KR101102436B1 - System and method for modeling river hydraulic and water quality based on location - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하천의 수리 및 수질 해석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분석하고자 하는 하천의 리치(Reach) 및 엘리먼트(Element)를 지리정보시스템(Geographic Information System: GIS)을 이용하여 자동 생성하고, 생성된 리치 및 엘리먼트 단위로 수리 및 수질을 분석하고, 분석된 수리정보 및 수질을 지리정보에 맵핑하여 한 눈에 그 결과를 확인할 수 있도록 표시하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a river repair and water quality analysis method, and more specifically, to generate the Reach (Rach) and elements of the stream to be analyzed automatically using the Geographic Information System (GIS), Geographic information system-based river repair and water quality modeling system and method that analyzes repair and water quality on the basis of generated rich and element, and maps the analyzed repair information and water quality to geographic information so that the results can be checked at a glance. It is about.
일반적으로 수리학이란 물에 관한 역학 중에서 주로 토목공학에 관한 분야로 물의 정지, 운동의 기초이론 외에 댐의 수압, 하천의 홍수, 하상의 세굴, 배수관의 유량, 우물의 양수량, 하수의 침전, 오수의 처리, 항만의 해일, 해안의 표사, 수압관의 수격압 등 넓은 응용범위를 포함한다. 따라서 수리학은 하천, 위상, 해안, 수력공학에서 각종 구조물의 설계기준으로 사용되고 있다.In general, hydraulics is the field of water engineering, mainly civil engineering. In addition to the theory of water suspension and basic movement, the water pressure of dams, flooding of rivers, scouring of riverbeds, flow of drain pipes, pumping of wells, sedimentation of sewage, It covers a wide range of applications, including treatments, tsunamis at seaports, shoreline markings and hydraulic pressure in hydraulic pipes. Therefore, hydraulics is used as a design standard for various structures in rivers, topologies, coasts, and hydraulic engineering.
이와 같이 각종 구조물의 설계기준으로 사용하기 위해 각 하천의 수리 및 수질을 모델링하여 분석하여야 한다.As such, the repair and water quality of each river must be modeled and analyzed for use as design criteria for various structures.
수리 및 수질 모델의 활용을 위한 수리학적 정보로는 유속, 수위, 유량, 수리계수 등이 있다. 이러한 정보를 생성하기 위해서는 하천 단면자료를 기반으로 하는 수리모의와 모의결과의 회귀분석이 필요하다. Hydraulic information for the use of hydraulic and water quality models includes flow rate, level, flow rate, and hydraulic coefficients. To generate this information, mathematical simulations based on river cross-section data and regression analysis of simulation results are required.
통상적으로 수리 및 수질 모델링을 위한 모형으로는 QUAL2E 모형이 주로 적용된다. QUAL2E 모형은 미국 EPA에서 개발한 QUAL-Ⅰ모형에 예측수질항목을 추가하여 발전시킨 QUAL-Ⅱ 모형을 PC에서 사용가능하도록 만든 것으로 현재 하천수질을 모의하기 위한 모형 중에서 가장 광범위하게 이용되고 있는 모형이다. QUAL2E 모형은 용존산소(DO), 생화학적 산소 요구량(BOD), 수온 (Temp), 엽록소로서의 조류 (Chl-a), 유기 질소 (Org-N), 암모니아성 질소 (NH3-N), 아질산성 질소, 질산성 질소, 유기 인, 용존 인, 대장균, 임의 비보존성 물질, 보존성 물질 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 등 15가지 수질 항목에 대하여 모의가 가능하다.In general, the QUAL2E model is mainly used as a model for hydraulic and water quality modeling. The QUAL2E model makes the QUAL-II model developed by adding predicted water quality items to the QUAL-Ⅰ model developed by the US EPA, which can be used on a PC, and is the most widely used model for simulating river water quality. . The QUAL2E model includes dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), water temperature (Temp), algae as chlorophyll (Chl-a), organic nitrogen (Org-N), ammonia nitrogen (NH3-N), nitrous acid It is possible to simulate 15 kinds of water quality items such as nitrogen, nitrate nitrogen, organic phosphorus, dissolved phosphorus, E. coli, any non-conservative substance, and conservative substances I, II and III.
이러한 수리 및 수질 모델링을 위해서는 동일한 수리적 특성 구간인 리치(Reach)의 구분이 필수적이며, 리치를 구분하기 위해서는 하천 수리 분석을 수행하여야 하고, 수질 예측을 위한 모델링 수행 시마다 수리 모형의 구동과 리치를 구분하여야 한다. 그리고 상기 리치를 구분하기 위해서 수리 및 수질 분석 전문가는 데이터베이스에 저장되어 있는 정보를 사용하거나 직접 입력하여 리치 및 엘리먼트들을 분할하여 생성하여야 한다. 따라서 기존에 수질을 모델링하기 위해서는 매우 많은 노력과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.For such repair and water quality modeling, it is essential to distinguish the same hydraulic characteristic section, Reach, and to distinguish the reach, river hydraulic analysis should be performed. shall. In order to distinguish the rich, the repair and water quality analysis expert should use the information stored in the database or directly input the data to divide the rich and the elements. Therefore, there has been a problem that it takes a lot of effort and cost to model the water quality.
이러한 문제점으로 인해 표준화된 유역의 수리 및 수질 관련 자료에 대한 데이터베이스를 이용하여 리치 및 엘리먼트 등과 같은 수리 및 수질 모델의 입력자료를 자동으로 생성할 수 있는 시스템을 통해 손쉽게 수리 및 수질 모델을 구축하고 수질을 분석할 수 있는 기반을 마련하고 수질오염총량관리를 위한 수리 및 수질 모델 적용의 효율성을 향상시킬 필요가 있다.
Due to this problem, it is easy to build a repair and water quality model and to build a water quality through a system that can automatically generate input data of repair and water quality models such as reach and element using a database of water quality and water quality data in the standardized watershed. It is necessary to lay the foundation for analysis and to improve the efficiency of hydraulic and water quality model application for total water pollution management.
따라서, 본 발명의 목적은 하천의 수리 및 수질 모델 구축을 위한 다양한 기본도와 행정구역 및 오염원 정보를 기반으로 도형자료와 속성자료가 통합된 데이터베이스를 구축하고 지리정보시스템(GIS)에 기반한 연산을 통해 수리 및 수질 모델의 입력자료를 자동으로 생성하여 수리 및 수질 모델 구축에 필요한 시간과 비용을 절감하고 표준화된 절차와 방법을 통해 수질 예측 결과의 일관성을 확보하여 하천 유역의 상황변화에 대한 일관되고 신뢰성 있는 수질 예측 결과를 제공할 수 있는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to construct a database that integrates graphic data and attribute data based on various basic maps, administrative districts, and pollutant sources for the construction of river water quality and water quality models, and through calculation based on Geographic Information System (GIS). Automatically generate input data for hydraulic and water quality models to reduce the time and cost required to build hydraulic and water quality models, and to ensure consistency of water quality prediction results through standardized procedures and methods, to ensure consistent and reliable change in the watershed's situation. The present invention provides a geographic information system-based river repair and water quality modeling system and method that can provide predicted water quality.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템은; 수리 및 수질 정보를 저장하고, 지리정보를 저장하고 있는 데이터베이스와, 상기 수리 및 수질정보와 지리정보를 이용하여 수리 및 수질 모델링을 수행하기 위한 하천의 모의 구간을 리치 및 엘리먼트로 자동 분할하고, 상기 수리 및 수질정보 및 상기 리치 및 엘리먼트 정보로부터 수리 및 수질 모델 분석 모듈에서 요구되는 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 생성하는 수리 및 수질 모델링 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.Geographic information system based river repair and water quality modeling system of the present invention for achieving the above object; Automatically partitions the repair and water quality information, the database storing the geographic information, and the simulation section of the river for performing repair and water quality modeling using the repair and water quality information and geographic information, and the rich and element, And a repair and water quality modeling device for generating a repair and water quality model input data file required by the repair and water quality model analysis module from the repair and water quality information and the rich and element information.
상기 수리 및 수질 모델링 장치는, 하천의 지리적 형상에 기반하여 하천의 수리적 특성을 분석한 결과정보를 생성하는 하천 분석 모듈과, 상기 하천의 모의 구간의 수리 및 수질 정보를 이용하여 하천 중심선을 따라 리치 및 엘리먼트를 생성하는 생성 모듈과, 상기 생성된 리치 및 엘리먼트와 상기 수리 및 수질정보를 상기 수리 및 수질 모델링을 수행하기 위한 상기 수리 및 수질 모델 분석 모듈에서 요구되는 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 생성하여 상기 데이터베이스에 저장하는 메인 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The repair and water quality modeling device includes a river analysis module for generating a result information of analyzing a hydraulic characteristic of a river based on a geographic shape of the river, and a richness along a river centerline using the repair and water quality information of the simulation section of the stream. And a generation module for generating an element, and a repair and water quality model input file required by the repair and water quality model analysis module for performing the repair and water quality modeling of the generated rich and element and the repair and water quality information. It characterized in that it comprises a main module for storing in the database.
상기 생성된 리치 및 엘리먼트 및 상기 수리 및 수질 모델 분석 모듈이 상기 생성된 수리 및 수질 모델 입력자료 파일에 의해 수행한 리치, 엘리먼트, 수리 및 수질 모델링 정보를 지리정보에 맵핑하여 제공하는 출력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And an output module for mapping the generated rich and element and the repair and water quality model analysis module to geographic information by mapping the rich, element, repair and water quality modeling information performed by the generated repair and water quality model input data file. It is characterized by including.
