KR20060125169A - 공간정보 구축방법 및 이를 이용한 재해대처용 모바일지이아이에스 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공간정보 구축방법 및 이를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템에 관한 것으로, 공간정보를 국내 현실에 맞는 데이터포맷으로 변환하고, 이러한 공간정보와 GPS를 이용하여 재해지역에 위치한 인력의 현재위치를 파악하고, 해당지역의 정보를 GPS수신기를 장착한 모바일 통신 시스템을 통해서 재해대처 인력에게 출력해줌으로써, 안전하고 효율적인 재해대처 작업이 이루어지도록 하는 공간정보 구축방법 및 이를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템에 관한 것이다.
재해, 산불, GPS, GIS, PDA
Description
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 공간정보 구축방법을 나타내는 순서도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템을 나타내는 도면.
본 발명은 공간정보 구축방법 및 이를 이용한 재해대처용 모바일 지리정보 시스템(GIS: Geographic Information System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공간정보를 국내 현실에 맞는 데이터포맷으로 변환하고, 이러한 공간정보와 GPS를 이용하여 재해지역에 투입된 지상진화대의 현재위치를 파악하고, 해당지역의 정보를 GPS수신기를 장착한 모바일 통신 시스템을 통해서 재해대처 인력에게 출력해줌으로써, 안전하고 효율적인 재해대처 작업이 이루어지도록 하는 공간정보 구축방법 및 이를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템에 관한 것이다.
최근까지 각종 화재, 홍수, 지진 등과 같은 자연재해 혹은 인재 발생시에 재해대처를 신속하게 처리하고 인명을 구조하기 위한 다양한 시스템들이 개발되고 있 다.
그러나, 재해 현장에 투입된 인력들의 이동상황이나 위치정보에 관한 정보가 실시간으로 이루어지지 않고 있으며, 특히 대규모 산불 진화 시 현장에 투입되는 인력을 안전하게 보호하기 위한 진화지역 내의 신속한 위험정보 입수와 상황분석은 거의 전무하다.
대한민국 실용신안등록출원 2000-27957호, 대한민국 특허출원 10-2001-62334호 등의 선행기술에는 산림 현장에 산불발생여부를 감지할 수 있는 카메라와 센서들을 구비하고, 상기 카메라와 센서들로부터 출력되는 신호를 산불관제센터로 전송하여, 산불발생여부를 즉시 파악할 수 있도록 하는 시스템들이 개발되어 제시되고 있다.
그런데, 상기 방법들로는 산불 발생시 신속한 산불진화를 위해 현장에 투입된 인력인 지상진화대의 이동 상황이나 위치정보에 관한 정보가 실시간으로 이루어지지 못한다.
특히, 산불이 대형화되고 진화대원이 실제로 현장에 투입되었을 경우, 진화대원의 위치를 파악할 수 있는 수단이 무전기외에는 없기 때문에 진화대원과의 실제 무선 통신을 통해서만 진화현장의 상황과 진화대원의 위치를 파악할 수 있으며, 상기 무선통신을 통한 진화대원의 위치파악은 진화대원이 해당 지역의 위치정보를 정확하게 알지 못하는 경우에는 진화대원의 실제 위치를 관제센터에서 파악하는 것이 사실상 불가능하다. 이와 같이 진화대원의 정확한 위치파악이 불가능하므로 주변의 시설물이나 수계, 임도, 등산로 등의 정보를 진화대원에게 제공할 수 없으며, 위급한 상황의 경우 주변 지형지물(묘지등)로 대피하기위한 정보획득이 어렵다.
최근 세계적으로 인터넷과 통신기술의 눈부신 발달과 LBS(Location Based Service)개념을 바탕으로 한 모바일 GIS는 재해 발생의 신속한 상황처리 보고 뿐만아니라 사고 예방과 종합분석. 평가에 이르기까지의 안전관리를 효과적으로 지원할 수 있는 유효한 정보시스템으로 이용될 수 있게 되었다.
