BIM 모델이 지면 아래 20m에 가라앉는 이유: 지오이드고

한 줄 요약

BIM 모델을 3D Tiles로 변환하여 Cesium에 로드했는데 화면에 아무것도 나타나지 않았다. 카메라를 지면 아래로 내려보니 건물 전체가 지표면 약 20m 아래에 있었다. BIM이 사용하는 높이(정표고)와 Cesium이 사용하는 높이(타원체고)의 차이를 국토지리정보원의 KNGeoid18 데이터로 자동 보정하여 해결했다.

건물이 보이지 않았다

BIM 모델을 3D Tiles로 변환하여 Cesium에 로드했는데, 화면에 아무것도 나타나지 않았다. coordinate-transform 노드에서 좌표 변환은 정확히 수행했다. 수평 위치(경도, 위도)는 맞았다.

카메라를 지면 아래로 내려보니, 건물 전체가 지표면 약 20m 아래에 위치하고 있었다. 건물이 땅에 묻혀 있었던 것이다.

두 가지 "높이"가 존재한다

두 기준면 사이의 차이가 지오이드고(N)다:

타원체고(h) = 정표고(H) + 지오이드고(N)

지오이드고는 지구 내부의 질량 분포가 불균일하기 때문에 지역마다 다르다. 한국의 경우 대략 20~30m 범위에 분포한다. 같은 지점에서 정표고와 타원체고가 20~30m 차이가 날 수 있다는 뜻이다.

왜 문제가 되는가

Cesium 지구본 위에 3D 모델을 배치할 때, 높이 기준이 일치하지 않으면 모델이 잘못된 고도에 놓인다.

드론 이미지 기반 Mesh 모델은 상용 포토그래메트리 도구에서 타원체고 기준으로 출력 설정이 가능하다. 그러나 BIM 데이터는 정표고로만 입력된다. 설계 소프트웨어에서 타원체고로 변환하는 옵션이 없다. BIM 모델을 Cesium에 그대로 올리면, 지오이드고만큼 모델이 지면 아래에 가라앉는다.

Mesh와 BIM이 같은 현장에 공존할 때 보정 없이는 Mesh는 정상인데 BIM만 가라앉아 보이는 현상이 발생한다.

이 문제는 이전 뷰어(Potree, 로컬 좌표 기반)에서는 발생하지 않았다. 지구본이 아니라 로컬 공간에 모델을 배치하므로 높이 기준면 자체가 문제되지 않았다.

보정 방법

BIM 모델의 중심 좌표(경도, 위도)에 해당하는 지오이드고(N)를 조회한 뒤, 모델의 높이에 N을 더해준다:

Cesium 배치 높이 = BIM 정표고(H) + 지오이드고(N) = 타원체고(h)

지오이드고 데이터는 국토지리정보원에서 제공하는 KNGeoid18 모델에서 조회한다. 이 데이터를 활용하여 특정 좌표의 지오이드고를 자동으로 조회하는 시스템을 구축했다.

이 보정은 coordinate-transform 노드의 좌표 변환과 함께, model-matrix 노드에서 최종 4×4 행렬로 합성된다. 또한 ifc-3dtiles-pipeline 노드의 파이프라인에서도 자동으로 적용된다.

이 경험에서 추출한 원칙

1. 높이는 "몇 미터"가 아니라 "무엇을 기준으로 몇 미터"다. 같은 50m라도 정표고 50m와 타원체고 50m는 실제 위치가 20~30m 다르다.

2. 로컬 뷰어에서 글로벌 뷰어로 전환하면, 이전에 숨어있던 좌표 문제가 드러난다. 로컬 공간에서는 기준면 차이가 문제되지 않지만, 지구본 위에 올리는 순간 모든 좌표가 글로벌 기준으로 통일되어야 한다.

BIM 모델이 Cesium에서 "보이지 않는다"면, 카메라를 지면 아래로 내려보라. 지오이드고만큼 가라앉아 있을 가능성이 높다.

공식 문서

• 국토지리정보원 KNGeoid18 지오이드 모델 — 한국 지오이드고 데이터 공식 배포처
• NGA EGM2008 글로벌 지오이드 모델 — 글로벌 타원체고-정표고 변환 기준 모델