다. 모델폴더 내 하위 폴더일 수 있다. For example, the EFDC-NIER model result may be stored in the visualization device in the form of a computer file. The computer folder where the model results are stored is referred to as the model folder. For example, CORNERS.INP, DXDY.INP, EFDC.INP, and EVENT_TOX2.INP files may be stored in the model folder, and the generator may read these files and generate VTK grid information. When the user selects the model folder in the GUI provided through the display unit of the visualization device, the generation unit may read it. CORNERS.INP and DXDY.INP can be used to construct a two-dimensional cell. It can be used to construct a 3D cell by reflecting vertical layer information based on the 2D cell. The generated VTK grid information may be configured in an XML file format with an extension of VTU. The VTU file is composed of each vertical layer, and in a 5-layer model, from the bottom layer (like voxel_0), the surface layer (like voxel_4), the layers between them (like voxel_1, voxel_2, voxel_3), and the entire layer (like voxel_ALL) Thus, a grid file including a total of 6 VTU files can be automatically generated. The grid file may be stored in the model folder. It may be a subfolder within the model folder.

다음으로, 추출부(120)는 모델결과로부터 수직층 개수, 모의간격, 가시화 항목 리스트 및 수질 항목 리스트 중 적어도 하나를 포함하는 가시화 정보를 추출한다(S2). Next, the extraction unit 120 extracts visualization information including at least one of the number of vertical layers, a simulation interval, a list of visualization items, and a list of water quality items from the model result ( S2 ).

이를 위해, 추출부는 모델폴더 내에 입력 파일 및 결과 파일 리스트를 분석한다. 입력 파일 리스트는 상술한 모델결과일 수 있다. 결과 파일 리스트는 상술한 모델결과를 파일 변환 처리하여 출력된 ASCII 파일일 수 있다. 파일 형식에 본 발명이 한정되지 않는다. To this end, the extractor analyzes the input file and the result file list in the model folder. The input file list may be the above-described model result. The result file list may be an ASCII file output by converting the above-described model result into a file. The present invention is not limited to the file format.

일례로, 바이너리 파일 형태로 출력된 모델결과를 파일 변환 처리하여 ASCII 파일로 출력하고, 이 ASCII 파일을 분석하여 가시화 항목 및 변수값을 설정할 수 있다. 가시화 항목은 예를 들어, 수위, 유속, Chl-a, DIN, DO, TN, Temperature, TOC, Water Quality, Algae 일 수 있다. 변수값은 가시화 항목별 여러 출력값들로서, 예를 들어, Water Quality라는 가시화 항목에 대해 19개의 출력값들, 즉, CHC, CHG, CHD, ROC, LOC, DOC, ROP, LOP, DOP, P4D, RON, LON, DON, NHX, NOX, SUU, SAA, COD, DOX 일 수 있다. Algae라는 가시화 항목에 대해 9개의 출력값들, 즉, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 일 수 있다. 예시된 예에 한정되지 않는다. For example, the model result output in the form of a binary file can be converted to a file and output as an ASCII file, and visualization items and variable values can be set by analyzing the ASCII file. The visualization item may be, for example, water level, flow rate, Chl-a, DIN, DO, TN, Temperature, TOC, Water Quality, and Algae. The variable value is various output values for each visualization item, for example, 19 output values for the visualization item called Water Quality, that is, CHC, CHG, CHD, ROC, LOC, DOC, ROP, LOP, DOP, P4D, RON, It can be LON, DON, NHX, NOX, SUU, SAA, COD, DOX. There may be 9 output values for the visualization item called Algae, that is, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. It is not limited to the illustrated example.

모델결과는 모델폴더 내에 저장되어 있으므로, 사용자가 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 제공되는 GUI에서 모델폴더를 선택시 추출부가 가시화 정보를 추출할 수 있다. 폴더 단위의 데이터 관리가 가능함을 보여준다. 후술하는 바와 같이, 모델폴더는 프로젝트명을 갖도록 저장될 수 있다. 프로젝트 폴더 단위의 데이터 관리를 위함이다.Since the model result is stored in the model folder, the extraction unit can extract visualization information when the user selects the model folder in the GUI provided through the display unit of the visualization device. It shows that data management in a folder unit is possible. As will be described later, the model folder may be stored to have a project name. It is for data management in the unit of project folder.

추출된 가시화 정보는 GUI를 통해 사용자에게 제공되고, 사용자가 선택한 가시화 항목에 대해 3차원 가시화가 이루어지도록 한다. 후술한다. The extracted visualization information is provided to the user through the GUI, and 3D visualization is made for the visualization item selected by the user. It will be described later.

