KR100660644B1 - 기상 데이터 편집 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각이, 기상예보 구역의 단위가 되며, 벡터인 풍향 데이터가 포함된 기상 데이터를 포함하는, 복수개의 격자를 이용하여 기상예보를 함에 있어서, 수정선을 이용하여 풍향 데이터를 편집하는, 기상 데이터 편집 방법으로서, 복수개의 격자 위에 작성된 수정선을 입력받는 제1 단계; 그리고, 수정선을 이용하여, 수정선이 지나가는 격자의 풍향 데이터를 변경하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터 편집 방법에 관한 것이다.

기상, 예보, 격자, 기울기, 기온, 날씨, 수정, 데이터, 벡터, 스칼라

Description

기상 데이터 편집 방법{METHOD OF EDITING WEATHER DATA}

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따라 벡터인 기상 데이터를 수정하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,

도 5는 등치선의 일 예를 나타내는 도면,

도 6은 격자상에 등치선을 표시한 일 예를 나타내는 도면,

도 7은 불규칙 삼각망을 이용한 수정의 개념을 설명하는 도면,

도 8은 둘러싸인 영역을 선형 보간하는 개념을 설명하는 도면,

도 9는 수정전 등치선과 수정된 등치선을 이용하여 기상 데이터를 수정하는 일 예를 설명하는 도면,

도 10은 불규칙 삼각망을 적용한 수정 후의 도 9의 A-B 라인을 따른 프로파일을 나타내는 도면,

도 11은 도 10의 프로파일에 확산 방법이 적용된 프로파일을 나타내는 도면.

본 발명은 기상 데이터 편집 방법에 관한 것으로, 특히 기상예보의 대상지역이 작은 단위(예: 5km x 5km)의 기상예보 구역으로 나뉘어 수만개에 이를 때에도, 수정선을 이용하여, 벡터 정보인 풍향 데이터를 기상예보 구역별로 용이하게 수정할 수 있는, 기상 데이터 편집 방법에 관한 것이다.

종래의 기상예보는 기상예보 구역을 광역으로 예를 들어, 도별로 나누거나, 주요 도시별로 나누어 행하였으며, 기상청은 기상예보를 함에 있어, 광역으로 나누어진 기상예보 구역내의 기상 데이터를 수정하는데 큰 어려움을 겪지 않았다.

그러나, 기상예보 구역을 세분화하여 기상예보를 하려는 시도가 이루어지고 있으며, 대한민국의 경우에 기상예보 구역을, 가로로 149개, 세로로 253개, 총 37,697개의 5km x 5km 격자로 나누고, 각 격자마다 십여개에 이르는 기상요소를 포함하는 기상 데이터를 3시간 간격으로 이후 48시간까지 생산하고 예보할 예정이다.

이러한 경향은 기존의 기상예보와는 비교할 수 없을 정도로 많은 양의 기상 데이터의 작성과 수정의 작업을 필요로 하며, 비록 컴퓨터의 도움을 받아 이루어진다고 할지라도, 최종적으로 기상청 담당자의 수정을 필요로 하는 경우에 그 수정을 불가능하게 만든다 할 것이다. 예를 들어, 37,697개의 격자를 기상청 담당자가 수정하는 것은 불가능한 일이다.

