KR101244544B1 - Method for calculating quality index of sampling error for single and dual-polarization radar parameters - Google Patents

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KR101244544B1 KR1020130002651A KR20130002651A KR101244544B1 KR 101244544 B1 KR101244544 B1 KR 101244544B1 KR 1020130002651 A KR1020130002651 A KR 1020130002651A KR 20130002651 A KR20130002651 A KR 20130002651A KR 101244544 B1 KR101244544 B1 KR 101244544B1
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이규원
권수현
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for calculating quality index of sampling errors for single and dual-polarization radar parameters is provided to reduce uncertainty of the parameter. CONSTITUTION: A method for calculating quality index of sampling errors for single and dual-polarization radar parameters comprises: a step of selecting a rain fall area using vertical profile data and information on maximum and minimum height of the rain fall area(S210); a step of calculating uncertainty of parameters including reflectance, spectrum width, differential reflectivity, and cross-coefficient of correlation according to the number of radar samples(S220); and a step of calculating the quality index using the calculated uncertainty(S230). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S210) Selecting a rain fall area; (S220,S242) Calculating the uncertainty of each observation parameter; (S221) Adjusting the sample number of each observation parameter; (S222) Calculating the deviation of each observation parameter by altitude; (S223) Drawing the frequency distribution function of each observation parameter; (S230,S232) Calculating the sampling error quality index of each observation parameter; (S231) Drawing an uncertainty estimation equation

Description

단일 및 이중편파 레이더 변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법{Method for calculating quality index of sampling error for single and dual-polarization radar parameters}Method for calculating quality index of sampling error for single and dual-polarization radar parameters}

본 발명은, 레이더 관측자료의 품질관리(quality control) 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단일 및 이중편파 레이더의 연직지향 관측자료를 이용하여 관측변수의 통계적 불확실성(uncertainty)을 산출함으로써 샘플수에 따른 레이더 관측변수의 실제 관측상의 오차를 정량적으로 지수화할 수 있는 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a quality control technique of radar observation data, and more particularly, by calculating the statistical uncertainty of observation variables using vertically oriented observation data of single and double polarized radar. The present invention relates to a method for calculating the sampling error quality index of an observation variable that can quantitatively quantify the actual observation error of the radar observation variable.

기상레이더는 높은 시, 공간 분해능의 관측자료를 제공하며, 지상 강수량 및 3차원 바람장 추정 등의 넓은 영역에 활용되고 있다. 또한, 기상레이더의 관측변수의 정확도는 지상강수 추정, 3차원 바람장 추정의 신뢰성(정확도)에 직접적으로 연관되어 있다. Weather radar provides high temporal and spatial resolution data and is used in a wide range of areas such as ground precipitation and three-dimensional wind field estimation. In addition, the accuracy of the observed variables of weather radar is directly related to the reliability (accuracy) of ground precipitation estimation and three-dimensional wind field estimation.

이러한 기상레이더는 안테나를 이용하여 좁은 영역으로(보통 1°내외) 에너지를 집중시켜 송신하고 해당 방향의 목표물로부터 되돌아온 에너지를 처리하므로 넓은 영역에 대한 3차원 관측을 위해서는 안테나를 고도각 및 방위각 방향으로 이동시켜야 한다. 레이더의 송수신 횟수는 하드웨어적으로 초당 수백~ 수천 번으로 제한되므로 주어진 시간(보통 10분 이내)에 3차원으로 넓은 영역의 대기(atmosphere)를 관측하기 위해서는 특정 방향에 대해 에너지를 송수신하는 횟수(혹은 샘플수)가 제한된다.The weather radar concentrates and transmits energy to a narrow area (usually around 1 °) using an antenna and processes the energy returned from the target in that direction. You must move it. The number of radar transmissions and receptions is limited to hundreds to thousands of hardware per second, so in order to observe a large area of atmosphere in three dimensions within a given time (usually within 10 minutes), the number of times of energy transmission and reception in a specific direction (or Number of samples) is limited.

이러한 기상레이더를 이용한 관측에 있어 관측 샘플수가 많을수록 통계적으로 더 정확한 관측값을 획득할 수 있다. 단일편파 및 이중편파에서 샘플수 증가에 따른 레이더 관측변수의 오차 감소 효과는 이론적으로는 이미 증명되었다(Bringi and Chandrasekar, 2001). 실제 레이더 관측에서 샘플수에 따른 관측변수의 오차는 레이더 관측 전략에도 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어, 샘플수의 감소는 레이더 관측변수의 정확도 감소를 야기하므로 관측변수의 정확도를 향상시키기 위해서는 샘플수를 증가시켜야 하는데, 샘플수가 높으면 안테나의 회전속도가 느려져 3차원 관측효율이 낮아지게 된다. In the observation using the weather radar, the larger the number of observation samples, the more accurate the statistically accurate observation value can be obtained. The error reduction effect of radar observation variable with increasing number of samples in monopolar and bipolar is theoretically demonstrated (Bringi and Chandrasekar, 2001). In actual radar observations, the error of the observation variable according to the number of samples may affect the radar observation strategy. For example, a decrease in the number of samples causes a decrease in the accuracy of the radar observation variable. Therefore, in order to improve the accuracy of the observation variable, the number of samples should be increased. .

또한 반사도 및 차등반사도의 경우 정량적 강우량 추정에 직접적으로 사용되는 변수로서 이들의 정확도는 강우량 추정의 정확도에도 직접적으로 영향을 준다. 예를 들면, 1dB의 반사도 오차는 반사도를 이용한 지상강우량 추정에서 약 18%의 오차를 발생시킬 수 있으며, 차등반사도의 경우 0.2dB의 오차가 강우추정에서 약 18%의 오차를 발생시킬 수 있다. Also, reflectivity and differential reflectivity are used directly in quantitative rainfall estimation, and their accuracy directly affects the accuracy of rainfall estimation. For example, a 1dB reflectance error can cause an error of about 18% in estimating ground rainfall using reflectance, and an 0.2dB error in differential reflectance can cause an error of about 18% in rainfall estimation.

이처럼 샘플수에 따른 관측변수의 오차는 강우 추정의 오차로 전이될 수 있으므로, 샘플수에 따른 관측변수의 오차를 정확하게 파악하고 이를 정량적인 품질지수로 활용할 필요가 있다.As the error of the observation variable according to the number of samples can be transferred to the error of rainfall estimation, it is necessary to accurately grasp the error of the observation variable according to the number of samples and use it as a quantitative quality index.

