KR100631028B1 - 소수계 물관리 진단시스템 및 방법 - Google Patents
소수계 물관리 진단시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100631028B1 KR100631028B1 KR1020040010405A KR20040010405A KR100631028B1 KR 100631028 B1 KR100631028 B1 KR 100631028B1 KR 1020040010405 A KR1020040010405 A KR 1020040010405A KR 20040010405 A KR20040010405 A KR 20040010405A KR 100631028 B1 KR100631028 B1 KR 100631028B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- model
- modeling
- water quality
- unit
- data
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 131
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 13
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 16
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 6
- 238000013523 data management Methods 0.000 claims description 5
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 claims description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000013515 script Methods 0.000 description 2
- KHOITXIGCFIULA-UHFFFAOYSA-N Alophen Chemical compound C1=CC(OC(=O)C)=CC=C1C(C=1N=CC=CC=1)C1=CC=C(OC(C)=O)C=C1 KHOITXIGCFIULA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000031968 Cadaver Diseases 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/008—Monitoring fouling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/152—Water filtration
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Economics (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Marketing (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
소수계 물관리 진단시스템 및 방법이 개시된다. 사용자인터페이스부는 사용자에게 경관생태모델링, 수리/수문모델링, 및 수질모델링과 관련한 입력화일에 대한 수정, 자료파일 및 인터페이스파일을 변경하는 수단을 제공한다. GIS데이터저장부에는 유역 및 하천에 대해 작성된 공간정보 및 속성정보가 저장된다. 경관생태모델링부는 경관생태학적 원리를 이용하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측한다. 수리/수문모델링부는 기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델부분을 담당하는 RUNOFF모델, 및 수문관련 자료를 모의하는 EXTRAN모델을 선택적으로 편집하고 실행할 수 있도록 하는 사용자인터페이스를 제공한다. 수질모델링부는 WASP5의 주요인자를 수정하며, 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력한다. 모델링연계부는 각각의 모델링부들 내에서 중요인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하고, 모델링의 결과를 출력한다. 운영부는 사용자로부터 입력받은 명령을 기초로 각각의 구성요소를 제어한다. 본 발명에 따르면, 테스트 데이터를 동적으로 생성함으로써 테스트 커버리지를 향상시킬 수 있다.
수질관리, 소수계, 범람, GIS, 진단
Description
도 1은 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템의 상세한 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템의 GIS데이터저장부에 저장되는 데이터베이스를 구축하는 공정의 일예를 도시한 도면,
도 3은 구축된 GIS DB상의 노드들을 도시한 도면,
도 4는 NGIS 수치지도에서 추출한 하천도를 수리수문모델에 사용할 수 있도록 모식화한 수로레이어를 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 각각 경안천의 하천도를 NGIS 수치지도에서 추출하여 구축된 하천도 및 경안천의 수로를 하천의 특성과 유역의 특성에 따라 45개로 구분하여 구축한 하천구획도,
도 7 및 도 8은 각각 경안천의 소유역도 및 토양도,
도 9 및 도 10은 각각 경기도 광주시, 용인시 2개 시군구와 316개의 읍면동으로 이루어진 행정구역도 및 해당 지역에 대한 토지이용도,
도 11은 표 4에 기재되어 있는 토지이용비율에 대한 그래프,
도 12는 모델링기능과 관련된 전체적인 흐름과 결과파일 및 입력파일 모델의 수행 흐름도,
도 13은 FRAGSTATS의 실행시 출력되는 프로그램 실행화면,
도 14는 FRAGSTATS의 실행시 출력되는 경관생태학적 모델에 대한 결과보기화면,
도 15a 및 15b는 각각 RAIN 부분 및 RAIN Data 부분에 관련된 화면의 예를 도시한 도면,
도 16a 내지 도 16e는 각각 SWMM 기상 부분, SWMM Control 부분, SWMM 수로 인자 부분, SWMM 유역 인자 부분, 및 SWMM 수질 인자 부분에 관련된 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 17a 내지 도 17e는 각각 EXTRAN Control 부분, EXTRAN 수로 인자 부분, EXTRAN 연결점 인자 부분, EXTRAN 수질 모델 연계 부분, 및 EXTRAN 모델 결과 부분에 관련된 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 17f 및 도 17g는 각각 Surchage 버튼 실행시 총 범람 시점과 그 시점에서의 수심이 표시된 EXTRAN 모델 범람 결과 화면 및 Flooding 버튼 실행시 총 범람시간이 표시된 EXTRAN 모델 범람 시간 결과 화면,
도 18은 SWMM의 EXTRAN 모델을 실행시 출력되는 화면,
도 19a 내지 도 19e는 각각 WASP5 Control 부분, WASP5 Volume 부분, WASP5 경계 조건 부분, WASP5 오염원 부분, 및 WASP5 초기 조건 부분 화면에 관련된 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 19f는 RUNOFF 결과와 EXTRAN의 입력자료를 이용하여 WASP5에서 필요로 하 는 NPS 파일을 생성하기 위한 Converter 화면을 도시한 도면,
도 19g는 WASP5의 실행시 출력되는 WASP5 모델링 화면,
도 19h는 WASP5 모델을 실행한 결과에 해당하는 그래프,
도 20a 및 도 20b는 각각 시나리오 토지 이용 변화 부분 화면 및 수리 시설물이 추가되거나 변동, 삭제되었을 때 이에 대한 계수와 개수 등을 변동할 때 사용하는 사용자 인터페이스와 관련된 시나리오 수리 시설물 부분 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 20c 및 도 20d는 각각 시나리오 결과 부분 화면 및 시나리오 결과 부분 데이터 보이기 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 21a 및 도 21b는 각각 Surcharged 표시 화면 및 Overflow 표시 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 21c 및 도 21d는 각각 범람예측지점의 범람 전 및 범람 후 3차원 영상을 도시한 도면, 그리고,
도 22는 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 소수계 물관리 진단시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 물관리를 필요로 하는 지자체나 환경단체에서 범용적으로 사용할 수 있는 인터 페이스로 구축된 소수계 물관리 진단시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 수자원 공급 및 관리와 관련하여 지리정보시스템(Geographic Information System : GIS) 기반의 다양한 시뮬레이션 프로그램이 제시된 바 있다. 대표적인 시뮬레이션 프로그램으로는 WEAP 21(Water Evaluation And Planning System), MIKE NET 모델링 시스템, WARMF(Watershed Analysis Risk Management Framework) 등이 있다. 이 밖에도 토지이용도의 변화를 모의하기 위한 모델로는 LUCAS(Land Use Change Analysis System)가 있다. 이들은 모두 마이크로컴퓨터상에서 운영이 가능한 도구로 각각의 특성은 다음과 같다.