상기 출력모듈은, 상기 리치, 엘리먼트, 수리 및 수질 모델링 정보가 맵핑된 지리정보와 함께 상기 정보들을 그래픽 형태로 도식화화 할 수 있는 그래픽 정보를 사용자에게 더 제공하는 것을 특징으로 한다.The output module may further provide the user with graphic information capable of graphically mapping the information with the geographic information to which the rich, element, hydraulic and water quality modeling information is mapped.
상기 리치 생성모듈은, 상기 하천 분석 결과정보를 유량ㅇ유속, 유량ㅇ수위로 비교하여 상기 하천 중심선을 따라 수리학적으로 등류 구간인 후보 구간을 검색하고, 상기 등류 구간을 기초로 리치 분할점을 생성하고, 상기 리치 분할점들을 연결하여 리치를 생성하여 저장하며, 상기 생성된 리치별로 유량계수 및 조도계수 자료를 입력받아 해당 리치에 맵핑하여 저장하는 것을 특징으로 한다.The rich generation module compares the stream analysis result information with a flow rate and a flow rate, and searches for candidate sections that are hydraulically equalized sections along the stream center line, and generates a rich split point based on the equalized sections. And generating and storing the rich by connecting the rich split points, and receiving the flow coefficient and the roughness coefficient data for each of the generated rich and mapping the data to the corresponding rich.
상기 리치 생성모듈은, 상기 리치 분할점을 자동으로 설정하되, HEC-RAS 결과의 검색을 통해 이전 지점의 유량과 이후 지점의 유량변위가 미리 설정된 설정 값보다 큰 지점을 추출하여 해당 지점을 리치 분할 후보군으로 설정하는 것을 특징으로 한다.The rich generation module automatically sets the rich split point, but extracts a point in which the flow rate of the previous point and the flow rate of the subsequent point is greater than a preset value through the search of the HEC-RAS result, and divides the corresponding point. It is characterized by setting as a candidate group.
상기 설정 값은 하기 수학식 2에 의해 연산되는 유량의 차이가 발생한 지점의 변위 값들의 표준편차인 것을 특징으로 한다.The set value is characterized in that the standard deviation of the displacement values of the point where the difference in the flow rate calculated by the following equation (2) occurs.
[수학식 2][Equation 2]
상기 출력모듈로부터 상기 그래픽 정보 및 상기 지리정보를 제공받아 웹 페이지를 통해 사용자에게 제공하는 웹 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a web server receiving the graphic information and the geographic information from the output module and providing the graphic information to the user through a web page.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 방법은; 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 방법에 있어서, 하천 분석 모듈이, 수리 및 수질 모의 대상 구간인 하천의 모의 구간을 설정하고, 하천 수면의 곡선들에 대한 지리정보를 포함하는 수치 표고 모형을 획득하는 분석 환경 설정 과정과, 리치 분할 모듈이, 상기 하천 모의 구간에 대한 수리 및 수질정보에 근거하여 하천 중심선을 따라 리치 분할점을 생성하고, 상기 리치 분할점들을 연결하여 등류구간인 리치를 생성하는 리치 생성 과정과, 세그먼트 분할 모듈이, 상기 생성된 리치별로 등 간격으로 분할되는 엘리먼트를 생성하는 엘리먼트 생성과정과, 메인 모듈이, 상기 생성된 각 엘리먼트들에 대해 공간적 및 환경적 정보를 지정하는 엘리먼트 속성 정의 과정과, 메인 모듈이, 상기 수리 및 수질정보 및 리치 및 엘리먼트 정보로부터 하천 수리 및 수질 모델 모형 실행에 필요한 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 생성하여 데이터베이스에 저장하는 수리 및 수질 모델 연계 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.Geographic information system based river repair and water quality modeling method of the present invention for achieving the above object; In the geographic information system-based river repair and water quality modeling method, the river analysis module sets a simulation section of a river, which is a section to be repaired and simulated, and obtains a numerical elevation model including geographic information on the curves of the river surface. The analysis environment setting process and the rich splitting module generate a rich splitting point along a river centerline based on the repair and water quality information of the river simulation section, and connect the rich splitting points to generate a rich equivalent section. An element generation process for generating an element that is divided at equal intervals for each of the generated riches, and a main module for assigning spatial and environmental information to each of the generated elements The attribute definition process, and the main module, the stream from the repair and water quality information and rich and element information Create the logical and water quality model for repairing and water quality model input data file to run the model and comprises the repair and water quality model linking the process of saving the database.
상기 분석 환경 설정 과정은, 공간도형 계층에 대한 설정을 수행하는 환경 설정 단계와, 상기 모의 구간을 설정하기 위한 수질모의 대상 지역을 입력받는 수질모의 대상 지역 입력 단계와, 상기 입력받은 수질 모의 대상 지역에 대한 수치 표고 모형을 포함하는 모의 정보를 획득하는 수치 표고 모형 획득 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The analysis environment setting process may include setting an environment setting step for setting a spatial figure layer, inputting a target area of a water quality wool receiving a target area of a water quality hair for setting the simulation section, and receiving the input water quality simulation target area. And obtaining a digital elevation model for obtaining simulation information including the digital elevation model for the digital elevation model.
상기 리치 생성 과정은, 하천 분석 결과 정보를 유량ㅇ유속, 유량ㅇ수위로 비교하여 수리학적 등류 구간 후보를 검색하는 등류 구간 후보 검색 단계와, 상기 수리학적 등류 구간을 기초로 리치 분할점들을 생성한 후, 상기 리치 분할점들에 의해 리치를 생성하고 저장하는 리치 생성 단계와, 상기 생성된 리치별로 리치 하천 특성 정보를 설정하는 리치 특성 정보 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rich generation process includes: a step of searching for a equalization section candidate for searching for a hydraulic equalization section candidate by comparing stream analysis result information with a flow rate and a flow rate, and generating rich split points based on the hydraulic equalization section. Thereafter, a rich generation step of generating and storing the rich by the rich splitting points, and the rich property information setting step of setting the rich river property information for each of the generated riches.
상기 리치 생성단계에서, 상기 리치 분할점들은 자동으로 설정되되, HEC-RAS 결과의 검색을 통해 이전 지점의 유량과 이후 지점의 유량변위가 미리 설정된 설정 값보다 큰 지점을 추출하여 해당 지점을 리치 분할 후보군으로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the rich generating step, the rich splitting points are automatically set, and the rich splitting is performed by extracting a point where the flow rate of the previous point and the flow rate of the subsequent point are greater than the preset value through the search of the HEC-RAS result. It is characterized by being set as a candidate group.
상기 설정 값은 하기 수학식 3에 의해 연산되는 유량의 차이가 발생한 지점의 변위 값들의 표준편차인 것을 특징으로 한다.The set value is characterized in that the standard deviation of the displacement values of the point where the difference in the flow rate calculated by the following equation (3) occurs.
[수학식 3]&Quot; (3) "
상기 리치 하천 특성 정보는 유량계수 및 조도계수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The rich river characteristic information may include at least one of a flow coefficient and a roughness coefficient.
상기 엘리먼트 생성 과정은, 상기 생성된 리치별로 지정된 등간격으로 엘리먼트를 자동 분할하여 생성하는 엘리먼트 생성 단계와, 상기 리치별 엘리먼트 개수를 파악하여 하도의 정보와 유기적으로 연결하여 저장하는 속성 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The element generation process may include an element generation step of automatically dividing an element at equal intervals specified by the generated riches, and an attribute setting step of grasping the number of elements for each rich and organically connecting and storing the information of the maps. Characterized in that.
상기 수리 및 수질 모델 연계 과정은, 수리 및 수질모델 모형 구동을 위한 입력자료 파일 구성 자료를 데이터베이스로부터 추출하는 정보 추출 단계와, 추출된 입력자료 파일 구성 자료를 수리 및 수질 모델에서 요구하는 포맷으로 변환하여 수리 및 수질 모델 모형 입력자료 파일을 생성하는 입력자료 파일 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The hydraulic and water quality model linkage process includes an information extraction step of extracting input data file configuration data for driving a hydraulic and water quality model model, and converting the extracted input data file configuration data into a format required by the hydraulic and water quality model. And an input data file generation step of generating a hydraulic and water quality model model input data file.
상기 방법은; 외부에서 실행되어 상기 생성된 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 로드 하여 수리 및 수질 모델링을 수행하여 수리 및 수질 모델의 모의 결과 정보를 생성하여 저장하는 모의 결과 생성 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method; The method may further include a simulation result generation process of generating and storing simulation result information of the repair and water quality models by performing repair and water quality modeling by loading the generated repair and water quality model input data file which is executed externally.
상기 방법은; 상기 생성된 수리 및 수질 모델의 모의 결과 정보를 지리정보에 맵핑하여 텍스트, 표 및 그래프 중 적어도 하나 이상으로 표시하는 정보 제공 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method comprising: The method may further include an information providing process of mapping the simulation result information of the generated hydraulic and water quality models to geographic information to display at least one of a text, a table, and a graph.