상술한 요구를 해결하기 위해, 본 발명은, 단일 혹은 이중편파 레이더의 연직지향 관측자료를 이용하여 관측변수의 샘플수에 따른 오차를 정량적으로 지수화할 수 있는 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described needs, the present invention provides a method of calculating a sampling error quality index of an observation variable that can quantitatively quantify an error according to the number of samples of an observation variable using vertically oriented observation data of a single or double polarized radar. The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 연직지향 관측자료로부터 생성된 관측변수의 연직프로파일 자료와, 강우영역의 최고 높이와 최저 높이에 대한 정보를 이용해 강우영역을 선택하는 단계; 선택된 강우영역에서 반사도, 시선속도, 스펙트럼 폭, 차등반사도 및 교차상관계수를 포함하는 관측변수 각각의 레이더 샘플수에 따른 불확실성을 산출하는 단계; 및 산출된 각 관측변수의 불확실성을 이용해 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출하는 단계;를 포함하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법을 포함한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object, the step of selecting the rainfall region using the vertical profile data of the observation variable generated from the vertical-oriented observation data, and the information about the maximum height and the minimum height of the rainfall area; Calculating uncertainty according to the number of radar samples of each of the observation variables including reflectance, line speed, spectral width, differential reflectance, and cross-correlation coefficient in the selected rainfall region; And calculating a sampling error quality index of each observation variable by using the calculated uncertainty of each observation variable.

이때, 상기 불확실성 산출 단계는, 상기 관측변수에 대해 방위각 방향 및 시선방향으로 평균값을 산출하여 샘플수를 조정하는 단계; 산출된 각 관측변수의 고도별 평균값과 해당 관측값의 차를 통해 고도별 편차를 산출하는 단계; 및 산출된 각 관측변수의 고도별 편차를 이용해 각 관측변수의 불확실성을 산출하는 단계;로 이루어질 수 있다. In this case, the uncertainty calculation step may include adjusting the number of samples by calculating an average value in the azimuth direction and the visual direction with respect to the observation variable; Calculating a deviation for each altitude based on a difference between the calculated average value of each observation variable and the corresponding observation value; And calculating an uncertainty of each observation variable by using the calculated deviation of each observation variable for each altitude.

또한, 상기 고도별 편차를 산출하는 단계는, 상기 관측변수에 대해 방위각 방향으로 평균하여 고도별 평균값을 산출하는 단계; 및 산출된 고도별 평균값과 각 관측변수의 편차를 이용하여 빈도 분포 함수를 도출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The calculating of the deviation for each altitude may include calculating an average value for each altitude by averaging in the azimuth direction with respect to the observation variable; And deriving a frequency distribution function by using the calculated altitude difference value and the deviation of each observation variable.

또한, 상기 관측변수 중 반사도 및 차등반사도 각각의 불확실성은, 산출된 각 편차를 이용하여 아래 수학식에 의해 산출될 수 있다.In addition, the uncertainty of each of the reflectivity and the differential reflectance among the observation variables may be calculated by the following equation using the calculated respective deviation.

Figure 112013002448095-pat00001
Figure 112013002448095-pat00001

(여기서, σX는 불확실성을, H는 고도의 수를, N은 각 고도별 관측자료의 수를, Xn ,h는 관측값을,

Figure 112013002448095-pat00002
는 고도별 평균값을 각각 나타낸다.)Where σ X is the uncertainty, H is the number of altitudes, N is the number of observations at each altitude, X n , h is the observation,
Figure 112013002448095-pat00002
Indicates the average value for each altitude.)

또한, 상기 관측변수 중 시선속도, 스펙트럼 폭 및 교차상관계수 각각의 불확실성은, 산출된 각 편차를 이용하여 아래 수학식에 의해 산출될 수 있다.In addition, the uncertainty of the gaze velocity, the spectral width, and the cross-correlation coefficient among the observation variables may be calculated by the following equation using each calculated deviation.

Figure 112013002448095-pat00003
Figure 112013002448095-pat00003

(여기서, σX는 불확실성을, H는 고도의 수를, N은 각 고도별 관측자료의 수를, Xn ,h는 관측값을,

Figure 112013002448095-pat00004
는 고도별 평균값을 각각 나타낸다.)Where σ X is the uncertainty, H is the number of altitudes, N is the number of observations at each altitude, X n , h is the observation,
Figure 112013002448095-pat00004
Indicates the average value for each altitude.)

또한, 상기 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출하는 단계는, 샘플수에 따른 각 관측변수의 불확실성 분석 결과를 통해 불확실성 추정방정식을 도출하는 단계; 및 도출된 불확실성 추정방정식을 이용하여 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출하는 단계;로 이루어질 수 있다.The calculating of the sampling error quality index of each observation variable may include deriving an uncertainty estimation equation through an uncertainty analysis result of each observation variable according to the number of samples; And calculating a sampling error quality index of each observation variable by using the derived uncertainty estimation equation.

또한, 상기 불확실성 추정방정식은, 상기 각 관측변수에 대한 방위각 방향 및 시선방향으로 평균값을 산출하는 것에 의해 획득된 샘플수를 이용한 최소자승법을 통해 아래 수학식으로 도출될 수 있다.In addition, the uncertainty estimation equation may be derived from the following equation through a least-squares method using the number of samples obtained by calculating an average value in the azimuth direction and the line direction for each observation variable.

Figure 112013002448095-pat00005
Figure 112013002448095-pat00005

(여기서, n은 샘플수를, x는 불확실성을 추정하고자 하는 관측변수를, a 및 b는 상수로 관측변수 x에 따라 변하는 값을 각각 나타낸다.)(Where n is the number of samples, x is the observation variable for which you want to estimate uncertainty, and a and b are constants that represent values that vary with observation variable x.)

또한, 상기 관측변수 중 반사도 및 차등반사도의 품질지수는 도출된 불확실성 추정방정식을 이용하여 아래 수학식에 의해 산출될 수 있다.In addition, the quality index of reflectivity and differential reflectivity among the observation variables may be calculated by the following equation using the derived uncertainty estimation equation.

Figure 112013002448095-pat00006
Figure 112013002448095-pat00006

또한, 상기 관측변수 중 시선속도, 스펙트럼 폭 및 교차상관계수의 품질지수는, 도출된 불확실성 추정방정식을 이용하여 아래 수학식에 의해 산출될 수 있다.Also, the quality index of the gaze velocity, the spectral width, and the cross-correlation coefficient among the observation variables may be calculated by the following equation using the derived uncertainty estimation equation.

Figure 112013002448095-pat00007
Figure 112013002448095-pat00007

또한, 상기 샘플링오차 품질지수는 0 내지 1의 범위를 가질 수 있다.In addition, the sampling error quality index may have a range of 0 to 1.