특히, 풍향 데이터와 같이 벡터인 기상 데이터를 수정하고자 할 때는 관련된 격자 모두에 대해 풍향 데이터의 방향을 수정해야 하나, 이는 물리적으로 거의 불가능하며, 미국에서 사용하는 GFE(Graphical Forecast Editor)에서는 수정을 원하는 지역을 선택한 후 범례(legend)에서 적용할 풍향 값을 선택해서 적용하는 방법을 사용하지만, 이 또한 수만개에 이르는 격자의 풍향 데이터를 수정하는데는 매우 불편하며 시간이 많이 소요된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세분화된 기상예보 구역내의 기상 데이터를 수정할 수 있는, 기상 데이터 편집 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 세분화된 기상예보 구역내의 풍향 데이터를 포함하는 기상 데이터를 수정할 수 있는, 기상 데이터 편집 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 벡터 형태의 기상 데이터를 수정선을 통해 수정할 수 있는, 기상 데이터 편집 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 보정선을 통해 스칼라 형태의 기상 데이터 및 벡터 형태의 기상 데이터를 수정할 수 있는, 기상 데이터 편집 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 각각이, 기상예보 구역의 단위가 되며, 벡터인 풍향 데이터가 포함된 기상 데이터를 포함하는, 복수개의 격자를 이용하여 기상예보를 함에 있어서, 수정선을 이용하여 풍향 데이터를 편집하는, 기상 데이터 편집 방법으로서, 복수개의 격자 위에 작성된 수정선을 입력받는 제1 단계; 그리고, 수정선을 이용하여, 수정선이 지나가는 격자의 풍향 데이터를 변경하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터 편집 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 변경된 풍향 데이터를 이용하여, 수정선이 지나가지 않는 격자의 풍향 데이터를 변경하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 데이 터 편집 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 제2 단계가: 수정선의 기울기를 이용하여, 수정선이 지나가는 격자의 풍향 데이터를 변경하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터 편집 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 제2 단계가: 수정선이 지나가는 격자에서의 수정선의 기울기를 구하는 제1 과정: 그리고 수정선이 지나가는 격자의 풍향 데이터를 구해진 수정선의 기울기로 변경하는 제2 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터 편집 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 제1 단계가: 각각에 풍향 데이터가 표시된 복수개의 격자 위에 작성된 수정선을 입력받는 것을 특징으로 하는, 기상 데이터 편집 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 각각이, 기상예보 구역의 단위가 되며, 벡터인 기상 데이터와 스칼라인 기상 데이터가 포함된 기상 데이터를 포함하는, 복수개의 격자를 이용하여 기상예보를 함에 있어서, 보정선을 이용하여 기상 데이터를 편집하는, 기상 데이터 편집 방법으로서, 복수개의 격자 위에 작성된 보정선을 입력받는 제1 단계; 그리고, 보정선을 이용하여, 기상 데이터를 변경하는 제2 단계;를 포함하며, 기상 데이터는 벡터인 기상 데이터로서 풍향 데이터를 포함하고, 제2 단계기: 보정선의 기울기를 이용하여 풍향 데이터를 변경하는 것을 특징으로 하는, 기상 데이터 편집 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 제2 단계가: 등치선인 보정선을 이용하여, 스칼라인 기상 데 이터를 변경하는 것을 특징으로 하는, 기상 데이터 편집 방법을 제공한다.

이하, 도면을 참고로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따라 벡터인 기상 데이터를 수정하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 본 발명은 임의의 격자에서 바람 벡터를 나타내는 화살표가 이 지점을 지나는 대기의 스트림라인(Streamline)의 이 지점에서의 접선 벡터와 기울기가 같다는 특징을 이용한여, 도 1과 같이 각각에 풍향 데이터와 같은 벡터인 기상 데이터(10)가 표시된 복수개의 격자(20) 위에, 도 2와 같이 사용자로부터 수정선(30)을 입력받아, 도 3과 같이 수정선(30)이 지나는 격자(41)에서 수정선(30)의 기울기를 추출하여 격자(41)의 기상 데이터(42)를 변경하고, 도 4와 같이 수정된 격자(41)와 이웃한 격자(43) 사이의 기상 데이터의 격자 사이의 불연속을 확산 작업을 이용하여 해소하는 것이다. 이때 수정선(30)의 기울기로는 격자(41)의 중심점에서 최근접한 점의 접선 기울기가 사용되어도 좋고, 수정선(30)이 격자(41)를 지나는 양 끝점의 기울기를 평균하여 사용하도 좋으며, 격자(41) 내 수정선(41) 전체의 기울기를 평균하여 사용하여도 좋다. 확산 방법으로는 예보 업무에서 일반적으로 사용하는 2DOI(2 Dimensional Optimized Interpolation), 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 사용하는 가우시안 스무딩(Gaussian Smoothing), F(r) ∝ r^-n (r은 거리, n>0)인 댐핑 팩터(Damping Factor)를 사용하는 방법 등이 있다.