본 발명은 수리 및 수질 모델 구축을 위한 지리정보시스템 기반의 모델링 시스템 및 공간/비공간 데이터베이스 설계 및 구축기술을 통해 표준화된 하천유역의 수리 및 수질 관련 자료에 대한 데이터베이스를 이용하여 수리 및 수질 모델의 입력자료를 손쉽게 생성하고, 모의 결과를 사용자 그래픽 인터페이스(GUI)를 통해 확인할 수 있도록 함으로써, 데이터베이스와 모델링 전문가가 아닌 경우에도 손쉽게 수리 및 수질 모델을 구축하고 수질을 분석할 수 있는 효과를 가진다.The present invention utilizes a geographic information system-based modeling system for constructing hydraulic and water quality models, and a database for repair and water quality data using standardized stream watershed and water quality data through spatial and non-spatial database design and construction technology. Easily generate input data and view simulation results through a graphical user interface (GUI), making it easy to build repair and water quality models and analyze water quality even if you are not a database and modeling expert.
또한, 본 발명은 지리정보시스템(GIS)에 기반한 연산을 통해 수리 및 수질 모델의 입력자료를 자동으로 생성하여 수리 및 수질 모델 구축에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the present invention has the effect of reducing the time and cost required to build the repair and water quality model by automatically generating the input data of the repair and water quality model through a calculation based on the Geographic Information System (GIS).
또한, 본 발명은 표준화된 절차와 방법을 통해 수질 예측 결과의 일관성을 확보하여 하천 유역의 상황변화에 대한 일관되고 신뢰성 있는 수질 예측 결과를 제공할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the present invention has the effect of ensuring the consistency of the water quality prediction results through standardized procedures and methods to provide a consistent and reliable water quality prediction results for changes in the river basin.
본 발명은 QUAL2E를 통한 수질모의를 위해 QUAL2E 모델 구동에 필요한 입력자료를 GIS 기반으로 추출하고 자동으로 입력자료 파일을 만들어 모델을 수행하고 결과의 표출을 자동으로 처리할 수 있다. 이는 다양한 입력자료를 입력자료 형식에 맞춰 변환해야 하는 복잡한 자료 구축 과정의 오류를 방지하고, 정확한 텍스트 위치에 해당 값을 입력해야 하는 입력자료 파일 생성 작업시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.
The present invention can extract the input data required for driving the QUAL2E model based on the GIS for the water quality simulation through QUAL2E, and automatically generate the input data file to perform the model and automatically display the results. This prevents errors in the complex data construction process in which various input data are converted to the input data format, and has an effect of drastically shortening the time required to generate an input data file that requires inputting a corresponding value at an exact text position. .
도 1은 본 발명에 따른 지리정보 시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템이 적용되는 전체 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지리정보 시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템의 수리 및 수질 모델링 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 지리정보 시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 방법을 나타낸 절차도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수리 및 수질 모델링 방법의 리치 생성 방법을 나타낸 절차도이다.
도 5는 본 발명에 따라 생성되는 리치의 설정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 HEC-RAS 결과 파일 및 내용을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 등류구간을 설정하기 위한 분할점 탐색 화면을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 유량계수 입력화면을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 리치분할이 완료되어 지리정보에 적용된 지도 화면을 표시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 수리 및 수질 모델링 방법의 하천 모의구간 및 엘리먼트 자동분할 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명에 따른 엘리먼트 분할 모듈의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 엘리먼트 분할이 완료되어 지리정보에 반영된 지도화면을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 엘리먼트 정보 설정 화면을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 수리 및 수질 모델링 방법의 수리 및 수질 모델 입력자료 생성방법의 절차를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 QUAL2E 모델 입력자료를 생성하기 위한 메인모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 Qual2E 입력자료 파일 설정 화면을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실 시 예에 따라 텍스트 형식으로 작성된 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 표시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 표시모듈의 수리 및 수질 모델 모의 결과를 화면에 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시 예에 따라 텍스트 형식으로 작성된 수리 및 수질 모델 결과 파일을 표시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일실시 예에 따른 실제 하천이 수리 및 수질 모델에서 사용될 수 있는 형태의 데이터로 변환하기 위한 섹션 분리 도면이다.1 is a view showing the configuration of the entire system to which the geographic information system-based river repair and water quality modeling system according to the present invention is applied.
2 is a view showing the configuration of the repair and water quality modeling device of the geographic information system-based river repair and water quality modeling system according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for modeling river repair and water quality based on a geographic information system according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a rich generation method of the repair and water quality modeling method according to the present invention.
5 is a view for explaining the process of setting the rich generated according to the present invention.
6 is a diagram illustrating a HEC-RAS result file and contents according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a split point search screen for setting a equalization section according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a view showing a flow coefficient input screen according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a map screen applied to geographic information after rich division is completed according to an embodiment of the present invention.
10 is a flow chart showing a river simulation section and element automatic splitting method of the repair and water quality modeling method according to the present invention.
11 is a diagram illustrating a detailed configuration of an element dividing module according to the present invention.
12 is a diagram illustrating a map screen in which element division is completed and reflected in geographic information according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating an element information setting screen according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing the procedure of the repair and water quality model input data generation method of the repair and water quality modeling method according to the present invention.
15 is a view showing the configuration of a main module for generating QUAL2E model input data according to the present invention.
16 illustrates a screen for setting a Qual2E input data file according to an embodiment of the present invention.
17 is a view showing a hydraulic and water quality model input data file created in a text format according to an embodiment of the present invention.
18 is a view showing the simulation results of the repair and water quality model of the display module according to an embodiment of the present invention.
19 is a view showing a repair and water quality model result file created in a text format according to an embodiment of the present invention.
20 is a section separation diagram for converting an actual stream into data in a form that can be used in a repair and water quality model according to an embodiment of the present invention.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템 및 방법을 설명한다.Hereinafter, a geographic information system-based river repair and water quality modeling system and method will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 지리정보 시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템을 포함하는 전체 시스템 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an overall system configuration including a geographic information system-based river repair and water quality modeling system according to the present invention.
본 발명에 따른 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 관리 시스템은 사용자 단말기(101)와 다수의 수질측정장치(110)와 수리 및 수질 모델링 시스템(200)을 포함한다.The geographic information system-based river repair and water quality management system according to the present invention includes a
수질측정장치(110)는 하천의 다양한 유역에 설치되어 다양한 수질 정보를 획득하여 유무선 데이터 통신망(120)을 통해 상기 수리 및 수질 모델링 시스템(200)로 제공한다.The water
상기 사용자 단말기(101)는 관리자, 담당자, 전문가, 의사결정자 및 일반인 등과 같은 사용자들이 사용하는 개인용 컴퓨터, 노트북, PDA, UMPC, 테블릿 PC, 스마트폰 등의 단말기로서, 사용자로부터 자료를 입력받아 유무선 데이터 통신망(120)을 통해 수리 및 수질 모델링 시스템(200)로 제공한다.The
상기 유무선 데이터 통신망(120)은 유무선 인터넷망, 3G망, HSDPA, LTE 망 등과 같이 데이터를 송수신할 수 있는 망으로 상기 사용자 단말기(101), 수질측정장치(110) 및 수리 및 수질 모델링 시스템(200)들이 상호 데이터를 송수신할 수 있도록 한다. 상기와 같이 상기 수질정보는 수질측정장치(110)들에 의해 측정되어 유무선 데이터 통신망(120)을 통해 수리 및 수질 모델링 시스템(200)로 제공되도록 할 수도 있지만, 상기 사용자가 수질 측정장치를 통해 측정된 다양한 수질정보를 상기 수리 및 수질 모델링 시스템(200)에 직접 입력하도록 구성될 수도 있다. 상기 수질정보는 유속, 수위, 유량, 수리계수, 용존산소(DO), 생화학적 산소 요구량(BOD), 수온, 엽록소로서의 조류(Chl-a), 유기질소(Org-N), 암모니아성 질소(NH3-N), 아질산성 질소, 질산성 질소, 유기 인, 용존 인 등이 될 수 있을 것이다.The wired / wireless
수리 및 수질 모델링 시스템(200)은 유무선 데이터 통신망(120)에 접속하는 로컬 데이터 통신망(210)과 상기 로컬 데이터 통신망(210)을 통해 또는 직접 유무선 데이터 통신망(120)에 접속하여 상기 수질측정장치(110) 및 사용자 단말기(101)들을 통해 수리 및 수질 정보들을 획득하여 관리하고, 지도 기반의 수리 및 수질 관리를 위한 리치 및 엘리먼트 자동 분할 생성 및 상기 자동 분할된 리치 및 엘리먼트별로 수리 및 수질정보를 표시하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 수리 및 수질 모델링 장치(220)와, 상기 수집된 수리 및 수질 정보, 도형자료 및 속성자료 및 GIS정보들을 저장하는 데이터베이스(221)를 포함한다. 그 이외에도 일반 사용자가 유무선 데이터 통신망(120)을 통해 접속하여 하천의 수리 및 수질에 관한 다양한 정보를 쉽게 확인할 수 있도록 상기 수리 및 수질 모델링 장치(220)와 연동되는 웹서버(230) 및 웹 데이터베이스(231)를 더 포함할 수도 있다. 상기 수리 및 수질 모니터링 장치(220)의 구성 및 동작은 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. The repair and water
도 2는 본 발명에 따른 지리정보 시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템의 수리 및 수질 모델링 장치의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the configuration of the repair and water quality modeling device of the geographic information system-based river repair and water quality modeling system according to the present invention.
