Validation of Data Models of National Territory Digital Twin Standards

doi:10.16879/jkca.2024.24.3.085

All Issue

2024 Vol.24, Issue 3 Preview Page Next Page

Research Article

Validation of Data Models of National Territory Digital Twin Standards 디지털 트윈국토 데이터 모델 표준 검증: 장은미^1†, 김지원², 홍상기³, 김병선⁴, 이지영⁵
Eunmi Chang^1†, Jiwon Kim², Sangki Hong³, Byungsun Kim⁴, Jiyoung Lee⁵; ¹㈜지인컨설팅 대표이사
²㈜지인컨설팅 선임연구원
³안양대학교 도시정보공학과 교수
⁴안양대학교 조교수
⁵서울시립대학교 공간정보공학과 교수

¹Chief Executive Officer, Ziin Consulting Institute
²Senior Researcher, Ziin Consulting Institute
³Professor, Department of Urban Information Engineering, Anyang University
⁴Assistant Professor, Department of Smart City Engineering, Anyang University
⁵Professor, Department of Geoinformatics (GSE), University of Seoul

31 December 2024. pp. 85~102

PDF

Abstract

To support the National Territory Digital Twin (NDT) advocated by the Ministry of Land, Transport and Infrastructure since 2020, we evaluated the validity of data models among NDT standards. Our aim was to verify the consistency of data models and the validity of four standards on data models in the domains of building, transportation, indoor, and digital elevation model. In the aspect of standards experts and standards users, we used seven different methods. We built data based on the standards of data models in a pilot area and showed the validity and consistency, which will help to understand the data models.

Keywords

National territory Digital Twin

Standard

CityGML profile

Validity

Consistency

A pilot area

2020년부터 국토교통부에서 추진해 온 “디지털 트윈국토”정책은 데이터 구축사업과 별도로 국가표준화도 동시에 진행되어 표준과 실제 구축된 데이터 간의 연계성이 부족하다. 2024년에 21종의 표준 즉, 건물, 교통, 실내 공간, 수치표고모형, 지하 부문에 각각 데이터 모델, 품질, 메타데이터, 제품 사양이 제·개정되었다. 본 연구는 건물, 교통, 실내 공간, 수치표고모형 4종의 데이터 모델 표준의 유효성 검증 및 데이터 모델 간 정합성 검증을 목적으로 한다. 표준전문가의 입장과 표준 사용자의 입장에서 유효성을 7가지의 방법으로 유효성과 정합성을 검증하였다. 기존의 국토지리정보원의 건물과 교통은 메쉬(mesh)기반의 3차원 구조를 갖는 반면에, 디지털 트윈국토 데이터의 건물과 교통, 그리고 실내 모델은 개별 객체의 구조를 갖고 있고, 기존 수치지도와 국토부의 여러 코드 리스트와도 연계할 수 있는 속성정보를 포함하고 있다. 각 건물, 교통, 실내 공간, 수치표고모형, 각 부문 간의 데이터 모델 표준에서 객체 간 연속성 및 정합성이 보장되도록 클래스 간 논리성을 검증하였다. 검증과정에서 시범지역을 대상으로 한 데이터 구축과 시나리오 구성과 플랫폼 위에 데이터를 올려 시나리오를 적용을 통해 데이터 모델의 유효성을 이해할 수 있도록 하였다.