본 발명에 따르면, 단일 및 이중편파 변수에 대한 정확도를 제공할 수 있어 단일 및 이중편파 변수의 활용시 불확실성을 줄이는 효과가 있다.According to the present invention, accuracy can be provided for single and double polarized variables, thereby reducing the uncertainty when using single and double polarized variables.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법을 구현하기 위한 전체 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은, 도 2의 각 관측변수의 불확실성 산출 과정에 있어서, 고도(range)와 방위각(azimuth)에 따른 편차의 2차원 빈도분포 그래프이다.
도 4는, 도 2의 각 관측변수의 불확실성 산출 과정에 따라 산출된 각 관측변수별 샘플수에 따른 불확실성을 나타낸 그래프이다.
도 5는, 도 4의 관측변수별 샘플수에 따른 불확실성 그래프에서 최소자승법을 이용하여 지수함수로 근사한 불확실성 추정방정식을 나타낸 그래프이다.
도 6은, 도 2의 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 과정을 실제 적용한 예를 나타낸 예시도이다.
1 is a block diagram schematically illustrating an entire system for implementing a method for calculating a sampling error quality index of an observation variable according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for calculating a sampling error quality index of observation variables according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a two-dimensional frequency distribution graph of deviations according to a range and azimuth in the uncertainty calculation process of each observation variable of FIG. 2.
FIG. 4 is a graph showing the uncertainty according to the number of samples for each observation variable calculated according to the uncertainty calculation process of each observation variable of FIG. 2.
FIG. 5 is a graph showing an uncertainty estimation equation approximated by an exponential function using the least square method in the uncertainty graph according to the number of samples for each observation variable.
FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating an example of actually applying a sampling error quality index calculation process of each observation variable of FIG. 2.

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 그리고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. Further, in order to clearly illustrate the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the similar part throughout the specification. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명에 따른 단일 및 이중편파 변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법은, 관측변수의 통계적 불확실성(샘플링오차)를 각 고도에서 평균값으로부터 관측값의 변동을 계산함으로써 산출할 수 있으며, 산출한 통계적 불확실성을 정량적으로 지수화할 수 있다. 이러한 본 발명에 대해 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
In the method for calculating the sampling error quality index of single and double polarization variables according to the present invention, the statistical uncertainty (sampling error) of the observation variable can be calculated by calculating the variation of the observation value from the mean value at each altitude, and the calculated statistical uncertainty Can be quantitatively exponential. This invention will be described with reference to the drawings.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법을 구현하기 위한 전체 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating an entire system for implementing a method for calculating a sampling error quality index of an observation variable according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법은, 연직지향 관측 시스템(10) 및 샘플링오차 품질지수 산출 시스템(20)으로 이루어진 시스템을 통해 구현될 수 있다.Referring to FIG. 1, the sampling error quality index calculation method of an observation variable according to the present invention may be implemented through a system consisting of a vertical-oriented observation system 10 and a sampling error quality index calculation system 20.

여기서, 샘플링오차 품질지수 산출 시스템(20)은, 자료수집부(201), 불확실성 산출부(202) 및 샘플링오차 품질지수 산출부(203)로 이루어져, 연직지향 관측 시스템(10)의 단일 및 이중편파 레이더에 의해 관측된 연직지향 관측자료를 수집하고, 수집된 연직지향 관측자료를 이용해 관측변수의 샘플수 증가에 따른 통계적 불확실성을 산출하고 이 결과를 이용하여 불확실성 추정방정식을 산출한 후 실제 자료에서 샘플링오차 품질지수를 산출한다.Here, the sampling error quality index calculation system 20 includes a data collection unit 201, an uncertainty calculation unit 202, and a sampling error quality index calculation unit 203, which are single and double of the vertical-oriented observation system 10. Collect the vertical-oriented observation data observed by the polarization radar, calculate the statistical uncertainty according to the increase in the number of samples of the observation variable using the vertical-oriented observation data collected, and use the result to calculate the uncertainty estimation equation. Calculate the sampling error quality index.

구체적으로, 연직지향 관측 시스템(10)은, 단일 및 이중편파 레이더를 포함하며, 레이더 안테나의 고도각을 지면으로부터 90°로 하여 천정방향을 향해 레이더 빔을 쏘면서 회전하며 관측을 수행한다. 이때, 레이더 빔은 360°를 회전하면서 같은 곳을 향하게 된다. 이를 통해, 연직지향 관측 시스템(10)은 특정지점(레이더 위치)에서 각 레이더 관측변수의 연직프로파일을 얻을 수 있다. Specifically, the vertically oriented observation system 10 includes single and double polarized radars, and rotates while shooting the radar beam toward the ceiling with the elevation angle of the radar antenna set at 90 ° from the ground. At this time, the radar beam is directed to the same place while rotating 360 °. Through this, the vertically oriented observation system 10 may obtain a vertical profile of each radar observation variable at a specific point (radar position).

참고로, 레이더가 연직지향관측을 하는 동안 같은 곳을 바라보므로, 강우 시스템의 큰 변화가 없을 경우 레이더로 관측된 관측변수는 같은 값을 가지게 된다. 따라서, 관측변수의 통계적 불확실성은 각 고도에서 평균값으로부터 관측된 관측변수의 변동을 계산함으로써 구할 수 있게 된다. 다시 말해, 관측된 관측변수는 균질한 강우 시스템일 때 같은 위치에서 같은 값을 가져야 한다. 그러나 실제 관측값은 과소 샘플링 때문에 변동이 생기게 되고, 통계적 과소 샘플링의 불확실성을 정량적으로 계산할 수 있다. 이는, 같은 위치를 계속해서 관측하는 연직지향 관측을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 연직지향 관측으로부터 평균적이고 규칙적인 변동을 제거하면 남아있는 값은 통계적 불확실성의 근사로 사용될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 불확실성을 관측변수의 표준편차를 통해 구할 수 있다.For reference, since the radar looks at the same place during the vertical orientation observation, the observed variables observed by the radar will have the same value unless there is a large change in the rainfall system. Thus, the statistical uncertainty of the observation variable can be obtained by calculating the variation of the observed observation variable from the mean value at each altitude. In other words, the observed observations should have the same value at the same location in a homogeneous rainfall system. However, actual observations are subject to variation due to undersampling, and the uncertainty of statistical undersampling can be quantitatively calculated. This can be done through vertically oriented observation that continues to observe the same location. In other words, by removing the average and regular variation from vertical-oriented observations, the remaining values can be used as an approximation of statistical uncertainty. Therefore, in this embodiment, the uncertainty can be obtained through the standard deviation of the observation variable.

그리고, 샘플링오차 품질지수 산출 시스템(20)의 자료수집부(201)는, 연직지향 관측 시스템(10)으로부터 관측자료를 수집한다. 여기서, 관측자료는 연직지향 관측자료로, 단일 및 이중편파 자료이다.The data collection unit 201 of the sampling error quality index calculation system 20 collects the observation data from the vertically oriented observation system 10. Here, observation data are vertical-oriented observation data, single and double polarized data.

