FARO | 지리 공간 매핑의 미래

우리는 언제 존재합니까, 당신에게 묻습니다? 때때로 우리는 우리가 어디에 있는지 안다고 생각하지만, 실제로 우리가 언제 존재하는지는 모릅니다. - 조지 칼린(George Carlin), 미국 코미디언, 1937-2008

Original Source - FARO Technologies

지리 공간 매핑의 겸손한 시작

사람, 물리적 구조물, 자연물, 지형, 또는 그들 사이의 비공간적 및 공간적 데이터 상호 관계 등 우리가 어디에 있는지를 아는 것은 서기 150년경부터 문명의 이정표였습니다. 그때 그리스 태생의 프톨레마이오스가 약 8,000개 위치에 대한 위도와 경도 좌표를 사용한 최초의 지도인 '지리학(Geographia)'을 출판했습니다.

2세기의 겸손한 시작 이래로 지리 공간 매핑은 상당히 발전했습니다. 처음에는 기록 보관의 개선과 지구상의 지점 간 거리 측정의 정확도 향상을 통해, 나중에는 더 정밀한 천문학적 계산, 세계 일주, 그리고 향상된 지리 공간 기술을 통해 발전했습니다.

지리 공간 매핑의 최근 역사

18세기와 19세기에 이르러 세계 지도는 오늘날 우리가 알고 있는 것과 비슷해지기 시작했습니다. 소유지 경계선, 카운티 경계, 인구 통계 및 인구 이동을 시각화하기 위해 상세한 물리적 지도가 작성되었습니다. 1832년 프랑스 지도 제작자 샤를 피케(Charles Picquet)는 파리의 콜레라 발병을 추적하는 최초의 열 지도(Heat Map) 중 하나를 만들었으며, 이는 지리 공간 매핑의 초기 획기적인 발전이었습니다.

기술의 시대

손으로 그린 지도 이후에는 사진, 항공 사진, 사진 측량, 레이더, 위성 이미지 및 3D 레이저 스캐닝이 등장했습니다. 이 모든 것은 세상을 시각화하고 매핑하는 인류의 능력을 향상시켰으며, 지리 공간 데이터 세트를 단일 형식으로 오버레이할 수 있는 능력을 더했습니다. 처음에는 투명 필름과 오버헤드 프로젝터를 사용했고, 나중에는 점점 더 강력해지는 컴퓨터를 사용하여 3D 디지털 모델을 생성했습니다.

그렇다면 지리 공간 매핑이란 무엇입니까?

지리 공간 매핑은 이러한 발전의 결과물입니다. 이는 공간 데이터와 비공간 데이터(인공물, 자연물, 텍스트/수치/범주형 데이터)를 지리적 위치 좌표의 정확성과 함께 시각화하는 인터페이스입니다.

"특정 요구 사항을 해결하기 위해 맞춤형 지도를 생성할 수 있는 공간 시각화 방법입니다. 주요 목적은 지리적 좌표가 있는 항목을 지리적 프레임워크에 표시하여 지도상에 물리적 세계를 표현하는 것입니다. 기존 지리 공간 데이터와 지리적 및 지상 데이터베이스를 분석하기 위해 다양한 접근 방식, 솔루션 및 지리 정보 시스템(GIS) 소프트웨어를 사용할 수 있습니다." - Imma Mwanj, 버지니아 공대 데이터 큐레이터.

지리 공간 매핑을 구성하는 요소

지리 공간 매핑 데이터를 생성하려면 여러 요소의 조정이 필요합니다.

• 하드웨어

  3D 레이저 스캐너, 위성, 드론 및 항공 사진 장비.

• 소프트웨어

  데이터를 수집, 처리 및 분석하기 위한 Esri의 ArcGIS, QGIS(Quantum GIS) 및 GRASS GIS(지리적 자원 분석 지원 시스템).

