KR101497100B1 - 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치 - Google Patents

실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로별 과거 침수 이력과 평균 고도 및 실시간 교통 정보에다가 도로별 실시간 누적강우량을 더하여 이들을 토대로 하여 도로별 침수 위험 정도를 나타내는 도로별 실시간침수위험 지수를 예측하고 표출함으로써 도로 침수로 인한 재해를 대비하여 인적 및 물적 피해를 최소화할 수 있도록 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 강우로 인하여 유발되는 도로망 지도에 포함되어 있는 도로들에 대한 침수 위험 지수를 예측하는 방법에 있어서, 도로별 과거 침수 이력을 이용하여 도로별 침수이력 지수를 산출하는 제1단계; 도로별 평균 고도를 이용하여 도로별 고도 지수를 산출하는 제2단계; 상기 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 이용하여 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 제3단계; 도로별 침수위험강우량과 도로별 실시간누적강우량을 이용하여 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 제4단계; 실시간 교통 정보를 이용하여 도로별 돌발 지수를 결정하는 제5단계; 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수 및 상기 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 제6단계; 및 상기 실시간 침수위험 지수를 지도기반으로 표출하는 제7단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법을 기술적 요지로 한다.
그리고 본 발명은, 도로망 지도 정보와 함께, 도로망 지도에 포함된 도로별 평균 고도 정보와 과거 침수이력 정보 및 과거 누적강수량 정보를 저장하는 데이터저장부; 도로망 지도에 포함된 도로별 실시간 누적강우량 정보와 함께, 실시간 교통 정보를 수신하는 데이터수신부; 상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수이력 지수를 산출하는 침수이력지수산출부; 상기 도로별 평균 고도를 입력받아 도로별 고도 지수를 산출하는 고도지수산출부; 상기 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 입력받아 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 기본침수위험지수산출부; 상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수위험강우량을 설정하고, 상기 도로별 실시간 누적강우량 정보를 입력받아 도로별 실시간누적강우량을 설정하며, 상기 도로별 침수위험강우량과 상기 도로별 실시간누적강우량로부터 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 현재강우량지수산출부; 상기 실시간 교통 정보로부터 도로별 돌발 지수를 결정하는 돌발지수결정부; 상기 도로별 기본침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수 및 상기 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 실시간침수위험지수예측부; 및 상기 도로별 실시간 침수위험 지수를 상기 도로망 지도 정보에 적용시켜 표출하는 실시간침수위험지수표출부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치도 기술적 요지로 한다.

Description

실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치{Prediction methods and apparatus of flood risk index for roads considering real-time accumulation rainfall}
본 발명은 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로별 과거 침수 이력과 평균 고도 및 실시간 교통 정보에다가 도로별 실시간 누적강우량을 더하여 이들을 토대로 하여 도로별 침수 위험 정도를 나타내는 도로별 실시간침수위험 지수를 예측하고 표출함으로써 도로 침수로 인한 재해를 대비하여 인적 및 물적 피해를 최소화할 수 있도록 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 도시 지역은 인구 밀도가 상대적으로 높고 건축물을 포함한 각종 사회기반 시설물이 집중된 구조임에 따라 단위시간 동안 많은 비가 내리는 상황에서는 도로가 침수되면서 교통 체증 및 차량 고립 등을 유발하여 물질적 및 경제적 손실을 발생하게 된다.
이러한 도로의 침수로 인해 발생하는 물질적 및 경제적 손실을 최소화하기 위해서는 도로에 대한 침수 상황을 정확하게 확인할 수 있어야 한다. 이를 위해 도로마다 감지센서 등의 물리적인 장치를 설치하여 도로의 침수 상황을 확인하고자 하는 방안이 제시되고 있다.
그러나 상기한 방안은 전지역의 모든 도로마다 상기 감지센서 등의 물리적인 장치를 설치해야 하고 이의 원활한 작동을 위해 주기적으로 유지 관리해야 하므로 많은 어려움이 있으므로 전지역의 모든 도로를 포함하기에는 거의 불가능하다.