그러나, 모바일 GIS시스템 개발을 위해서는 무선측위기술, LBS미들웨어기술, 대용량의 공간데이터 가공기술, GIS분석기술 등이 기반기술로 요구되고 있으나 아직 초기 개발단계에 있는 실정이다. 또한, 실제 국내외 모바일 GIS의 활용 및 기술력을 보면, PDA와 GPS를 활용하여 차량의 실시간 위치 및 이동량 조회를 통하여 긴급상황에 대하여 원활한 업무처리 서비스를 지원하는 긴급차량관제 시스템이 개발되고 있으나, 재해 현장에 투입된 인력의 이동상황이나 위치정보를 관제국에 실시간으로 파악하여 전송수신 하는데 미치지 못하고 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 먼저 지리정보를 국내 상황에 맞는 공간정보 데이터 포맷으로 구축하여 신속하고 정확한 지리정보를 얻을 수 있도록 하는 공간정보 구축방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 재해대처 인력이 보유하며 GPS수신기를 장착한 모바일 통신 시스템으로부터 출력되는 신호를 관제시스템에서 수신하여 재해대처 인력의 위치를 파악하고 파악된 위치의 공간정보를 해당 모바일 통신 시스템으로 전송하여 주는 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템을 제공하여, 재해대처 인력의 정 확한 위치파악과 함께 재해현장의 정보를 신속하게 송/수신할 수 있도록 하여 재해대처의 효율성이 향상되도록 하는 데 있다.
GIS에서는 기본적으로 포인트(Point), 아크/라인(Arc/Line), 다각형(Polygon) 의 3가지 종류의 공간 데이터 타입을 지원하여야 한다. 기본적으로 국립지도원 발행의 수치지도는 DXF(Drawing Interchange File)형태의 자료로 구성되어 있으며, 수치지도의 경우 제작 당시 대부분이 아크/라인 형태의 데이터 형태로 제작되어 있으므로 사용자가 필요로 하는 데이터 형태로의 전환이 필요하다.
이에 따라 본 발명은 기존의 DXF형태의 자료를 GCI형태로 전환하는데, 하기에서 도 1a 및 도 1b를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 공간정보 구축방법을 나타내는 순서도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 공간정보 구축방법의 데이터 변형예를 나타내는 개념도이다.
기존의 아크/라인형태의 DXF 수치지도를 커버리지(Coverage)자료형태로 먼저 변환하는 전 처리단계를 수행한 후, 다각형, 포인트 형태로 데이터를 변환하여 다각형, 포인트, 아크/라인형태의 SHAPE파일 형태의 자료를 얻고, 상기 얻어진 자료는 그래픽 수정을 거쳐 수정된 자료의 좌표를 경위도 좌표계에서 TM(Transverse Mercator)좌표계로 변환한 뒤, GIS에서 요구하는 자료포맷으로 변환하고, 그 후속작업으로 인접한 도엽끼리 붙여 여러 장의 도엽을 하나의 도엽으로 만드는 도면접합(Mapjoin)과정을 수행하며, 이 과정에서 도면 구역 밖으로 그려진 도형을 제거하고 지형지물의 위치를 정확하게 연결 및 부합시키는 과정을 포함한다. 이때 상기 공간정보에는 지도, 행정구역도, 수계, 등산로, 임도, 도로망, 묘지, 대피소 등의 각종 지리정보가 기록된다.
그리고, 이와 같이 변환된 데이터는 PDA와 같은 모바일 통신 시스템 전용 데이터로 압축되고, 이후 인덱스 맵이 구축되는데, 이를 하기에서 보다 상세하게 살펴본다.
보통 PDA와 같은 모바일 통신 시스템 환경은 일반 데스크탑 PC에 비하여 상대적으로 열악한 개발환경과 프로세스로 인하여 GIS서비스의 경우 DB의 경량화와 압축된 파일 기법이 반드시 필요하며, 특히 본 발명에 따른 Mobile GIS 기술 기반의 산불진화정보 관리시스템의 경우 실시간 내에 지상진화대의 산불진화 작업현황 및 산불진화환경정보와 최단거리 산불진화경로를 공간분석하고 이를 전송하기위해서는 최적의 경량화되고 압축화된 상태의 공간 데이터가 필요하다. 이를 위해 불필요한 자료를 과감히 삭제하고 차후 부가적인 기능을 추가하기 위해서 데이터 구조를 변화한 압축이 필요하다.
상기한 바와 같이 gci 압축 프로그램의 파일 포맷과 shape 파일 포맷을 비교분석한 결과 우선 shape 파일의 헤더부분 자료구조 형태는 Xmin, Ymin, Xmax, Ymax, Zmax, Zmin 등의 좌표데이터가 Double형인 8byte로 구성되어 있어 총 길이가 100byte인(김채승 등, 1999)반면, 본 발명에 따른 gci 파일의 헤더부분 자료구조 형태는 Double형의 자료유형을 4byte인 Single로 구성하고 아울러 2차원적인 공간상에서 필요 없는 Zmax, Zmin등의 정보는 삭제하여 총 길이가 32byte로 감소하는데, 하기의 표 1에 gci 압축 파일의 헤더파일 부분의 파일구조 정보를 나타낸다.