그리고, 샘플링오차 품질지수 시스템(20)의 불확실성 산출부(202)는, 수집한 관측자료로부터 관측변수들을 구하고, 각 관측변수의 연직프로파일을 생성한다. 여기서, 관측변수는 단일편파 변수인 반사도(Reflectivity), 시선속도(Doppler velocity), 스펙트럼 폭(Spectrum width) 및 이중편파 변수인 차등반사도(Differential reflectivity), 교차상관계수(Cross-correlation coefficient)를 포함한다.The uncertainty calculator 202 of the sampling error quality index system 20 obtains observation variables from the collected observation data and generates a vertical profile of each observation variable. Here, the observation variables include reflectivity, doppler velocity, spectral width, differential reflectivity, and cross-correlation coefficient, which are single polarization variables. do.

그런 다음, 불확실성 산출부(202)는, 각 관측변수의 연직프로파일과, 강우 영역의 최고 높이 및 최저 높이를 이용해 강우 영역을 선택하고, 선택한 강우 영역에서의 각 관측변수들에 대한 표준편차를 구하고, 구한 표준편차를 통해 각 관측변수의 불확실성을 산출한다. Then, the uncertainty calculator 202 selects the rainfall region using the vertical profile of each observation variable, the highest height and the lowest height of the rainfall region, obtains the standard deviation of each observation variable in the selected rainfall region, The uncertainty of each observed variable is then calculated from the standard deviation obtained.

상세하게는, 불확실성 산출부(202)는, 반사도, 차등반사도 및 교차상관계수의 연직프로파일을 이용하여 강우영역을 선택한다. 강우영역은 사용자에 의한 강우영역 최저 및 최고 고도의 입력을 통해 결정하거나, 각 관측변수의 연직프로파일의 특성을 이용하여 결정할 수도 있다. 예를 들어, 입력된 강우영역의 최저 및 최고 고도가 각각 0.5km, 3.0km인 경우 샘플링오차 품질지수 계산에는 지상 0.5km에서부터 3km까지의 관측자료만을 사용한다. In detail, the uncertainty calculator 202 selects the rainfall region using the vertical profile of the reflectivity, the differential reflectivity, and the cross correlation coefficient. The rainfall area can be determined by inputting the minimum and highest altitude of the rainfall area by the user or by using the characteristics of the vertical profile of each observation variable. For example, if the minimum and maximum altitudes of the input rainfall region are 0.5km and 3.0km, respectively, only the observation data from 0.5km to 3km above ground are used to calculate the sampling error quality index.

그런 다음, 불확실성 산출부(202)는, 강우영역에 대해서만 각 관측변수를 방위각 및 시선방향으로 평균을 수행하며, 이를 통해 샘플수를 증가시킬 수 있다. 이어서, 불확실성 산출부(202)는, 증가된 샘플수 내에서 방위각 및 시선방향으로 평균된 각 관측변수들과 실제 관측된 관측변수들의 고도별 편차를 구한다. 그리고, 불확실성 산출부(202)는, 각 지점에서 구해진 편차 값을 이용하여 각 관측변수의 불확실성을 구한다. Then, the uncertainty calculator 202 averages each observation variable in the azimuth and line of sight only for the rainfall region, thereby increasing the number of samples. Subsequently, the uncertainty calculator 202 calculates an altitude deviation between the observation variables averaged in the azimuth angle and the visual direction and the observed observation variables within the increased number of samples. The uncertainty calculator 202 calculates the uncertainty of each observation variable by using the deviation value obtained at each point.

본 실시예에 있어서, 강우 영역을 이용하는 이유는, 강우 영역이 아닌 밝은 띠나 강설 영역에서는 입자의 모양이 각각 다르고, 입자가 기울어진 정도, 입자의 크기 등 여러 변동 사항을 포함하고 있으므로, 관측시간에 따른 변동이 강설 입자나 녹은 입자의 변동에 의해서 나타난 것인지 관측오차에 의한 것인지 구분이 어렵다. 따라서, 본 발명에서는, 연직지향 관측으로 얻어진 반사도, 차등반사도, 교차상관계수의 연직프로파일 자료를 이용하여 밝은 띠 아래의 강우영역만을 선택하도록 한다.In the present embodiment, the reason why the rainfall region is used is that the shapes of the particles are different in the bright bands or the snow regions, not the rainfall regions, and include various variations such as the degree of tilting the particles and the size of the particles. It is difficult to distinguish whether the variation is caused by the variation of snow or melted particles or by observation errors. Therefore, in the present invention, only the rainfall region under the bright band is selected using the vertical profile data of the reflectivity, the differential reflectivity, and the cross-correlation coefficient obtained by the vertically oriented observation.

그리고, 레이더 품질관리 시스템(20)의 샘플링오차 품질지수 산출부(203)는, 불확실성 산출부(202)에서 구한 각 관측변수의 불확실성을 정량화하여 샘플링오차 품질지수(QSE)를 산출한다. 즉, 샘플링오차 품질지수 산출부(203)는, 각 관측변수들의 불확실성을 이용해 불확실성 추정방정식을 도출하고, 각 관측변수에 대한 불확실성 추정방정식을 이용해 샘플링오차 품질지수를 산출한다.
The sampling error quality index calculation unit 203 of the radar quality management system 20 quantifies the uncertainty of each observation variable obtained by the uncertainty calculation unit 202 to calculate the sampling error quality index Q SE . That is, the sampling error quality index calculation unit 203 derives an uncertainty estimation equation using the uncertainty of each observation variable, and calculates the sampling error quality index using the uncertainty estimation equation for each observation variable.

도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for calculating a sampling error quality index of observation variables according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 방법은, 먼저, 연직지향 관측으로 얻어진 연직지향 관측자료로부터 생성된 반사도, 차등반사도, 교차상관계수의 연직프로파일 자료와, 강우 영역의 최고 높이 및 최저 높이를 이용하여 밝은 띠(융해층) 아래의 강우 영역을 선택한다(S210).2, the sampling error quality index calculation method of the observation variable according to the present invention, first, the vertical profile data of the reflectivity, differential reflectance, cross-correlation coefficients generated from the vertical-oriented observation data obtained by the vertical-oriented observation, and rainfall The rainfall region below the bright strip (melting layer) is selected using the highest height and the lowest height of the region (S210).