이에 따라 상기와 같은 감지센서 등의 물리적인 장치를 설치하지 않고 전지역 걸쳐 있는 모든 도로의 침수 상황을 실시간으로 정확하게 예측하여 표출할 수 있는 기술에 대한 연구 개발이 절실한 실정이다.
국내 특허등록공보 제10-1202841호, 2012.11.13.자 등록.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 도로의 침수로 인한 교통 체증 및 차량 고립 등으로 유발되는 물질적 및 경제적 손실을 최소화할 수 있도록 하기 위하여, 도로별 과거 침수 이력과 평균 고도 및 실시간 교통 정보에다가 도로별 실시간 누적강우량을 더하여 이들을 토대로 하여 도로별 침수 위험 정도를 나타내는 도로별 실시간침수위험 지수를 정확하게 예측하여 표출할 수 있는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법은, 강우로 인하여 유발되는 도로망 지도에 포함되어 있는 도로들에 대한 침수 위험 지수를 예측하는 방법에 있어서, 도로별 과거 침수 이력을 이용하여 도로별 침수이력 지수를 산출하는 제1단계; 도로별 평균 고도를 이용하여 도로별 고도 지수를 산출하는 제2단계; 상기 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 이용하여 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 제3단계; 도로별 침수위험강우량과 도로별 실시간누적강우량을 이용하여 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 제4단계; 실시간 교통 정보를 이용하여 도로별 돌발 지수를 결정하는 제5단계; 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수 및 상기 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 제6단계; 및 상기 실시간 침수위험 지수를 지도기반으로 표출하는 제7단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치는, 도로망 지도 정보와 함께, 도로망 지도에 포함된 도로별 평균 고도 정보와 과거 침수이력 정보 및 과거 누적강수량 정보를 저장하는 데이터저장부; 도로망 지도에 포함된 도로별 실시간 누적강우량 정보와 함께, 실시간 교통 정보를 수신하는 데이터수신부; 상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수이력 지수를 산출하는 침수이력지수산출부; 상기 도로별 평균 고도를 입력받아 도로별 고도 지수를 산출하는 고도지수산출부; 상기 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 입력받아 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 기본침수위험지수산출부; 상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수위험강우량을 설정하고, 상기 도로별 실시간 누적강우량 정보를 입력받아 도로별 실시간누적강우량을 설정하며, 상기 도로별 침수위험강우량과 상기 도로별 실시간누적강우량로부터 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 현재강우량지수산출부; 상기 실시간 교통 정보로부터 도로별 돌발 지수를 결정하는 돌발지수결정부; 상기 도로별 기본침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수 및 상기 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 실시간침수위험지수예측부; 및 상기 도로별 실시간 침수위험 지수를 상기 도로망 지도 정보에 적용시켜 표출하는 실시간침수위험지수표출부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 의한 본 발명은, 물리적인 장치 등을 도로망지도에 포함되어 있는 모든 도로에 설치하지 않아도 강우로 인한 도로의 침수위험 지수를 정확도 있게 실시간으로 예측하고 이러한 도로의 침수위험 지수를 지도 기반으로 표출하는 시스템을 제공함으로써, 강우로 인한 도로 침수에 의해 발생하는 물질적 및 경제적 손실을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 전체 과정을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 과정을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 과정을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 돌발 지수를 결정하는 과정을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 실시간침수위험 지수를 예측하는 과정을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 실시간침수위험 지수에 대한 예측 상태를 도시한 예시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 실시간침수위험 지수에 대한 표출 상태를 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치의 전체 구성을 도시한 블록도.
본 발명에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치는, 전국 도로망 혹은 광역 단위 도로망을 대상으로 하여 강우로 인한 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하여 표출함으로써 도로 침수로 인한 물질적 및 경제적 피해를 줄일 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치는, 각 도로에 감지센서 등과 같은 물리적인 장치를 별도로 설치하지 않고 도로별 실시간 침수위험 지수를 정확도 높게 예측하여 표출할 수 있는 것이 특징이다.