도 2를 참조하면 수리 및 수질 모델링 장치(220)는 메인 모듈(310)과, 하천 분석(HEC-RAS) 모듈(320)과, 입력모듈(340)과, 리치 생성 모듈(360)과 엘리먼트 생성 모듈(370)을 포함하는 생성 모듈(350)과, 출력모듈(380)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the repair and water
상기 하천분석(HEC-RAS: Hydrologic Engineering Center - River Analysis System) 모듈(320)은 하천 수면의 곡선들에 대한 모의 정보를 획득하여 저장하고 관리하고, 지리정보에 기반하여 수치 표고 모형(DEM: Digital Evaluation Model)을 생성하며, 하천 분석(HEC-RAS) 결과 정보를 생성하여 데이터베이스(221)에 저장한다. HEC-RAS 결과 정보는 하천의 지점별 유량, 유속, 수위 및 지점의 길이 정보를 포함하고, 지점별 유량, 유속, 수위의 변위로 리치 구분 지점이 선정되면 길이에 해당하는 지점에 분할점을 설정한다.The HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center-River Analysis System)
입력모듈(380)은 관리자, 담당자, 전문가, 의사결정권자 등의 사용자가 키보드 및 로컬망(210) 및/또는 유무선 데이터 통신망(120)을 통해 연결된 컴퓨터를 통해 입력하는 다양한 입력정보를 입력받아 메인 모듈(310)로 제공한다. The
출력모듈(380)은 로컬망(210) 및/또는 유무선 데이터 통신망(120)을 통해 연결된 상기 사용자의 컴퓨터로 다양한 정보를 제공하여 표시시키거나 LCD 및 CRT 등과 같은 디스플레이 장치에 다양한 정보를 표시한다. 또한, 웹 서버(230)가 구성되는 경우 상기 출력모듈(380)은 수리 및 수질 모델링 장치(220)에서 생성된 다양한 정보, 예를 들면, 리치, 엘리먼트, 수리 및 수질 모델링 정보 등을 웹 서버(230)로 제공하여, 웹 서버(230)가 웹페이지를 통해 사용자 단말기(101)들로 제공하도록 할 수도 있을 것이다.The
상기 메인 모듈(310)은 수리 및 수질 모델링 장치(220)의 전반적인 동작을 제어한다. 메인 모듈(310)은 하천 분석(HEC-RAS) 결과를 로딩하여 상기 출력모듈(380)을 통해 직접 연결된 디스플레이 장치 또는 사용자 단말기(101)들에 하천 분석 결과를 표시하거나, 하천 분석 결과와 지리정보를 맵핑하여 하천 분석 결과를 포함하는 GIS 지도화면을 출력모듈(380)에 표시한다. 그리고 메인 모듈(310)은 리치와 엘리먼트의 분할 생성된 결과를 생성 모듈(350)로부터 입력받아 GIS 지도화면에 맵핑하여 표시한다. 또한 상기 메인 모듈(310)은 수질모델 입력자료 생성모듈(311)을 통해 공간정보를 기반으로 수리 및 수질 모델 입력자료를 구성하며, 사용자 그래픽 인터페이스(GUI)를 통하여 수리 및 수질 모델과 연계하여 하천 수질모의를 실행하도록 하며, GUI를 통하여 수리 및 수질 모델을 통해 얻어진 모의 결과를 해석하고, 상기 출력모듈(380)로 그 결과를 제공한다. 또한 메인 모듈(310)은 수리 및 수질 모델 입력 자료를 자동으로 생성하고 그 결과를 출력모듈(380)로 제공한다. 구체적으로, 메인 모듈(310)은 수리 및 수질 모델 구동을 위한 입력자료 파일 구성 자료를 데이터베이스로부터 추출하고, 수리 및 수질 모델 자료 구성 형식에 맞춰 수리 및 수질 모델 자료를 입력자료 파일로 생성하며, 외부프로그램인 수리 및 수질 모델 분석 모듈(400)을 실행하도록 하며, 수리 및 수질 모델의 모의 결과를 결과파일에서 로딩하여 텍스트 또는 그래프 형태로 출력모듈(380)을 통해 직접 연결된 표시장치 또는 사용자 단말기(101)에 표시한다. 상기 수리 및 수질 모델은 QUAL2E 모델이 될 수 있으며, 이 경우 상기 입력자료 파일 구성 자료는 기상, 기후, 지형, 온도보정 계수, 하천구간식별 및 위치, 희석유량, 리치 및 엘리먼트의 유형식별자료, 하도의 수리계수, 용존산소(DO)와 생화학적 산소 요구량(BOD)의 반응계수, N과 P의 반응계수, 조류와 기타항목의 반응계수, 비점원의 증분유입자료, 하천 합류점 자료, 상류수원자료, 점오염원의 오염 부하량 자료 등이 될 수 있을 것이다.The
생성모듈(350)은 하천 중심선을 기준으로 하여 수리 및 수질 정보에 기반한 리치 분할을 수행하여 리치를 생성하는 리치 생성 모듈(360)과, 상기 분할된 리치들 각각에 대해 엘리먼트 분할을 수행하는 엘리먼트 생성모듈(370)을 포함한다. 상기 하천 중심선은 종래와 동일하게 수동 또는 자동으로 생성되는 것이므로 본 발명에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
구체적으로 리치 생성모듈(360)은 리치를 정의하기 위해 HEC-RAS 결과로 수리학적 등류구간을 설정한다. 리치 분할 모듈(360)은 HEC-RAS 결과를 유량ㅇ유속(Q-V), 유량ㅇ수위(Q-H)로 비교하여 수리학적 등류 구간 후보를 검색하고, 수리학적 등류 구간을 기초로 리치 구분점을 생성하고 공간데이터의 리치를 분할한 후 저장한다. 여기서 수리학적 등류구간이란 수리 정보가 유사하거나 동일한 구간을 의미한다. 다시 말하면, 연결된 이전 구간과 이후 구간의 유량 차이가 설정된 값의 범위를 넘어서지 않는 경우, 수리학적 등류구간으로 결정한다. 상기 수리학적 등류구간이 분할된 후, 리치 분할 모듈(360)은 분할된 리치별로 유량계수를 입력하는 모듈에 있어 유량계수 자료를 파일로부터 읽어 리치로 구분된 표 형태의 GUI를 통해 일괄적으로 입력받아 저장한다.In more detail, the
엘리먼트 생성모듈(370)은 리치별로 동일한 간격으로 분할하여 복수의 엘리먼트들을 생성한다. 구체적으로, 엘리먼트 분할 모듈(370)은 리치별로 지정된 간격으로 분할하여 엘리먼트를 생성하여 저장하며, 부모 리치의 정보를 참조하여 각 리치에 속하는 엘리먼트에 하도의 정보를 연결하여 저장한다.
The
도 3은 본 발명에 따른 지리정보 시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 방법을 나타낸 절차도이다.3 is a flowchart illustrating a method for modeling river repair and water quality based on a geographic information system according to the present invention.
도 2 내지 도3을 참조하면, 우선 수리 및 수질 모델링 장치의 메인 모듈(310)은 공간도형 계층에 대한 환경을 설정하고, 입력 모듈(340)을 통해 수질 모의 대상 지역을 입력받고, 하천 분석 모듈(320)로부터 하천 수면의 곡선들에 대한 지리정보인 수치 표고 모형을 포함하는 모의 정보를 획득하는 분석 환경 설정 과정을 수행한다(S311). 상기 공간도형 계층(레이어)은 동일한 성격을 지닌 개체들의 집합으로 구성된 지리적인 계층으로, 하나의 계층은 동일한 점, 선, 면의 지오메트리(Geometry)와 속성 가진다. 예를 들어 상기 공간도형 계층은 도로 계층, 건물 계층, 상수도 계층, 지적 계층, 기준점 계층, 공간영상 계층 및 수치지형도 계층 등이 있을 수 있다. 2 to 3, first, the
제어 모듈(310)은 리치 생성모듈(360)을 제어하여 하천 중심선을 기준으로 한 하천의 리치 분할 점을 분석하고, 분석된 리치 분할 점들을 기준으로 분할하여 복수의 리치들을 생성하는 리치 생성과정을 수행한다(S315).The
리치들이 생성되면 메인 모듈(310)은 엘리먼트 생성모듈(370)을 통해 상기 분할된 리치별로 동일한 간격으로 분할하여 엘리먼트들을 생성하는 엘리먼트 생성 과정을 수행한다(S317).When the riches are generated, the
상기 리치별 엘리먼트들이 생성되면 메인 모듈(310)은 상기 리치별 엘리먼트들 각각에 대해 해당 엘리먼트가 속한 리치 식별정보 등을 정의하는 엘리먼트 속성 정의 과정을 수행한다(S319).When the rich elements are generated, the
상기 엘리먼트들 각각에 대한 속성이 정의되면 메인 모듈(310)은 상기 QUAL2E와 같은 수리 및 수질 모델 실행에 필요한 수리 및 수질 모델 입력자료 파일의 형태로 변환하고, 상기 수리 및 수질 모델을 연계하여 상기 입력자료 파일에 대한 모델링을 수행하는 수리 및 수질 모델 연계 과정(S321) 수행한다.When the attributes for each of the elements are defined, the
상기 수리 및 수질 모델 연계 과정은 구체적으로 QUAL2E 실행에 필요한 입력자료 파일을 이전 과정에서 구축된 정보를 가지고 입력자료 파일 형식에 맞춰 구축하는 입력자료 파일 생성과 QUAL2E를 외부프로그램으로 실행시키고 그 결과파일을 데이터베이스(221)에 저장하는 과정이다.The repair and water quality model linking process specifically generates an input data file for building the input data file required for the execution of QUAL2E in accordance with the format of the input data file with the information constructed in the previous process, and executes QUAL2E as an external program. The process of storing the
상기 수리 및 수질 모델 연계에 의해 분석이 수행되면 메인 모듈(310)은 실행되어 얻어진 결과파일을 데이터베이스(221)로부터 불러들여 결과파일 형식에 따른 값을 읽어 표와 그래프로 표현하기 위한 결과 출력 과정을 수행한다(S323).When the analysis is performed by linking the hydraulic and water quality models, the
도 4는 본 발명에 따른 수리 및 수질 모델링 방법의 리치 생성 방법을 나타낸 절차도이고, 도 5는 본 발명에 따라 생성되는 리치의 설정 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 HEC-RAS 결과 파일 및 내용을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 등류구간을 설정하기 위한 분할점 탐색 화면을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 유량계수 입력화면을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 리치분할이 완료되어 지리정보에 적용된 지도 화면을 표시한 도면이다. 이하 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한다.4 is a process diagram showing a rich generation method of the repair and water quality modeling method according to the present invention, Figure 5 is a view for explaining the process of setting the rich generated according to the present invention, Figure 6 is a HEC according to the present invention FIG. 7 is a diagram illustrating a result file and contents of a RAS, FIG. 7 is a diagram illustrating a split point search screen for setting a equalization section according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flow coefficient according to an embodiment of the present invention. 9 is a diagram illustrating an input screen, and FIG. 9 is a diagram illustrating a map screen applied to geographic information after rich division is completed according to an embodiment of the present invention. A description with reference to FIGS. 4 to 9 is as follows.