한편, 변수값을 갖지 않는 가시화 항목, 예를 들어, Chl-a, DIN, DO, TN, Temperature, TOC는 변수값 설정 없이도 바로 가시화가 가능한 반면, 변수값을 갖는 가시화 항목, 예를 들어, Water Quality, Algae는 변수값을 설정하고 설정된 변수값을 가시화하게 되므로, 이를 고려하여 GUI를 구성할 수 있다. 예를 들어, 변수값 선택을 위한 콤보박스가 더 구비될 수 있다. 또한 Algae는 단위(탄소량 또는 세포수)에 따라 다른 출력값을 가지므로, 이를 고려하여 GUI를 구성할 수 있다. 예를 들어, 단위 선택을 위한 콤보박스가 더 구비될 수 있다.On the other hand, visualization items that do not have a variable value, for example, Chl-a, DIN, DO, TN, Temperature, and TOC, can be immediately visualized without setting a variable value, whereas a visualization item having a variable value, for example, Water Quality and Algae set the variable value and visualize the set variable value, so the GUI can be configured in consideration of this. For example, a combo box for selecting a variable value may be further provided. Also, since Algae has different output values depending on the unit (amount of carbon or number of cells), the GUI can be configured in consideration of this. For example, a combo box for unit selection may be further provided.

이어서, 가시화부(130)는 VTK격자정보로부터 생성된 격자모델에, 가시화 정보 중 사용자에 의해 선택된 항목에 대응하는 스칼라값을 모델결과로부터 읽어 들여서, 색상을 통해 가시화한다(S3).Next, the visualization unit 130 reads the scalar value corresponding to the item selected by the user among the visualization information into the grid model generated from the VTK grid information from the model result, and visualizes it through color (S3).

일례로, 사용자가 가시화 항목, 수질 항목, 현재일을 선택하면 해당일의 스칼라 값을 읽어서 격자에 색상을 통해 표현할 수 있다. For example, when a user selects a visualization item, a water quality item, and a current day, a scalar value of the corresponding day may be read and expressed through a color on the grid.

가시화한 결과는 가시화 장치의 디스플레이부를 통해서 표시될 수 있다. 디스플레이부는 컴퓨터 모니터 장치, 스마트폰 화면 등일 수 있다.The visualized result may be displayed through the display unit of the visualization apparatus. The display unit may be a computer monitor device, a smartphone screen, or the like.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가시화부에 의해 가시화된 격자모델이 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 표시되는 상태를 도시하는 도면이다. 4 is a diagram illustrating a state in which a grid model visualized by a visualization unit is displayed through a display unit of a visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 수질예측대상에 대해 격자모델이 도시된다. 또한, 선택된 가시화 항목으로서 Cyano가 범례로서 도시된다. 한편, Cyano로 선택된 가시화 항목은 아직 범례범위가 설정되지 않음으로써 격자모델에 색상으로 반영되지는 않은 상태이다. Referring to FIG. 4 , a grid model is shown for the water quality prediction target. Also, Cyano as the selected visualization item is shown as a legend. On the other hand, the visualization item selected by Cyano is not reflected as a color in the grid model because the legend range has not yet been set.

본 발명의 실시예에 따르면, 가시화부는 지형자료를 더욱 가시화할 수 있다. 후술하는 구축부와 정합부가 관여한다. 이하 도 5를 참조하여 보다 상세히 살펴본다. According to an embodiment of the present invention, the visualization unit may further visualize the topographic data. A construction unit and a matching unit, which will be described later, are involved. Hereinafter, it will be described in more detail with reference to FIG. 5 .

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구축부에 의해 수질예측대상에 대해 지형자료가 구축되는 과정을 도시하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a process in which topographic data is constructed for a water quality prediction target by a construction unit according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 수질예측대상(일례로, 낙동강) 중 지형자료를 구축하고자 하는 관심영역(ROI)을, 도 5b는 해당 구역에 대한 이미지 정보를, 도 5c는 해당 구역에 대한 표고 정보를, 도 5d는 이미지 정보와 매핑된 표고 정보를, 그리고, 도 5e는 관심영역에 대해 구축된 지형자료를 도시한다. FIG. 5A is a region of interest (ROI) for constructing topographic data among water quality prediction objects (eg, Nakdong River), FIG. 5B is image information for the region, FIG. 5C is elevation information for the region, and FIG. 5D is image information and mapped elevation information, and FIG. 5E shows topographic data constructed for the region of interest.

도 5a 내지 도 5e에 도시된 바와 같이, 구축부(140)는 맵 DB 시스템(20)에 의해 제공되는 지형 정보를 이용하여 수질예측대상에 대해 지형자료를 구축한다(S4). As shown in FIGS. 5A to 5E , the construction unit 140 constructs the topographic data for the water quality prediction target by using the topographic information provided by the map DB system 20 ( S4 ).

이하 보다 상세하게 살펴본다. It will be described in more detail below.

지형자료는 맵 DB 시스템에서 제공하는 수질예측대상 중 관심영역(ROI)에 대한 이미지 정보 및 관심영역에 대한 표고 정보부터 구축될 수 있다. The topographic data can be constructed from image information on the region of interest (ROI) and elevation information on the region of interest among the water quality prediction targets provided by the map DB system.