이러한 특징은, 감지센서 등과 같은 물리적인 장치를 이용하지 않고 과거 침수 이력과 도로별 평균 고도 및 실시간 교통 정보에다가 실시간 누적강우량을 더하여 이들을 토대로 하여 도로별 침수 위험 정도를 나타내는 침수 위험 지수를 정확성 있게 예측하여 지도기반으로 표출하는 구성에 의해 달성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 전체 과정을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 과정을 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 과정을 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 돌발 지수를 결정하는 과정을 도시한 블록도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 실시간침수위험 지수를 예측하는 과정을 도시한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 실시간침수위험 지수에 대한 예측 상태를 도시한 예시도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법의 도로별 실시간침수위험 지수에 대한 표출 상태를 도시한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치의 전체 구성을 도시한 블록도이다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 도로별 침수이력 지수를 산출하는 제1단계, 도로별 고도 지수를 산출하는 제2단계, 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 제3단계, 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 제4단계, 도로별 돌발 지수를 결정하는 제5단계, 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 제6단계, 및 도로별 실시간 침수위험 지수를 지도기반으로 표출하는 제7단계로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제1단계인 도로별 침수이력 지수를 산출하는 단계(S110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 도로별 과거 침수 이력을 이용하여 도로별 침수이력 지수를 산출하는 단계이다.
이는 도로망 지도 정보에 포함된 도로 중에서 과거 일정기간 동안 실제 침수되었거나, 혹은 침수로 인해 통제되었던 도로를 위치정보가 포함되도록 추출하여 해당 도로별 침수 건수를 누적한 후 이를 토대로 하여 도로별 침수이력 지수를 산출하는 딘계이다.
단, 최근 5년 동안에 발생한 도로별 침수 건수를 토대로 하여 도로별 침수이력 지수를 산출하는 것이 가장 바람직한데, 5년 미만은 상대적으로 범위가 좁고 5년 이상은 상대적으로 범위가 넓기 때문이다.
즉, 최근 5년 동안 소방방재청의 일일재난종합상황보고 내용 및 관련된 기사 내용 등을 통해 추출하여 실 영사(위성) 사진과 대조하여 침수된 도로를 지도 레이어로 제작하고, 최근 5년 동안 지적공사에서 제작한 침수흔적도와 도로의 지도 레이어를 통해 침수 영역에 포함되어 있는 도로 벡터 데이터를 추출한 후, 추출된 침수 이력이 있는 도로 레이어에 포함된 도로 링크 데이터들에 대한 침수이력 지수를 에 산출하는 것이다.
이때 도로별 침수이력 지수는 상기와 같은 과정에 의해 추출한 도로별 침수 건수를 누적한 후 아래의 (수학식 1)에 의해 산출하는데, 그 결과는 0보다 크고 1과 같거나 작은 값이다. 즉, 도로별 침수이력 지수가 높을수록 과거 일정기간 동안 침수 이력이 있는 도로 중에서도 침수 건수가 많다는 것을 의미한다.
Figure 112013086868701-pat00001
상기 제2단계인 도로별 고도 지수를 산출하는 단계(S120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 도로별 평균 고도를 이용하여 도로별 고도 지수를 산출하는 단계이다.
즉, 수치지형도와 도로 벡터 데이터로 구성된 지도 레이어를 맵핑하여 각 도로 링크 데이터에 포함된 고도 포인터를 추출하고, 각 도로 링크 데이터의 고도 포인터들에 대한 평균을 산출하여 각 도로 링크 데이터의 고도 값을 결정한 후, 도로 링크 데이터의 고도 값들에 대해 Natural Breaks 기법을 적용하여 10등급으로 구분하는 것이다.
이때 도로 링크 데이터의 고도 값들에 대한 고도 등급을 구분하는 기준은 아래의 (표 1)과 같다.
등급 도로별 DEM 고도(elev)
10 elev <= 11.673200
9 11.673200 < elev <= 25.847000
8 25.847000 < elev <= 41.591002
7 41.591002 < elev <= 58.647334
6 58.647334 < elev <= 78.193001
5 78.193001 < elev <= 101.944500
4 101.944500 < elev <= 132.669624
3 132.669624 < elev <= 180.331569
2 180.331569 < elev <= 273.621994
1 elev > 273.621994
그리고 상기와 같이 구분하는 도로별 고도 등급을 이용하여 도로별 고도 지수를 산출하는데, 이는 도로별 고도 등급을 아래의 (수학식 2)에 적용시켜 산출한다.
