높이값 측정해 평면지도에 반영
홍수 피해 예방에도 효과적

지난달 서울시에서 시민 편의를 위해 3차원 공간정보를 제공하기 시작했으며, 여수시와 무안군 등도 지하시설물의 효율적 관리를 위한 3차원 공간정보 구축에 착수했다. 우리 군에서도 지난 5월 미군이 군사지리정보국에서 제공한 3차원 공간정보를 이용해 빈 라덴을 제거한 이후 3차원 공간정보 제작을 위한 지형정보단을 창설했다.

김계현 인하대교수·지리정보공학

3차원 공간정보는 2차원 평면지도에 높이값을 추가해 입체감을 갖도록 만든 것으로 3차원 영화와 같이 현실감을 높인 것이다. 3차원 공간정보는 얼핏 2차원 공간정보에 높이값만 더하면 될 것 같아 제작이 어렵잖게 보이나 기술적으론 상당히 난해하다. 우선 2차원의 지형도에 높이값을 더해 3차원 지형을 구축한다. 높이값은 지상에서 위성항법시스템(GPS) 측량으로 얻을 수는 있으나 소요 시간과 비용이 너무 커서 경제성이 없다.

최근 들어 항공기에서 레이저 광선을 지상으로 발사해 지형의 굴곡에 따라 반사되는 파장값에서 지표면의 높이값을 추출하는 항공 라이다(Lidar)기술이 발전해 보다 경제적으로 이용 가능하다. 지상거리 수㎝ 간격으로 레이저 광선이 반사되므로 높이값이 대단히 많고 레이저 반사파의 잡음 제거와 위치오류의 보정 등 제반 수치해석이 난해하나, 최근 들어 관련 기술의 발달로 경제성이 높아졌다. 반면 워낙 높은 정밀도가 요구되므로 아직도 제작비용이 비싼 편이다.

이렇게 얻어진 높이값에 항공사진을 얹어서 컴퓨터에 연결된 도화기를 이용해 지상의 모든 시설물을 입체적으로 그려내게 된다. 이때 사용되는 항공사진은 동일한 지역을 좌우 양 방향에서 90% 이상 중첩되도록 찍은 것으로 도화기 좌우 양쪽에 항공사진을 걸어놓고 작업자가 좌우측 눈으로 동시에 보면서 그리게 된다. 3차원 영화나 TV를 볼 때 스테레오 안경을 착용하고 좌우측 눈의 간격이 느끼는 만큼 입체감을 느끼는 것과 같은 이치이다. 이런 과정을 거쳐 건물 같은 세부 시설물의 정보를 입력하는 단계를 거친다.

이러한 지상시설물과는 달리 지하시설물의 3차원 공간정보의 구축은 상대적으로 용이하다. 대표적인 도시 지하시설물로는 상수도와 하수도, 전기, 통신, 가스, 송유관 등을 들 수 있다. 이 경우에 3차원 높이값이란 지하에 매설된 시설물의 매설 깊이값을 의미한다. 이는 복잡한 작업과정 없이 단순 조사나 탐사에 의해 파악이 가능하다. 전국 84개 도시지역 대부분의 지하시설물은 깊이값이 파악된 만큼 3차원 공간정보의 표출을 위한 정보시스템 구축만으로 충분하다. 3차원 정보의 표출이 기술적으로 난해해 비용은 상대적으로 많이 드나 지상시설물의 3차원 공간정보 제작보다는 저렴하다.

이렇게 구축된 지상과 지하시설물의 3차원 공간정보는 다양한 형식의 3차원 지도로 출력이 가능해 도시계획부터 시설물관리, 조경, 건설, 환경, 방재 등 매우 광범위한 분야에 활용할 수 있다. 유비쿼터스 도시(u-City) 건설이나 텔레매틱스(Telematics)와 위치기반서비스(LBS) 등 정보통신기술(ICT) 기반 선진주거 환경 구현에도 필수이다. 3차원 지도를 활용하면 홍수 시 시가지의 예상 침수심이나 물이 찰 것으로 예상되는 아파트 층수, 지하시설물의 침수심 등을 예측해 피해를 예방할 수 있다. 매년 물이 역류해 시민 피해를 가중시키는 하수도 관거 관리도 선진국같이 평소 3차원 관리가 가능하다. 도시 지하에 거미줄같이 뻗어있는 하수도를 실시간 모니터링해 선제적 대응이 가능한 지능형 하수관리시스템의 구축에 3차원 공간정보는 필수이다. 서울 지하에만 뻗어있는 하수관거가 1만500㎞이니 이들 관거의 지능형 관리가 시급하다. 하수도를 더 이상 ‘물’로 보지 말고 3차원 공간정보로 대응해야 한다.

김계현 인하대교수·지리정보공학