이미지 정보는 관심영역(ROI)을 적어도 일부 포함하는 제1 후보 영역(CA1)에 대해 맵 DB 시스템이 제공하는 정보이다. 관심영역은 격자모델을 따른다.The image information is information provided by the map DB system for the first candidate region CA1 including at least a part of the region of interest (ROI). The region of interest follows the grid model.

제1 후보 영역(CA1)은 후속 매핑 작업을 위해, 관심영역(ROI)보다 큰 것이 바람직하다. The first candidate region CA1 is preferably larger than the region of interest ROI for a subsequent mapping operation.

일례로, 구글어스프로로부터 해당 구역(낙동강 중 일부 구역)에 대한 이미지를 가져올 수 있고(도 5b 참조), 이때, 구글어스프로에서 제공하는 화질 중에서 가장 낮은 수준의 화질이면 충분하며, 이미지는 경위도 좌표계를 포함할 수 있다. As an example, an image for the corresponding area (a part of the Nakdong River) can be obtained from Google Earth Pro (see Fig. 5b), and in this case, the lowest level of quality among the image quality provided by Google Earth Pro is sufficient, and the image is It may include a coordinate system.

표고 정보는 제1 후보 영역(CA1) 내에서 관심영역(ROI)을 적어도 일부 포함하는 제2 후보 영역(CA2)에 대해 맵 DB 시스템이 제공하는 정보이다. The elevation information is information provided by the map DB system with respect to the second candidate area CA2 including at least a part of the ROI in the first candidate area CA1.

제2 후보 영역(CA2)은 후속 매핑 작업을 위해, 관심영역(ROI)과 대체로 같은 크기일 수 있다. The second candidate region CA2 may have substantially the same size as the region of interest ROI for a subsequent mapping operation.

일례로, 구글어스프로로부터 해당 구역(낙동강 중 일부 구역)에 대한 Pline으로 설정된 영역의 지형격자를 가져올 수 있고(도 5c 참조), 이때, 구글어스프로에서 제공하는 해상도 중 30m 정도이면 충분하며, 표고 정보는 기설정된 크기의 격자 단위로 제공될 수 있다. 한편, Pline을 설정하는 과정은 제2 후보 영역의 크기를 결정한다. Pline 설정은 격자모델에 대응하는 지역에 대해 격자모델의 일부를 포함하는 영역에 대해 이루어질 수 있다. As an example, a topographic grid of an area set as a Pline for the corresponding area (a part of the Nakdong River) can be obtained from Google Earth Pro (see Fig. 5c), and at this time, about 30m of the resolution provided by Google Earth Pro is sufficient, Elevation information may be provided in a grid unit of a preset size. Meanwhile, the process of setting the Pline determines the size of the second candidate area. Pline setting may be made for an area including a part of the grid model with respect to an area corresponding to the grid model.

구축부는 위와 같이 얻어진 표고 정보에 이미지 정보를 매핑한다. 매핑된 결과가 도면에서 M_CA로 도시된다.The construction unit maps the image information to the elevation information obtained as above. The mapped result is shown as M_CA in the figure.

일례로, 구글어스프로로부터 가져온 지형격자에 해당 구역에 대한 이미지를 입힐 수 있고(도 5d 참조), 이때, 구글어스프로에서 제공하는 화질 중에서 중간 수준의 화질이면 충분하다. For example, an image of the corresponding area may be applied to the terrain grid obtained from Google Earth Pro (refer to FIG. 5D ), and in this case, an intermediate level of image quality among the image quality provided by Google Earth Pro is sufficient.

구축부는 매핑된 결과물을 지형자료로 저장한다. 모델폴더 내에 저장할 수 있다. 모델폴더 내 하위 폴더에 저장할 수 있다. The construction unit stores the mapped result as topographic data. It can be saved in the model folder. It can be saved in a subfolder within the model folder.

일례로, 매핑된 결과물은 OBJ 파일과 같은 형태로 변환된 후에 모델폴더 내에 저장될 수 있고, 가시화부는 이러한 OBJ 파일을 이용하여 격자모델과 함께 지형자료를 가시화한다(도 5e 참조). For example, the mapped result may be stored in the model folder after being converted into the same format as an OBJ file, and the visualization unit visualizes the topographic data together with the grid model using the OBJ file (see FIG. 5E ).

한편, 모델격자와 지형자료가 함께 가시화될 때에 보다 높은 정합도를 위해, 정합부(150)는 지형자료에 격자모델을 정합할 수 있다(S5). Meanwhile, for a higher degree of matching when the model grid and the topographic data are visualized together, the matching unit 150 may match the grid model to the topographic data (S5).