그리고, 상기한 바와 같이 정의된 헤더 파일에 지형 유형 형태에 따라 포인트, 라인, 폴리곤의 자료구조가 덧붙여지는데, 이중 포인트의 경우를 살펴보면 shape 파일의 경우 레코드 헤더와 레코드 내용으로 구성되어 있으며 이중 레코드 헤더는 레코드 번호, 레코드 길이를 나타내는 8byte와 지리 유형, 좌표 정보를 나타내는 레코드 내용의 20byte로 구성되는(김채승 등, 1999)반면, 본 발명에 따른 gci 압축 파일은 레코드 헤더와 레코드 내용을 하나로 통합하여 일련번호, X, Y의 좌표 정보로 12byte로 구성하므로 즉, gci의 압축 파일 중 지리 유형이 포인트인 경우 총 파일 길이는 헤더부분의 32byte와 한 레코드 수당 12byte로 평균적으로 약 50%정도 압축효과를 얻을 수 있으며, 표 2는 지형 유형이 포인터인 경우gci 파일 데이터 구조를 나타낸다.
다음으로 지형 유형이 라인과 폴리곤인 경우 shape파일의 자료구조를 살펴보면, 지리 유형정보, 데이터의 경계(좌상단 X, Y좌표와 우하단 X, Y좌표), 총 부분수, 총 포인트 수, 한 부분에서의 시작포인터 위치, 각 포인트별 좌표 정보들로 구성되어있는(김채승 등, 1999)반면, gci 파일은 일련번호, 총 부분수, 총 포인트수, 각 부분의 일련번호, 배열로 이루어진 각 포인트별 좌표정보 등으로 구성되어 있으며, 표 3은 라인과 폴리곤의 지리유형 구조를 가진 gci 파일 데이터 구조를 나타낸다.
이와 같이 압축된 gci파일 데이터의 성능을 평가하기 위하여 의성지역 1:5,000 축척의 238도엽에 대한 수치 지형도의 원 데이터인 1.38GB의 .dxf 파일 포맷에서 불필요한 데이터의 삭제 및 통합을 수행하여 139MB의 경량화된 shape 파일로 변환하고, 이렇게 용량이 줄어든 shape 파일을 대상으로 gci 압축 프로그램을 수행한 결과 총 데이터의 용량은 63MB로서 shape 파일 포맷 보다 무려 55% 이상의 압축 효과를 얻을 수 있었다. 즉, 건물 레이어, 등고선 레이어, 지명 레이어가 shape 파일인 경우 12.3MB, 72.1MB, 0.3MB인 데이터 용량이 5.1MB, 35.3MB, 0.13MB로 높은 압축률을 보였으며 특히 데이터 용량이 23.1MB인 하천의 경우 8.7MB로 62%의 최고의 높은 압축률을 보였다.
표 4는 Mobile GIS 기술 기반의 산불진화정보 관리시스템에 운영될 공간 데이터의 용량 크기와 압축률을 나타낸 것이다.
그리고, 상기한 바와 같이 압축된 공간 DB를 수치지도 기준 1:5,000 도엽크기의 셀로 분할하고, 차후 분할된 데이터는 PDA 위치의 해당위치에 따라 가로, 세로 3개 도엽 즉, 9개 도엽을 서버로부터 데이터를 전송받아 PDA에 저장 디스플레이 할 수 있도록 인덱스 맵을 형성한다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로 상기 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템은, GPS수신기를 장착한 재해대처 인력 및 장비용 모바일 통신 시스템과, 상기 모바일 통신 시스템으로부터 출력되는 신호를 수신하여 재해대처 인력 및 장비의 위치를 파악하고 파악된 위치의 주변정보를 저장된 공간정보로부터 검색하여 해당 PDA로 전송하여 주는 관제시스템으로 구성되어, 재해대처 인력 및 장비의 정확한 위치파악과 함께 재해 현장의 정보를 신속하게 송/수신할 수 있도록 한다. 상기 공간정보 데이터는 관제시스템으로부터 모바일 통신 시스템으로 전송될 수도 있고, 모바일 통신 시스템 자체 메모리에 저장될 수도 있다.
상기 모바일 통신 시스템은 영상 촬영 수단이 구비되어 있어서, 주변의 상황을 촬영하여 관제시스템으로 전송할 수 있고, 관제시스템에서는 상기 모바일 통신 시스템으로부터 출력되는 현장상황 영상을 재가공한다. 즉, 자체 데이터베이스에 기록된 해당 지역의 지리정보를 현재상황으로 변경하여 다시 모바일 통신 시스템으로 전송하여, 모든 재해대처 인력이 해당지역의 정보를 확인할 수 있도록 한다.