Figure 112013086868701-pat00002
즉, 도로별 고도 지수는 1~0.1의 값을 가지는데, 도로별 고도 지수가 높을수록 도로의 고도가 낮기 때문에 침수 위험이 크다는 것을 의미이다.
상기 제3단계인 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 단계(S130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1단계에서 산출한 도로별 침수이력 지수와 상기 제2단계에서 산출한 도로별 고도 지수를 이용하여 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 단계이다.
이때 도로별 기본침수위험 지수는 도로별 침수이력 지수와 도로별 고도 지수를 아래의 (수학식 3)에 적용하여 산출한다.
Figure 112013086868701-pat00003
즉, 도로별 침수이력 지수와 도로별 고도 지수에 서로 다른 가중치를 적용시켜 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 것으로, 이렇게 산출된 도로별 기본침수위험 지수는 0보다는 크고 1과 같거나 작은 값이 되는데, 높을수록 침수 위험이 크다는 것을 의미한다.
상기 제4단계인 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 단계(S140)는, 도 3에 도시된 바와 같이 도로별 침수위험강우량과 도로별 실시간누적강우량을 이용하여 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 단계이다.
즉, 도로의 침수 위험을 높이는 강우량과 실제 도로에 내리는 실시간 강우량을 비교하여 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 것이다.
이때 도로별 침수위험강우량은 일정기간 동안 과거에 침수가 발생한 기상 관측지점별 과거 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량의 최댓값들에 대한 최솟값을 토대로 하여 역거리 가중치법을 적용시켜 확률적으로 산출한 도로별 15분침수위험강우량, 1시간침수위험강우량, 및 12시간침수위험강우량으로 결정한다.
즉, 최근 10년 동안 기상청의 기상 데이터와 소방방재청의 재해연보 등을 참고하여 재해기간에 대하여 기상 관측지점별 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량의 최댓값들을 추출한 후 이들에 대한 최솟값을 구한다.
그런 다음 상기 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량을 미관측지점에 대한 추정치 산정을 주변 관측 지점들 중 거리가 가까울수록 관측치의 영향을 크게 반영하는 기법으로 정의되는 아래의 (수학식 4)인 역거리 가중치법에 적용하여 도로별 15분침수위험강우량, 1시간침수위험강우량, 12시간침수위험강우량을 결정한다.
그리고 도로별 실시간누적강우량은 기상 관측지점별 실시간 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량을 토대로 하여 역거리 가중치법을 적용시켜 확률적으로 산출한 도로별 현재15분누적강우량, 현재1시간누적강우량, 및 현재12시간누적강우량으로 결정한다.
즉, 기상청으로부터 1분 단위로 공시하는 실시간 성격의 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량을 획득한다. 그런 다음 아래의 (수학식 4)인 역거리 가중치법을 적용하여 도로별 현재15분누적강우량, 현재1시간누적강우량, 및 현재12시간누적강우량으로 결정한다.
Figure 112013086868701-pat00004
여기서,
Figure 112013086868701-pat00005
이고,
Figure 112013086868701-pat00006
)이며,
Figure 112013086868701-pat00007
는 위치
Figure 112013086868701-pat00008
에서 예측하고자 하는 값(추정 강우량)이고,
Figure 112013086868701-pat00009
는 관측지점
Figure 112013086868701-pat00010
에서의 관측 값(실측 강우량)이며,
Figure 112013086868701-pat00011
은 관측지점의 수이고,
Figure 112013086868701-pat00012
는 관측지점
Figure 112013086868701-pat00013
에 사용할 가중치(거리가 증가함에 따라 가중치 작아짐)이며,
Figure 112013086868701-pat00014
는 관측지점
Figure 112013086868701-pat00015
와 예측지점
Figure 112013086868701-pat00016
사이의 거리이고,
Figure 112013086868701-pat00017
는 거리에 따른 가중치의 변화정도를 결정하는 값(일반적으로 2를 사용)이다.