그런 다음, 선택된 강우 영역에서 연직지향 관측자료를 이용하여 단일편파 변수인 반사도(Reflectivity), 시선속도(Doppler velocity), 스펙트럼 폭(Spectrum width) 및 이중편파 변수인 차등반사도(Differential reflectivity), 교차상관계수(Cross-correlation coefficient)의 레이더 샘플수에 따른 각 관측변수의 불확실성을 산출한다(S220).Then, in the selected rainfall region, the vertically-oriented observations are used to reflect the single polarization variables Reflectivity, Doppler velocity, Spectrum width, and the dual polarization variables Differential reflectivity, and cross-correlation. The uncertainty of each observation variable according to the number of radar samples of the cross-correlation coefficient is calculated (S220).

각 관측변수들에 대한 불확실성 산출 과정(S220)은, 각 관측변수에 대해 방위각방향 혹은 시선방향으로 평균하여 샘플수를 조정하는 과정(S221), 고도별 편차 산출 과정(S222), 빈도 분포 함수 산출 과정(S223) 및 불확실성 산출 과정(S224)으로 이루어진다.Uncertainty calculation process (S220) for each observation variable, averaging each observation variable in the azimuth direction or a visual direction to adjust the number of samples (S221), deviation calculation process by altitude (S222), frequency distribution function calculation Process (S223) and uncertainty calculation process (S224).

구체적으로 설명하면, 우선, 샘플수 조정 과정(S221)은, 선택된 강우 영역에서 각 고도별 관측변수에 대한 방위각 및 레이더 시선방향으로 평균값을 산출하는 것에 의해 이루어진다. 즉, 강우영역에서 선택된 관측변수를 방위각 방향 및 레이더 시선방향으로 각각 평균함으로써 샘플수를 증가시키는 효과를 얻을 수 있다. 샘플수의 증가에 따른 통계적 불확실성의 감소를 설명하기 위해 관측된 관측자료를 방위각 방향, 레이더 시선방향으로 평균을 수행한다. 샘플수가 방위각 방향으로 증가할 때 레이더의 360도 회전과 상관없이 관측영역이 일정하므로 펄스 지속시간(dwell time)이 증가하는 효과를 얻을 수 있으며, 시선방향의 평균은 레이더의 샘플링 볼륨이 증가하는 효과를 얻을 수 있다. Specifically, first, the sample number adjustment process S221 is performed by calculating an average value in the azimuth angle and the radar line of sight for each observation variable for each altitude in the selected rainfall region. That is, the number of samples can be increased by averaging the observation variables selected in the rainfall region in the azimuth direction and the radar line of sight, respectively. To account for the reduction of statistical uncertainty with increasing number of samples, the observed observations are averaged in the azimuth and radar line of sight. When the number of samples increases in the azimuth direction, the observation area is constant regardless of the 360-degree rotation of the radar, so the pulse dwell time can be increased, and the average in the eye direction increases the sampling volume of the radar. Can be obtained.

이어서, 고도별 편차 산출 과정(S222)은, 산출된 평균값을 이용해 각 관측변수의 고도별 편차를, 수학식 1과 같이, 같은 고도에서 관측값과 평균값의 차에 의해 구한다.Subsequently, the altitude deviation calculation process (S222) calculates the altitude deviation of each observation variable using the calculated average value by the difference between the observation value and the average value at the same altitude, as shown in Equation (1).

이때, 관측변수의 평균값은 연직지향 관측에서 각 매 PPI(Plane Position Indication) 마다 구한다. 이러한 평균값 산출은, 강수계의 변동에 따른 단일 및 이중편파 변수의 변동을 제거하기 위하여 수행된다. 고도에 따라 산출된 서로 다른 평균값을 사용함으로써 고도에 따른 변수의 변동도 제거된다.At this time, the average value of the observation variable is obtained for each PPI (Plane Position Indication) in the vertical-oriented observation. This average value calculation is performed to eliminate variations in single and double polarization variables due to variations in precipitation system. By using different average values calculated according to the altitude, the variation of the variable with the altitude is also eliminated.

Figure 112013002448095-pat00008
Figure 112013002448095-pat00008

여기서, △X는 편차를, Xn ,h는 특정 고도 h에서의 n번째 관측값을,

Figure 112013002448095-pat00009
은 특정 고도 h에서의 평균값을 각각 나타낸다.Where ΔX is the deviation and X n , h are the nth observation at a specific altitude h,
Figure 112013002448095-pat00009
Represents the mean value at a specific altitude h, respectively.

그런 다음, 빈도 분포 함수 산출 과정(S223)은, 각 관측변수의 고도별 편차의 빈도 분포 함수를 구하는 것에 의해 이루어진다. Then, the frequency distribution function calculation process (S223) is performed by calculating the frequency distribution function of the deviation for each elevation of each observation variable.

이어서, 불확실성 산출 과정(S224)은, 각 관측변수들에 대한 불확실성(σX)을, 고도별 편차의 빈도 분포 함수를 이용하여 수학식 2 및 수학식 3과 같이 구하는 것에 의해 이루어진다.Subsequently, the uncertainty calculation process S224 is performed by obtaining the uncertainty σ X for each observation variable as in Equation 2 and Equation 3 using the frequency distribution function of the deviation for each elevation.

먼저, 관측변수 중 반사도와 차등반사도에 대한 불확실성은, 수학식 2를 통해 구해진다.First, the uncertainty of the reflectivity and the differential reflectivity among the observation variables is obtained through Equation 2.

Figure 112013002448095-pat00010
Figure 112013002448095-pat00010

여기서, σX는 불확실성을, H는 고도의 수를, N은 각 고도별 관측자료의 수를, Xn ,h는 관측값을,

Figure 112013002448095-pat00011
는 고도별 평균값을 각각 나타낸다.Where σ X is the uncertainty, H is the number of altitudes, N is the number of observations at each altitude, X n , h is the observations,
Figure 112013002448095-pat00011
Represents the average value for each altitude.

그리고, 관측변수 중 시선속도, 스펙트럼 폭 및 교차상관계수에 대한 불확실성은, 수학식 3을 통해 구해진다.Uncertainty about the line speed, the spectral width, and the cross-correlation coefficient among the observation variables is obtained through Equation 3.

Figure 112013002448095-pat00012
Figure 112013002448095-pat00012

여기서, σX는 불확실성을, H는 고도의 수를, N은 각 고도별 관측자료의 수를, Xn ,h는 관측값을,

Figure 112013002448095-pat00013
는 고도별 평균값을 각각 나타낸다.Where σ X is the uncertainty, H is the number of altitudes, N is the number of observations at each altitude, X n , h is the observations,
Figure 112013002448095-pat00013
Represents the average value for each altitude.

다음으로, 산출된 각 관측변수의 불확실성을 이용해 샘플링오차 품질지수를 산출한다(S230). Next, the sampling error quality index is calculated using the calculated uncertainty of each observation variable (S230).