정합부에 의한 정합 과정은 수직 정합 및 수평 정합을 포함한다. 즉, 격자모델을 깊이 방향으로 이동시키고, 상하좌우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이는 두 개의 이미지들로부터 경계선을 인식하여 맞추는 과정을 포함할 수 있다. 깊이 방향으로 단계별로 이동해가며 경계선을 맞추는 과정을 포함할 수 있다. The registration process by the registration unit includes vertical registration and horizontal registration. That is, the grid model can be moved in the depth direction and can be moved up, down, left, and right. This may include a process of recognizing and fitting a boundary line from two images. It may include the process of matching the boundary line by moving step by step in the depth direction.

한편, 가시화 장치는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 저장부에 상술한 여러 자료들이 저장될 수 있다. Meanwhile, the visualization apparatus may further include a storage unit (not shown), and the above-described various data may be stored in the storage unit.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가시화 장치에 의해 가시화된 수질예측대상에 대한 가시화 결과를 도시하는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a visualization result of a water quality prediction target visualized by the visualization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 그 결과가 사용자에게 다양한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)로 제공될 수 있다. As shown in FIG. 6 , the results may be provided to the user in various graphical user interfaces (GUIs) through the display unit of the visualization apparatus.

가시화 결과 화면은 좌측 선택 영역(R1)과 우측 가시화 영역(R2)으로 구성된다. The visualization result screen is composed of a left selection area R1 and a right visualization area R2.

좌측 선택 영역(R1)은 사용자로부터 입력을 받기 위한 GUI로 구성된다. The left selection area R1 is configured as a GUI for receiving input from the user.

우측 시각화 영역(R2)은 사용자가 입력한 항목들에 대해 가시화 결과를 도시하는 GUI로 구성된다. 도면에서는 평면 시각화가 도시되나, 이에 한정되지 않으며, 선택에 따라, 축소, 확대, 3D 등 다양한 시각화가 가능하다.The right visualization area R2 is configured as a GUI showing visualization results for items input by the user. In the drawings, planar visualization is shown, but it is not limited thereto, and various visualizations such as reduction, enlargement, 3D, etc. are possible according to selection.

즉, 좌측 영역은 사용자 선택 GUI들로 구성되고, 우측 영역은 사용자가 선택 항목들에 따라 격자모델 및 지형자료 중 적어도 하나를 시각화하는 GUI들로 구성된다. That is, the left area is composed of user-selected GUIs, and the right area is composed of GUIs for visualizing at least one of a grid model and topographic data according to user selection items.

도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 가시화 장치의 디스플레이부를 통해 제공되는 좌측 선택 영역(R1) 중 위쪽 일부를 보다 상세하게 도시한다. 도 7b는 그 아래쪽 일부를 보다 상세하게 도시한다. 7A illustrates in more detail an upper part of the left selection area R1 provided through the display unit of the visualization apparatus according to an embodiment of the present invention. Figure 7b shows the lower part thereof in more detail.

먼저, 도 7a를 참조하면, 모델폴더를 선택할 수 있는 란(s1)이 구성된다. First, referring to FIG. 7A , a field s1 for selecting a model folder is configured.

상술한 바와 같이, 모델폴더에는 수질예측대상에 대한 모델결과가 저장되어 있고, 모델폴더가 선택됨에 따라, 추출부는 해당 폴더 내의 입력 파일과 결과 파일 리스트를 분석하여 가시화 정보로서, 수직층 개수, 모의간격, 가시화 항목 리스트, 수질 항목 리스트를 추출하게 되고, 그렇게 추출된 가시화 정보가 도 7a에 도시된 여러 란들에 채워지게 된다. 이와 관련하여, 도 8은 모델폴더를 선택하면서 프로젝트를 설정하는 예시를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자가 [?]을 클릭하고, 폴더탐색기에서 모델폴더를 선택 후, 확인을 클릭하고 나서, 바로가기 입력창에 프로젝트명을 입력 및 확인을 클릭함으로써 프로젝트를 설정할 수 있다. 이른 바, 프로젝트폴더 단위의 데이터 관리를 제공한다. 프로젝트폴더는 네이밍된 모델폴더를 의미한다. As described above, model results for the water quality prediction target are stored in the model folder, and as the model folder is selected, the extractor analyzes the input file and result file list in the folder to provide visualization information, including the number of vertical layers, simulation An interval, a list of visualization items, and a list of water quality items are extracted, and the extracted visualization information is filled in various fields shown in FIG. 7A . In this regard, FIG. 8 shows an example of setting a project while selecting a model folder. As shown in Fig. 8, the user clicks [?], selects the model folder in the folder explorer, clicks OK, enters the project name in the shortcut input window, and clicks OK to set the project. have. So-called, it provides data management in units of project folders. Project folder means named model folder.