WEAP21은 주로 수자원 정책 결정 및 관리에 이용하기 위해 제작된 모델이다. 미국의 Stockholm Environmental Institute에서 개발된 모델로서 US Army Corps of Engineers의 The hydrologic Engineering Center의 지원으로 개선되고 있으며, World Bank, USAID, Global Infrastructure Fund of Japan 등의 프로젝트에 이용되었다. 현재에는 미국, 멕시코, 중국, 중앙아시아, 이집트, 이스라엘, 인도 등에서 사용되고 있다. WEAP21은 수자원 평가와 계획에 적용하기 위해 제작되었다. 입력되는 자료는 지역에 따른 물수요, 공급원, 물 흐름, 저장, 점 오염원, 수처리, 배출 등이며, WEAP21은 입력된 자료들을 이용하여 최적의 수자원 공급 및 관리 방안을 결정하게 된다. 적용 단계는 연구 정의, 현재의 상황 판단, 미래 예측, 시나리오 운영, 평가 등으로 구성되어 있으며, 프로그램의 보기는 Schematic, Data, Results, Overview, Notes로 구성되어 있다. WEAP21은 사용이 용이한 GIS-based graphic interface를 가지고 있고, 여러 가지 모의가 가능하지만, 기본적으로 수자 원 정책 결정을 위해 만들어진 프로그램이므로 몇 가지 단점을 가지고 있다. 즉, 수량 공급 및 배분에 대한 자세한 모사가 가능한 대신, 수질이나 범람과 같은 현상에 대한 고려가 미흡하다. 또한, 점 오염원 중심의 모의로 배경이 되는 토지 이용도의 변화나 지형적인 특성에 대한 고려가 미흡하다.
MIKE NET 역시 수자원 공급 및 배분 시스템을 위해 개발된 모의기법이다. 이 프로그램은 Boss International이라는 환경 컨설팅 회사에서 개발한 프로그램으로 GIS 와의 연계성, graphical editing, querying functions, result viewing 등 사용상의 편이성을 가지고 있다. 다른 수질 관련 모델과의 연동이 가능하지만 주요 관심사는 water age, source tracing, chemical concentration 계산 등과 같은 수자원 공급 측면에서의 현상들이다. 따라서, WEAP21과 마찬가지로 토지 이용도나 비점오염원에 의한 현상을 모의하기가 어려운 단점을 가지고 있다.
WARMF는 미국의 Systech Engineering사가 Electric Power Research Institute의 지원을 받아 만든 시스템으로, 유역관리 계획 수립시 의사결정을 지원하기 위해 제작된 의사결정도구이다. WARMF 역시 Windows GUI로 통합되며, Data, Knowledge, Engineering, TMDL, Consensus 등의 모듈로 구성되어 있다. WARMF은 유역과 하천 모델을 모두 통합했다는 장점을 가지고 있으며, 비점오염원에 대한 고려가 이루어졌으나, 경관생태학적인 원리에 대한 적용은 구현되어 있지 않다는 문제가 있다.
LUCAS는 자연적·사회적인 요인들에 의해 발생하는 토지이용도의 변화를 모사하는 프로그램이다. LUCAS는 Unix Workstations에서 운영되는 시스템으로 원격탐 사 이미지, 인구 조사 및 소유주 지도, 지형도, 경제 모델에서 나온 결과물들을 GIS 상에서 통합하여 결과물을 도출한다. 또한, LUCAS는 여러 가지 모의가 가능하여 생물다양성의 보호나 장기적인 경관보호 등에 이용되고 있다. 그러나, LUCAS는 토지이용도의 변화에 대한 자세한 분석이나 모의는 가능하지만, 수질이나 수량 모델과 관련성을 가지고 있지는 않다는 점에서 소수계 물관리 진단시스템에 적용하기에 는 무리가 있다.
상술한 바와 같이, 현재 수자원 공급 및 관리와 관련하여 GIS 기반의 시뮬레이션 프로그램 및 시스템이 다수 제안되거나 실시되고 있으나, 모두 수량의 공급 및 배분과 관련되어 있을 뿐 수질이나 범람과 같은 현상에 대한 고려가 미흡하고 경관생태학적인 원리를 고려하고 있지 아니하여, 소수계 수질관리에 있어서 지속적인 수량 및 수질관리에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유역 오염원과 토지 이용도 등을 고려하여 소수계의 수량 및 수질관리를 효과적으로 수행할 수 있는 소수계 물관리 진단시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 유역 오염원과 토지 이용도 등을 고려하여 소수계의 수량 및 수질관리를 효과적으로 수행할 수 있는 소수계 물관리 진단방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템은, 사용자에게 경관생태모델링, 수리/수문모델링, 및 수질모델링과 관련한 입력화일에 대한 수정, 자료파일 및 인터페이스파일을 변경하는 수단을 제공하는 사용자인터페이스부; 유역 및 하천에 대해 작성된 공간정보 및 속성정보가 저장되는 GIS데이터저장부; 경관생태학적 원리를 이용하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하는 경관생태모델링부; 기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델부분을 담당하는 RUNOFF모델, 및 수문관련 자료를 모의하는 EXTRAN모델을 선택적으로 편집하고 실행할 수 있도록 하는 사용자인터페이스를 제공하는 수리/수문모델링부; WASP5의 주요인자를 수정하며, 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력하는 수질모델링부; 상기 각각의 모델링부들 내에서 중요 인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하고, 모델링의 결과를 출력하는 모델링연계부; 및 사용자로부터 입력받은 명령을 기초로 각각의 구성요소를 제어하는 운영부;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 소수계 수질관리 방법은, 사용자로부터 시스템에서 제공하는 경관생태모델, 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델 중에서 하나를 선택받는 단계; 및 상기 경관생태모델이 선택되면 경관생태학적 평가와 주요인자를 도출해 내는 FRAGSTATS, SWMM의 강우모델, 수리모델, 및 수문모델, 그리고, 수질예측모델인 WASP5 모델을 연동하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하여 출력하는 제1모델링과정을 수행하고 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델이 선 택되면 각각의 모델에 따른 모델링 결과를 출력하는 제2모델링과정을 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 제1모델링과정은 상기 SWMM의 강우모델, 수리모델, 및 수문모델들과 수질예측모델인 WASP5 모델 내에서 중요 인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하여 모델링의 결과를 출력하고, 상기 제2모델링과정은 기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델링을 실행하는 RUNOFF모델, 수문관련 모델링을 실행하는 EXTRAN모델, 및 WASP5의 주요인자를 수정하며 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력하는 수질모델에 의해 수행된다.