샘플링오차 품질지수(Sampling error index, QSE) 산출 과정(S230)은, 제한된 샘플링으로 인한 오차를 지수화하는 과정으로, 본 실시예에서는 샘플수에 따른 통계적 불확실성의 변동성 분석 결과를 이용한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 각 관측변수의 평균에 대한 변동 분포를 샘플수에 따른 불확실성을 나타낸 결과, 샘플수가 증가할수록 불확실성이 감소함을 알 수 있다. Sampling error quality index (Sampling error index, Q SE ) calculation process (S230) is a process of indexing the error due to the limited sampling, in the present embodiment uses the results of the analysis of the variability of statistical uncertainty according to the number of samples. 4 and 5, as a result of the uncertainty according to the number of samples in the distribution of variation of the mean of each observation variable, it can be seen that the uncertainty decreases as the number of samples increases.

구체적으로, 먼저, 연직지향관측에서 획득된 각 샘플수에 따른 불확실성 분석 결과를 이용하여 최소자승법의 근사를 통해 수학식 4와 같은 지수함수 형태의 불확실성 추정방정식을 도출하는 과정(S231)이 수행된다.Specifically, first, a process of deriving an uncertainty estimation equation in the form of an exponential function, such as Equation 4, is performed by approximating the least squares method using an uncertainty analysis result according to the number of samples acquired in the vertical-oriented observation (S231). .

Figure 112013002448095-pat00014
Figure 112013002448095-pat00014

여기서, n은 샘플수를, x는 불확실성을 추정하고자 하는 관측변수를, a 및 b는 상수로 관측변수 x에 따라 변하는 값을 각각 나타낸다.Where n denotes the number of samples, x denotes an observation variable to estimate uncertainty, and a and b denote constants that vary depending on the observation variable x.

수학식 4에 따르면, a 및 b는 상수이므로 샘플수(n)로부터 불확실성을 계산할 수 있으며, 샘플수(n)는 레이더 자료의 헤더 정보로부터 획득할 수 있다.According to Equation 4, since a and b are constants, uncertainty can be calculated from the sample number n, and the sample number n can be obtained from the header information of the radar data.

그리고, a 및 b의 값은 최소자승법을 이용한 근사를 통하여 도출된 지수함수 형태의 불확실성 추정방정식에 의해 도출할 수 있고, 불확실성에 대한 최소자승 근사 예시를 도 5의 실선으로 표시하였고, 최소자승법을 이용하여 도출한 불확실성 추정방정식을 표시하였다. 각 관측변수별 상수 a 및 b는 표 1과 같다.In addition, the values of a and b can be derived from an uncertainty estimation equation in the form of an exponential function derived through the approximation using the least square method. An example of the least square approximation of the uncertainty is indicated by the solid line in FIG. The uncertainty estimation equations derived from the equations are presented. Constants a and b for each observation variable are shown in Table 1.

표 1. 각 관측변수에 대한 불확실성 추정방정식의 계수값(a) 및 지수값(b)      Table 1.Coefficients (a) and exponents (b) of the uncertainty estimation equation for each observed variable aa bb 반사도(ZH)Reflectivity (Z H ) 0.97560.9756 -0.3138-0.3138 시선속도(VR)Line speed (V R ) 0.44240.4424 -0.3389-0.3389 스펙트럼 폭(SW)Spectral Width (SW) 0.06980.0698 -0.2920-0.2920 차등반사도(ZDR)Differential Reflector (Z DR ) 0.63670.6367 -0.5011-0.5011 교차상관계수(ρHV)Cross correlation coefficient (ρ HV ) -1.0772-1.0772 -0.3880-0.3880

이어서, 도출된 수학식 4에 따른 불확실성 추정방정식을 이용하여 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출한다(S232).Next, the sampling error quality index of each observation variable is calculated using the uncertainty estimation equation according to Equation 4 (S232).

즉, 관측변수들 중 불확실성(σX)이 데시벨(dB) 단위로 계산된 반사도 및 차등반사도는 수학식 5를 통해 샘플링오차 품질지수를 산출하고, 불확실성(σX)이 선형비율의 단위로 계산된 시선속도, 스펙트럼 폭 및 교차상관계수는 수학식 6을 통해 샘플링오차 품질지수를 산출한다. That is, the reflectivity and differential reflectance of which uncertainty (σ X ) is calculated in decibels (dB) among the observation variables are calculated by Equation 5, and the uncertainty (σ X ) is calculated in units of linear ratio. The estimated line speed, spectral width, and cross correlation coefficient are used to calculate the sampling error quality index through Equation 6.

Figure 112013002448095-pat00015
Figure 112013002448095-pat00015

Figure 112013002448095-pat00016
Figure 112013002448095-pat00016

이러한 샘플링오차 품질지수(QSE)는 0 ~ 1의 범위를 가지며 1은 품질이 양호, 0은 품질이 좋지 않음을 나타낸다.
The sampling error quality index (Q SE ) ranges from 0 to 1, with 1 representing good quality and 0 representing poor quality.

도 3은, 도 2의 각 관측변수의 불확실성 산출 과정에 있어서, 고도(range)와 방위각(azimuth)에 따른 편차의 2차원 빈도 분포 그래프이다. 여기서, 본 실시예에서는, 2010년 9월 11일 사례를 이용하였으며, 관측변수의 평균값으로부터 편차를 수학식 1을 통해 구하였으며, 상단부는 시선방향에 대한 편차분포를 나타내며, 하단부는 방위각 방향에 대한 편차의 분포를 나타낸다. FIG. 3 is a two-dimensional frequency distribution graph of deviations according to a range and azimuth in the process of calculating the uncertainty of each observation variable of FIG. 2. In this embodiment, the case of September 11, 2010 was used, the deviation from the average value of the observed variables was obtained through Equation 1, the upper portion shows the deviation distribution with respect to the visual direction, the lower portion with respect to the azimuth direction Indicates the distribution of the deviations.

도 3을 참조하면, + 모양은 각 고도에서의 방위각 방향으로 평균한 평균값이고, 수평막대는 표준편차를 나타내고, 상단부의 시선방향 분포에서 교차상관계수의 편차를 제외한 다른 관측변수의 편차는 0 근처에 위치함을 알 수 있으며, 교차상관계수 편차의 넓게 퍼진 분포는 약한 강수로 인해 발생한 것으로 추정할 수 있다. 그리고, 차등반사도는 방위각 방향으로 파동형의 모양을 보이는데, 이는 지형에 의한 효과로 인해 발생한 것으로 추정할 수 있다.
Referring to Figure 3, the + shape is the average value in the azimuth direction at each altitude, the horizontal bar represents the standard deviation, the deviation of the other observation variables except the deviation of the cross-correlation coefficient in the visual distribution of the upper end is near zero The wide spread distribution of the cross-correlation deviation can be assumed to be due to weak precipitation. In addition, the differential reflection shows a wave shape in the azimuth direction, which can be estimated to be caused by the terrain effect.

