Mesh·BIM·Point Cloud

한 줄 요약

3D GIS에서 다루는 세 가지 기본 데이터 유형. 각각의 기하학적 특성이 다르기 때문에, 시각화·분석·설계 정보 확인 등 용도에 따라 적합한 유형이 달라진다.

Mesh — 표면으로 구성된 3D 모델

Mesh는 세 개의 점(정점, vertex)을 연결하여 삼각형 면(폴리곤)을 만들고, 그 면 위에 텍스처(이미지)를 입힌 3D 모델이다. 드론 촬영 이미지를 포토그래메트리 기술로 합성하거나, 3D 모델링 소프트웨어로 직접 생성한다.

핵심 특성: Mesh는 삼각형 면들로 이루어진 표면(surface)이다. 겉은 보이지만 속이 비어있다. 이것은 시각적으로는 문제가 되지 않지만, 분석 기능에서는 결정적인 제약이 된다.

예를 들어 Clipping Plane(절단면)으로 Mesh를 자르면, 잘린 단면이 실처럼 얇은 선으로 나타난다. 속이 빈 표면만 존재하기 때문이다. 지반 단면이나 구조물 내부를 확인하는 단면도(Profile) 용도로는 사용이 불가능하다.

3D Tiles에서의 포맷: glTF/glb 또는 b3dm으로 타일링된다.

Point Cloud — 점들의 3차원 집합

Point Cloud는 3차원 공간에 분포하는 점들의 집합이다. 각 점은 위치(x, y, z)와 색상(RGB)을 가지며, 선택적으로 법선 벡터, 반사 강도(intensity) 등의 속성을 포함한다. LiDAR 스캐너 또는 포토그래메트리 소프트웨어로 생성되며, LAS/LAZ 포맷으로 저장된다.

핵심 특성: 점과 점 사이에 빈 공간이 있어 Mesh에 비해 현실감이 떨어진다. 그러나 Mesh와 결정적으로 다른 점이 있다 — 표면뿐 아니라 내부에도 점 데이터가 존재한다.

이 특성 때문에 Clipping Plane으로 자르면, 잘린 면에 의미 있는 단면 데이터가 나타난다. 색상 정보까지 포함되어 있어 지반의 층 구조나 구조물의 내부 상태를 시각적으로 확인할 수 있다. 이것이 단면도(Profile) 분석에 Point Cloud가 필수적인 이유다.

3D Tiles에서의 포맷: pnts 포맷으로 타일링된다. Cesium에서 Point Cloud를 시각화하려면 pnts가 유일한 선택지다.

메모리 특성: 점 하나마다 위치(12바이트) + 색상(3바이트) 이상의 데이터를 가지므로, 수백만~수천만 개의 점으로 구성된 대규모 Point Cloud는 웹 환경에서 메모리 관리가 가장 까다로운 유형이다.

BIM — 건물의 설계 정보를 담은 모델

BIM(Building Information Modeling)은 건축·토목 구조물의 설계 정보를 담은 데이터 모델이다. IFC(Industry Foundation Classes) 포맷이 국제 표준이며, 기하학 정보(형상)뿐 아니라 구조물의 이름, 재질, 용도, 층 정보 같은 속성(semantic) 정보까지 포함한다.

핵심 특성: Mesh나 Point Cloud가 "보이는 것"을 기록하는 반면, BIM은 "무엇인지"를 기록한다. 예를 들어 Mesh에서는 "여기에 직육면체 형상이 있다"까지만 알 수 있지만, BIM에서는 "이것은 2층의 내력벽이고, 재질은 콘크리트이며, 두께는 300mm다"까지 알 수 있다.

좌표 특성: BIM 데이터는 일반적으로 정표고(orthometric height)를 사용한다. Cesium 같은 글로벌 3D 지구본은 타원체고(ellipsoidal height)를 사용하므로, BIM을 지구본 위에 배치할 때 지오이드고 보정이 필요하다. 이 내용은 "지오이드고 보정" 노드에서 다룬다.

3D Tiles에서의 포맷: IFC에서 glb 또는 b3dm으로 변환하여 타일링한다. 이 변환은 포토그래메트리와 달리 자체 파이프라인 구축이 가능한 규모의 작업이다.

세 유형의 기하학적 비교

Clipping Plane 단면도: Mesh vs Point Cloud

이 차이는 단순한 스펙 비교가 아니라, 실제 기능 구현의 가능 여부를 결정하는 핵심이다.

Mesh를 자르면: 삼각형 면들이 절단면과 만나는 교선(intersection line)만 남는다. 속이 없으므로 단면에 면적이 없다. 옆에서 보면 얇은 선 하나만 보인다.

Point Cloud를 자르면: 절단면 부근에 존재하는 모든 점이 남는다. 점의 밀도에 따라 단면의 형상이 드러나고, 각 점의 색상 정보로 재질이나 층 구조를 시각적으로 확인할 수 있다.

이 기하학적 본질 때문에, 단면도 분석이 필요한 한 Point Cloud를 완전히 대체하는 것은 어렵다.

이 경험에서 추출한 원칙

1. 데이터 유형의 선택은 기능 요구사항이 결정한다. "어떤 모델이 더 좋은가"가 아니라 "어떤 기능을 구현해야 하는가"에 따라 필요한 데이터 유형이 정해진다. 단면도가 필요하면 Point Cloud를 쓸 수밖에 없다.

2. 기하학적 특성이 기능의 가능 여부를 결정한다. Mesh가 단면도에 쓸 수 없는 이유는 성능이나 품질 때문이 아니라, "속이 빈 표면"이라는 기하학적 본질 때문이다. 이런 본질적 제약을 이해해야 올바른 기술 선택을 할 수 있다.