이에 의해, 테스트 데이터를 동적으로 생성함으로써 테스트 커버리지를 향상시킬 수 있으며, 다양한 테스트 데이터를 생성할 수 있으므로 테스트 장치의 오류 검출 능력을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
소수계 물관리 진단시스템은 ArcView GIS 3.2a 프로그램과 수리수문모델, 수질모델, 경관생태학 모델을 유기적으로 연계하여 만들어진 시스템이다. 이와 같은 소프트웨어와 모델링을 원활하게 사용하기 위해서는 표 1에 기재된 바와 같은 사양이상의 컴퓨터 사양이 요구된다.
| 분 류 | 조 건 |
| Processor | Pentium III 이상 권장 |
| 운영체제 | Microsoft Windows 2000 이상 권장 |
| RAM | 128 MB 이상 |
| 여유 하드디스크 공간 | ArcView GIS 설치공간 : 200MB 이상 (전체설치시) Fragstats 설치공간 : 13.7 MB 이상 소수계물관리진단시스템 설치공간 : 400 MB 이상 (시나리오 작업시 2배 이상 공간 필요) 총 :613.7 MB 필수 (1 GB 이상 권장) |
| 필수 Software | ArcView GIS 3.x (주의. ArcView GIS 8.x 사용불가) MS-Office Access 2000 이상 |
NGIS 수치지도를 기반으로 기본도를 구축하고, 지형도, 토질도, 토지이용도의 구조화 편집을 수행하여 연구개발지에 적합한 유역모델과 수질모델 특성을 고려한 GIS 데이터베이스를 구축하며, 각종 정보분석 및 의사결정을 지원하는 모델링 분석을 위한 기초정보로 활용한다.
도 1은 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템은 사용자인터페이스부(110), GIS데이터저장부(120), 데이터관리부(130), 경관생태모델링부(140), 수리/수문모델링부(150), 수질모델링부(160), 모델링연계부(170), 및 운영부(180)를 구비한다.
사용자인터페이스부(110)는 사용자에게 경관생태모델링, 수리/수문모델링, 및 수질모델링과 관련한 입력화일에 대한 수정, 자료파일 및 인터페이스파일을 변경하는 수단을 제공한다. 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템은 경관생태모델로 FRAGSTATS를 사용하고, 수리/수문모델로 SWMM을 사용하며, 수질모델로 WASP5를 사용한다. 수리/수문모델인 SWMM은 기상자료에 대한 모델을 실행하는 RAIN모델, 유역유출부분을 담당하는 RUNOFF모델, 수문관련 자료를 모의하는 EXTRAN으로 구성된다. 사용자인터페이스부(110)는 사용자에게 이러한 각각의 모델에 대한 접근, 수정, 및 변경수단을 제공한다.
GIS데이터저장부(120)에는 유역 및 하천에 대해 작성된 공간정보 및 속성정보가 저장된다.
도 2는 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템의 GIS데이터저장부(120)에 저장되는 데이터베이스의 구축공정의 일예를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 전체 작업공정은 공간정보 DB구축공정과 속성정보 DB구축공정으로 구성된다.
GIS DB 구축 범위는 경안천 발원지에서 경안 수위관측소(경안교)이며, 표 2에는 GIS DB 구축 범위가 기재되어 있다. 해당 유역의 전체 면적은 278.8 km2 이다.
| 수 계 | 한강수계 경안천 유역 |
| 행정경계 | 경기도 광주시 일부 용인시 일부 |
또한, 표 3에는 GIS DB 구축 목록의 일 예가 기재되어 있다.
| 레이어명 | Feature Type | File Name |
| 노드 | Point | Map/주제도/수로_노드/노드.shp |
| 수로 | Line | Map/주제도/수로_노드/노드.shp |
| 하천도 | Line | Map/주제도/Stream.shp |
| 소유역도 | Polygon | Map/소유역도/소유역도.shp |
| 토양도 | Polygon | Map/주제도/msoil.shp |
| 행정구역동리 | Polygon | Map/주제도/행정구역동리.shp |
| 토지이용도 | Polygon | Map/주제도/mlanduse.shp |
GIS DB는 유역과 하천의 특성에 따라 총 115개의 Point Feature로 제작되었으며, 도 3에는 구축된 GIS DB상의 노드들이 도시되어 있다. 속성으로 자신을 포함 하고 있는 노드와 수로명을 포함한다. 또한, 도 4에는 NGIS 수치지도에서 추출한 하천도를 수리수문모델에 사용할 수 있도록 모식화한 수로레이어가 도시되어 있다. 속성정보는 ID, 하천명, 및 수로명을 포함한다.
하천도는 NGIS 수치지도에서 추출하여 구축되며, 하천의 특성과 유역의 특성에 따라 45개로 구분하여 구축된다. 도 5 및 도 6에는 각각 경안천의 하천도를 NGIS 수치지도에서 추출하여 구축된 하천도 및 경안천의 수로를 하천의 특성과 유역의 특성에 따라 45개로 구분하여 구축한 하천구획도가 도시되어 있다. 소유역도는 22개의 유역 안에 114개의 소유역으로 다시 세분화되어 구축되며, 토양도는 총 63개의 토양분류에 따라 GIS 소프트웨어상에 표시된다. 도 7 및 도 8에는 각각 경안천의 소유역도 및 토양도가 도시되어 있다. 또한, 해당 지역의 행정구역동리가 표시된 행정구역도 및 Baresoil, Campus Area, Dry Field, Forest, Golf, Paddy field, Suburban, Urban, Water 등의 9가지 분류를 기준으로 토지이용도가 작성된다. 도 9 및 도 10에는 각각 경기도 광주시, 용인시 2개 시군구와 316개의 읍면동으로 이루어진 행정구역도 및 해당 지역에 대한 토지이용도가 도시되어 있다.
토지이용형태에 따른 경안천에서의 토지이용비율이 표 4에 기재되어 있으며, 도 11에는 표 4에 기재되어 있는 토지이용비율에 대한 그래프가 도시되어 있다.
| Landuse Type | Area(㎡) | Percent(%) |
| Bare soil | 239758.900 | 0.75 |
| Campus Area | 590602.000 | 1.85 |
| Dry Field | 215867.0797 | 0.67 |
| Forest | 27832279.6653 | 86.96 |
| Golf | 802962.8435 | 2.51 |
| Paddy field | 687980.9548 | 2.15 |
| Suburban | 230536.8000 | 0.72 |
| Urban | 314986.8000 | 0.98 |
| Water | 1091173.2467 | 3.41 |
데이터관리부(130)는 사용자에게 GIS데이터저장부(120)에 저장되어 있는 데이터의 편집, 레이어의 조작 등의 수단을 제공한다. 이를 위해 데이터관리부(130)는 레이어 조작기능, 화면조작기능, 속성정보 편집기능, 심볼 편집기능 등의 기능을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템은 ArcView를 기반으로 수행되는 시스템이므로, ArcView가 제공하는 모든 기능을 수행할 수 있다.
레이어 조작기능은 레이어의 순서를 바꾸어 사용자가 효과적으로 GIS DB를 살펴볼 수 있는 기능이다. 이 때, 레이어의 활성화/비활성화 조작이 자유로워야 하며, 레이어의 명칭등과 Visible Scale 조절 등이 가능하여야 한다. 화면조작기능은 GIS 레이어를 활성화한 뒤 확대, 축소, 이동, 전체보기, 선택한 레이어나 Feature에 대한 확대, 바로 전의 Extent로의 전환 등의 기능을 포함한다. GIS Feature 편집기능은 GIS 레이어의 수정과 편집, 추가 등에 관한 기능이다. 이러한 편집기능은 사용자가 알기 쉬운 인터페이스로 구성되어있어야 하며, 점, 선, 면 등의 추가 편집이 가능하고, Snap을 통하여 구조화편집이 가능하여야 한다. 속성정보 편집기능은 GIS 속성정보의 수정과 편집, 데이터 추가, Field 추가 등과 관련된 기능이다. GIS 편집기능은 사용자 편의에 맞춰 제공되어야 하며, 속성 Query를 통한 편집이 자유로워야 한다. 심볼 편집기능은 포인트, 라인, 다각형에 따라 각각 여러 가지 색과 크기, 선두께, 스타일 등에 대한 편집기능이다. 레이어의 속성에 따라 Single Value, Unique Value, Graduate Value 등에 따라 각각 레이어의 심볼을 변동시킬 수 있어야 한다.
