디지털트윈 시공간 현상 정보 가시화 사례와 과제 - 한국지도학회 2024년 춘계학술대회 발표 자료
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안녕하세요? 2024년 6월 1일 고려대학교에서 개최된 한국지도학회 춘계학술대회에서 발표한 자료입니다. 디지털트윈에서 시공간 현상 정보를 가시화한 사례와 이의 구현의 어려움에 관해 발표했습니다.
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[수리/수문 시뮬레이션]
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 수리/수문/수질
03
https://www.youtube.com/watch?v=IoG3SjvvzhA](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-7-320.jpg)
![- 8 -
[소음 시뮬레이션]
<남양주 왕숙 2지구 소음 시뮬레이션>
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 소음
03
https://www.youtube.com/watch?v=p-SwCvKr-8I](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-8-320.jpg)
![- 9 -
[바람장 시뮬레이션]
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 바람장
03
<과천 지구 바람장 시뮬레이션>
https://www.youtube.com/watch?v=Dt0EE6a_HXc](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-9-320.jpg)
![- 10 -
[유해 화학물질 누출 영향 시뮬레이션 ]
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 유해 화학물질
03](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-10-320.jpg)
![- 11 -
[유해 화학물질 누출 영향 시뮬레이션 ]
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 유해 화학물질
03](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-11-320.jpg)
![- 12 -
[복합 재난 시뮬레이션]
https://www.youtube.com/watch?v=QxihwavU6ec
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 복합 재난
03](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-12-320.jpg)
![- 13 -
[기상청 수치모델 가시화]
https://www.youtube.com/watch?v=E5FklafXj8c
환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 수치모델
03](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-13-320.jpg)
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[대기질 / 악취 시뮬레이션]
레이어 1개의 데이터 구성
데이터해석
기술적 어려움
04](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-15-320.jpg)
![- 16 -
[대기질 / 악취 시뮬레이션]
데이터경량화및변환:7개층4.45GB원본데이터를총65.5MB의PNG파일로변환(원본대비1.5%수준,공사중PM10기준)
하나의 Time Stamp 데이터를 하나의 PNG로 변환
기술적 어려움
04](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-16-320.jpg)
![- 17 -
[대기질 / 악취 시뮬레이션]
가시화:VolumeRendering을이용한애니메이션구현
Volume Rendering을 이용해
애니메이션 프레임 1장을 만드는 과정
Volume Rendering – Ray Casting
- 기체를 통과하여 카메라의 상에 맺히는 빛이 기체 볼륨 내 지점과
충돌했을 때 보여야 할 색에 대해 모든 투과지점 별로 색을 합산해서
이미지 픽셀의 색을 결정하는 방식
기술적 어려움
04](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-17-320.jpg)
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[대기질 / 악취 시뮬레이션]
가시화:부드러운애니메이션프레임생성–공간적/시간적불연속성제거
기술적 어려움
04](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-18-320.jpg)
![- 19 -
[대기질 / 악취 시뮬레이션]
가시화구현
기술적 어려움
04](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-19-320.jpg)
![- 20 -
[시공간 현상정보 가시화를 위한 새로운 국제 표준 제안]
<Tile Map Service>
<Vector Tile Service>