우선, 메인 모듈(310)은 QUAL2E의 수리 및 수질 모델 구동에 필요한 리치 분할시 참고하기 위한 유량 조건을 입력하기 위해서, 도 6과 같이 사용자로부터 선택받거나, 또는 자동으로 해당 하천 구간에 대응하는 HEC-RAS 구동결과를 데이터베이스(221)로부터 가져와 상기 하천 구간의 수리계수를 도출한다(S611). 리치는 수리 및 수질 모델에서 수리학적으로 동일한 특성을 지닌 영역을 하천중심선을 따라 표현한 선으로 수리 및 수질 모델을 통한 수질모의를 위해서 리치의 구분은 필수적인 정보이다. 때문에 리치를 분할하기 위해서는 하천의 지점별 유량, 유속, 수위 정보가 필요하며, 이러한 정보는 HEC-RAS의 결과에서 추출할 수 있다.First, the
상기와 같이 하천 구간의 수리계수가 도출되면 리치 생성 모듈(360)은 도 5와 같이 생성된 하천 중심선과 HEC-RAS 결과를 결합하여 수리계수의 차이가 설정된 값을 넘어서는 변위 급격 지점들을 추출한다(S613).As described above, when the hydraulic coefficient of the river section is derived, the
상기 변위 급격 지점을 추출하는 방법으로는 수동적인 방법과 자동적인 방법이 있다.There are a manual method and an automatic method to extract the displacement sudden point.
우선 수동적인 방법은 리치 분할 단계를 선택하면 전 단계에서 Import된 유량조건을 이용해서 유량ㅇ유속, 유량ㅇ수위 관계그래프와 함께 리치 설정창이 나타난다. 이때, 사용자는 도시된 결과를 검토하고 수리학적으로 등류구간이라고 판단되는 단면에서 리치 설정을 선택하면 분할점 후보로 메모리에 저장되며, 동일한 방법으로 다른 후보점을 반복적으로 등록한다. 여기서 등류구간이란 유속이나 유량이 급속하게 변하는 변곡점과 변곡점 사이의 구간을 의미한다.First of all, if the rich split step is selected, the rich setup window appears with the flow rate and flow level relationship graphs using the flow conditions imported in the previous step. At this time, when the user examines the result shown and selects a rich setting in a section that is determined to be a mathematically equivalent section, the user is stored in the memory as a split point candidate and repeatedly registers another candidate point in the same manner. Here, the equalization section means a section between an inflection point and an inflection point in which flow velocity or flow rate change rapidly.
그리고 자동적인 방법은 분할점 탐색 명령을 통해서 자동으로 리치 구분점을 설정하는 것으로, HEC-RAS의 결과의 검색을 통해 이전 지점의 유량과 이후 지점의 유량 변위가 설정된 값보다 큰 지점을 추출하여 해당 지점을 리치 분할 후보군으로 저장하는 것이다.And the automatic method is to set the rich break point automatically through the split point search command. Through the search of the result of HEC-RAS, the flow rate of the previous point and the flow rate of the next point is extracted by extracting the point larger than the set value. It is to store the point as a rich split candidate.
여기서 설정된 값은 대상이 되는 하천의 규모에 따라 유량 변위의 범위가 다르기 때문에 유량의 차이가 발생한 지점의 변위 값들의 표준편차를 하기 수학식 1과 같이 연산하여 기본 값으로 사용한다. 계산된 기본 값은 사용자에 의해 변경될 수 있다.Since the set value is a range of flow displacements depending on the size of the target river, the standard deviation of displacement values at the point where the flow difference occurs is calculated as in
상기와 같이 변위 급격 지점들이 추출되면, 리치 생성 모듈(360)은 하천중심선을 따라 상기 변위 급격 지점들을 분할점으로, 두 개의 분할점을 연결하여 선 형태의 리치로 설정한다(S615).When the displacement sudden points are extracted as described above, the
상기 분할점과 리치 설정 시 도 7과 같이 리치 분할 화면을 표시하고, 분할점 탐색률 및 리치 분할과 관련된 다양한 정보를 표시한다.When the split point and the rich are set, the rich split screen is displayed as shown in FIG. 7, and the split point search rate and various information related to the rich split are displayed.
리치 구분이 끝나면, 메인 모듈(310)은 도 8과 같은 유량계수 입력 화면을 통해 사용자로부터 각 리치 별 유량계수와 적용할 Manning 조도계수를 입력 받아 설정한다(S617). 상기 유량계수와 조도계수는 리치별로 수동으로 입력하여 저장하는 방법과 텍스트파일(.csv)로 저장된 파일을 로딩하여 자동으로 입력하는 방법으로 구분된다.After the rich classification is completed, the
상기와 같이 리치 생성이 완료되면 메인 모듈(310) 또는 리치 생성모듈(360)은 생성된 리치 정보를 데이터베이스(221)에 저장한다. 그리고 생성된 리치는 리치 생성 시 또는 사용자가 원하는 경우 도 9와 같이 GIS 지도에 맵핑되어 출력모듈(380)을 통해 표시된다.When the rich generation is completed as described above, the
기존의 방법으로 리치를 구성하기 위해서는 하천경계를 포함한 종이지도에 수리학적 특성을 표기하고 가상의 하천중심선을 그려 구간을 분리해야 한다. 분리된 구간에 대하여 축척을 통해 실 거리를 환산하고 각 리치별로 유량계수와 조도계수를 표시하여 입력 자료를 만들어야 한다. 또한, 입력자료를 수리 및 수질 모델 입력자료 파일 형식으로 변환하기 위해서는 입력자료 파일 구조를 파악하여 해당 입력자료 파일 위치에 일일이 정확하게 수동으로 입력을 해야 한다. 이렇게 기존 방식으로 입력자료 파일을 생성할 경우 작업자마다 입력 자료가 상이하게 구성될 수 있고, 복잡한 작업 과정, 특히 실거리 환산 과정에서 많은 오차가 발생할 가능성이 있다. 또한 입력자료를 입력자료 파일로 변환 시 정확한 텍스트 위치에 입력하지 못하는 실수가 발생하여 수리 및 수질 모델 실행 시 오류를 발생할 수 있다.
In order to construct the rich by the conventional method, the hydraulic characteristics should be marked on the paper map including the river boundary, and the virtual river center line should be drawn to separate the sections. The input data shall be made by converting the actual distance through the scale for the separated section and displaying the flow coefficient and roughness coefficient for each reach. In addition, in order to convert the input data into the hydraulic and water quality model input data file format, the input data file structure must be identified and manually inputted to the input data file location manually. When the input data file is generated in this way, the input data may be configured differently for each worker, and a large amount of errors may occur in a complicated work process, especially a real distance conversion process. In addition, when converting the input data into the input data file, a mistake may occur in the correct text position, which may cause an error in executing the repair and water quality model.
도 10은 본 발명에 따른 수리 및 수질 모델링 방법의 하천 모의구간 및 엘리먼트 자동분할 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 11은 본 발명에 따른 엘리먼트 분할 모듈의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 엘리먼트 분할이 완료되어 지리정보에 반영된 지도화면을 나타낸 도면이며, 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 엘리먼트 정보 설정 화면을 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a river simulation section and an automatic element splitting method of the repair and water quality modeling method according to the present invention, FIG. 11 is a view showing a detailed configuration of an element splitting module according to the present invention, and FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating a map screen in which element division is completed and reflected in geographic information. FIG. 13 is a diagram illustrating an element information setting screen according to an exemplary embodiment.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 상술한 도 4와 같이 리치들이 생성되면 엘리먼트 생성모듈(370)은 엘리먼트 분할에 필요한 입력을 받기위한 GUI 설정창이 나타난다. 엘리먼트 레이어 이름과 분할 간격이 입력되면 엘리먼트 생성모듈(370)은 각 리치별로 등 간격으로 나누어 분할할 분할 간격을 설정한다(S711).10 to 13, when the riches are generated as shown in FIG. 4, the
분할 간격이 설정되면 엘리먼트 생성모듈(370)은 하천 리치별 엘리먼트 생성 조건을 검증하여(S713), 분할 간격이 적합한지를 판단한다(S715).When the division interval is set, the
만일 적합하지 않다면 해당 리치의 엘리먼트 분할 간격을 재설정한(S717) 후, 해당 리치에 대한 엘리먼트 생성 조건 검증을 통한 적합성 판단을 수행한다. 상기 엘리먼트 생성 조건이란 QUAL2E의 제약조건을 나타내는 것으로, 예를 들면, QUAL2E 제약조건에서 엘리먼트 허용 개수가 500개 또는 리치 당 20개로 설정되어 있다면, 엘리먼트가 500개 또는 리치 당 20개를 초과하면 분할 간격을 더 크게 잡아 최대 엘리먼트 수를 줄어들도록 재설정된다.If it is not suitable, after resetting the element division interval of the corresponding rich (S717), the suitability determination is performed by verifying the element generation condition for the corresponding rich. The element generation condition indicates a constraint of QUAL2E. For example, if the allowable number of elements in the QUAL2E constraint is set to 500 or 20 per rich, the division interval when the number of elements exceeds 500 or 20 per rich. Is set to larger to reduce the maximum number of elements.