경관생태모델링부(140)는 경관생태학적 원리를 이용하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하는 구성요소이다. 경관생태모델링부(140)는 FRAGSTATS을 직접 실행할 수 있는 모듈로 구현된다. 경관생태모델링부(140)는 FRAGSTATS의 3가지 결과파일(예를 들면, *.Land, *.Class, *.Patch)를 불러와서 산출한 지수를 기초로 표 5에 기재되어 있는 것과 같은 테이블을 생성하여 GIS데이터저장부(120)에 저장한다.
| Name | Level | Unit | Comment |
| PLAND | CLASS | Percent | 경관을 차지하고 있는 조각 유형들의 분율 |
| COHESION | CLASS | None | 연결성 지수, 조각 유형의 분율에 따른 지수 |
| NP | Landscape | None | 하나의 경관을 구성하고 있는 조각수 |
| PD | Landscape | Number/100hec | 단위면적당 나타나는 조각의 수 |
| ED | Landscape | m/hec | 단위면적내에 경관조각의 총 둘레길이 |
| LSI | Landscape | None | 경관 조각의 형태를 나타내는 지수 |
| LPI | Landscape | Percent | 경관내에서 가장 큰 조각이 차지하는 분율 |
| PAFRAC | Landscape | None | 경관형태의 복잡성을 나타내는 지수 |
| IJI | Landscape | Percent | 조각유형 사이의 근접성을 나타내는 지수 |
| CONTAG | Landscape | Percent | 조각유형의 집단화 정도 나타내는 지수 |
| PR | Landscape | None | 존재하는 조각유형의 수에 관한 지수 |
| PRD | Landscape | Number/100hec | 단위면적당 경관 조각 유형의 수 |
| SHDI | Landscape | - | 다양도 지수, 경관 조각유형의 다양성 |
| SHEI | Landscape | None | 경관 조각 유형들간의 면적분포 균등도 |
수리/수문모델링부(150)로는 SWMM가 사용된다. 수리/수문모델링부(150)는 SWMM에서 기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델부분을 담당하는 RUNOFF모델, 및 수문관련 자료를 모의하는 EXTRAN모델을 선택하여 이를 쉽게 편집하고, 실행할 수 있도록 하는 사용자인터페이스를 제공한다. 또한 각 모델들의 결과를 다른 모델에 사용할 수 있도록 중간 모듈을 두어 사용자가 다른 연계작업이나 편집 작업을 위해 다른 프로그램을 사용하지 않아도 가능하도록 한다.
SWMM-RAIN: RAIN의 입력파일에서 B1라인에 해당하는 자료를 수정할 수 있는 인터페이스를 구축하고, RAIN 입력파일에 인터페이스 파일로 사용되는 "*.DAT" 파일에서 강수량을 편집할 수 있도록 편집기를 연계하고 그 안에서 직접 수정할 수도 있도록 한다. 표 6에는 RAIN 입력 파일의 B1라인 자료가 기재되어 있다.
| Line | Name | Contents |
| B1 | IYBEG | 시작 날짜를 8자리로 표현(XXXXXXXX 입력시 모든자료 사용) |
| IYEND | 끝나는 날짜를 8자리로 표현(XXXXXXXX 입력시 모든자료 사용) | |
| IYEAR | 강우값의 출력관련 항목(0 - 모든값 출력, 1 - 결과가 0인 것 제외) | |
| ISUM | Storm 출력 관련 항목(0 - 모든값 출력, 1 - 결과가 0인 것 제외) |
SWMM-RUNOFF: 유역유출모델인 RUNOFF의 입력파일의 인터페이스에서 구축되어야하는 목록은 표 7에 기재되어 있다.
| Line | Name | Contents |
| B1 | NHR | 강우시작 시간 결정, 24시간에서 자정을 00을 기준으로 결정 |
| NMN | 강우시작 분 결정 (0 - 59분) | |
| NDAY | 모의시작 일 결정 (1 - 31일) | |
| MONTH | 모의시작 월 결정 (1 - 12월) | |
| IYRSTR | 모의시작 연도 결정 (4자리로표현 - 예) 2001) | |
| G1 | G6* | 채널의 Manning 계수 입력 |
| H1 | WW(1)* | 소유역의 너비 (너비 결정하는 방법) (WIDTH) |
| WW(3)* | 불투수지역의 비율 (%) | |
| WW(5)* | 불투수지역의 Manning 계수 | |
| WW(6)* | 투수지역의 Manning 계수 | |
| WSTORE1* | 불투수지역의 depression storage, in. [mm] | |
| WSTORE2* | 투수지역의 depression storage, in. [mm] | |
| WLMAX* | 최대초기 침투율 in./hr [mm/hr] | |
| WLMIN* | 최소 침투율 in./hr [mm/hr] | |
| DECAY* | 침투감쇠계수로 Horton's equation 에서 필요한 계수, 1/sec | |
| J2 | KKLIM(J)* | 축적량의 제한량 |
| DDPOW(J)* | 함수에 사용되는 차수, 지수결정 | |
| DDFACT(J)* | 함수에 사용되는 계수 | |
| J3 | QFACT(1,K)* | 축적방정식에 필요한 변수 (식에서 첫번째 나오는 변수) |
| QFACT(2,K)* | 축적방정식에 필요한 변수 (식에서 두번째 나오는 변수) | |
| QFACT(3,K)* | 축적방정식에 필요한 변수 (식에서 세번째 나오는 변수) | |
| WASHPO(K)* | 세정함수에 필요한 변수 | |
| RCOEF(K)* | 세정함수에 필요한 변수 | |
| K1 | SOILF* | USLE 식에 필요한 변수 (토양 관련 변수, K) |
| CROPMF* | USLE 식에 필요한 변수 (C) | |
| CONTPF* | USLE 식에 필요한 변수 (P) | |
| L2 | PLAND(1,N) | 1번째 토지이용도 비율(시나리오 분석) |
| PLAND(2,N) | 2번째 토지이용도 비율(시나리오 분석) |
SWMM-EXTRAN: 수문모델인 EXTRAN의 인터페이스에서 수정되어야 할 목록은 표 8에 기재되어 있다.