키워드

디지털 트윈국토

표준

CityGML 프로파일

유효성

정합성

파일럿 스터디

References

국토교통부, 2020, ｢디지털 트윈국토 참조모델 및 건물 표준개발 최종보고서｣.
국토연구원, 2020, ｢3기 신도시 특화 디지털트윈 플랫폼 구축을 위한 마스터플랜 수립연구 중간보고회 발표자료｣.
국토지리정보원, 2023, ｢미래 국가기본도(K-map) 공청회 발표자료｣.
김병선･유재준･홍상기, 2021, “디지털 트윈국토 참조모델 및 데이터 모델 표준구축을 위한 기초연구,” 지적과 국토정보, 51(1), 5-22. DOI: 10.22640/lxsiri.2021.51.1.510.22640/lxsiri.2021.51.1.5
김병선･이희석･홍상기, 2022, “디지털 트윈국토 건물 데이터 품질 표준 개발을 위한 항목 도출에 관한 연구,” 지적과 국토정보, 52(1), 37-55. DOI: 10.22640/lxsiri.2022.52.1.3710.22640/lxsiri.2022.52.1.37
디지털플랫폼정부위원회, 2023, ｢디지털플랫폼정보 실현계획 위원회 의결서｣.
박소현･한지수･최림･조찬원, 2019, “디지털트윈 구현을 위한 BIM 프레임워크 활용방안,” 한국CDE학회 논문집, 24(4), 368-372.
서기환･오창환, 2020, ｢가상국토 구현을 위한 디지털트윈 정책방향｣, 세종: 국토연구원.
임시영･사공호상･오창화･안종욱･유재준, 2019, ｢초연결 스마트시티 구현을 위한 공간정보 전략 연구｣, 세종: 국토연구원.
장은미･한성배･심규홍･김지원･홍선희, 2023, ｢2023년 기관표준 위상강화 및 적용성 방안 연구｣, 국토지리정보원.
장은미･홍상기･이지영･이태형･홍순범, 2024, ｢디지털 트윈국토 표준의 데이터 적용 및 활용성 검증 연구｣, 국토지리정보원.
장환영･김걸, 2024, “국가 디지털트윈의 추진을 위한 정책방향 연구,” 한국지도학회지, 24(1), 85-95.10.16879/jkca.2024.24.1.085
장환영･정다운･박정호, 2023, “공공기관의 디지털트윈 수행업무 체계화 방향,” 한국지적정보학회지, 25(3), 2-3.10.46416/JKCIA.2023.08.25.3.1
정호영･박수홍, 2004, “A GML Data Storage Method for Spatial Databases,” 한국GIS학회지, 12(4), 307-319.
조나혜･강영옥, 2013, “지리개념 이해를 위한 지오 온톨로지 구축 : 해안지형을 사례로,” 한국지도학회지, 13(3), 75-87.
중국정보통신기술 아카데미, 2020, ｢디지털트윈 도시 백서｣.
한국국토정보공사, 2022, ｢디지털 트윈국토 표준 국가표준 개발 및 가이드제작 최종보고서｣.
허용･서기환･김익회･성혜정･손재선･이영민･최정내, 2023, ｢디지털 트윈국토 구축을 위한 공간정보 융복합 생태계혁신 전략 최종보고서｣, 국토교통부.
황정래, 2016, ｢공간정보 오픈플랫폼 활성화 및 수출경쟁력 확보방안 연구 최종보고서｣, 국토교통부, 국토교통과학기술진흥원, 26.
Acharya, S., Khan, A.A., and Päivärinta, T., 2024, Interoperability levels and challenges of digital twins in cyber-physical systems, Journal of Industrial Information Integration, 100714.10.1016/j.jii.2024.100714
Bazaz, S.M., Lohtander, M., Varis, J., 2019, 5-Dimensional Definition for a Manufacturing Digital Twin, Procedia Manufacturing, 38, 1705-1722. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.01.10710.1016/j.promfg.2020.01.107
Harpe, K.E., Malakuti, S., and Ganz, C., 2019, Digital Twin Architecture and Standards, IIC Journal of Innovation, Industrial Internet Consortium. dx.doi.org/10.25607/OBP-186010.25607/OBP-1860
Jeong, D.Y., Baek, M.S., Lim, T.B., Kim, Y.W., Kim, S.H., Lee, Y.T., Jung, W.S., and Lee, I.B., 2022, Digital Twin: Technology Evolution Stages and Implementation Layers with Technology Elements, IEEE Access, 52609-52620. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.317422010.1109/ACCESS.2022.3174220
Knut, J., 2020, A structure of UML profiles for modelling of geospatial information in GIS, ITS and BIM, The International Archives of the Photogrammetry Remote Sensing and Spatial Information Sciences, VI-4/W1-2020, 101-108. DOI: 10.5194/isprs-annals-VI-4-W1-2020-101-202010.5194/isprs-annals-VI-4-W1-2020-101-2020.
Leng, J., Wang, D., Weiming, S., Li, X., Liu, Q., and Chen, S., 2021, Digital twins-based smart manufacturing system design in Industry 4.0: A review, Journal of Manufacturing System, 60, 119-137. DOI: 10.1016/j.jmsy.2021.05.01110.1016/j.jmsy.2021.05.011
Löwnerm M., Casper,E., Adolphi, T., Joachim, B., Groger, G., Gruber, U., Hafele, K-H., Kaden, R., and Schluter, S., 2013, CityGML 2.0 –Ein internationaler Standard für 3D-Stadtmodelle, Teil 2: CityGML in der Praxis*, ZFV - Zeitschrift fur Geodasie, Geoinformation und Landmanagement, 138(2), 131-143. https://geodaesie.info/images/zfv/138-jahrgang-2013/downloads/zfv_2013_2_Loewner_et-al_Teil-2.pdf
KS X 6807:2022, “지리정보 - 디지털 트윈국토 - 참조모델.”
KS X 6808:2022(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 건물 - 제1부 ~ 제4부.”
KS X 6809:2024(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 교통 - 제1부 ~ 제4부.”
KS X 6810:2024(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 실내공간 - 제1부 ~ 제4부.”
KS X 6811:2024(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 수치표고모형 - 제1부 ~ 제4부.”
국토지리정보원 홈페이지, https://www.ngii.go.kr/
디지털 트윈 컨소시엄, 2023, “디지털 트윈 용어정의”, https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin/ (2024.12.17 검색)
Open Geospatial Consortium, 2021, CityGML 3.0 https://docs.ogc.org/guides/20-066.html
XML, 2020, https://www.w3schools.com/xml/xml_whatis.asp (2024.12 검색)