상기 적합성 판단에서(S715) 분할 간격이 적합한 것으로 판단되면 엘리먼트 생성모듈(370)은 모식도를 생성하고(S719), 분할된 리치별 엘리먼트 분할 결과를 데이터베이스(221)에 저장한다(S721). 상기 모식도란 복잡한 하천을 동일한 유역 내에 위치하는 하천에 대해 위계에 따라 도식화한 그림이다. When it is determined in the suitability determination (S715) that the division interval is suitable, the
상기 예에서와 같이 상기 하천의 모의대상구간 내 리치별 엘리먼트의 수는 20개로 제한되고, 모의구간 내 총 엘리먼트 수는 500개로 제한되는 것이 바람직하다. 이는 QUAL2E 모델과의 호환성을 위해 QUAL2E 모델의 제약사항과 맞추기 위한 것이다.As in the above example, the number of elements per rich in the simulation target section of the river is limited to 20, and the total number of elements in the simulation section is preferably limited to 500. This is to match the constraints of the QUAL2E model for compatibility with the QUAL2E model.
GIS시스템을 기반으로 하여 수행된 엘리먼트 자동분할 결과는 필요에 따라 하천 수리 및 수질 모델링 구성을 위한 입력자료로 활용될 수 있도록 데이터베이스(221)에 저장되며, QUAL2E 수리 및 수질 모델 분석모듈(400)에서 엘리먼트 자동분할 결과를 호출하도록 구성된다.
The result of automatic element splitting performed on the basis of the GIS system is stored in the
엘리먼트 분할이 완료되면 엘리먼트 생성 모듈(370)은 메인 모듈(310)을 통해 리치별 각 엘리먼트의 속성을 지정하여야 한다. 상기 엘리먼트의 속성 지정은 도 13와 같이 엘리먼트 속성 GUI 윈도우 화면을 통해 이루어진다(S723). 초기 화면에서 엘리먼트 식별정보(Element ID)와 해당 엘리먼트가 속한 리치 식별정보(Reach ID)를 확인할 수 있다.When the element division is completed, the
기존의 방법으로 엘리먼트를 구성하기 위해서는 위에서 기존의 방법으로 리치를 구성할 때와 같이 하천경계를 포함한 종이지도에 리치를 표기하고 동일간격으로 분할점을 그려 구간을 분리해야 한다. 분리된 구간에 대하여 축척을 통해 실 거리를 환산하고 각 엘리먼트 별로 속성을 표시하여 입력자료를 만들어야 한다. 또한, 입력자료를 수리 및 수질 모델 입력자료 파일 형식으로 변환하기 위해서는 입력자료 파일 구조를 파악하여 해당 입력자료 파일 위치에 일일이 정확하게 수동으로 입력을 해야 한다. 이렇게 기존 방식으로 입력자료 파일을 생성할 경우 작업자마다 입력 자료가 상이하게 구성될 수 있고, 복잡한 작업 과정, 특히 실 거리 환산 과정에서 많은 오차가 발생할 가능성이 있다. 또한 입력자료를 입력자료 파일로 변환 시 정확한 텍스트 위치에 입력하지 못하는 실수가 발생하여 수리 및 수질 모델 실행 시 오류를 발생할 수 있다.
In order to construct the element by the conventional method, as in the case of constructing the rich by the conventional method above, the rich must be marked on the paper map including the river boundary and the division points are drawn by drawing the split points at the same interval. The input data should be created by converting the actual distance through the scale for the separated sections and displaying the attributes for each element. In addition, in order to convert the input data into the hydraulic and water quality model input data file format, the input data file structure must be identified and manually inputted to the input data file location manually. When the input data file is generated in this way, the input data may be configured differently for each worker, and a large amount of errors may occur in a complicated work process, especially a real distance conversion process. In addition, when converting the input data into the input data file, a mistake may occur in the correct text position, which may cause an error in executing the repair and water quality model.
도 14는 본 발명에 따른 수리 및 수질 모델링 방법의 수리 및 수질 모델 입력자료 생성방법의 절차를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명에 따른 QUAL2E 모델 입력자료를 생성하기 위한 메인모듈의 구성을 나타낸 도면이며, 도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 Qual2E 입력자료 파일 설정 화면을 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명의 일실 시 예에 따라 텍스트 형식으로 작성된 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 표시한 도면이며, 도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 표시모듈의 수리 및 수질 모델 모의 결과를 화면에 나타낸 도면이고, 도 19는 본 발명의 일실시 예에 따라 텍스트 형식으로 작성된 수리 및 수질 모델 결과 파일을 표시한 도면이다.14 is a view showing a procedure of the repair and water quality model input data generation method of the repair and water quality modeling method according to the present invention, Figure 15 is a view showing the configuration of the main module for generating a QUAL2E model input data according to the
도 14 내지 도 19를 참조하면, 메인 모듈(310)에 포함되어 있는 QUAL2E 수리 및 수질 모델 입력자료 생성모듈(311)은 수리계수 산정자료, 리치와 엘리먼트의 속성자료, 하천자료 등 GIS 데이터 및 분석데이터로부터 모델 입력자료 생성에 필요한 데이터를 추출하고, 모델 입력자료를 구성하는 일반정보, 모델의 주요 파라미터 등을 사용자로부터 입력받아 QUAL2E 모델의 입력자료를 생성한다.14 to 19, the QUAL2E hydraulic and water quality model input
구체적으로 수리 및 수질 모델 입력자료 생성모듈(311)은 데이터베이스(221)에 저장된 수리계수, 리치, 엘리먼트, 수질, 오염원 등의 데이터를 추출하고, 도 17과 같은 입력자료 윈도우를 통해 모델 입력자료를 구성하는 일반정보 및 모델의 주요 파라미터를 사용자로부터 입력받는다(S811, S813).In detail, the repair and water quality model input
일반정보 및 파라미터 등이 사용자로부터 입력되면 수리 및 수질 모델 입력자료 생성모듈(311)은 상술한 과정에서 추출된 수리계수, 리치, 엘리먼트, 수질, 오염원 등의 정보들을 활용하여 QUAL2E 모델의 입력자료의 포맷에 대응하도록 모델 리치/엘리먼트 정보 작성(S815), 리치별 수리특성정보 작성(S817), 모델 초기값 설정(S819), 오염원정보 작성(S821), 기타 모델 파라미터 작성(S823)을 작성하여 모델링 입력자료를 생성하여 데이터베이스(221)에 저장한다(S825). 수리 및 수질 모델 입력자료 파일은 도 18과 같이 텍스트 형식으로 작성될 수 있다. 상기 모델 초기값 수질인자는 용존산소(Dissolved Oxygen), 생물학적 산소요구량(Biochemical Oxygen Demand), 온도(Temperature), 엽록소 a, 유기질소, 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 유기인, 용존인, 대장균(Coliform), 임의의 비보존성 물질, 3종류의 보존성 물질, 13가지를 설정하도록 되어 있다. 상기 파라미터로는 태양 복사량, 기압, 풍속 등을 포함하는 기상자료, 조류 침전률, 대장균 사멸계수 등을 포함하는 비율 및 계수자료 등을 포함할 수 있다.When general information and parameters are input from the user, the repair and water quality model input
모델 입력자료 생성모듈(311)은 외부 수리 및 수질 모델 분석 모듈(400)과 같이 수리 및 수질 모델링을 수행하도록 구성될 수도 있으며, 수리 및 수질 모델링의 실행 시 출력모듈(380)을 통해 모델링결과의 화면표출 기능까지 확장된다.The model input
도 18은 모델 구동 후 생성된 결과를 도시 한다. QUAL2E 결과 가져오기 버튼을 클릭하여 QUAL2E 모형의 수행결과 파일을 불러온 후 모의 항목을 선택하고 설정 버튼을 누르면 반응계수 및 결과보기 I, 결과보기 II의 수행결과가 나타난다.18 shows the result generated after driving the model. Click the Import QUAL2E Result button to load the result file of the QUAL2E model, select the mock item and press the Set button to display the results of Response Factor and Result View I and Result View II.
수질모의 결과뿐 아니라 실측된 자료가 있는 경우 수질모의결과와 비교하여 모의 결과의 정확도를 확인할 수 있다.The accuracy of the simulation results can be confirmed by comparing them with the results of the water quality simulations, if any.
또한, 모델 구동 후 생성된 결과는 도 19와 같이 텍스트 형태로 제공될 수도 있다.In addition, the result generated after driving the model may be provided in a text form as shown in FIG. 19.