상기와 같이 설정되는 도로별 침수위험강우량과 도로별 실시간누적강우량을 아래의 (수학식 5)에 적용하여 도로별 현재강우량 지수를 산출한다.
Figure 112013086868701-pat00018
상기 제5단계인 도로별 돌발 지수를 결정하는 단계(S150)는, 도 4에 도시된 바와 같이 실시간 교통정보를 이용하여 도로의 통제 여부를 나타내는 도로별 돌발 지수를 결정하는 단계이다.
즉, 경찰청과 도로교통공단에 의해 제공되는 교통알림 e와 소셜 네트워크 서비스 등에 의해 제공되는 교통정보 상황 XML 페이지를 파싱하여 정보를 획득하고, 좌표값이 존재하는 경우 현재 통제된 도로 정보를 입력한 후 좌표값에 매핑되는 포인터 타입의 지도 데이터를 생성한다.
그런 다음 포인터 지도 데이터와 도로 링크 지도 데이터를 매핑하여 통제 도로 좌표 포인터를 포함하는 도로 링크를 추출한 후 추출된 도로 링크의 실시간 침수위험 지수를 업데이트한다.
이때 도로별 실시간 침수위험 지수는 침수가 발생한 도로인 경우에 1로 업데이트되고, 침수가 발생하지 않은 도로인 경우에 0으로 유지된다. 즉, 도로별 실시간 침수위험 지수는 침수 발생 여부에 따라 1 또는 0으로 결정된다.
상기 제6단계인 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 단계(S160)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제3단계에서 산출한 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 제4단계에서 산출한 도로별 현재강우량 지수 및 상기 제5단계에서 결정한 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 단계이다.
이때 도로별 실시간 침수위험 지수는 일반 단계, 관심 단계, 주의 단계, 경계 단계, 및 심각 단계로 구분하여 예측한다.
즉, 도로별 돌발 지수가 1인 경우, 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수에 관계없이 심각 단계로 예측하고, 상기 돌발 지수가 1이 아닌 경우, 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수에 따라 예측한다.
그리고 도로별 돌발지수가 1이 아니고 도로별 기본 침수위험 지수가 0.8 이상인 경우, 도로별 현재강우량 지수가 0.6 미만이면 일반 단계, 0.6 이상이고 0.7 미만이면 관심 단계, 0.7 이상이고 0.8 미만이면 주의 단계, 0.8 이상이고 0.9 미만이면 경계 단계, 0.9 이상이고 1.0 이하면서 심각 단계로 각각 예측한다.
그리고 도로별 돌발 지수가 1이 아니고 도로별 기본 침수위험 지수가 0.8 미만인 경우, 도로별 현재강우량 지수가 0.8 미만이면 일반 단계, 0.8 이상이고 1.0 미만이면 관심 단계, 1.0 이상이고 1.2 미만이면 주의 단계, 1.2 이상이고 1.5 미만이면 경계 단계, 1.5 이상이고 2.0 이하면서 심각 단계로 각각 예측한다.
따라서 도 6에 도시된 바와 같이 특정 도로에 대한 현재강우량 지수를 결정하는 현재15분누적강우량, 현재1시간누적강우량, 및 현재12시간누적강우량을 임의로 입력하면 이에 대응되는 실시간 침수위험 지수가 자동으로 예측 가능하다.
상기 제7단계인 도로별 실시간 침수위험 지수를 표출하는 단계(S170)는, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제6단계에서 예측한 도로별 실시간 침수위험 지수를 지도기반으로 표출하는 단계이다.
즉, 현재강우량 지수를 결정하는 현재15분누적강우량, 현재1시간누적강우량, 및 현재12시간누적강우량을 실시간으로 표시하고, 강우로 인해 통제된 도로명과 통제상황을 표시하며, 이와 동시에 예측된 도로별 실시간 침수위험 지수가 단계별로 구분되도록 도로 링크 지도에 표시한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치(100)는, 데이터저장부(110), 데이터수신부(120), 침수이력지수산출부(130), 고도지수산출부(140), 기본침수위험지수산출부(150), 현재강우량지수산출부(160), 돌발지수산출부(170), 실시간침수위험지수예측부(180), 및 실시간침수위험지수표출부(190)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 데이터저장부(110)는, 도로망 지도 정보와 함께, 도로망 지도 정보에 포함된 도로별 평균 고도 정보와 과거 침수이력 정보 및 과거 누적강수량 정보를 저장하는 역할을 하는 것이다.