한편 본 발명은 벡터인 기상 데이터를 수정하는 것과 함께 스칼라(scalar)인 기상 데이터를 수정하는 것에 적용될 수 있으며, 이하에서는 이에 대해 설명한다.

도 5는 등치선의 일 예를 나타내는 도면으로서, 등치선(contour, isoline)이란 f(x,y) = z 꼴의 함수를 2차원에서 표시할 때 z의 고저를 알아보기 쉽게 같은 z값을 갖는 (x,y)를 연결한 선이다.

도 6은 격자상에 등치선을 표시한 일 예를 나타내는 도면으로서, 이러한 등치선을 이용하여 수만개에 달하는 격자 각각에 할당된 기상 데이터로부터 등치선을 산출하고, 산출된 등치선을 격자 위에 겹쳐 놓으면 기상 데이터를 쉽게 분석할 수 있게 된다. 역으로, 산출된 등치선을 변형시켜 기상 데이터를 변형된 등치선에 맞게 수정할 수 있다면 한번의 등치선 수정 작업으로 많은 격자의 기상 데이터를 수정할 수 있게 되므로, 많은 격자의 기상 데이터 각각을 수정하는 것보다 훨씬 빠른 작업 속도를 얻을 수 있게 된다. 본 발명은 이러한 개념을 이용하는 것으로, 본 발명에 따른 등치선 변형을 통한 기상 데이터 수정 방법은 등치선의 변형된 부분과 변형되기 전의 부분으로 둘러싸인 영역의 기상 데이터를 직접적으로 수정하는 부분과 기상 데이터가 수정된 격자들의 주변 영향권 범위로 수정 효과를 확산시키는 부분을 포함한다. 등치선의 변형된 부분과 변형되기 전의 부분으로 둘러싸인 영역의 기상 데이터를 수정할 때는 불규칙 삼각망(Triangulated Irregular Network)을 사용한다. 등치선 변형을 위해 새로 입력한 등치선 부분 위에 놓인 점들과 변형되기 전의 등치선 위에 놓인 점을 불규칙 삼각망에 필요한 점 정보로 사용하여 둘러싸인 영역의 새로운 기상 데이터를 산출하는 것이다.

도 7은 불규칙 삼각망을 이용한 수정의 개념을 설명하는 도면으로서, 불규칙 삼각망 모델은 2차원 평면에서 불규칙적으로 분포하는 높이 정보(z값)를 갖는 점 (x,y coordinate system)을 이용하여 3차원 표면을 복원하는 기술이다(f(x,y) = z). 들로네 삼각망(Delaunay Triangulation)이라는 조건-검색 방법(condition-checking method)을 이용하여, 분포하는 점중에 3개(A,B,C)를 묶어 삼각형을 생성하고 이 3개의 점의 높이 정보를 이용하여 삼각형 안에 위치하는 임의의 좌표(P)에서 높이 정보(z)를 선형 보간법(Linear Interpolation)으로 산출한다(도 8 참조). 들로네 삼각망 조건은 3개의 점이 이루는 삼각형의 외심원(즉, 3개의 점을 동시에 지나는 원) 내부에 이 3개의 점 이외의 다른 점이 위치해서는 안된다는 것이다.