결과파일을 통해 확인할 수 있는 기존의 방법은 수질모의 결과가 텍스트로 표기되어 있기 때문에 전체적인 현황을 한눈에 파악하기 어렵다. 수리 및 수질 모델결과출력 모듈은 사용자가 필요로 하는 수질 모의 결과값을 추출하여 표와 그래프를 통해 표시하여 전체 모의 결과에 대한 현황과 추이를 파악하기 용이하며, 실측 자료와 비교함으로써 모의결과의 정확도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
The existing method that can be confirmed through the result file is difficult to grasp the overall status at a glance because the results of the water quality hair are displayed in text. The hydraulic and water quality model result output module extracts the water quality simulation results required by the user and displays them through tables and graphs, making it easy to grasp the current status and trends of the overall simulation results, and comparing the actual data to the accuracy of the simulation results. And improve the reliability.
도 20은 본 발명의 일실시 예에 따른 실제 하천이 수리 및 수질 모델에서 사용될 수 있는 형태의 데이터로 변환하기 위한 섹션 분리 도면이다. 20 is a section separation diagram for converting an actual stream into data in a form that can be used in a repair and water quality model according to an embodiment of the present invention.
도 20을 참조하여 리치 및 엘리먼트에 대해 설명한다.A rich and an element will be described with reference to FIG. 20.
하천의 수질예측을 위한 QUAL2E 모델 모의를 위하여 수질예측 대상하천에 경계구역을 설정한 후 수리학적 특성이 유사한 구간을 리치로 나누고 리치를 다시 동일한 길이로 나누어 구체적인 계산이 수행되는 엘리먼트를 설정한다. 엘리먼트의 길이는 모든 리치에서 동일한 길이로 분할되어야 하며, 하나의 리치는 최대 20개의 엘리먼트로 분할된다.In order to simulate the QUAL2E model for the water quality prediction of the river, the boundary area is set in the river to predict the water quality, and the elements with specific calculations are set by dividing the sections with similar hydraulic characteristics into the rich and dividing the rich into the same length again. The length of an element must be divided into equal lengths in all riches, with one rich being split up to 20 elements.
모의하고자 하는 하천의 수리학적 특성이 유사한 구간을 같은 대구간, 즉 리치로 정의하며, HEC-RAS 수리 및 수질 모델을 이용하여 나누는 방법이 특징이다. 리치를 동일한 길이로 나누어 구체적인 계산이 수행되는 구간으로서 소구간, 즉 엘리먼트의 길이를 지정하여 주면 각각의 길이는 동일하게 적용된다. 도 20에서 엘리먼트(Element)는 1번부터 25번까지이다.The sections with similar hydraulic characteristics of the stream to be simulated are defined as the same cod, ie, rich, and the method is divided using the HEC-RAS hydraulic and water quality models. When the rich is divided by the same length and a specific calculation is performed, the length of the small section, that is, the length of the element is equally applied. In FIG. 20, elements are numbered 1 to 25.
① 수원 엘리먼트 요소(Headwater Element) : 본류 및 지류의 최상류에 위치하는 요소 - 1, 9번 엘리먼트① Headwater Element: Element located at the uppermost part of main stream and tributary-
② 표준 엘리먼트 요소(Standard Element) : 가장 일반적인 엘리먼트 요소로서 다른 범위에 포함되지 않는 요소 - 2, 4∼7, 10∼13, 15∼17, 19∼20, 22∼24번② Standard Element: Element which is the most general element element and not included in other range-No. 2, 4 ~ 7, 10 ~ 13, 15 ~ 17, 19 ~ 20, 22 ~ 24
③ 합류점 상단 엘리먼트 요소(Element Just Upstream from a Junction) : 지류와 합류점 바로위의 본류상 구간 - 8번③ Element Just Upstream from a Junction: The main stream section just above the junction and the junction-No. 8
④ 합류점 엘리먼트 요소(Junction Element) : 지류와 합류되는 지점의 본류 엘리먼트 요소 - 14번④ Junction Element Element: The mainstream element element at the point where it is joined with the tributary.
⑤ 최하류부 엘리먼트 요소(Last Element Stream) : 하천의 최하류부 엘리먼트 요소 - 25번⑤ Last Element Stream: The lowest element element of the stream.
⑥ 오염부하 엘리먼트 요소 (Input Element) : 본류상의 요소로서 점오염원이 존재하는 엘리먼트 요소 - 3, 18번⑥ Contaminant Load Element Element (Input Element): Element element where point source exists as mainstream element.
⑦ 취수 엘리먼트 요소(Withdrawal Element) : 취수 등을 통하여 본류 구간에서 물이 빠져나가는 엘리먼트 요소 - 21번
⑦ Withdrawal Element: Element element that drains water from mainstream section through intake, etc.-No. 21
모델 구동시 지정 가능한 구간별 개수는 다음과 같다.The number of sections that can be specified when driving the model is as follows.
① 대구간(Reach)의 수 : 최대 50개① Number of large sections: Maximum 50
② 소구간(Element)의 수 : 구간당 20개 또는 총합 500개② Number of elements: 20 per section or 500 in total
③ 수원 소구간(headwater Element) : 최대 10개③ Headwater Element:
④ 합류 소구간(Junction Element) : 최대 9개④ Junction Element:
⑤ 점오염원 유입 또는 취수 소구간 : 최대 50개
⑤ Point pollutant inflow or intake section: maximum 50
모델 구성에 필요한 입력자료 목록은 아래 표1과 같다.
Table 1 below lists the input data required for model construction.
·모의하천현황, 모의대상 하천의 물리적, 기상학적 조건Classify normal or dynamic state,
Status of simulated rivers, physical and meteorological conditions of simulated rivers
및 구획길이And compartment length
·목표 용존산소농도 값Data required for increasing flow
Target dissolved oxygen concentration value
6, 6A, 6BData type
6, 6A, 6B
7, 7AData type
7, 7A
8, 8AData type
8, 8A
8, 8AData type
8, 8A
10, 10AData type
10, 10A
11, 11AData type
11, 11A
·태양복사량, 운량, 건습구 온도, 기압, 풍속 등Weather data necessary to simulate temperature or algae behavior
Solar radiation, cloud cover, wet and dry bulb temperature, air pressure, wind speed, etc.
DataClimatological
Data
·댐 재포기자료, 하천경계조건 등Simulation coefficient of Algae, nitrogen, phosphorus
Dam reaeration data, river boundary conditions
1A, 1B,
12, 13, 13AData type
1A, 1B,
12, 13, 13A
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시 예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
On the other hand, the present invention is not limited to the above-described typical preferred embodiment, it can be carried out in various ways without departing from the gist of the present invention various modifications, changes, substitutions or additions in the art Anyone who has this can easily understand it. If the implementation by such improvement, change, replacement or addition falls within the scope of the appended claims, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.
101: 사용자 단말기 110: 수질측정장치
120: 유무선 데이터 통신망 200: 수리 및 수질 모델링 시스템
210: 로컬 데이터 통신망 220: 수리 및 수질 모델링 장치
230: 웹서버 310: 메인모듈
320: 하천 분석(HEC-RAS) 모듈 330: 하천중심선 추출모듈
340: 입력모듈 350: 생성모듈
360: 리치 생성모듈 370: 엘리먼트 생성모듈
380: 출력모듈 400: 수리 및 수질 모델 분석 모듈101: user terminal 110: water quality measurement device
120: wired and wireless data communication network 200: repair and water quality modeling system
210: local data communication network 220: repair and water quality modeling device
230: web server 310: main module
320: river analysis (HEC-RAS) module 330: river center line extraction module
340: input module 350: generation module
360: rich generating module 370: element generating module
380: output module 400: repair and water model analysis module
Claims (18)
상기 수리 및 수질정보와 지리정보를 이용하여 수리 및 수질 모델링을 수행하기 위한 하천의 모의 구간을 리치 및 엘리먼트로 자동 분할하고, 상기 수리 및 수질정보 및 상기 리치 및 엘리먼트 정보로부터 수리 및 수질 모델 분석 모듈에서 요구되는 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 생성하는 수리 및 수질 모델링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
Database for storing repair and water quality information, geographic information,
Using the repair and water quality information and geographic information, the simulation section of the river for performing repair and water quality modeling is automatically divided into rich and element, and the repair and water quality model analysis module from the repair and water quality information and the rich and element information. A geographic information system-based river repair and water quality modeling system comprising a repair and water quality modeling device for generating a repair and water quality model input data file required by.
상기 수리 및 수질 모델링 장치는,
하천의 지리적 형상에 기반하여 하천의 수리적 특성을 분석한 결과정보를 생성하는 하천 분석 모듈과,
상기 하천의 모의 구간의 수리 및 수질 정보를 이용하여 하천 중심선을 따라 리치 및 엘리먼트를 생성하는 생성 모듈과,
상기 생성된 리치 및 엘리먼트와 상기 수리 및 수질정보를 상기 수리 및 수질 모델링을 수행하기 위한 상기 수리 및 수질 모델 분석 모듈에서 요구되는 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 생성하여 상기 데이터베이스에 저장하는 메인 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
The method of claim 1,
The repair and water quality modeling device,
A river analysis module for generating information on the result of analyzing the hydraulic characteristics of the river based on the geographic shape of the river;
A generation module for generating a rich and an element along a river centerline using repair and water quality information of the simulation section of the river;
A main module for generating a repair and water quality model input data file required by the repair and water quality model analysis module for performing the repair and water quality modeling of the generated rich and element and the repair and water quality information; Geographic information system based river repair and water quality modeling system comprising a.