• 공간 데이터

  벡터(선, 다각형 및 점으로 구성된 개별 기하학적 객체로 지리적 특징을 나타내는 지리 공간 데이터) 및 래스터(각 픽셀에 고도, 온도 또는 토지 피복 유형과 같은 표면 정보를 포함하는 정규 크기의 픽셀).

• 비공간 데이터

  설문 조사, 인구 조사 정보, 행정 기록, 비즈니스 데이터베이스, 재무 보고서, 센서 데이터 및 소셜 미디어 피드.

• 데이터를 수집하고 입력하는 사람

  크라우드소싱 모델에 유용함(예: Waze).
  
  

오늘날의 지리 공간 매핑

오늘날 지리 공간 데이터와 이를 처리하는 데 필요한 소프트웨어는 어디에나 있습니다. Google 지도는 틀림없이 GIS의 가장 위대한 대중적 업적입니다. 위성 기반 GPS(Global Positioning System)를 기반으로 구축되어, 처음으로 일반인이 지구상의 모든 위치에 대한 고품질 지도에 액세스할 수 있게 되었습니다. 그리고 가장 사용자 친화적인 형식으로 액세스할 수 있게 되어, 10여 년 전에 시작된 휴대용 GPS 수신기 혁명을 발전시켰습니다.

공간 데이터와 오버레이된 Google 지도는 이제 대중교통 경로, 자전거 도로, 실시간 교통 상황, 지형, 스트리트 뷰(지도 데이터와지상 사진 시각 데이터를 결합한 것), 대기 질 및 산불 정보를 포함합니다. 스마트폰과 태블릿에서 노트북, 데스크톱 및 수십 개의 웨어러블 기기에 이르기까지 정확한 위치 정보는 당연한 것으로 여겨집니다.

GPS 그 이상 - 지리 공간 매핑 응용 분야

지형 정보학이 깊이 통합되면서 "지리 공간 매핑이 관여하지 않는 분야가 무엇인가?"라고 묻는 것이 타당할 정도입니다. 답은 '거의 없다'입니다.

지리 공간 매핑은 다양한 분야에서 활용되고 있습니다:

• 도시 계획:

  토지 이용 패턴, 구역 규정 및 도시 성장을 분석하여 인프라 개발, 교통 네트워크 및 주거 또는 상업 지역을 계획합니다. 또한 지능형 교통 시스템 및 데이터 기반 폐기물 관리를 포함한 스마트 시티 이니셔티브를 촉진합니다(뉴욕시가 개척하고자 하는 분야).

• 자연 자원 관리:

  산림 관리, 작물 모니터링, 정밀 농업 및 유역 관리에 사용됩니다. 토지 이용을 최적화하고 환경 조건을 모니터링하며 지속 가능한 자원 관리 관행을 계획합니다. 수문학자와 수자원 관리자는 이를 사용하여 유역을 분석하고 수질을 모니터링하며 홍수 위험을 평가하고 물 분배 시스템을 관리합니다.

• 환경 보존 및 모니터링:

  산림 관리, 작물 모니터링, 정밀 농업 및 유역 관리에 사용됩니다. 토지 이용을 최적화하고 환경 조건을 모니터링하며 지속 가능한 자원 관리 관행을 계획합니다. 수문학자와 수자원 관리자는 이를 사용하여 유역을 분석하고 수질을 모니터링하며 홍수 위험을 평가하고 물 분배 시스템을 관리합니다.

• 교통 계획:

  교통 패턴을 분석하고 운송 경로를 최적화하며 대중교통 시스템을 계획하여 효율성을 높이고 혼잡을 줄입니다. 또한 이 기술은 배송을 추적하고 배송 경로를 개선하며 재고를 실시간으로 관리하여 운영을 간소화하고 비용을 절감할 수 있습니다.

• 재난 관리 및 공공 안전:

  피해를 평가하고 구조적 붕괴 또는 2차 폭발 위험이 있는 지역을 식별하며 구조 작업을 조정하고 구조 자원을 할당하는 데 사용됩니다. GIS는 또한 범죄 패턴과 순찰 분포를 분석하고 범죄 핫스팟을 식별하여 불법 활동을 예방하고 조사합니다.