도 4는, 도 2의 각 관측변수의 불확실성 산출 과정에 따라 산출된 각 관측변수별 샘플수에 따른 불확실성의 변동을 나타낸 예시도이다. 여기서, 본 실시예에서는 원 관측자료의 샘플수를 2010년 6월 28일 42개, 2010년 9월 11일 및 2011년 5월 11일 각 128개로 적용하였고, 샘플수의 증가는 방위각 및 시선방향으로 평균하는 것에 의해 이루어졌다.FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a variation of uncertainty according to the number of samples of each observation variable calculated according to the uncertainty calculation process of each observation variable of FIG. 2. In this embodiment, the number of samples of the original observation data was applied to 42 samples on June 28, 2010, September 11, 2010, and May 11, 2011, respectively. By averaging.

도 4를 참조하면, + 모양은 방위각 방향으로 평균한 불확실성 값을, ● 모양은 관측거리(시선)방향으로 평균한 불확실성을 각각 나타내는데, 붉은색은 2010년 6월 28일을, 녹색은 2010년 9월 11일을, 푸른색은 2011년 5월 11일을 표시한다. 또한, 관측변수 중 교차상관계수를 제외하고 방위각 및 시선방향으로 평균하는 것에 따라 불확실성의 큰 변화가 없음을 알 수 있다. 교차상관계수의 경우 시선방향으로 평균하였을 때 불확실성의 감소가 더 뚜렷하게 나타남을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, the + shape represents an uncertainty value averaged in the azimuth direction, and the shape represents an uncertainty averaged in the viewing distance (line of sight) direction, with red being June 28, 2010 and green being 2010. September 11, blue indicates May 11, 2011. In addition, it can be seen that there is no significant change in uncertainty by averaging in the azimuth angle and the visual direction except for the cross correlation coefficient among the observation variables. In the case of cross-correlation coefficients, the uncertainty decreases more clearly when averaged in the visual direction.

예를 들어, 2010년 9월 11일 사례의 경우, 교차상관계수의 불확실성이 크게 나타났으나 샘플수 증가에 따른 불확실성 감소 효과가 더 크게 나타남을 알 수 있다.For example, in the case of September 11, 2010, the cross-correlation coefficient of uncertainty was large, but the uncertainty reduction effect of the increase in the number of samples was more significant.

그리고, 스펙트럼 폭, 차등반사도 및 교차상관계수의 샘플수에 따른 통계적 불확실성은 샘플수가 커질수록 특정 값으로 수렴하는 형태를 보인다.Statistical uncertainty according to the number of samples of the spectral width, the differential reflectance, and the cross-correlation coefficients converges to a specific value as the number of samples increases.

그리고, 반사도 및 차등반사도의 통계적 불확실성은 샘플수가 약 500개일 때 각 1.2dBZ와 0.2dBZ 값을 가지는데, 각각 1dBZ와 0.2dBZ의 오차는 강우 추정시 18%의 오차를 발생시킨다. 따라서 샘플링오차를 최대한으로 줄이기 위해서는 적어도 500개의 샘플수를 가지도록 관측변수를 평균하는 것이 필요함을 알 수 있다.
The statistical uncertainty of the reflectivity and the differential reflectivity has values of 1.2 dBZ and 0.2 dBZ, respectively, when the number of samples is about 500, and errors of 1 dBZ and 0.2 dBZ, respectively, cause an error of 18% when estimating rainfall. Therefore, it can be seen that in order to reduce the sampling error to the maximum, it is necessary to average the observation variables to have at least 500 samples.

도 5는, 도 4의 관측변수별 샘플수에 따른 불확실성 그래프에서 최소자승법을 이용하여 지수함수로 근사한 불확실성 추정방정식을 나타낸 그래프로, 관측변수의 평균에 대한 변동 분포를 샘플수에 따른 불확실성으로 나타낸 것이다. 여기서, 본 실시예에서는, 샘플수에 따른 관측자료의 불확실성을 정량화하여 품질지수를 산출하기 위해, 관측자료를 방위각 및 시선방향으로 이동 평균함으로써 샘플수 증가에 따른 변동량의 변화를 구하였다.FIG. 5 is a graph showing an uncertainty estimation equation approximated by an exponential function using the least square method in the uncertainty graph according to the number of samples for each observation variable. FIG. 5 shows the distribution of variation in the mean of the observation variables as the uncertainty according to the number of samples. will be. Here, in this embodiment, in order to quantify the uncertainty of the observation data according to the number of samples to calculate the quality index, the variation of the variation according to the increase in the number of samples was obtained by moving and averaging the observation data in the azimuth and visual directions.

도 5를 참조하면, 샘플수가 증가할수록 관측변수의 불확실성이 감소함을 알 수 있다.
Referring to FIG. 5, it can be seen that the uncertainty of the observation variable decreases as the number of samples increases.

도 6은, 도 2의 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수 산출 과정을 실제 적용한 예를 나타낸 예시도로, (a)는 반사도, (b)는 시선속도, (c)는 스펙트럼 폭, (d)는 차등반사도, (e)는 교차상관계수를 각각 나타낸다. 여기서, 본 실시예에서는 2010년 9월 2일 11시 22분 비슬산 레이더 자료의 각 방위각별 샘플수(n=64)에 대해 산출한 각 관측변수별 샘플링오차 품질정보를 나타낸다.6 is an exemplary view showing an example of actually applying the sampling error quality index calculation process of each observation variable of Figure 2, (a) is the reflectivity, (b) the line speed, (c) the spectral width, (d) (E) shows the cross-correlation coefficient, respectively. Here, in the present embodiment, the sampling error quality information for each observation variable is calculated for the number of samples (n = 64) for each azimuth of the bismuth radar data on September 22, 2010 at 11:22.