| Line | Name | Contents |
| B1 | TZERO | 시뮬레이션 시작시간 지정 |
| NSTART | 출력 cycle이 시작하는 첫번째 time-step 지정 | |
| INTER | 시뮬레이션 기간 동안 중간 출력 cycle사이의 간격 지정 | |
| JNTER | 시뮬레이션 끝에서 시간과 history 출력 시간 간격 지정 | |
| JREDO | Hot-start file 관련인자 | |
| IDATZ | 시뮬레이션 시작 날짜 지정 | |
| B3 | NHPRT | 수두 결과를 출력하는 Junctions의 개수 지정 |
| NQPRT | 유량 결과를 출력하는 수로의 개수 지정 | |
| B4 | JPRT(1) | 수심을 출력하는 Junction의 이름 지정 |
| B5 | CPRT(1) | 자세한 유량과 유속을 출력하는 수로의 이름 지정 |
| B9 | NOFLOW | 수로의 개수. 음수인 경우 유량의 절대값으로 표시됨 |
| IFINTER | 출력되는 time-step의 수 지정 | |
| FLOWOUT(1) | 유량이 표시되는 수로의 이름. NOFLOW에 표시한 개수만큼 입력 | |
| C1 | ROUGH | 수로의 Manning 계수 결정 |
| D1 | QINST | Junction으로 유입되는 순 유량, cfs [㎥/s] |
수질모델링부(160)로는 WASP5 및 WASP5-NPS가 채용된다. 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템은 SWMM모델과 WASP5 모델을 연결하는 인터페이스를 구비하며, WASP5의 주요 인자를 수정할 수 있는 인터페이스를 갖는다. 또한 결과 파일을 GIS와 연계하여 보여줄 수 있다. 표 9에는 WASP5 수질 모델 입력 항목이 기재되어 있다.
| MENU | Line | Contents | |
| Control | A4 | NOSEG | segment 수 |
| MFLAG | 물수지 계산결과파일 생성할 대상 결정 | ||
| ZDAY | simulation 시작 날 | ||
| ZHR | simulation 시작 시간 | ||
| A5 | ZMIN | simulation 시작 분 | |
| ISEGOUT | 실행동안 모델 화면에 나타내는 segment No. | ||
| A7 | DTS(I) | time-step (day) | |
| T(I) | simulation 기간 | ||
| A8 | NORINT | 출력 간격 개수 | |
| A9 | PRINT(I) | TPRINT(I)에서 지정한 day 까지 print 할 간격(day) | |
| TPRINT(I) | simulation 마지막 날짜 (day)(simulation기간과 동일) | ||
| Volume | C3 | ISEG | segment No. |
| BVOL | segment의 부피 (㎥) | ||
| VMULT(ISEG) | 수리학적 계수 a | ||
| VEXP(ISEG) | 수리학적 계수 b | ||
| DMULT(ISEG) | 수리학적 계수 c | ||
| DXP(ISEG) | 수리학적 계수 d | ||
| 경계조건 | E1 | IBC(K) | 경계 segment 개수 |
| E3 | IBC(K) | 경계면 segment No. | |
| NOBRK | 시간에 따라 입력되는 농도값의 개수 | ||
| E4 | BCT(K) | 특정시간 segment의 농도(㎎/L) | |
| T(K) | 시간 (day) | ||
| 오염원 | F1-1 | NOWK(ISYS) | 점 오염 부하량이 입력되는 segment의 개수 |
| F1-3 | IWK(T) | 입력되는 segment No. | |
| NOBRK(K) | 각 segment에서 시간에 따른 부하량 개수 | ||
| F1-4 | WRK(K) | 특정 시간(T(K))에서의 점오염 부하량 값(㎏) | |
| T(K) | 시간 (day) | ||
WASP5-NPS는 WASP5의 입력파일에서 필요한 NPS(Non-Point Source) 형식의 파일을 제작하기 위하여 RUNOFF.out과 EXTRAN.inp을 이용하여 필요한 포맷으로 저장한다. 표 10에는 비점오염원 연계 파일 입력 항목이 기재되어 있다.
| Record | < Nonpoint loads external file > (*.nps ) |
| 1 | ① NPSMOD : nonpoint souece 가 되는 model 의 이름 ② NUMSEG : nonpoint souece 가 입력되는 segment 의 개수 ③ INTOPT : interpolation option (1=step fuction) ④ NUMSYS : nonpoint source가 입력되는 WASP5 system의 숫자 |
| 2 | ① LSEG(I) : segment 의 number (전체 segment 개수만큼 반복) |
| 3 | ① LSYS(I) : WASP5 system 숫자 |
| 4 | ① NAMESY(I) : WASP5 system 의 이름 (오염물질대상) |
| 5 | ① LDAY : 비점 오염원 부하량이 입력되는 시간 (day) |
| 6 | ① NAMESY(I) : system 이름 (WASP5에 의해서 읽어지지 않음) ② NPSWK(I,J): 각 시간에서의 비점 부하량 값 (㎏/day) |
모델링연계부(170)는 수량 및 수질 관리를 위해 경관생태모델링부(140), 수리/수문모델링부(150), 및 수질모델링부(160)를 유기적으로 연결한다. 모델링연계부(170)는 사용자에게 각각의 모델링부(140, 150, 160)들 내에서 중요 인자를 목적에 따라 또는 주어진 상황에 따라 손쉽게 편집하여 모델을 실행하고 그 결과를 GIS S/W안에서 살펴볼 수 있는 수단을 제공한다.
운영부(180)는 사용자로부터 입력받은 명령을 기초로 각각의 구성요소를 제어한다. 또한, 운영부(180)는 시나리오모듈의 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 시나리오모듈은 토지이용변화, 설계강우분석, 수리시설물 등의 변화에 따라 수리, 수문, 수질 결과가 어떻게 달라지는가를 나타낸다. 이를 위해 시나리오모듈은 경관생태학적인 원리를 이용하여 토지이용형태가 변화되었거나 조각을 이동하였을 때 나타나는 수질의 예측값을 알아내기 위해 모델을 전체적으로 재작성하고 그에 따라 세부적으로 변화되는 모델 내부의 값들을 조절할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공한다.
한편, 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템은 GIS모듈, 모델링모듈, 및 시나리오모듈로 구성될 수 있다. 이 경우 GIS모듈은 GIS데이터생성수단, GIS데이터저장수단, 및 GIS데이터관리수단으로 구성되며, 모델링모듈은 경관생태모델링수단, 수리/수문모델링수단, 수질모델링수단, 및 모델링연계수단으로 구성된다.