도 7a에서는 입력항목으로서, 수직층을 선택할 수 있는 란(b)과, 가시화 항목을 선택할 수 있는 란(c)이 자동으로 채워진 상태가 도시된다. 도면에서는 수직층이 5로 선택되고, 가시화 항목이 Cyano로 선택된 것으로 도시되나 이에 한정되지 않는다. 7A shows a state in which a column (b) for selecting a vertical layer and a column (c) for selecting a visualization item are automatically filled as input items. In the drawing, it is shown that the vertical layer is selected as 5 and the visualization item is selected as Cyano, but the present invention is not limited thereto.

입력항목에는 가시화 옵션 입력란으로서, 격자, 외곽선, 유속벡터, 지형/구조물에 대한 선택적인 화면보기를 선택할 수 있는 란들(a)이 구비된다. 이와 관련하여, 도 9는 사용자 선택에 따라 선택적인 화면보기가 우측 가시화 영역(R2)에 표시된 예시를 도시한다. 도 9a는 격자 또는 유속벡터만이 선택된 화면보기를, 도 9b는 지형/구조물만이 또는 격자+외곽선+지형/구조물이 선택된 화면보기를, 도 9c는 격자+유속벡터+지형/구조물이 또는 유속벡터+지형/구조물이 선택된 화면보기를 각각 예시한다. The input item is a visualization option input field, and includes fields (a) for selecting a selective screen view for grids, outlines, flow velocity vectors, and terrain/structures. In this regard, FIG. 9 shows an example in which an optional screen view is displayed in the right visualization area R2 according to a user selection. Fig. 9a shows a screen view in which only a grid or velocity vector is selected, Fig. 9b shows a screen view in which topography/structure only or grid+outline+topography/structure is selected, and Fig. 9c is a grid+velocity vector+topography/structure or flow velocity Illustrated each screen view with Vector + Terrain/Structure selected.

수직층 선택 란(b)에서 다른 층을 선택함으로써 수직층별 격자의 조회가 가능하고 선택된 수직층 격자에 결과값이 표현된다. 단일층만을 볼 수도 있고, 전체층을 볼 수도 있다. By selecting another layer in the vertical layer selection field (b), it is possible to search the grid for each vertical layer, and the result value is displayed in the selected vertical layer grid. You can see only a single floor, or you can see the entire floor.

범례범위의 자동버튼(e)이 선택되면, 현재 시각의 가시화 항목의 최소, 최대값을 자동으로 계산하여 범례범위를 채우는 란(d)에 자동입력이 되도록 한다. 적용버튼(f)은 자동입력된 범례가 우측 시각화 영역(R2)으로 반영되도록 한다. 이는 사용자가 범례자동계산을 통해 범례구간을 인지하고 범례 최소, 최대값을 결정하도록 한다. When the auto button (e) of the legend range is selected, the minimum and maximum values of the visualization items at the current time are automatically calculated and automatically entered into the field (d) that fills the legend range. The apply button (f) allows the automatically input legend to be reflected in the right visualization area (R2). This allows the user to recognize the legend section through automatic legend calculation and determine the legend minimum and maximum values.

범례위치를 선택하는 란(g)은 우측 시각화 영역(R2)에서 범례위치를 변경할 수 있도록 수치를 입력하는 란이다. 가로구간, 세로구간을 0~1 사이로 입력하고, 적용버튼(h)이 선택되면 범례위치가 변경된다. The field (g) for selecting the legend position is a field for entering a numerical value so that the legend position can be changed in the right visualization area (R2). Enter the horizontal section and vertical section between 0 and 1, and when the Apply button (h) is selected, the legend position is changed.

유속벡터는 사용자가 색상을 선택하고, 유속스케일을 입력 후 적용버튼을 누르면 우측 시각화 영역에 반영될 수 있다. The flow velocity vector can be reflected in the right visualization area when the user selects a color, inputs a flow velocity scale, and presses the Apply button.

도면에는 도시되지 않았으나, 범례의 표시 색상을 레인보우, 그레이 색상계열의 농도표현으로 변경하도록 하는 GUI가 더 구비될 수도 있다. Although not shown in the drawings, a GUI for changing the display color of the legend to the density expression of rainbow and gray color series may be further provided.

모의시각 변경 및 동영상 생성을 할 수 있는 GUI가 구비된다. 사용자가 조회 시작시각과 종료시각을 선택 후 생성버튼(i)을 선택하면 해당 모의시각이 자동으로 변경되면서 GIF 파일로 생성되어 모델폴더 내에 저장된다. 모델폴더 내 OutputGIF와 같은 하위폴더로 저장될 수 있다. A GUI capable of changing the simulation time and creating a video is provided. When the user selects the start time and end time of the inquiry and selects the create button (i), the simulation time is automatically changed and a GIF file is created and saved in the model folder. It can be saved as a subfolder like OutputGIF in the model folder.