<3D Tiles>
<Voxel Tiles?>
기술적 어려움
04](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-20-320.jpg)
![- 21 -
기술적 어려움
04
[국제표준화기구인 OGC에 시공간 현상정보 가시화를 위한 새로운 국제 표준 제안- Voxel Tiles]](https://image.slidesharecdn.com/spatio-temporaldatavisualization-240615072052-6a8925ca/85/2024-21-320.jpg)
디지털트윈 시공간 현상 정보 가시화 사례와 과제 - 한국지도학회 2024년 춘계학술대회 발표 자료
- 1. 디지털트윈 시공간 현상 정보 가시화 사례와 과제 신상희 [email protected] 2024년 6월 1일 <2024년 한국지도학회 춘계학술대회>
- 2. 환경 디지털트윈의 특성 01 - 2 - <Source: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266638992100221X> <Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/env.2789> <Sourcehttps://www.nature.com/articles/s41558-021-00986-y> 환경 디지털트윈 도전 과제 ① 환경 분야 데이터 과학 및 AI ② 프로세스 및 데이터 모델 통합 ③ 복잡성 : 데이터 복잡성, 이질성, 시공간적 성격, 불확실성에 기반한 추론 : 환경 분야 데이터 모델과 프로세스 모델에 대한 이해와 이에 기반한 SW 아키텍처 : 복잡계 성격. 요소들간의 상호작용, 결합, 되먹임, 역학 등을 통합적으로 고려 필요
- 3. ICT 기반의 환경영향평가 기술 개발 – 개요 02 - 3 - 사업 목적 : 개발사업이 미치는 환경영향을 3D 시각화하여 객관적이고 표준화된 평가가 가능하도록 ICT 융합기술 기반의 환경영향 예측·평가 및 의사결정 지원 기술개발 사업 기간 주요 내용 : 2020년 ~ 2024년(총 5년) 중점분야 기술개발 주요내용 ICT기반환경영향평가 의사결정지원기술 축적된 환경영향평가 정보와 21개 항목별 환경 데이터를 수집·분석하여 개발 사업의 환경영향 예측·평가를 고도화 할 수 있는 기술 개발 ICT 기반의 환경영향평가 의사결정 지원기술 개발
- 4. ICT 기반의 환경영향평가 기술 개발 – 추진 배경 02 - 4 - 원문과 도서 중심 비전문가도 쉽게 이해할 필요성 동적인 시각화 제공 필요 의견수렴과정이 제한적 불필요한공정성, 신뢰성문제 야기 시민참여의 어려움 향후 향후 연구 추진배경 ICT 융복합을 통한 사용자참여 증진 BIM, Digital Twin 등의 등장에 대비 미래 변화 대비 현재 원문과 도서 중심의 영향평가 정보 제공 전문가가 아니면 이해하기 어려운 정보 실시간 시뮬레이션 불가 변화하는 ICT 환경 대비 미비 영향평가 과정에 시민 참여의 어려움 이해당사자간 소통 체계 미흡 항목별 동적인 시각화를 통해 정보 제공 지도, 3차원, 그래픽을 중심으로 일반 시민도 이해하기 쉬운 정보 제공 사용자가 직접 실시간으로 각종 시뮬레이션 수행 하고 그 결과 표출 AI, BIM, Digital Twin, Metaverse 등 변화하는 ICT 환경 대비 및 수용 웹, 모바일을 통해 이해당사자나 시민이 영향평가 전 과정 투명하게 모니터링 통합된 플랫폼을 통해 이해당사자간 소통 증진 환경영향평가 의사결정지원 시공간 표출시스템
- 5. ICT 기반의 환경영향평가 기술 개발 – 연구 구성 체계 02 - 5 - 스크리닝 자동화 스코핑 지원 접근 가능한 대화형 환경평가서 환경 데이터 허브 사후모니터링 적용 정보·등록 정보·등록 정보·등록 정보·등록 통합 1과제 통합 2과제 디지털 환경영향평가 작성공간 통합 3과제 검토과정 알고리즘화 통합 4과제 통합 5과제 영향 모델링 정보·구축 정보·구축 정보·등록
- 6. ICT 기반의 환경영향평가 기술 개발 – 연구 구성 체계 02 - 6 - 통합 3 과제 – Digital EIA 표출 플랫폼 통합 1, 2, 4, 5 과제 다양한 영향평가 알고리즘 활용 및 시·공간 표출 시스템 개발을 통한 환경영향평가 소통 강화 및 의사결정 검토 과정 효율성 제고 사업자/대행자 01 적절한개발사업설계/평가 개발사업의환경매체별환경영향및 제도적적정성 파악용이 신속한환경영향대안정보획득으로 평가과정중 내·외부검토용이 Hard –copy문서에서템플릿형태로평가서작성 검토자/협의자 02 과학적·효율적검토가능 신뢰성이높은(준)실시간환경 데이터검토가능 웹으로제출된환경영향평가서의정밀하고효율적인 검토가능 검토자와의긴밀한의사결정가능 주민 / 일반시민 03 환경영향평가참여제고 3차원/ 4차원지리정보,BIM, Easy finger 서비스 활용 개발사업정보및 개발 전/후환경정보비교가능 높은환경영향이해로주민참여제고 이해관계자1 이해관계자2 이해관계자3 데이터 표준화모듈 3D가시화 모듈 모델링 모듈 통계분석 모듈 공간분석 모듈 알고리즘 모듈 외부데이터 내부데이터 3D객체 지형도 / 지적도 용도지역지구도 도로망도 / 교통정보 인구/ 경제 등 통계 위성 / 항공 영상 등 자연생태환경 대기환경 수환경 토지환경 생활환경 등 대상 사업지 BIM CAD/MESH 등 공간 정보 표준 준수 다양한 알고리즘 제공 스코핑알고리즘 활용시·공간 표출기술 BIM&GIS(3D) 시·공간 표출기술 (영향평가) 영향예측및 검토지원모델 모의/표출기술 대안평가/이지핑거 알고리즘 모의/표출기술 시 · 공간 표출 활용 시스템
- 7. - 7 - [수리/수문 시뮬레이션] 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 수리/수문/수질 03 https://www.youtube.com/watch?v=IoG3SjvvzhA
- 8. - 8 - [소음 시뮬레이션] <남양주 왕숙 2지구 소음 시뮬레이션> 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 소음 03 https://www.youtube.com/watch?v=p-SwCvKr-8I
- 9. - 9 - [바람장 시뮬레이션] 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 바람장 03 <과천 지구 바람장 시뮬레이션> https://www.youtube.com/watch?v=Dt0EE6a_HXc
- 10. - 10 - [유해 화학물질 누출 영향 시뮬레이션 ] 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 유해 화학물질 03
- 11. - 11 - [유해 화학물질 누출 영향 시뮬레이션 ] 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 유해 화학물질 03
- 12. - 12 - [복합 재난 시뮬레이션] https://www.youtube.com/watch?v=QxihwavU6ec 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 복합 재난 03
- 13. - 13 - [기상청 수치모델 가시화] https://www.youtube.com/watch?v=E5FklafXj8c 환경 디지털트윈 몇몇 구현 사례 – 수치모델 03
- 14. - 14 - <유해 화학물질 확산 시뮬레이션> <NO2 확산 시뮬레이션> Source data spec: - Coverage area : 15km x 15km(cell size 100m x 100m) - Coverage height : 0~3km (8 layers) - Time duration : 3 hours (1 min interval, 180 timestamps) - Data size : 1.3GB (ASCII format) Source data spec: - Coverage area : 30km x 30km(cell size 200m x 200m) - Coverage height : 0~200m (7 layers) - Time duration : 1 year(1 hour interval, 8,760 timestamps) - Data size : 114GB (ASCII format) 기술적 어려움 04
- 15. - 15 - [대기질 / 악취 시뮬레이션] 레이어 1개의 데이터 구성 데이터해석 기술적 어려움 04
- 16. - 16 - [대기질 / 악취 시뮬레이션] 데이터경량화및변환:7개층4.45GB원본데이터를총65.5MB의PNG파일로변환(원본대비1.5%수준,공사중PM10기준) 하나의 Time Stamp 데이터를 하나의 PNG로 변환 기술적 어려움 04
- 17. - 17 - [대기질 / 악취 시뮬레이션] 가시화:VolumeRendering을이용한애니메이션구현 Volume Rendering을 이용해 애니메이션 프레임 1장을 만드는 과정 Volume Rendering – Ray Casting - 기체를 통과하여 카메라의 상에 맺히는 빛이 기체 볼륨 내 지점과 충돌했을 때 보여야 할 색에 대해 모든 투과지점 별로 색을 합산해서 이미지 픽셀의 색을 결정하는 방식 기술적 어려움 04
- 18. - 18 - [대기질 / 악취 시뮬레이션] 가시화:부드러운애니메이션프레임생성–공간적/시간적불연속성제거 기술적 어려움 04
- 19. - 19 - [대기질 / 악취 시뮬레이션] 가시화구현 기술적 어려움 04
- 20. - 20 - [시공간 현상정보 가시화를 위한 새로운 국제 표준 제안] <Tile Map Service> <Vector Tile Service> <3D Tiles> <Voxel Tiles?> 기술적 어려움 04
- 21. - 21 - 기술적 어려움 04 [국제표준화기구인 OGC에 시공간 현상정보 가시화를 위한 새로운 국제 표준 제안- Voxel Tiles]
- 22. 신상희 [email protected] 감사합니다. The Geospatial Company Acknowledgment: This work was supported by Korea Environment Industry & Technology Institute(KEITI) through 'Advanced Technology Development Project for Predicting and Preventing Chemical Accidents' program and 'The Decision Support System Development Project for Environmental Impact Assessment' program, funded by Korea Ministry of Environment(MOE)(grant number: RS-2022-KE002176 and 2020002990005).