상기 생성된 리치 및 엘리먼트 및 상기 수리 및 수질 모델 분석 모듈이 상기 생성된 수리 및 수질 모델 입력자료 파일에 의해 수행한 리치, 엘리먼트, 수리 및 수질 모델링 정보를 지리정보에 맵핑하여 제공하는 출력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
The method of claim 2,
And an output module for mapping the generated rich and element and the repair and water quality model analysis module to geographic information by mapping the rich, element, repair and water quality modeling information performed by the generated repair and water quality model input data file. Geographic information system based river repair and water quality modeling system comprising a.
상기 출력모듈은,
상기 리치, 엘리먼트, 수리 및 수질 모델링 정보가 맵핑된 지리정보와 함께 상기 정보들을 그래픽 형태로 도식화화 할 수 있는 그래픽 정보를 사용자에게 더 제공하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
The method of claim 3,
The output module,
The geographic information system-based river repair and water quality modeling system further comprises a graphic information that can graphically map the information into a graphical form with the geographic information to which the rich, element, hydraulic and water quality modeling information is mapped. .
상기 리치 생성모듈은,
상기 하천 분석 결과정보를 유량ㅇ유속, 유량ㅇ수위로 비교하여 상기 하천 중심선을 따라 수리학적으로 등류 구간인 후보 구간을 검색하고,
상기 등류 구간을 기초로 리치 분할점을 생성하고, 상기 리치 분할점들을 연결하여 리치를 생성하여 저장하며,
상기 생성된 리치별로 유량계수 및 조도계수 자료를 입력받아 해당 리치에 맵핑하여 저장하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
The method of claim 2,
The rich generation module,
The candidate analysis section is searched hydraulically equally along the river center line by comparing the stream analysis result information with the flow rate and the flow rate.
Create a rich split point based on the equalization section, generate and store the rich by connecting the rich split points,
The geographic information system-based river repair and water quality modeling system, characterized in that for receiving the flow coefficient and roughness coefficient data for each of the generated rich and mapped to the corresponding rich and stored.
상기 리치 생성모듈은, 상기 리치 분할점을 자동으로 설정하되, HEC-RAS 결과의 검색을 통해 이전 지점의 유량과 이후 지점의 유량변위가 미리 설정된 설정 값보다 큰 지점을 추출하여 해당 지점을 리치 분할 후보군으로 설정하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
The method of claim 5,
The rich generation module automatically sets the rich split point, but extracts a point in which the flow rate of the previous point and the flow rate of the subsequent point is greater than a preset value through the search of the HEC-RAS result, and divides the corresponding point. Geographic information system-based river repair and water quality modeling system, characterized in that the set as a candidate group.
상기 설정 값은 하기 수학식 2에 의해 연산되는 유량의 차이가 발생한 지점의 변위 값들의 표준편차인 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
[수학식 2]
The method of claim 6,
The set value is a geographic information system-based river repair and water quality modeling system, characterized in that the standard deviation of the displacement values of the point where the difference in the flow rate calculated by the following equation (2).
[Equation 2]
상기 출력모듈로부터 상기 그래픽 정보 및 상기 지리정보를 제공받아 웹 페이지를 통해 사용자에게 제공하는 웹 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보시스템 기반 하천 수리 및 수질 모델링 시스템.
The method of claim 4, wherein
And a web server receiving the graphic information and the geographic information from the output module and providing the graphic information to the user through a web page.
하천 분석 모듈이, 수리 및 수질 모의 대상 구간인 하천의 모의 구간을 설정하고, 하천 수면의 곡선들에 대한 지리정보를 포함하는 수치 표고 모형을 획득하는 분석 환경 설정 과정과,
리치 분할 모듈이, 상기 하천 모의 구간에 대한 수리 및 수질정보에 근거하여 하천 중심선을 따라 리치 분할점을 생성하고, 상기 리치 분할점들을 연결하여 등류구간인 리치를 생성하는 리치 생성 과정과,
세그먼트 분할 모듈이, 상기 생성된 리치별로 등 간격으로 분할되는 엘리먼트를 생성하는 엘리먼트 생성과정과,
메인 모듈이, 상기 생성된 각 엘리먼트들에 대해 공간적 및 환경적 정보를 지정하는 엘리먼트 속성 정의 과정과,
메인 모듈이, 상기 수리 및 수질정보 및 리치 및 엘리먼트 정보로부터 하천 수리 및 수질 모델 모형의 실행에 필요한 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 생성하여 데이터베이스에 저장하는 수리 및 수질 모델 연계 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
In the geographic information system-based river repair and water quality modeling method,
The river analysis module sets up a river simulation section, which is a section for repair and water simulation, and obtains a numerical elevation model including geographic information about the curves of the river surface;
A rich generation process of generating, by the rich splitting module, a rich splitting point along a river centerline based on the repair and water quality information of the stream simulation section, and connecting the rich splitting points to generate a richly equalized section;
An element generation process of generating, by the segment division module, elements that are divided at equal intervals for each of the generated riches;
A process of defining an element attribute by the main module to specify spatial and environmental information for each of the generated elements;
The main module includes a repair and water quality model linking process of generating a repair and water quality model input data file necessary for the execution of the river repair and water quality model model from the repair and water quality information and the rich and element information, and storing them in a database. How to.
상기 분석 환경 설정 과정은,
공간도형 계층에 대한 설정을 수행하는 환경 설정 단계와,
상기 모의 구간을 설정하기 위한 수질모의 대상 지역을 입력받는 수질모의 대상 지역 입력 단계와,
상기 입력받은 수질 모의 대상 지역에 대한 수치 표고 모형을 포함하는 모의 정보를 획득하는 수치 표고 모형 획득 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The analysis environment setting process,
An environment setting step for setting up the spatial geometry layer,
A step of inputting a target area of a hydrophilic wool receiving a target area of a hydrophilic wool for setting the simulation section;
And obtaining a digital elevation model for obtaining simulation information including the numerical elevation model for the received water quality simulation target area.
상기 리치 생성 과정은,
하천 분석 결과 정보를 유량ㅇ유속, 유량ㅇ수위로 비교하여 수리학적 등류 구간 후보를 검색하는 등류 구간 후보 검색 단계와,
상기 수리학적 등류 구간을 기초로 리치 분할점들을 생성한 후, 상기 리치 분할점들에 의해 리치를 생성하고 저장하는 리치 생성 단계와,
상기 생성된 리치별로 리치 하천 특성 정보를 설정하는 리치 특성 정보 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The rich generation process,
A constant flow section candidate search step of searching for a hydraulically equalizing section candidate by comparing stream analysis result information with a flow rate and a flow rate level,
Generating rich split points based on the hydraulic equivalence interval, and generating and storing the rich by the rich split points;
And setting the rich river characteristic information for each of the generated rich streams.
상기 리치 생성단계에서, 상기 리치 분할점들은 자동으로 설정되되, HEC-RAS 결과의 검색을 통해 이전 지점의 유량과 이후 지점의 유량변위가 미리 설정된 설정 값보다 큰 지점을 추출하여 해당 지점을 리치 분할 후보군으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 11,
In the rich generating step, the rich splitting points are automatically set, and the rich splitting is performed by extracting a point where the flow rate of the previous point and the flow rate of the subsequent point are greater than the preset value through the search of the HEC-RAS result. And the candidate group is set.
상기 설정 값은 하기 수학식 3에 의해 연산되는 유량의 차이가 발생한 지점의 변위 값들의 표준편차인 것을 특징으로 하는 방법.
[수학식 3]
The method of claim 12,
The set value is characterized in that the standard deviation of the displacement values of the point where the difference in the flow rate calculated by the following equation (3) occurs.
[Equation 3]
상기 리치 하천 특성 정보는 유량계수 및 조도계수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 11,
The rich river characteristic information includes at least one of a flow coefficient and a roughness coefficient.
상기 엘리먼트 생성 과정은,
상기 생성된 리치별로 지정된 등간격으로 엘리먼트를 자동 분할하여 생성하는 엘리먼트 생성 단계와,
상기 리치별 엘리먼트 개수를 파악하여 하도의 정보와 유기적으로 연결하여 저장하는 속성 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The element generation process,
An element generation step of automatically dividing an element at equal intervals specified for each of the generated riches;
And a property setting step of grasping the number of elements for each rich and organically connecting and storing the information of the lower road.
상기 수리 및 수질 모델 연계 과정은,
수리 및 수질모델 모형 구동을 위한 입력자료 파일 구성 자료를 데이터베이스로부터 추출하는 정보 추출 단계와,
추출된 입력자료 파일 구성 자료를 수리 및 수질 모델에서 요구하는 포맷으로 변환하여 수리 및 수질 모델 모형 입력자료 파일을 생성하는 입력자료 파일 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The repair and water quality model linkage process,
An information extraction step of extracting an input data file configuration data for driving a hydraulic and water quality model;
And an input data file generating step of converting the extracted input data file configuration data into a format required by the hydraulic and water quality models to generate a hydraulic and water quality model model input data file.
외부에서 실행되어 상기 생성된 수리 및 수질 모델 입력자료 파일을 로드 하여 수리 및 수질 모델링을 수행하여 수리 및 수질 모델의 모의 결과 정보를 생성하여 저장하는 모의 결과 생성 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The method may further include a simulation result generating process of generating and storing simulation result information of the repair and water quality models by performing repair and water quality modeling by loading the generated repair and water quality model input data file which is executed externally. .
상기 생성된 수리 및 수질 모델의 모의 결과 정보를 지리정보에 맵핑하여 텍스트, 표 및 그래프 중 적어도 하나 이상으로 표시하는 정보 제공 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 17,
And mapping the simulation result information of the generated hydraulic and water quality models to geographic information to display at least one of text, tables, and graphs.
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