위의 목록이 충분히 포괄적이지 않다면, 지리 공간 매핑은 의료, 관광, 접대 및 부동산 분야로도 진출하고 있습니다.

지리 공간 매핑 기술

범죄 매핑 참조에서 알 수 있듯이, 일부 업무 분야에서는 인식하지 못한 채 이미 지리 공간 분석을 수행하고 있었습니다. 마찬가지로, 다양한 데이터 포인트로 3차원 지도를 레이어링하는 것은 본질적으로 빌딩 정보 모델링(BIM)입니다. 컴퓨터 지원 설계(CAD)도 마찬가지입니다.

LiDAR 및 지리 공간 매핑

FARO의 관점에서 볼 때, 회사의 가장 지리 공간 매핑이 가능한 두 가지 도구는 FARO® Orbis(TM) 모바일 레이저 스캐너와 Focus Premium 레이저 스캐너입니다.

FARO Focus Premium

FARO Focus Premium(TM)은 Flash Technology(TM)로 구동되는 Hybrid Reality Capture(TM)를 갖추고 있습니다. 이는 3D 스캔의 정확성과 파노라마 카메라의 속도를 결합한 시스템입니다. 이를 통해 Focus는 30초 이내에 빠른 스캔을 수행할 수 있으며, 컬러 360° 이미지를 통해 스캔 시간을 최대 50% 절약할 수 있습니다.

FARO Orbis

Orbis의 핵심은 이미 SLAM(동시 위치 추정 및 지도 작성) 알고리즘 덕분에 부분적인 위치 도구가 되어 있다는 점입니다. 이 알고리즘을 통해 Orbis는 생성 중인 포인트 클라우드에 대한 자신의 위치를 식별할 수 있습니다. 장치가 위도와 경도를 설정하지 않는다는 점에서 "지리적(geo)"이지는 않지만, Orbis는 기존 측량 기준점을 통해 데이터를 지리적으로 참조할 수 있는 능력이 있습니다.



Orbis는 다양한 지형과 준공 자산을 위한 강력한 매핑 도구입니다. FARO가 디지털 트윈 기술의 레이저 스캐닝 구성 요소를 제공하는 방식과 유사하게, Orbis는 완전한 지리적 위치 시스템이 제공할 수 있는 지도의 유형을 확장합니다.

Orbis의 실제 활용

Orbis의 가장 다재다능한 사용 사례 중 하나는 광업입니다. 지상 및 지하 시각 데이터 수집에 이상적이며, 사용자는 비축량 체적 계산, 생산 진행 매핑, 변위 분석 또는 수직 갱도 검사를 수행할 수 있습니다. 이러한 작업은 위험한 환경에 대한 노출을 줄여 인명 위험을 줄이고 채굴 작업을 최적화하여 더 나은 ROI를 산출합니다.

Focus에 '집중(Focus)'하다

Focus Premium은 지리 공간 매핑의 가치를 입증하고자 하는 강력한 관련 장비입니다. 높은 수준의 정확도를 자랑하는 Focus는 건물, 도로, 교량, 터널 등을 위한 3D 레이저 스캐닝 장비를 포함하여 준공(as-built) 캡처 및 모델링, 준공 품질 관리 및 인프라 평가에 가장 적합합니다. Focus에는 GPS가 내장되어 있어 BIM과 GIS를 통합하는 데 효과적인 도구가 되며, 이는 지리 공간 매핑 환경의 다음 개척지 중 하나로 간주되며 Autodesk가 이를 "인프라의 미래"라고 간주하는 이유입니다.

지리 공간 매핑의 미래

하지만 BIM과 GIS의 통합이 지리 공간 매핑 기술의 다음 단계 중 하나라면, 그 다음은 무엇일까요? 이에 대한 힌트는 앞서 지리 공간 정보를 획득하는 데 필요한 단계에서 언급된 '사람'에 있습니다.