Information

Publisher :The Korean Cartographic Association
Publisher(Ko) :한국지도학회
Journal Title :Journal of the Korean Cartographic Association
Journal Title(Ko) :한국지도학회지
Volume : 24
No :3
Pages :85~102
DOI :https://doi.org/10.16879/jkca.2024.24.3.085

[1] 국토교통부, 2020, ｢디지털 트윈국토 참조모델 및 건물 표준개발 최종보고서｣.

[2] 국토연구원, 2020, ｢3기 신도시 특화 디지털트윈 플랫폼 구축을 위한 마스터플랜 수립연구 중간보고회 발표자료｣.

[3] 국토지리정보원, 2023, ｢미래 국가기본도(K-map) 공청회 발표자료｣.

[4] 김병선･유재준･홍상기, 2021, “디지털 트윈국토 참조모델 및 데이터 모델 표준구축을 위한 기초연구,” 지적과 국토정보, 51(1), 5-22. DOI: 10.22640/lxsiri.2021.51.1.510.22640/lxsiri.2021.51.1.5

[5] 김병선･이희석･홍상기, 2022, “디지털 트윈국토 건물 데이터 품질 표준 개발을 위한 항목 도출에 관한 연구,” 지적과 국토정보, 52(1), 37-55. DOI: 10.22640/lxsiri.2022.52.1.3710.22640/lxsiri.2022.52.1.37

[6] 디지털플랫폼정부위원회, 2023, ｢디지털플랫폼정보 실현계획 위원회 의결서｣.

[7] 박소현･한지수･최림･조찬원, 2019, “디지털트윈 구현을 위한 BIM 프레임워크 활용방안,” 한국CDE학회 논문집, 24(4), 368-372.

[8] 서기환･오창환, 2020, ｢가상국토 구현을 위한 디지털트윈 정책방향｣, 세종: 국토연구원.

[9] 임시영･사공호상･오창화･안종욱･유재준, 2019, ｢초연결 스마트시티 구현을 위한 공간정보 전략 연구｣, 세종: 국토연구원.

[10] 장은미･한성배･심규홍･김지원･홍선희, 2023, ｢2023년 기관표준 위상강화 및 적용성 방안 연구｣, 국토지리정보원.

[11] 장은미･홍상기･이지영･이태형･홍순범, 2024, ｢디지털 트윈국토 표준의 데이터 적용 및 활용성 검증 연구｣, 국토지리정보원.

[12] 장환영･김걸, 2024, “국가 디지털트윈의 추진을 위한 정책방향 연구,” 한국지도학회지, 24(1), 85-95.10.16879/jkca.2024.24.1.085

[13] 장환영･정다운･박정호, 2023, “공공기관의 디지털트윈 수행업무 체계화 방향,” 한국지적정보학회지, 25(3), 2-3.10.46416/JKCIA.2023.08.25.3.1

[14] 정호영･박수홍, 2004, “A GML Data Storage Method for Spatial Databases,” 한국GIS학회지, 12(4), 307-319.