그 위에 현재일 입력 란(j)을 통해 사용자가 모의일자(J-DAY)를 콤보박스에서 바로 변경하거나 우측버튼을 이용하여 동영상 보기가 가능하다. On top of that, through the current date input field (j), the user can directly change the mock date (J-DAY) in the combo box or view the video by using the right button.

도면에서는 가시화 항목 선택 란(c)이 단일결과값이라서 바로 우측 시각화 영역에 표현될 수 있지만, Water Quality나 Algae와 같이 결과파일별로 복수의 결과값을 가지고 있는 경우에는 그 우측에 콤보박스(미도시)가 더 표시될 수 있고, 사용자는 콤보박스를 선택하여 가시화할 결과값을 선택할 수 있다. 이와 관련하여, 도 10은 가시화 항목 선택 란(c)의 일례와, 가시화 항목에 대한 변수값을 선택할 수 있는 콤보박스의 일례를 도시한다. In the drawing, since the visualization item selection field (c) is a single result value, it can be displayed in the right visualization area. However, when there are multiple result values for each result file such as Water Quality or Algae, a combo box (not shown ) may be further displayed, and the user may select a result value to be visualized by selecting a combo box. In this regard, FIG. 10 shows an example of a visualization item selection field (c) and an example of a combo box in which a variable value for a visualization item can be selected.

계속하여 도 7a를 참조하면, 격자생성으로서, 여러 입력 란들이 도시된다. 사용자는 전체 모델구간 중 일부 구간만 격자를 생성하여 표현하고자 하는 경우(특정 보 구간만 확인하고 싶은 경우와 같이), I, J값 범위를 입력 후 격자 재생성 버튼(k)을 클릭하면 해당 구간만 격자가 생성된다. 이와 관련하여, 도 11a는 I=100부터 I-200 구간의 격자 생성의 일례를 도시한다. With continued reference to FIG. 7A , as a grid generation, several input fields are shown. If the user wants to create and express a grid for only some sections of the entire model section (such as when you want to check only a specific beam section), input the I and J value ranges and click the grid regeneration button (k) to select only the section A grid is created. In this regard, FIG. 11A shows an example of generating a grid from I=100 to I-200.

격자생성시 수직스케일 입력 란(l)을 통해 사용자가 변경하여 입력하면 Z축으로 스케일이 반영될 수 있다. 도 11b는 수직스케일 변경 예시를 도시한다. When the user changes and inputs through the vertical scale input field (l) when generating the grid, the scale can be reflected in the Z-axis. 11B shows an example of changing the vertical scale.

격자가 3차원 지형과 정합하지 않는 경우 격자를 이동하여 지형과 맞출 수 있도록, 수평이동 입력 란들(m)과, 수직이동 입력 란들(n)이 구비된다. 수평이동은 중앙입력창에 이동량을 입력 후 화살표 버튼을 클릭하면 동서남북 방향으로 이동량만큼 이동한다. 수직이동도 마찬가지로 이동량을 입력 후 위, 아래 버튼을 클릭시 수직방향으로 이동한다. 이와 관련하여, 도 12는 격자이동기능을 이용하여 격자를 이동한 예시를 도시한다. 좌측이 이동 전을, 우측이 서쪽 방향으로 50m 이동 후를 각각 도시한다. When the grid does not match the 3D terrain, horizontal movement input fields m and vertical movement input fields n are provided so that the grid can be moved to match the terrain. For horizontal movement, input the movement amount in the central input window and click the arrow button to move as much as the movement amount in the east, west, south, north and south directions. Similarly for vertical movement, input the movement amount and click the up or down buttons to move in the vertical direction. In this regard, FIG. 12 shows an example in which the grid is moved using the grid movement function. The left side shows before movement, and the right side shows after moving 50m in the west direction.

다음으로, 도 7b를 참조하면, 지형자료를 선택할 수 있는 란(s2)이 구성된다. Next, referring to FIG. 7B , a column s2 for selecting topographic data is configured.

상술한 바와 같이, 모델폴더에는 수질예측대상에 대한 지형자료가 저장되어 있고, 지형폴더가 선택됨에 따라, 가시화부는 해당 폴더 내의 OBJ 파일 리스트를 분석하여 도 7b에 도시된 여러 파일 리스트를 표현하게 된다. As described above, the topographic data for the water quality prediction target is stored in the model folder, and when the topographic folder is selected, the visualization unit analyzes the OBJ file list in the corresponding folder to express the various file lists shown in FIG. 7B. .

여기서, 바로가기 입력창은 지형폴더를 네이밍하기 위한 것이다. 다만, 지형폴더도 상술한 모델폴더에 하위하는 폴더임을 주목한다. 프로젝트폴더 단위의 데이터 관리를 위함이다. Here, the shortcut input window is for naming the terrain folder. Note, however, that the terrain folder is also a folder subordinate to the above-described model folder. It is for data management in the unit of project folder.