도 9는 수정전 등치선과 수정된 등치선을 이용하여 기상 데이터를 수정하는 일 예를 설명하는 도면으로서, 먼저 등치선(1)을 수정하여 수정된 등치선(2)을 생성한다. 다음으로, 수정된 등치선(2)을 복수개의 점으로 나누고, 복수개의 점 각각에 대해 원래의 기상 데이터 값을 등치선 값으로 바꾸고, 기상 데이터 값과 등치선 값의 차이값을 계산하여, 복수개의 점 각각이 등치선 값과 차이값을 지니도록 한다. 이를 점(3)에 적용하면, 원래 9.2℃에서 8℃로 수정되고, 차이값이 (9.2 - 8)℃로 계산되어, 등치선 값(8℃)과 차이값(1.2℃)를 부여받게 된다. 다음으로, 수정전 등치선(1)에, 복수개의 점 각각에 대응하는 복수개의 대응점을 마련하고, 복수개의 대응점 각각에 대응하는 차이값을 반영하여, 복수개의 대응점 각각이 반영값을 지니도록 한다. 이를 점(3)의 대응점(4)에 적용하면, 반영값은 8℃ - 1.2℃ = 6.8℃이 된다. 다음으로, 등치선 값을 지니는 복수개의 점과 반영값을 지니는 복수개의 대응점을 이용하여, 수정전 등치선(1)과 수정된 등치선(2)으로 둘러싸인 영역의 기상 데이터를 수정한다.

도 10은 불규칙 삼각망을 적용한 수정 후의 도 9의 A-B 라인을 따른 프로파일을 나타내는 도면으로서, 불규칙 삼각망을 적용한 수정 후에 수정된 영역과 수정되지 않은 인접한 영역 사이에 불연속(5,6)이 발생하므로, 수정된 효과를 주변의 기상 데이터에 확산(일종의 smoothing)을 시켜야 한다. 확산 방법으로는 예보 업무에서 일반적으로 사용하는 2DOI(2 Dimensional Optimized Interpolation), 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 사용하는 가우시안 스무딩(Gaussian Smoothing), F(r) ∝ r^-n (r은 거리, n>0)인 댐핑 팩터(Damping Factor)를 사용하는 방법 등이 있다. 불연속이 해소된 영역(7,8)을 가지는 기상 데이터가 도 11에 도시되어 있다.

본 발명에 따른 기상 데이터 편집 방법에 의하면, 세분화된 기상예보 구역내의 기상 데이터를 수정할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 기상 데이터 편집 방법에 의하면, 세분화된 기상예보 구역내의 풍향 데이터를 포함하는 기상 데이터를 수정할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 기상 데이터 편집 방법에 의하면, 벡터 형태의 기상 데이터를 수정선을 통해 용이하게 수정할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 기상 데이터 편집 방법에 의하면, 보정선을 통해 스칼라 형태의 기상 데이터 및 벡터 형태의 기상 데이터를 수정할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 각각이, 기상예보 구역의 단위가 되며, 벡터인 풍향 데이터가 포함된 기상 데이터를 포함하는, 복수개의 격자를 이용하여 기상예보를 함에 있어서, 수정선을 이용하여 풍향 데이터를 자동적으로 편집하는, 기상 데이터 편집 방법으로서,

   복수개의 격자 위에 작성된 수정선을 입력받는 제1 단계;

   수정선의 기울기를 이용하여, 수정선이 지나가는 격자의 풍향 데이터를 변경하는 제2 단계;로서, 수정선이 지나가는 격자에서의 수정선의 기울기를 구하는 제1 과정: 그리고 수정선이 지나가는 격자의 풍향 데이터를 구해진 수정선의 기울기로 변경하는 제2 과정;을 구비하는 제2 단계; 그리고,

   변경된 풍향 데이터를 이용하여, 수정선이 지나가지 않는 격자의 풍향 데이터를 변경하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터 편집 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 제1 단계는:

   각각에 풍향 데이터가 표시된 복수개의 격자 위에 작성된 수정선을 입력받는 것을 특징으로 하는, 기상 데이터 편집 방법.
6. 삭제
7. 삭제

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