[15] 조나혜･강영옥, 2013, “지리개념 이해를 위한 지오 온톨로지 구축 : 해안지형을 사례로,” 한국지도학회지, 13(3), 75-87.

[16] 중국정보통신기술 아카데미, 2020, ｢디지털트윈 도시 백서｣.

[17] 한국국토정보공사, 2022, ｢디지털 트윈국토 표준 국가표준 개발 및 가이드제작 최종보고서｣.

[18] 허용･서기환･김익회･성혜정･손재선･이영민･최정내, 2023, ｢디지털 트윈국토 구축을 위한 공간정보 융복합 생태계혁신 전략 최종보고서｣, 국토교통부.

[19] 황정래, 2016, ｢공간정보 오픈플랫폼 활성화 및 수출경쟁력 확보방안 연구 최종보고서｣, 국토교통부, 국토교통과학기술진흥원, 26.

[20] Acharya, S., Khan, A.A., and Päivärinta, T., 2024, Interoperability levels and challenges of digital twins in cyber-physical systems, Journal of Industrial Information Integration, 100714.10.1016/j.jii.2024.100714

[21] Bazaz, S.M., Lohtander, M., Varis, J., 2019, 5-Dimensional Definition for a Manufacturing Digital Twin, Procedia Manufacturing, 38, 1705-1722. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.01.10710.1016/j.promfg.2020.01.107

[22] Harpe, K.E., Malakuti, S., and Ganz, C., 2019, Digital Twin Architecture and Standards, IIC Journal of Innovation, Industrial Internet Consortium. dx.doi.org/10.25607/OBP-186010.25607/OBP-1860

[23] Jeong, D.Y., Baek, M.S., Lim, T.B., Kim, Y.W., Kim, S.H., Lee, Y.T., Jung, W.S., and Lee, I.B., 2022, Digital Twin: Technology Evolution Stages and Implementation Layers with Technology Elements, IEEE Access, 52609-52620. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.317422010.1109/ACCESS.2022.3174220

[24] Knut, J., 2020, A structure of UML profiles for modelling of geospatial information in GIS, ITS and BIM, The International Archives of the Photogrammetry Remote Sensing and Spatial Information Sciences, VI-4/W1-2020, 101-108. DOI: 10.5194/isprs-annals-VI-4-W1-2020-101-202010.5194/isprs-annals-VI-4-W1-2020-101-2020.

[25] Leng, J., Wang, D., Weiming, S., Li, X., Liu, Q., and Chen, S., 2021, Digital twins-based smart manufacturing system design in Industry 4.0: A review, Journal of Manufacturing System, 60, 119-137. DOI: 10.1016/j.jmsy.2021.05.01110.1016/j.jmsy.2021.05.011

[26] Löwnerm M., Casper,E., Adolphi, T., Joachim, B., Groger, G., Gruber, U., Hafele, K-H., Kaden, R., and Schluter, S., 2013, CityGML 2.0 –Ein internationaler Standard für 3D-Stadtmodelle, Teil 2: CityGML in der Praxis*, ZFV - Zeitschrift fur Geodasie, Geoinformation und Landmanagement, 138(2), 131-143. https://geodaesie.info/images/zfv/138-jahrgang-2013/downloads/zfv_2013_2_Loewner_et-al_Teil-2.pdf

[27] KS X 6807:2022, “지리정보 - 디지털 트윈국토 - 참조모델.”

[28] KS X 6808:2022(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 건물 - 제1부 ~ 제4부.”

[29] KS X 6809:2024(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 교통 - 제1부 ~ 제4부.”

[30] KS X 6810:2024(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 실내공간 - 제1부 ~ 제4부.”

[31] KS X 6811:2024(시리즈), “지리정보 - 디지털 트윈국토 수치표고모형 - 제1부 ~ 제4부.”

[32] 국토지리정보원 홈페이지, https://www.ngii.go.kr/

[33] 디지털 트윈 컨소시엄, 2023, “디지털 트윈 용어정의”, https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin/ (2024.12.17 검색)

[34] Open Geospatial Consortium, 2021, CityGML 3.0 https://docs.ogc.org/guides/20-066.html

[35] XML, 2020, https://www.w3schools.com/xml/xml_whatis.asp (2024.12 검색)

Journal of the Korean Cartographic Association ISSN:1598-6160(Print) 한국지도학회지

All Issue