또한, 상기 모바일 통신 시스템은 화면상에 출력되는 지도상의 실제거리를 측정하여 표시할 수 있으며, 자체 지도탐색기능(Map Query)기능을 이용하여 속성정보제공이 가능하며, 관제시스템과의 통신을 통하여 주변상황에 대한 정보를 실시간으로 검색하여 제공받을 수 있다. 상기 지도탐색기능은 데이터베이스 내의 속성정보를 이용하여 조건에 부합한 결과를 검색하여 이를 지도에 나타내는 기능으로서, 특히 대규모 산불진화 시 가장 중요한 도로. 수계. 저수지 정보를 신속히 검색하여 효율적인 산불진화가 가능하도록 한다.
한편, 상기에서 위치정보를 검색하기 위해서는 현재 GPS시스템에서 운영하는 좌표체계인 WGS 84 좌표체계를 한국 경위도좌표계로 변환한 뒤, 이를 다시 TM좌표로 변환한다.
상기에서, GPS(Global Positioning System)는 지구의 대기권 상에서 움직이는 GPS 위성으로부터 위성 전파를 수신 받아 위성과의 전파 수신 거리를 산정함에 의해 현재 위치를 검출하는 시스템을 말한다.
도 2a는 본 발명에 따른 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템을 나타내는 블록도이며, 도 2b는 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템의 실시예를 나타내는 개념도로써, 본 발명의 일 실시예로서 산불진화를 살펴본다.
본 발명에 따른 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템은, GPS수신기(12)를 장착한 지상진화대용 PDA(10)와, 상기 PDA(10)로부터 출력되는 신호를 수신하여 지상진화대의 위치를 파악하고 파악된 위치의 주변정보를 해당 PDA(10)로 전송하여 주는 관제시스템(20)으로 구성된다.
상기 관제시스템(20)은, PDA(10)와 송수신을 담당하는 송수신부(21), 사용자가 인식할 수 있도록 입력되는 정보를 표시해주는 표시부(22), 각종 정보가 저장되는 데이터베이스(23), 각종 동작 모드 등을 선택하여 입력할 수 있는 키입력부(24), PDA(10)로부터 출력되는 GPS신호를 바탕으로 지상진화대원의 위치를 파악하여 해당 위치를 자체 표시부(22) 혹은 PDA(10)로 출력하며 키입력부(24)로부터 출력되는 명령제어신호에 따라 표시부(22) 혹은 송수신부(21)로 동작제어 신호를 출력하는 제어부(25)로 구성된다.
본 발명의 PDA(10)는 이미 공지구성으로써 그 상세한 설명은 생략하나, 상기 PDA(10)에는 영상 촬영 수단(14)이 구비되어 있어서, 주변의 상황을 촬영하여 관제시스템(20)으로 전송할 수 있다. 관제시스템(20)에서는 상기 PDA(10)로부터 출력되는 현장상황 영상을 재가공하는데, 자체 데이터베이스(26)에 기록된 해당 지역의 지리정보를 현재상황으로 변경하여 다시 PDA(10)로 전송하여, 지상진화대원이 해당지역의 정보를 확인할 수 있도록 한다.
또한, 상기 PDA(10)는 화면상에 출력되는 지도상의 실제거리를 측정하여 표시할 수 있으며, 자체 Map query기능을 이용하여 자체 데이터베이스(16)에 기록된 자료 중에서 검색조건에 부합한 결과를 검색할 수 있으며, 관제시스템(20)과의 통신을 통하여 주변상황에 대한 정보를 실시간으로 검색하여 제공받을 수 있다.
본 발명의 일 실시례로서 산불진화시스템을 설명 한다.
산불이 발생되면 관제시스템(20)은 산불의 발생위치를 파악한 후, GPS수신기(12)가 장착된 PDA(10)를 보유한 지상진화대원을 현장에 투입시킨다.
이에 관제시스템(20)은 PDA(10)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 진화대원들의 현재 위치를 정확하게 파악하고 진화를 위한 지령을 전달하며, 해당 진화대원들은 PDA(10)를 통해서 현재 위치 주변의 지리정보를 정확하게 확인할 수 있게 되므로, 진화의 효율성이 향상된다.
한편, 상기한 GPS수신기는 진화대원 외에 헬기에도 장착가능하며, 이 경우 관제시스템의 데이터베이스에는 헬기관련 정보가 기록되고, 표시부에는 헬기의 위치 및 이동경로가 정확하게 표시되므로, 산불발생시 진화용 헬기의 관리를 용이하게 할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 재해발생시에 재해현장의 상황을 관제국에서 정확하고 신속하게 확인할 수 있으며 , 현장에 파견된 인력은 주변의 시설물 및 지리정보를 쉽게 검색할 수 있어서, 재해대처 효율이 향상되는 효과가 있다.
특히, 산불 진화에 적용될 경우, 지상진화대의 안전한 업무지원과 과학적인 초동진화가 기능하여 기존에 소요되는 산불관리로 인한 인력과 경비의 절감을 가져올 수 있으며, 실시간에 정확한 산불진화 상황과 주변 진화환경 정보를 획득함으로써 중앙관제국의 일관성 있는 산불 진화명령체계를 구축할 수 있다.
Claims (10)
- 아크/라인형태의 DXF형태의 수치지도를 커버리지(Coverage)형태로 전처리하는 과정,전처리된 지도 데이터를 다각형(Polygon),포인트(Point)형태로 변환하여 다각형,포인트,아크/라인형태의 자료를 얻는 과정,상기 다각형,포인트,아크/라인형태로 얻어진 자료를 그래픽 수정하는 과정,수정된 자료의 좌표를 경위도 좌표계에서 TM(Transverse Mercator)좌표계로 변환하는 과정,상기 TM좌표계로 변환된 데이터를 GIS에서 요구하는 자료포맷으로 변환하는 과정,상기 GIS 포맷으로 변환된 인접한 도엽끼리 붙여 하나의 도엽으로 만들며, 이 과정에서 도면 경계를 부분적으로 부합하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공간정보 구축방법.
- 제 1항에 있어서, 상기한 바와 GIS파일 포맷으로 변경한 파일을 압축하는데, 헤더부분을 4byte인 Single로 구성함과 아울러 2차원적인 공간상에서 필요 없는 Zmax, Zmin등의 정보는 삭제하고, 상기 헤더부분에 추가되는 포인트 자료구조는 레코드 헤더와 레코드 내용을 하나로 통합하여 일련번호, SINGLE형태의 X, Y 좌표 정보로 구성하고, 헤더부분에 추가되는 라인과 폴리곤의 자료구조는 일련번호, 총 부 분수, 총 포인트수, 각 부분의 일련번호, SINGLE형태의 각 포인트별 X,Y좌표정보 로 구성하는 것을 특징으로 하는 공간정보 구축방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 GIS파일 포맷으로 변경된 데이터에서 인덱스 맵을 구축하는 것을 특징으로 하는 공간정보 구축방법.
- GPS수신기를 장착한 재해대처 인력 및 장비용 모바일 통신 시스템과,상기 모바일 통신 시스템으로부터 출력되는 신호를 수신하여 재해대처 인력 및 장비의 위치를 파악하고 파악된 위치의 주변정보를 상기 제 1항에서 구축된 공간정보로부터 검색하여 해당 PDA로 전송하여 주는 관제시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
- 제 4항에 있어서, 상기 모바일 통신 시스템의 메모리에는 상기 공간정보 데이터가 저장되는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
- 제 4항에 있어서, 상기 모바일 통신 시스템에는 영상 촬영 수단이 구비되어, 촬영된 영상을 관제시스템으로 전송하고, 관제시스템에서는 상기 모바일 통신 시스템으로부터 출력되는 현장상황 영상을 데이터베이스에 기록된 해당 지역의 정보와 대체하여 모바일 통신 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
- 제 4항내지 6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 모바일 통신 시스템은 화면상에 출력되는 지도상의 실제거리를 측정하여 표시하는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
- 제 4항내지 6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 모바일 통신 시스템은 Map query기능을 이용하여 자체 데이터베이스에 기록된 자료중에서 검색조건에 부합한 결과를 검색하는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
- 제 4항내지 6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 모바일 통신 시스템은 관제시스템과의 통신을 통하여 주변상황에 대한 정보를 실시간으로 검색하여 제공받는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
- 제 4항에 있어서, 상기 위치정보를 검색하기 위해서는 GPS시스템에서 운영하는 좌표체계인 WGS84좌표체계를 경위도좌표계로 변환한 뒤, 이를 다시 TM(Transverse Mercator)좌표로 변환하는 것을 특징으로 하는 공간정보를 이용한 재해대처용 모바일 지아이에스 시스템.
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