현재 지리 공간 매핑과 지리 공간 기술이 의존하는 GIS 시스템은 영국 왕립 인가 측량사 협회(RICS)의 토지 및 자원 책임자인 제임스 카바나(James Kavanagh)의 말을 빌리자면 여전히 "사람 중심의 직업"으로 남아 있습니다.

하지만 언제까지나 그럴까요?

인공지능(AI)

카바나는 완전한 로봇의 지배를 예상하지는 않지만, AI 기반 기계가 중요한 육체노동 틈새시장을 채울 것임을 인식하고 있습니다. 그는 GIM International의 2023년 4월 기사에서 "[측량사들은] GNSS, 드론, 레이저 스캐닝, EDM, EO, 광학/기계 기기 등 수많은 위협을 물리쳤으며, 새로운 기술을 받아들여 측량사의 '키트 백'에 맞게 맞춤화하는 데 능숙합니다."라고 썼습니다. "로봇과 AI는 측량사에게 모든 종류의 가능성을 제공하지만, 무엇보다도 지리 공간 데이터 캡처 및 후처리의 힘든 작업을 덜어줄 수 있습니다."

인공지능 그 너머

증강 현실(컴퓨터 생성 요소와 실제 환경의 융합), 디지털 트윈(물리적 자산과 디지털 대응물 간의 3D 공간 데이터 실시간 모델링) 및 LiDAR 기반 레이저 스캐너는 모두 계속 발전할 것입니다. 여기에 인더스트리 4.0의 지속적인 성장과 연간 최대 11조 달러에 달하는 사물 인터넷 경제까지 더해지면 지리 공간 매핑의 범위는 더욱 확대될 것임이 분명합니다.

세상을 탐험하고 탐색하세요

역사가들은 일반적으로 프톨레마이오스가 지리학(Geographia)에 포함시킨 지구 좌표 외에도 실제 지도가 포함되어 있었지만, 원본은 시간이 지나면서 소실되었다고 믿습니다. 원시 데이터가 이미지로 변환되는 것을 보는 것은 얼마나 경이로운 일이었을까요.

세계에서 가장 오래된 "현대적인" 지도에 대해 이야기하든, 지리 공간 매핑에 대해 이야기하든, 지도 제작의 핵심은 스토리텔링입니다. Google이 Google 지도 슬로건에서 말하듯이, 지도 독자에게 "[자신의] 세상을 탐험하고 탐색"하는 데 필요한 도구를 제공하는 것입니다.

오늘날 우리는 지도가 살아있는 시대에 살고 있는 특권을 누리고 있습니다. 더 이상 정적이고 오래되어 먼지가 쌓이는 물건이 아니라, 지도가 그려진 양피지와 종이에서 벗어나 디지털 자손으로 변모했습니다. 우리가 시각화하고 측정하기에 적합하다고 생각하는 모든 것을 캡처하여, 우리 세상의 정교하게 조정된 조각을 다층적이고 몰입감 있는 3D 복제본으로 보여줍니다.

잠재력을 확인하세요

최종 분석에서 지리 공간 매핑의 급증하는 잠재력은 미국 코미디언이나 지구 중심 태양계설을 주장한 고대 그리스 태생의 이집트인이 아니라, 환경 시스템 연구소(Esri)의 1969년 공동 설립자인 잭 당거몬드(Jack Dangermond)의 말로 가장 잘 설명됩니다.

"저는 우리가 구축하고 있는 모든 과학 정보가 미래를 설계하는 데 사용되기를 바랍니다. 그래서 지리적 결정을 내리는 사람들 - 여기에는 토지 이용 계획가뿐만 아니라 산림 관리인, 교통 엔지니어, 집을 사는 사람 등 모두가 포함됩니다 - 이 모든 정보 계층을 분석하고 미래를 설계할 수 있기를 바랍니다."

성장을 뒷받침하는 기술과 관계없이, 이것은 우리 모두가 계획하고 싶은 운명처럼 들립니다.