도 6의 (a) 내지 (e)를 참조하면, 샘플링오차 품질정보는, 반사도의 경우 0.5542, 시선속도에서는 0.8899, 스펙트럼 폭에서는 0.6447, 차등반사도에서는 0.8833, 교차상관계수에서는 0.9831로 나타남을 알 수 있다.
Referring to (a) to (e) of FIG. 6, the sampling error quality information is 0.5542 for the reflectance, 0.8899 for the viewing speed, 0.6447 for the spectral width, 0.8833 for the differential reflectivity, and 0.9831 for the cross correlation coefficient. have.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

또한, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 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 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the apparatus and method according to the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and also include a carrier wave (for example, transmission through the Internet). The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

10. 연직지향 관측 시스템 20. 샘플링오차 품질지수 산출 시스템10. Vertical Orientation Observation System 20. Sampling Error Quality Index Calculation System

Claims (11)

연직지향 관측자료로부터 생성된 관측변수의 연직프로파일 자료와, 강우영역의 최고 높이와 최저 높이에 대한 정보를 이용해 강우영역을 선택하는 단계;
선택된 강우영역에서 반사도, 시선속도, 스펙트럼 폭, 차등반사도 및 교차상관계수를 포함하는 관측변수 각각의 레이더 샘플수에 따른 불확실성을 산출하는 단계; 및
산출된 각 관측변수의 불확실성을 이용해 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출하는 단계;를 포함하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
Selecting a rainfall region using vertical profile data of observation variables generated from vertical-oriented observation data and information on the highest and lowest heights of the rainfall region;
Calculating uncertainty according to the number of radar samples of each of the observation variables including reflectance, line speed, spectral width, differential reflectance, and cross-correlation coefficient in the selected rainfall region; And
Calculating a sampling error quality index of each observation variable using the calculated uncertainty of each observation variable.
제1항에 있어서,
상기 불확실성 산출 단계는, 상기 관측변수에 대해 방위각 방향 및 시선방향으로 평균값을 산출하여 샘플수를 조정하는 단계;
산출된 각 관측변수의 고도별 평균값과 해당 관측값의 차를 통해 고도별 편차를 산출하는 단계; 및
산출된 각 관측변수의 고도별 편차를 이용해 각 관측변수의 불확실성을 산출하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
The method of claim 1,
The uncertainty calculating step may include: adjusting an average number of samples by calculating an average value in the azimuth direction and the visual direction with respect to the observation variable;
Calculating a deviation for each altitude based on a difference between the calculated average value of each observation variable and the corresponding observation value; And
And calculating an uncertainty of each observation variable by using the calculated deviation of each observation variable for each altitude.
제2항에 있어서,
상기 고도별 편차를 산출하는 단계는, 상기 관측변수에 대해 방위각 방향으로 평균하여 고도별 평균값을 산출하는 단계; 및
산출된 고도별 평균값과 각 관측변수의 편차를 이용하여 빈도 분포 함수를 도출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
The method of claim 2,
The calculating of the deviation for each altitude may include calculating an average value for each altitude by averaging in the azimuth direction with respect to the observation variable; And
And deriving a frequency distribution function using the calculated average value for each altitude and the deviation of each observation variable.
제3항에 있어서,
상기 관측변수 중 반사도 및 차등반사도 각각의 불확실성은, 산출된 각 편차를 이용하여 아래 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
Figure 112013002448095-pat00017

(여기서, σX는 불확실성을, H는 고도의 수를, N은 각 고도별 관측자료의 수를, Xn ,h는 관측값을,
Figure 112013002448095-pat00018
는 고도별 평균값을 각각 나타낸다.)
The method of claim 3,
The uncertainty of each of the reflectivity and the differential reflectivity among the observation variables is calculated by the following equation using the calculated deviations.
Figure 112013002448095-pat00017

Where σ X is the uncertainty, H is the number of altitudes, N is the number of observations at each altitude, X n , h is the observation,
Figure 112013002448095-pat00018
Indicates the average value for each altitude.)
제3항에 있어서,
상기 관측변수 중 시선속도, 스펙트럼 폭 및 교차상관계수 각각의 불확실성은, 산출된 각 편차를 이용하여 아래 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
Figure 112013002448095-pat00019

(여기서, σX는 불확실성을, H는 고도의 수를, N은 각 고도별 관측자료의 수를, Xn ,h는 관측값을,
Figure 112013002448095-pat00020
는 고도별 평균값을 각각 나타낸다.)
The method of claim 3,
The uncertainty of each of the observation variables, the gaze velocity, the spectral width, and the cross-correlation coefficient, is calculated by the following equation using the calculated deviations.
Figure 112013002448095-pat00019

Where σ X is the uncertainty, H is the number of altitudes, N is the number of observations at each altitude, X n , h is the observation,
Figure 112013002448095-pat00020
Indicates the average value for each altitude.)
제1항에 있어서,
상기 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출하는 단계는, 샘플수에 따른 각 관측변수의 불확실성 분석 결과를 통해 불확실성 추정방정식을 도출하는 단계; 및
도출된 불확실성 추정방정식을 이용하여 각 관측변수의 샘플링오차 품질지수를 산출하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
The method of claim 1,
The calculating of the sampling error quality index of each observation variable may include deriving an uncertainty estimation equation through an uncertainty analysis result of each observation variable according to the number of samples; And
Calculating a sampling error quality index of each observation variable using the derived uncertainty estimation equation.
제6항에 있어서,
상기 불확실성 추정방정식은, 상기 각 관측변수에 대한 방위각 방향 및 시선방향으로 평균값을 산출하는 것에 의해 획득된 샘플수를 이용한 최소자승법을 통해 아래 수학식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
Figure 112013002448095-pat00021

(여기서, n은 샘플수를, x는 불확실성을 추정하고자 하는 관측변수를, a 및 b는 상수로 관측변수 x에 따라 변하는 값을 각각 나타낸다.)
The method according to claim 6,
The uncertainty estimation equation is a sampling error quality index calculation method, characterized in that derived by the following equation through the least-squares method using the number of samples obtained by calculating the average value in the azimuth direction and the visual direction for each observation variable .
Figure 112013002448095-pat00021

(Where n is the number of samples, x is the observation variable for which you want to estimate uncertainty, and a and b are constants that represent values that vary with observation variable x.)
제7항에 있어서,
상기 관측변수 중 반사도 및 차등반사도의 품질지수는 도출된 불확실성 추정방정식을 이용하여 아래 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
Figure 112013002448095-pat00022
The method of claim 7, wherein
The method of calculating the quality of sampling error, characterized in that the quality index of reflectivity and differential reflectivity among the observation variables is calculated by the following equation using the derived uncertainty estimation equation.
Figure 112013002448095-pat00022
제8항에 있어서,
상기 관측변수 중 시선속도, 스펙트럼 폭 및 교차상관계수의 품질지수는, 도출된 불확실성 추정방정식을 이용하여 아래 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
Figure 112013002448095-pat00023
9. The method of claim 8,
The quality index of the gaze velocity, the spectral width, and the cross-correlation coefficient among the observation variables are calculated by the following equation using the derived uncertainty estimation equation.
Figure 112013002448095-pat00023
제9항에 있어서,
상기 샘플링오차 품질지수는 0 내지 1의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 샘플링오차 품질지수 산출 방법.
10. The method of claim 9,
The sampling error quality index is a sampling error quality index calculation method characterized in that it has a range of 0 to 1.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 디지털 신호 처리 장치에 의해 판독되고 실행될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체.A recording medium having recorded thereon a program which can be read and executed by a digital signal processing apparatus for performing the method of any one of claims 1 to 10.
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