모델링연계기능은 경관생태학적 평가와 주요 인자를 도출해 내는 FRAGSTATS, SWMM의 강우 모델, 수리모델, 및 수문모델, 그리고, 수질예측모델인 WASP5 모델을 연동한다. 도 12는 전체적인 흐름과 결과파일, 입력파일 등 모델의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 경관생태모델링기능은 FRAGSTATS에 의해 구현된다. 한편, FRAGSTATS 프로그램의 입력자료를 형성하기 위해 Spatial Analyst가 활용된다. Spatial Analyst는 ArcView 상에서 격자형태의 자료를 다룰 수 있도록 만들어주는 extension으로, 토지 이용도에 대한 자료를 격자 형태로 형성하여 FRAGSTATS의 입력자료를 형성하는데 활용된다. FRAGSTATS는 경관생태학적인 해석과 이에 대한 시나리오를 설계하고 변동할 수 있는 FRAGSTATS를 실행하면 도 13에 도시된 바와 같은 프로그램이 실행된다. 경관생태학적 모델에 대한 결과는 각 유역별로 도출되며, 같은 이름에 다른 확장자를 가진 3개의 파일이 생성된다. "*.Land", "*.class", "*.patch"등은 각각 확장자에 따른 정보를 포함하고 있으며, 이에 대한 결과는 GIS S/W 상에서 도 14에 도시된 바와 같이 나타난다.
강우, 수리, 수문에 대한 정보 및 모델변경은 Model 메뉴에서 RAIN, RUNOFF, EXTRAN 등 각각의 필요한 모델에 대한 인터페이스를 호출하면 된다.
① SWMM - RAIN: RAIN 입력화일에 대한 수정과 자료파일, 인터페이스파일을 변경할 수 있는 사용자 인터페이스이다. 도 15a 및 15b에는 각각 RAIN 부분 및 RAIL Data 부분에 관련된 화면의 일 예가 도시되어 있다.
② SWMM - RUNOFF: RUNOFF 입력화일에 대한 수정과 인터페이스파일을 변경할 수 있는 사용자 인터페이스이다. 도 16a 내지 도 16e에는 각각 SWMM 기상 부분, SWMM Control 부분, SWMM 수로 인자 부분, SWMM 유역 인자 부분, 및 SWMM 수질 인자 부분에 관련된 화면의 일 예가 도시되어 있다.
③ SWMM - EXTRAN: EXTRAN 입력화일에 대한 수정, 인터페이스파일을 변경할 수 있는 인터페이스이다. 도 17a 내지 도 17g에는 각각 EXTRAN Control 부분, EXTRAN 수로 인자 부분, EXTRAN 연결점 인자 부분, EXTRAN 수질 모델 연계 부분, 및 EXTRAN 모델 결과 부분에 관련된 화면의 일 예가 도시되어 있다. 또한, 도 17f 및 도 17g에는 각각 Surchage 버튼 실행시 총 범람 시점과 그 시점에서의 수심이 표시된 EXTRAN 모델 범람 결과 화면 및 Flooding 버튼 실행시 총 범람시간이 표시된 EXTRAN 모델 범람 시간 결과 화면이 도시되어 있다. SWMM의 EXTRAN 모델을 실행하면 도 17h에 도시된 바와 같은 화면에서 모델링이 실행된다.
수질모델링시 WASP5의 10가지 인자 중 사용자가 변동가능하고 재조정 가능한 인자를 선택하여 그에 대한 인터페이스를 호출한다. 도 18a 내지 도 18e에는 각각 WASP5 Control 부분, WASP5 Volume 부분, WASP5 경계 조건 부분, WASP5 오염원 부분, 및 WASP5 초기 조건 부분 화면에 관련된 화면의 일 예가 도시되어 있다. 또한, 도 18f 및 도 18g에는 각각 RUNOFF 결과와 EXTRAN의 입력자료를 이용하여 WASP5에서 필요로 하는 NPS 파일을 생성하기 위한 Converter 화면이 도시되어 있다. WASP5를 실행하면 도 18f에 도시된 바와 같은 화면을 통하여 WASP5 모델링이 실행된다. 또한, 도 18h에는 WASP5 모델을 실행한 결과에 해당하는 그래프가 도시되어 있다.
시나리오모듈은 토지이용변화에 따른 변화를 알아보는 부분과 설계 강우에 대한 예측시나리오를 변동하거나, 수리시설물의 추가, 삭제 등에 대한 시나리오 부분과 그에 따른 결과를 현재 기준으로 비교하여 볼 수 있는 시나리오 결과부분으로 나뉜다. 도 19a 및 도 19b에는 각각 시나리오 토지 이용 변화 부분 화면 및 수리 시설물이 추가되거나 변동, 삭제되었을 때 이에 대한 계수와 개수 등을 변동할 때 사용하는 사용자 인터페이스와 관련된 시나리오 수리 시설물 부분 화면의 일 예가 도시되어 있다. 각각의 토지이용변화, 설계 강우분석, 수리시설물 등 사용자의 환경과 앞으로 정책에 따라 시나리오를 설계하여 분석하게 되면 원본 데이터와 마찬가지로 모델의 결과를 얻을 수 있다. 이 때 시나리오 이전과 이후에 대한 비교분석을 위해서 시나리오 결과 분석 모듈이 필요하다. 도 19c 및 도 19d에는 각각 시나리오 결과 부분 화면 및 시나리오 결과 부분 데이터 보이기 화면의 일 예가 도시되어 있다.
SWMM의 수리 및 수문 모델의 실행결과는 강우설계변화에 따라 변동된다. 이때 결과 중 범람지역에 대한 예측결과가 표현된다. 이를 GIS DB 상에서 표출함으로써 이를 수리시설물의 확충이나 신설 등의 정책에 적극적으로 활용 할 수 있다. 범람예측기능은 Surcharged 표시, Overflow 표시, 및 범람유역 simulation 등의 기능을 구비한다.
범람지역에 대한 분석결과가 EXTRAN 모델의 결과를 읽어서 가져오게 되면 이를 GIS 소프트웨어에서 표시하여 준다. 도 20a에 도시된 Surcharged 표시 화면에서 절점의 색이 다르게 표시되면서 이 지역으로 확대하여 표시된다. 또한, 범람지역에 대한 분석결과가 EXTRAN 모델의 결과를 읽어서 가져오게 되면 이를 GIS 소프트웨어에서 표시하여 준다. 도 20b에 도시된 Overflow 표시 화면에서 절점의 색이 다르게 표시되면서 이 지역으로 확대하여 표시된다. 나아가, 범람되는 지역을 클릭하게 되면 그 유역에서 범람시 모의가 어떻게 진행될 것인지에 대한 자료화면이 나타나 사용자에게 보여준다. 도 20c 및 도 20d에는 각각 범람예측지점의 범람 전 및 범람 후 3차원 영상이 도시되어 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템의 사용방법에 대해 설명한다.
소수계 물관리 진단시스템 Version 1.0의 설치파일을 통해 소수계 물관리 진단시스템 운용소프트웨어를 설치하게 되면 인스톨화면이 출력되며, 운용자는 화면에 출력된 지시사항에 의해 소수계 물관리 진단시스템 운용소프트웨어를 설치한 후 경로를 설정한다.
기존 DOS 모드의 모델들을 실행하기 위해서 Windows 시스템 안에 경로를 실행해야만 한다. <내컴퓨터 - 등록정보 - 고급 - 환경변수>로 접근하여 시스템 내의 모델 경로인 경로에 "C:\Frontier\swmm;C:\Frontier\wasp;"을 추가시켜주고 리부팅해야 프로그램이 정상적으로 실행된다. 다음으로, 환경변수를 설정하여 인스톨을 완료한다.