상기 데이터수신부(120)는 도로망 지도 정보에 포함된 도로별 실시간 누적강우량 정보와 함께 실시간 교통 정보를 수신하는 역할을 하는 것이다.
상기 침수이력지수산출부(130)는 상기한 제1단계를 수행하는 것으로, 이는 상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수이력 지수를 산출하는 역할을 하는 것이다.
상기 고도지수산출부(140)는 상기한 제2단계를 수행하는 것으로, 이는 도로별 평균 고도를 입력받아 도로별 고도 지수를 산출하는 역할을 하는 것이다.
상기 기본침수위험지수산출부(150)는 상기한 제3단계를 수행하는 것으로, 이는 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 입력받아 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 역할을 하는 것이다.
상기 현재강우량지수산출부(160)는 상기한 제4단계를 수행하는 것으로, 이는 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수위험강우량을 설정하고 도로별 실시간 누적강우량 정보를 입력받아 도로별 실시간누적강우량을 설정하며 도로별 침수위험강우량과 상기 도로별 실시간누적강우량로부터 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 역할을 하는 것이다.
상기 돌발지수결정부(170)는 상기한 제5단계를 수행하는 것으로, 이는 실시간 교통 정보로부터 도로별 돌발 지수를 결정하는 역할을 하는 것이다.
상기 실시간침수위험지수예측부(180)는 상기한 제6단계를 수행하는 것으로, 이는 도로별 기본침수위험 지수와 도로별 현재강우량 지수 및 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 역할을 하는 것이다.
상기 실시간침수위험지수표출부(190)는 도로별 실시간 침수위험 지수를 상기 도로망 지도 정보에 적용시켜 표출하는 역할을 하는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법 및 그 장치는, 도로망지도에 포함되어 있는 모든 도로에 대하여 강우로 인한 침수위험 지수를 정확도 있게 실시간으로 예측하고 이를 지도 기반으로 표출하는 시스템을 제공함으로써 강우로 인한 도로 침수로 발생하는 물질적 및 경제적 손실을 크게 줄일 수 있게 된다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.
S100: 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법
S110: 도로별 침수이력 지수를 산출하는 단계
S120: 도로별 고도 지수를 산출하는 단계
S130: 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 단계
S140: 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 단계
S150: 도로별 돌발 지수를 결정하는 단계
S160: 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 단계
S170: 도로별 실시간 침수위험 지수를 표출하는 단계
100: 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법
110: 데이터저장부
120: 데이터수신부
130: 침수이력지수산출부
140: 고도지수산출부
150: 기본침수위험지수산출부
160: 현재강우량지수산출부
170: 돌발지수결정부
180: 실시간침수위험지수예측부
190: 실시간침수위험지수표출부

Claims (16)

  1. 강우로 인하여 유발되는 도로망 지도에 포함되어 있는 도로들에 대한 침수 위험 지수를 예측하는 방법에 있어서,
    도로별 과거 침수 이력을 이용하여 도로별 침수이력 지수를 산출하는 제1단계(S110);
    도로별 평균 고도를 이용하여 도로별 고도 지수를 산출하는 제2단계(S120);
    상기 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 이용하여 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 제3단계(S130);
    도로별 침수위험강우량과 도로별 실시간누적강우량을 이용하여 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 제4단계(S140);
    실시간 교통 정보를 이용하여 도로별 돌발 지수를 결정하는 제5단계(S150);
    상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수 및 상기 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 제6단계(S160); 및