재생성버튼(o)은 전체 지형파일을 모두 삭제하고 다시 생성한다. 삭제버튼(p)은 현재 선택한 파일을 삭제한다. 다만 화면상에서만 사라지고 파일은 보존된다. 도면에 도시되지 않았지만, 선택된 파일의 X, Y, Z 이동량과 회전각을 수정하기 위한 수정버튼도 구비될 수 있다. Regenerate button (o) deletes all terrain files and creates them again. The delete button (p) deletes the currently selected file. However, it disappears only on the screen and the file is preserved. Although not shown in the drawing, a correction button for correcting the X, Y, Z movement amount and rotation angle of the selected file may also be provided.

화면모드를 선택할 수 있는 란(q)이 구비될 수 있다. 3D 모드, 평면모드, 전체화면보기, 선택영역확대가 가능하다. 이와 관련하여, 도 13은 화면모드별 가시화의 일례를 도시한다. A field q for selecting a screen mode may be provided. 3D mode, flat mode, full screen view, and selected area enlargement are possible. In this regard, FIG. 13 shows an example of visualization for each screen mode.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 가시화 결과를 보여준다. 14 shows a visualization result according to an embodiment of the present invention.

합천함안이라는 프로젝트명을 갖는 모델폴더에 기반한 가시화 결과이다. This is the visualization result based on the model folder with the project name of Hapcheon Haman.

입력항목으로서, 유속벡터, 지형/구조물이 선택되었다. 수직층은 5, 가시화항목은 TP가 선택되었다. 현재일은 187.04167로 입력되었다. 범례범위는 0,12~0,57이고, 유속색상이 빨강색, 유속스케일이 5로 선택되었다. 지형/구조물은 낙동강이라는 바로가기명을 갖는 지형폴더가 선택되었다. 지형폴더 내 모든 OBJ 파일 리스트들이 선택되었다. As input items, velocity vector and terrain/structure were selected. 5 was selected for the vertical layer and TP was selected for the visualization item. The current date was entered as 187.04167. The legend range was 0,12~0.57, the color of the flow rate was red and the flow rate scale was 5. For the terrain/structure, a terrain folder with a shortcut name of Nakdonggang was selected. All OBJ file lists in the terrain folder are selected.

이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 공학데이터의 가시화 처리에 특화된 VTK 라이브러리를 이용하여 대용량의 해석 데이터를 쉽고 빠르게 표현할 수 있다. 대용량 해석 데이터의 가시화에 중점을 두어 메모리 관리 최적화 및 클래스 구조 설계를 수행할 수 있다. 결과파일을 일괄로 읽지 않고, 사용자 선택에 따라 모의시각별로 읽기 때문에 모의기간에 상관없이 장기간 결과데이터를 가시화할 수 있다. 사용자가 좌측 선택 영역을 통해 가시화 항목, 수질 항목, 현재일을 선택하면, 해당일의 스칼라 값을 읽어서 격자에 색상을 통해 우측 가시화 영역에 표시된다.According to this embodiment of the present invention, a large amount of analysis data can be expressed easily and quickly by using the VTK library specialized for visualization processing of engineering data. Memory management optimization and class structure design can be performed by focusing on visualization of large-scale analysis data. The result data can be visualized for a long period of time regardless of the simulation period because the result file is not read in batches, but according to the simulation time according to the user's selection. When the user selects a visualization item, a water quality item, and a current day through the left selection area, the scalar value of the corresponding day is read and displayed in the right visualization area through a color in the grid.

기존 시스템 대비 속도개선 사항들을 검토하였다. 유체해석 결과 표현에 특화된 VTK와 GPU 병렬처리를 지원하여 속도향상이 이루어졌다. 기존 C#에서 C++로 교체하면서 대용량 메모리의 효율적인 관리가 가능해졌다. 결과 파일을 가시화할 때 해당 선택일의 결과 파일만 읽어 표현하기 때문에 조회 구간의 제한이 사라졌다. 객체단위를 Cell에서 Grid 전체로 변경하여 속도개선 및 메모리 사용량 감소를 달성하였다. 대용량 파일의 처리가 가능하도록 클래스 구조 설계가 가능하였다. 경량화된 VTU파일 포맷을 이용하여 격자정보를 저장하여 기존 시스템 대비 5배이상 속도가 개선되었다. 이와 관련하여, 도 15는 데이터 생성 흐름도를 보여준다. Improvements in speed compared to the existing system were reviewed. The speed was improved by supporting VTK and GPU parallel processing specialized for fluid analysis result expression. Efficient management of large memory became possible by replacing the existing C# with C++. When the result file is visualized, only the result file of the selected date is read and expressed, so the limitation of the inquiry section is gone. By changing the object unit from Cell to Grid as a whole, speed improvement and memory usage reduction were achieved. It was possible to design a class structure to enable processing of large files. By using the lightweight VTU file format to store grid information, the speed is improved by more than 5 times compared to the existing system. In this regard, Fig. 15 shows a data generation flow chart.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - Examples of program instructions such as magneto-optical and ROM, RAM, and flash memory can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as those created by a compiler. contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as at least one software module to perform the operations of the embodiments of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with specific matters such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

1 : 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 시스템
10 : 수질예측모델링부
20 : 맵 DB 시스템
100 : 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치
110 : 생성부
120 : 추출부
130 : 가시화부
140 : 구축부
150 : 정합부1: 3D visualization system of water quality analysis data
10: Water quality prediction modeling unit
20: Map DB System
100: 3D visualization device of water quality analysis data
110: generator
120: extraction unit
130: visualization part
140: construction unit
150: matching part

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 수질예측모델링부에 의해 수행된 모델결과를 이용하여 수질예측대상에 대해 VTK격자정보를 생성하는 생성부;
상기 모델결과로부터 수직층 개수, 모의간격, 가시화 항목 리스트 및 수질 항목 리스트 중 적어도 하나를 포함하는 가시화 정보를 추출하는 추출부; 및
상기 VTK격자정보로부터 생성된 격자모델에 상기 가시화 정보 중 사용자에 의해 선택된 항목에 대응하는 스칼라값을 상기 모델결과로부터 읽어 들여서 색상을 통해 가시화하는 가시화부;를 포함하되,
맵 DB 시스템에 의해 제공되는 지형 정보를 이용하여 상기 수질예측대상에 대해 지형자료를 구축부; 및
상기 지형자료에 상기 격자모델을 정합하는 정합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치.a generator for generating VTK grid information for a water quality prediction target using the model results performed by the water quality prediction modeling unit;
an extracting unit for extracting visualization information including at least one of the number of vertical layers, a simulation interval, a list of visualization items, and a list of water quality items from the model result; and
A visualization unit that reads a scalar value corresponding to an item selected by a user among the visualization information in the grid model generated from the VTK grid information from the model result and visualizes it through a color;
a topographic data construction unit for the water quality prediction target using the topographic information provided by the map DB system; and
3D visualization apparatus of water quality analysis data, characterized in that it further comprises; a matching unit for matching the grid model to the topographic data. 제7항에 있어서,
상기 생성부는,
상기 모델결과로부터 2차원 셀을 구성하고,
상기 2차원 셀 및 상기 모델결과의 수직층 정보로부터 언스트럭쳐드 그리드 형태의 3차원 셀을 구성하는 것을 특징으로 하는 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치. 8. The method of claim 7,
The generating unit,
construct a two-dimensional cell from the model result,
3D visualization apparatus of water quality analysis data, characterized in that a 3D cell in the form of an unstructured grid is constructed from the vertical layer information of the 2D cell and the model result. 제8항에 있어서,
상기 격자모델과 상기 지형자료의 정합은 수직 정합과 수평 정합을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치. 9. The method of claim 8,
The three-dimensional visualization apparatus of water quality analysis data, characterized in that the matching of the grid model and the topographic data includes vertical matching and horizontal matching. 제7항에 있어서,
상기 지형자료는 상기 맵 DB 시스템에서 제공하는 상기 수질예측대상 중 관심영역에 대한 이미지 정보 및 상기 관심영역에 대한 표고 정보부터 구축되되,
상기 이미지 정보는 상기 관심영역을 적어도 일부 포함하는 제1 후보 영역에 대한 것으로서, 경위도 좌표계를 포함하며,
상기 표고 정보는 상기 제1 후보 영역 내에서 상기 관심영역을 적어도 일부 포함하는 제2 후보 영역에 대한 것으로서, 기설정된 크기의 격자 단위로 제공되며,
상기 표고 정보에 상기 이미지 정보를 매핑하여 구축되는 것을 특징으로 하는 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치. 8. The method of claim 7,
The topographic data is constructed from image information on the region of interest among the water quality prediction objects provided by the map DB system and elevation information on the region of interest,
The image information relates to a first candidate region including at least a part of the region of interest, and includes a longitude and latitude coordinate system,
The elevation information is for a second candidate region including at least a part of the region of interest within the first candidate region, and is provided in grid units of a preset size;
3D visualization apparatus of water quality analysis data, characterized in that it is constructed by mapping the image information to the elevation information. 제10항에 있어서,
상기 매핑된 결과물은 OBJ 파일 포맷을 갖는 것을 특징으로 하는 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치. 11. The method of claim 10,
The mapped result is a three-dimensional visualization apparatus of water quality analysis data, characterized in that it has an OBJ file format. 제7항에 있어서,
상기 모델결과는 시그마 좌표계의 수직층을 갖는 것을 특징으로 하는 수질 해석 데이터의 3차원 가시화 장치. 8. The method of claim 7,
The model result is a three-dimensional visualization apparatus of water quality analysis data, characterized in that it has a vertical layer of the sigma coordinate system.
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