인스톨의 완료 후 시스템의 보안과 사용자 제한을 위한 로그인을 수행하여 시스템을 구동한다. 도 21에는 시스템의 구동시 출력되는 메인화면이 도시되어 있 다.
메인화면은 ArcView GIS 3.2의 기본 기능과 소수계 물관리 진단시스템에서 필요에 의해 추가한 메뉴와 버튼, 그리고, Toolbar로 구성된다. 시스템 메뉴구성과 기능은 표 11에 기재되어 있다.
| 메 뉴 | 아이템 | 기 능 |
| Model | FRAGSTATS | 경관생태 모델 FRAGSTATS을 호출한다. |
| RAIN | Swmm중 RAIN 모델의 인터페이스를 호출한다. | |
| RUNOFF | Swmm중 RUNOFF 모델의 인터페이스를 호출한다. | |
| EXTRAN | Swmm중 EXTRAN 모델의 인터페이스를 호출한다. | |
| WASP | 수질모델인 WASP5 모델의 인터페이스를 호출한다. | |
| Scenario | 시나리오 | 토지이용변화, 설계강우분석, 및 수리시설물에 대한 시나리오 인터페이스 호출 |
도 22는 본 발명에 따른 소수계 물관리 진단방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 22를 참조하면, 사용자는 소수계 물관리 진단시스템을 구동하고 시스템에서 제공하는 메뉴에 포함되어 있는 모델링기능과 시나리오기능 중에서 하나를 선택한다(S2200). 만약, 사용자가 모델링기능을 수행하고자 한다면(S2210), 사용자는 추가적으로 경관생태모델, 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델 중에서 하나를 선택한다(S2220). 경관생태모델링부(140), 수리/수문모델링부(150), 및 수질모델링부(160) 중에서 사용자가 선택한 모델에 대응하는 모델링부는 사용자가 선택한 모델에 따른 모델링을 수행한다(2230). 수리/수문모델링부(150)는 강우모델, 수리모델, 수문모델에 대한 정보 및 모델변경을 수행하며, 모델링 결과를 출력한다. 수질모델링부(160)는 WASP5의 주요 인자를 수정하며, 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력한다. 경관생태모델링부(140)는 경관생태학적 평가와 주요 인자를 도출해 내는 FRAGSTATS, SWMM의 강우 모델, 수리모델, 및 수문모델, 그리고, 수질예측모델인 WASP5 모델을 연동한다. 경관생태모델링부(140)에 의해 수행된 경관생태학적 모델에 대한 결과는 각 유역별로 도출되며, 같은 이름에 다른 확장자를 가진 3개의 파일이 생성된다. 만약, 사용자가 시나리오기능을 선택하면(S2210), 운영부(180)는 사용자의 선택에 따라 토지이용변화에 따른 변화분석과 강우/수리시설물의 변화에 의한 결과분석을 수행한다(S2240).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 장치에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 소수계 물관리 진단시스템 및 방법에 의하면, 테스트 데이터를 동적으로 생성함으로써 테스트 커버리지를 향상시킬 수 있으며, 다양한 테스트 데이터를 생성할 수 있으므로 테스트 장치의 오류 검출 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 테스트 스크립트와 테스트 데이터를 분리하여 제공함으로써 테스트 스크립트의 재사용이 가능하다.
Claims (9)
- 사용자에게 경관생태모델링, 수리/수문모델링, 및 수질모델링과 관련한 입력화일에 대한 수정, 자료파일 및 인터페이스파일을 변경하는 수단을 제공하는 사용자인터페이스부;유역 및 하천에 대해 작성된 공간정보 및 속성정보가 저장되는 GIS데이터저장부;경관생태학적 원리를 이용하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하는 경관생태모델링부;기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델부분을 담당하는 RUNOFF모델, 및 수문관련 자료를 모의하는 EXTRAN모델을 선택적으로 편집하고 실행할 수 있도록 하는 사용자인터페이스를 제공하는 수리/수문모델링부;WASP5의 주요인자를 수정하며, 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력하는 수질모델링부;상기 각각의 모델링부들 내에서 중요 인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하고, 모델링의 결과를 출력하는 모델링연계부; 및사용자로부터 입력받은 명령을 기초로 각각의 구성요소를 제어하여사용자로부터 경관생태모델이 선택되면 상기 경관생태모델링부, 상기 수리/수문모델링부, 및 수질모델링부를 연동하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하여 출력하는 제1모델링과정을 수행하고 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델이 선택되면 각각의 모델에 따른 모델링 결과를 출력하는 제2모델링과정을 수행하도록 하는 운영부;를 포함하고,상기 수리/수문모델링부는 상기 RAIN모델, 상기 RUNOFF모델, 상기 EXTRAN모델의 결과를 다른 모델에 사용할 수 있도록 중간 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단시스템.
- 제 1항에 있어서,사용자에게 상기 GIS데이터저장부에 저장되어 있는 데이터의 편집 및 레이어의 조작기능을 제공하는 데이터관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단시스템.
- 제 1항에 있어서,사용자에게 상기 각각의 모델링부들 내에서 중요 인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하고, 모델링 결과를 출력하는 모델링연계부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 수리/수문모델링부는,SWMM모델에서 강수량에 대한 데이터의 수정, 자료파일 및 인터페이스파일을 변경할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 RAIN모델링부;SWMM모델에서 SWMM 기상 부분, SWMM Control 부분, SWMM 수로 인자 부분, SWMM 유역 인자 부분, 및 SWMM 수질 인자 부분에 대한 데이터의 수정과 인터페이스 파일을 변경할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 RUNOFF모델링부; 및SWMM모델에서 수문에 대한 데이터의 수정 및 인터페이스파일을 변경할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 EXTRAN모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단시스템.
- 제 1항에 있어서,상기 수질모델링부는 WASP5의 제어변수, 수량, 경계조건, 및 오염원을 포함하는 상기 주요인자를 수정하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단시스템.
- 사용자로부터 시스템에서 제공하는 경관생태모델, 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델 중에서 하나를 선택받는 단계; 및상기 경관생태모델이 선택되면 경관생태학적 평가와 주요인자를 도출해 내는 FRAGSTATS, SWMM의 강우모델, 수리모델, 및 수문모델, 그리고, 수질예측모델인 WASP5 모델을 연동하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하여 출력하는 제1모델링과정을 수행하고 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델이 선택되면 각각의 모델에 따른 모델링 결과를 출력하는 제2모델링과정을 수행하는 단계;를 포함하며,상기 제1모델링과정은 상기 SWMM의 강우모델, 수리모델, 및 수문모델들과 수질예측모델인 WASP5 모델 내에서 중요 인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하여 모델링의 결과를 출력하고,상기 제2모델링과정은 기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델링을 실행하는 RUNOFF모델, 수문관련 모델링을 실행하는 EXTRAN모델, 및 WASP5의 주요인자를 수정하며 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력하는 수질모델에 의해 수행되며,상기 RAIN모델, 상기 RUNOFF모델, 상기 EXTRAN모델은 결과를 다른 모델에 사용할 수 있도록 중간 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단방법.