    상기 실시간 침수위험 지수를 지도기반으로 표출하는 제7단계(S170);를 포함하여 구성되되,
    상기 제1단계에서,
    상기 도로별 침수이력 지수는,
    아래의 (수학식 1)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
    (수학식 1)
    Figure 112014117060273-pat00019
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계에서,
    상기 도로별 고도 지수는,
    상기 도로별 평균 고도에 따라 10등급으로 구분한 후 아래의 (수학식 2)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
    (수학식 2)
    Figure 112013086868701-pat00020
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계에서,
    상기 도로별 기본침수위험 지수는,
    아래의 (수학식 3)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
    (수학식 3)
    Figure 112013086868701-pat00021
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계에서
    상기 도로별 침수위험강우량은,
    일정기간 동안 과거에 침수가 발생한 기상 관측지점별 과거 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량의 최댓값들에 대한 최솟값을 토대로 하여 역거리 가중치법을 적용시켜 확률적으로 산출한 도로별 15분침수위험강우량, 1시간침수위험강우량, 및 12시간침수위험강우량으로 결정되고,
    상기 도로별 실시간누적강우량은,
    기상 관측지점별 실시간 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량을 토대로 하여 역거리 가중치법을 적용시켜 확률적으로 산출한 도로별 현재15분누적강우량, 현재1시간누적강우량, 및 현재12시간누적강우량으로 결정되며,
    상기 도로별 현재강우량 지수는,
    아래의 (수학식 5)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
    (수학식 5)
    Figure 112013086868701-pat00022
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제5단계에서,
    상기 도로별 돌발 지수는,
    상기 실시간 교통 정보로부터 얻어지는 도로별 침수 발생 여부에 따라 1 또는 0으로 결정되고,
    상기 실시간 교통 정보는,
    경찰청과 도로교통공단에 의해 제공되는 교통알림 e와 소셜 네트워크 서비스에 의해 제공되는 교통정보 상황 XML 페이지부터 파싱하여 침수된 도로 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제6단계에서,
    상기 도로별 실시간 침수위험 지수는,
    일반 단계, 관심 단계, 주의 단계, 경계 단계, 및 심각 단계로 예측되는 것으로,
    상기 도로별 돌발 지수가 1인 경우, 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수에 관계없이 심각 단계로 예측되고,
    상기 돌발 지수가 1이 아닌 경우, 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수에 따라 예측되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도로별 돌발지수가 1이 아니고 상기 도로별 기본 침수위험 지수가 0.8 이상인 경우,
    상기 도로별 현재강우량 지수가 0.6 미만이면 일반 단계, 0.6 이상이고 0.7 미만이면 관심 단계, 0.7 이상이고 0.8 미만이면 주의 단계, 0.8 이상이고 0.9 미만이면 경계 단계, 0.9 이상이고 1.0 이하면 심각 단계로 예측되고,
    상기 도로별 돌발 지수가 1이 아니고 상기 도로별 기본 침수위험 지수가 0.8 미만인 경우,
    상기 도로별 현재강우량 지수가 0.8 미만이면 일반 단계, 0.8 이상이고 1.0 미만이면 관심 단계, 1.0 이상이고 1.2 미만이면 주의 단계, 1.2 이상이고 1.5 미만이면 경계 단계, 1.5 이상이고 2.0 이하면 심각 단계로 예측되는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 방법.
  9. 도로망 지도 정보와 함께, 도로망 지도에 포함된 도로별 평균 고도 정보와 과거 침수이력 정보 및 과거 누적강수량 정보를 저장하는 데이터저장부(110);
    도로망 지도에 포함된 도로별 실시간 누적강우량 정보와 함께, 실시간 교통 정보를 수신하는 데이터수신부(120);
    상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수이력 지수를 산출하는 침수이력지수산출부(130);
    상기 도로별 평균 고도를 입력받아 도로별 고도 지수를 산출하는 고도지수산출부(140);
    상기 도로별 침수이력 지수와 상기 도로별 고도 지수를 입력받아 도로별 기본침수위험 지수를 산출하는 기본침수위험지수산출부(150);
    상기 과거 침수이력 정보를 입력받아 도로별 침수위험강우량을 설정하고, 상기 도로별 실시간 누적강우량 정보를 입력받아 도로별 실시간누적강우량을 설정하며, 상기 도로별 침수위험강우량과 상기 도로별 실시간누적강우량로부터 도로별 현재강우량 지수를 산출하는 현재강우량지수산출부(160);
    상기 실시간 교통 정보로부터 도로별 돌발 지수를 결정하는 돌발지수결정부(170);
    상기 도로별 기본침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수 및 상기 도로별 돌발 지수로부터 도로별 실시간 침수위험 지수를 예측하는 실시간침수위험지수예측부(180); 및
    상기 도로별 실시간 침수위험 지수를 상기 도로망 지도 정보에 적용시켜 표출하는 실시간침수위험지수표출부(190);를 포함하여 구성되되,
    상기 침수이력지수산출부(130)는
    상기 도로별 침수이력 지수를 아래의 (수학식 1)으로 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
    (수학식 1)
    Figure 112014117060273-pat00023
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 고도지수산출부(140)는,
    상기 도로별 기본침수위험 지수를 아래의 (수학식 2)으로 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
    (수학식 2)
    Figure 112013086868701-pat00024
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기본침수위험지수산출부(150)는,
    상기 도로별 기본침수위험 지수를 아래의 (수학식 3)으로 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강우량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
    (수학식 3)
    Figure 112013086868701-pat00025
  13. 제9항에 있어서,
    상기 현재강우량지수산출부(160)는,
    상기 도로별 침수위험강우량을 일정기간 동안 과거에 침수가 발생한 기상 관측지점별 과거 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량의 최댓값들에 대한 최솟값을 토대로 하여 역거리 가중치법을 적용시켜 확률적으로 산출한 도로별 15분침수위험강우량, 1시간침수위험강우량, 및 12시간침수위험강우량으로 설정하고,
    상기 도로별 실시간누적강우량을 기상 관측지점별 실시간 15분누적강우량, 1시간누적강우량, 및 12시간누적강우량을 토대로 하여 역거리 가중치법을 적용시켜 확률적으로 산출한 도로별 현재 15분누적강우량, 현재1시간누적강우량, 및 현재12시간누적강우량으로 설정하며,
    상기 도로별 현재강우량 지수를 아래의 (수학식 5)에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
    (수학식 5)
    Figure 112013086868701-pat00026
  14. 제9항에 있어서,
    상기 돌발지수결정부(170)는,
    상기 도로별 돌발 지수를 상기 실시간 교통 정보로부터 얻어지는 도로별 침수 발생 여부에 따라 1 또는 0으로 결정하되,
    상기 실시간 교통 정보를 경찰청과 도로교통공단에 의해 제공되는 교통알림 e와 소셜 네트워크 서비스에 의해 제공되는 교통정보 상황으로부터 침수된 도로의 위치정보를 파싱하여 획득하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실시간침수위험지수예측부(180)는,
    상기 도로별 실시간 침수위험 지수를 일반 단계, 관심 단계, 주의 단계, 경계 단계, 및 심각 단계로 예측하되,
    상기 도로별 돌발 지수가 1인 경우, 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수에 관계없이 심각 단계로 예측하고,
    상기 돌발 지수가 1이 아닌 경우, 상기 도로별 기본 침수위험 지수와 상기 도로별 현재강우량 지수에 따라 예측하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 실시간침수위험지수예측부(180)는,
    상기 도로별 돌발지수가 1이 아니고 상기 도로별 기본 침수위험 지수가 0.8 이상인 경우,
    상기 도로별 현재강우량 지수가 0.6 미만이면 일반 단계, 0.6 이상이고 0.7 미만이면 관심 단계, 0.7 이상이고 0.8 미만이면 주의 단계, 0.8 이상이고 0.9 미만이면 경계 단계, 0.9 이상이고 1.0 이하면 심각 단계로 예측하고,
    상기 도로별 돌발 지수가 1이 아니고 상기 도로별 기본 침수위험 지수가 0.8 미만인 경우,
    상기 도로별 현재강우량 지수가 0.8 미만이면 일반 단계, 0.8 이상이고 1.0 미만이면 관심 단계, 1.0 이상이고 1.2 미만이면 주의 단계, 1.2 이상이고 1.5 미만이면 경계 단계, 1.5 이상이고 2.0 이하면 심각 단계로 예측하는 것을 특징으로 하는 실시간 누적강수량을 활용한 도로 침수 위험 지수 예측 장치.
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