- 제 6항에 있어서,사용자로부터 입력받은 조작명령에 따라 유역 및 하천에 대해 작성된 공간정보 및 속성정보가 저장되는 GIS데이터저장부에 저장되어 있는 데이터의 편집 및 레이어의 조작을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단방법.
- 제 6항에 있어서,상기 수질모델은 WASP5의 제어변수, 수량, 경계조건, 및 오염원을 포함하는 상기 주요인자를 수정하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단방법.
- 사용자로부터 시스템에서 제공하는 경관생태모델, 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델 중에서 하나를 선택받는 단계; 및상기 경관생태모델이 선택되면 경관생태학적 평가와 주요인자를 도출해 내는 FRAGSTATS, SWMM의 강우모델, 수리모델, 및 수문모델, 그리고, 수질예측모델인 WASP5 모델을 연동하여 토지이용형태와 조각의 형태를 바꾸거나 옮겼을 때 발생하는 수질의 변화를 예측하여 출력하는 제1모델링과정을 수행하고 강우모델, 수리모델, 수문모델, 및 수질모델이 선택되면 각각의 모델에 따른 모델링 결과를 출력하는 제2모델링과정을 수행하는 단계;를 포함하며,상기 제1모델링과정은 상기 SWMM의 강우모델, 수리모델, 및 수문모델들과 수질예측모델인 WASP5 모델 내에서 중요 인자를 목적 또는 주어진 상황에 따라 편집하여 모델링을 실행하여 모델링의 결과를 출력하고,상기 제2모델링과정은 기상자료에 대한 모델링을 실행하는 RAIN모델, 유역유출모델링을 실행하는 RUNOFF모델, 수문관련 모델링을 실행하는 EXTRAN모델, 및 WASP5의 주요인자를 수정하며 모델링 결과를 GIS와 연계하여 출력하는 수질모델에 의해 수행되며,상기 RAIN모델, 상기 RUNOFF모델, 상기 EXTRAN모델은 결과를 다른 모델에 사용할 수 있도록 중간 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 소수계 물관리 진단방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040010405A KR100631028B1 (ko) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | 소수계 물관리 진단시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040010405A KR100631028B1 (ko) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | 소수계 물관리 진단시스템 및 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050082053A KR20050082053A (ko) | 2005-08-22 |
| KR100631028B1 true KR100631028B1 (ko) | 2006-10-04 |
Family
ID=37268540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040010405A KR100631028B1 (ko) | 2004-02-17 | 2004-02-17 | 소수계 물관리 진단시스템 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100631028B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101039788B1 (ko) | 2009-02-26 | 2011-06-09 | 광주과학기술원 | 비점오염 모델 구축 시스템 및 비점오염 모델 구축 방법 |
| CN113156075A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-23 | 北京市环境保护科学研究院 | 饮用水水源地信息管理系统 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102708452A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-10-03 | 浙江大学 | 一种支持动态编译的水质分析计算服务系统 |
| CN104047257B (zh) * | 2014-06-23 | 2015-12-09 | 清华大学 | 一种面向环境保护的单一供水水库的生态库容确定方法 |
| CN107784454B (zh) * | 2017-11-16 | 2019-02-12 | 黑龙江省水利水电勘测设计研究院 | 一种高寒地区水库的兴利调节方法、装置以及设备 |
| CN111815102B (zh) * | 2020-04-15 | 2024-01-26 | 中国环境科学研究院 | 一种基于空间技术的生物多样性综合调查抽样方法 |
| CN111639707B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-04-30 | 河南大学 | 一种基于gis技术的土地污染控制方法 |
| CN116384285B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-09-05 | 长江水资源保护科学研究所 | 一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法及系统 |
-
2004
- 2004-02-17 KR KR1020040010405A patent/KR100631028B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101039788B1 (ko) | 2009-02-26 | 2011-06-09 | 광주과학기술원 | 비점오염 모델 구축 시스템 및 비점오염 모델 구축 방법 |
| CN113156075A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-23 | 北京市环境保护科学研究院 | 饮用水水源地信息管理系统 |
| CN113156075B (zh) * | 2021-03-25 | 2022-04-08 | 北京市环境保护科学研究院 | 饮用水水源地信息管理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050082053A (ko) | 2005-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Argent et al. | A new approach to water quality modelling and environmental decision support systems | |
| Al-Sabhan et al. | A real-time hydrological model for flood prediction using GIS and the WWW | |
| McKinney et al. | Linking GIS and water resources management models: an object-oriented method | |
| Ozkeresteci et al. | Use and evaluation of the ENVI-met model for environmental design and planning: an experiment on linear parks | |
| CN103473463B (zh) | 一种定量确定湖泊流域水体氮磷背景浓度的方法 | |
| KR100631028B1 (ko) | 소수계 물관리 진단시스템 및 방법 | |
| Assaf et al. | Chapter thirteen generic simulation models for facilitating stakeholder involvement in water resources planning and management: a comparison, evaluation, and identification of future needs | |
| CN113312736B (zh) | 基于云平台的河网水动力模拟实现方法及系统 | |
| Whiteaker et al. | From a NEXRAD rainfall map to a flood inundation map | |
| Kandera et al. | Application of the Water Evaluation and Planning (WEAP) model to quantitative water balance modelling in the Upper Hron River basin (Slovakia) | |
| Loukika et al. | Future prediction of scenario based land use land cover (LU&LC) using DynaCLUE model for a river basin | |
| Feng et al. | Prospects of eco-hydrological model for sponge city construction | |
| Nair et al. | Methods for integrating high-resolution land, climate, and infrastructure scenarios in a hydrologic simulation model | |
| Vieira et al. | One-Dimensional Channel Network Model CCHE1D Version 3.0: User's Manual | |
| Dunn et al. | Flood risk management with HEC-WAT and the FRA compute option | |
| Alfredsen et al. | An object-oriented application framework for building water resource information and planning tools applied to the design of a flood analysis system | |
| CN113361050A (zh) | 一种基于网页端管网模型的排水决策系统及方法 | |
| Rodrigues et al. | Colored petri net simulation model to allocate motor graders for earthmoving operations | |
| Rustom et al. | Estimating productivity using simulation: A case study of Gaza beach embankment protection project | |
| Bo Nielsen et al. | Model based on-line control of sewer systems | |
| Heaney et al. | Geographical information systems, decision support systems, and urban stormwater management | |
| Kepner et al. | Evaluating hydrological response to forecasted land-use change | |
| Wang et al. | Application of visual simulation technology to a soil erosion protection project | |
| Shamsi | GIS and water resources modeling: state-of-the-art | |
| Dotson | Watershed modeling with HEC-HMS (hydrologic engineering centers-hydrologic modeling system) using spatially distributed rainfall |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120829 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130826 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |