KR101594148B1 - Efdc 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산재되어 있는 공개자료를 수집하여 EFDC모델의 입력자료로 사용하기 위해 파일변환을 수행하는 전처리 과정과, 상기 EFDC모델의 실행을 통해 표시되는 후처리 과정으로 구성되되, 전처리 과정 및 후처리 과정의 입/출력 자료를 GUI 기반에서 가시화하여 표시하며, 상기 가시화되어 표시된 자료를 선택, 편집 및 분석을 용이하게 할 수 있는 및 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에 관한 것이다. 이에 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템은 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하며, 수집된 상기 공개자료를 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하고, 수집된 상기 공개자료를 수치모델에 적용 가능한 입력자료로 변환하는 전처리부; 상기 전처리부에서 변환된 입력자료에 근거하여 수체의 정량적 변화치를 설정된 계산간격에 따라 격자로 저장 관리하는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)처리모듈을 포함하는 연산처리부; 및 상기 선택된 지역의 지형지도를 생성하며, 상기 연산처리부에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하고, 상기 표시된 격자 중에서 선택된 격자에 대한 정보를 편집 및 분석 가능하게 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하는 후처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산재되어 있는 공개자료를 수집하여 EFDC모델의 입력자료로 사용하기 위해 파일변환을 수행하는 전처리 과정과, 상기 EFDC모델의 실행을 통해 표시되는 후처리 과정으로 구성되되, 전처리 과정 및 후처리 과정의 입/출력 자료를 GUI 기반에서 가시화하여 표시하며, 상기 가시화되어 표시된 자료에 대한 선택, 편집 및 분석을 용이하게 할 수 있는 및 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에 관한 것이다.
양호한 수질환경에 대한 관심이 높아지면서, 수자원의 관리 및 수질 환경의 중요성이 대두되고 있다. 수자원 관리 및 수질의 환경변화를 평가하고, 수질보전을 위한 의사결정 도구로 Qual2k, HSPF, SWMM 및 EFDC 모델 등 다양한 수치모델이 사용되고 있다.
상기의 수치모델은 공개 소스로 배포되고 있으나, 상기 수치모델에 입력하기 위한 입력자료의 전처리과정 및 수치모델을 실행시킨 후의 결과물을 가시화하여 출력하는 후처리과정에 대한 시스템은 미흡한 실정이다.
상기의 수치모델 중, EFDC(Environmental Fluid Dynamic Code) 모델은 연안, 하구, 호소, 습지, 저수지 등의 유동 및 3차원 모의가 가능한 수치모델로서, 특정 대상지역에 대한 입력자료를 규칙에 맞게 작성하여 입력하고 수치모델을 실행하면, 미리 정해진 시간가격에 따라 유동, 퇴적 및 수질에 대한 수치의 정량적 변화치를 계산하며, 계산된 변화치를 결과물로 저장한다.
상기 EFDC 모델의 실행 결과물을 가시화할 수 있는 후처리 기술로, 등록특허공보 제10-1234761호에 EFDC 모델 대용량 결과자료의 GIS기반 가시화를 위한 후처리 시스템이 개시되었다.
상기의 기술은 EFDC 모델을 실행하여 생성되는 대용량의 결과자료에 대하여 사용자가 필요로 하는 표출 대상위치, 표출 시간간격 단위, 표출 모의항목 등을 미리 설정하여 이에 대한 최소한의 자료만을 검색 및 추출 관리할 수 있는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 기술은 후처리 과정만을 위한 기술로서, 전처리 과정에서 요구되는 자료를 수집하고, 수집된 자료를 EFDC 모델 규칙에 맞도록 재편집해야하는 문제점이 있다. 이에 더하여 후처리 과정에서 표시되는 출력자료를 선택하여 그룹을 형성하거나 편집할 수 없는 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해, 등록특허공보 제10-1492323호에는 다차원 수리모형을 이용한 하천흐름 연계모의 GUI장치가 개시되었다. 상기 기술은 1차원 수문 관측자료 정보의 데이터 모델을 전처리 과정을 통해 변환하여 다차원 수리모형의 EFDC와 CCHE2D에 입력하고, 상기 다차원 수리모형에서 입력받은 정보와 상기 데이터베이스(DB)의 다차원 수리모형의 모의결과의 데이터 모델을 함께 후처리 과정을 통해 처리하고 분석하여 하천흐름을 분석하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 기술은 데이터를 수집 범위가 미리 지정되어 있으며, 후처리 과정에서 표시되는 출력자료를 선택하여 그룹을 형성하거나 편집할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 선택된 지역의 공개자료를 수집하며, 수집된 공개자료를 파일변환을 통해 EFDC모델에 입력자료로 사용할 수 있는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기 수집된 공개자료를 GUI 기반에서 가시화하여 표시하며, 상기 가시화되어 표시된 자료를 편집할 수 있도록 하는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기 EFDC모델의 실행을 통해 표시되는 후처리 출력 자료를 GUI 기반에서 가시화하여 표시하며, 상기 가시화된 출력자료를 선택, 편집 및 분석을 용이하게 할 수 있는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 수행하기 위하여 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템은 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하며, 수집된 상기 공개자료를 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하고, 수집된 상기 공개자료를 수치모델에 적용 가능한 입력자료로 변환하는 전처리부; 상기 전처리부에서 변환된 입력자료에 근거하여 수체의 정량적 변화치를 설정된 계산간격에 따라 격자로 저장 관리하는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)처리모듈을 포함하는 연산처리부; 및 상기 선택된 지역의 지형지도를 생성하며, 상기 연산처리부에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하고, 상기 표시된 격자 중에서 선택된 격자에 대한 정보를 편집 및 분석 가능하게 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하는 후처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전처리부는 지도를 표시하는 지도표시모듈; 상기 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하는 공개자료 수집모듈; 및 상기 공개자료 수집모듈에서 수집된 공개자료를 수치모델의 입력자료로 변환하는 자료변환모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지도는 지형지도로 구성되며, 상기 공개자료는 기상자료, 유량자료, 수질자료 및 토양자료로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후처리부는 GIS지형지도 및 수치지도를 이용하여 지형지도를 생성하는 지형지도 생성모듈; 상기 연산처리부에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하는 격자생성모듈; 상기 표시되는 격자 중에서 선택된 격자를 선으로 연결 또는 다각형으로 연결하여 격자를 선택할 수 있도록 제공하는 격자 선택모듈; 상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 정보를 수정할 수 있도록 출력하는 격자수정모듈; 및 상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 정보를 출력하는 격자정보표시모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 후처리부는 상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 바닥고도 값을 수정하여 체적을 편집하는 체적편집모듈; 및 로컬 DB에 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 검색하여 표시하는 격자검색모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 선택된 지역의 수치모델 자료를 수집하고 수집된 자료는 EFDC모델에 입력될 수 있는 자료로 변환되므로, 특정지역에 한정되지 않고 범용적으로 사용할 수 있으며, 수치모델에 적용될 수 있는 입력자료를 용이하게 생성할 수 있으므로, 사용자 편의성을 최대화할 수 있으며 신속한 수자원 관리 및 수질의 환경변화를 평가할 수 있는 장점이 있다.
또한, EFDC모델의 실행 결과를 GUI 기반에 표시되도록 하되, 결과의 편집 및 분석이 용이하여 수계의 변화에 대해 능동적으로 대처할 수 있으므로, 선택 지역의 수계와 동일한 조건으로 평가되며, 평가에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템의 연계절차를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템의 전체적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 수집된 공개자료를 편집하는 화면을 나타낸 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 지형자료 생성모듈에 의해 생성된 일 실시 예의 지형지도를 나타낸 도면.
도 4b는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 생성된 지형지도에 생성된 격자를 적용한 일 실시 예의 지형지도를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 편집을 위한 인터페이스를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 수직층 정보를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 통계를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 그룹별 통계를 나타낸 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 체적을 편집하기 위한 인터페이스를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 로컬 DB에 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 저장하기 위한 인터페이스 화면(a) 및 검색에 따라 표시된 화면(b)을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템의 전체적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 수집된 공개자료를 편집하는 화면을 나타낸 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 지형자료 생성모듈에 의해 생성된 일 실시 예의 지형지도를 나타낸 도면.
도 4b는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 생성된 지형지도에 생성된 격자를 적용한 일 실시 예의 지형지도를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 편집을 위한 인터페이스를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 수직층 정보를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 통계를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 그룹별 통계를 나타낸 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 체적을 편집하기 위한 인터페이스를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 로컬 DB에 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 저장하기 위한 인터페이스 화면(a) 및 검색에 따라 표시된 화면(b)을 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 산재되어 있는 공개자료를 수집하여 EFDC모델의 입력자료로 사용하기 위해 파일변환을 수행하는 전처리 과정과, 상기 EFDC모델의 실행을 통해 표시되는 후처리 과정으로 구성되되, 전처리 과정 및 후처리 과정의 입/출력 자료를 GUI 기반에서 가시화하여 표시하며, 상기 가시화된 표시된 자료를 선택, 편집 및 분석을 용이하게 할 수 있는 및 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템의 연계절차를 나타낸 구성도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템은 전처리부(100), 연산처리부(200) 및 후처리부(300)를 포함하여 로 이루어진다.
상기 전처리부는 웹사이트를 통해 배포되거나 공개되는 자료를 수집하여 이를 취합하고 연산처리부에서 처리할 수 있는 수치모델의 입력자료로 변환한다. 이때, 공개자료는 기상자료, 유량자료, 수질자료, 지형자료 및 토양자료 등으로 구성될 수 있다.
각각의 공개자료는 관계기관 및 연구소 등에서 운영하는 웹사이트에서 수집될 수 있다. 예를 들면, 기상자료는 기상청에서 운영하는 웹사이트 또는 날씨정보제공 회사에서 운영하는 웹사이트 등에서 수집할 수 있으며, 유량자료는 홍수통제소에서 운영하는 웹사이트에서 수집할 수 있다. 또한, 수질자료는 환경부에서 운영하는 웹사이트에서 수집할 수 있으며, 토양자료는 농촌진흥청에서 운영하는 웹사이트에서 수집될 수 있다. 물론, 상기의 관계기관은 환경부, 국토교통부 및 수자원공사 등을 더 포함할 수 있으며, 필요에 따라 외국기관으로부터도 수집될 수 있다. 또한 요구에 따라 사용자가 웹사이트를 검색하여 다운로드 방식을 통해 수집될 수 있다.
수집된 공개자료는 엑셀(Excell)파일, XML, 및 JSON 등으로 이루어질 수 있으며, 수집된 자료는 전처리부에서 수치모델을 실행하기 위한 입력자료로 변환된다.
상기 입력자료는 연산처리부에서 실행을 위한 근거 데이터로 사용되며, 모델 실행의 명령신호에 따라 연산처리부는 실행을 통해 결과물을 저장한다. 이때 결과물은 변환된 입력자료에 근거하여 수체의 정량적 변화치를 설정된 계산간격에 따라 격자로 저장하게 된다.
후처리부는 연산처리부에서 실행에 따라 저장된 격자를 이용하여 GUI에 기반한 그래픽으로 격자를 표시하며, 표시되는 격자는 입력신호에 따라 선택, 편집 및 분석가능하도록 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력한다.
도 2는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템의 전체적인 구성도이다.
전처리부(100)는 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하며, 수집된 공개자료를 수치모델에 적용 가능한 입력자료로 변환하는 것으로서, 지도표시모듈(110), 공개자료 수집모듈(120), 자료변환모듈(130), 편집모듈(140) 및 저장모듈(150)을 포함하여 구성된다.
상기 지도표시모듈(110)은 지도를 표시하는 것으로서, 표시되는 지도를 참조하여 모의하려는 지역을 선택할 수 있도록 구성된다. 즉, 표시되는 지도를 참조하여 하천, 강, 저수지 및 댐 등의 지역을 선택할 수 있도록 사용자 편의를 제공한다. 여기서 표시되는 지도는 GIS지형지도, 수치지도 또는 일반도(一般圖) 등을 이용하여 표시될 수 있으며, 표시되는 지도를 통해 지역 및 위치 등을 파악할 수 있을 정도의 지도이면 충분하다.
설계조건에 따라서, 상기 지도표시모듈(110)에 의해 표시되는 지도는 하천, 강, 저수지 및 댐 지역을 중심으로 표시될 수 있으며, 상기 표시되는 지도 영역에서 지정된 부분 구역을 선택할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 선택할 수 있는 지정된 부분 구역은 마우스 등의 조작에 따라 색을 달리하여 표시될 수 있도록 구성될 수 있다.
다른 설계조건에 따라서, 모의하고자 하는 대상 구역(또는 대상 구간)을 포인트로 지정하여 선택할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 공개자료 수집모듈(120)은 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하는 것으로서, 선택된 지역에 해당하며 수치모델의 자료로 사용할 수 있는 공개된 자료를 수집한다.
상기의 공개자료는 관계기관 또는 관계기업의 웹사이트를 통해 수집될 수 있다. 여기서 관계기관은 기상청, 홍수통제소, 환경부, 국토교통부 및 수자원공사 등의 국가기관에서 운영하는 웹사이트이며, 관계기업은 이윤을 목적으로 하는 기업에서 운영하는 웹사이트로 구성될 수 있다. 뿐만 아니라 외국기관에서 운영하는 웹사이트도 포함될 수 있다. 또한 웹사이트 뿐만 아니라 수집될 수 있는 방식이면 어느것이라도 무방하다.
이와 같은 기관의 웹사이트를 통해 수집되는 공개자료는 기상자료, 유량자료, 수질자료 및 토양자료 등으로 구성될 수 있으며, 수치모델을 실행하는 데 요구되는 자료로 이루어진다.
상기 자료변환모듈(130)은 상기 공개자료 수집모듈(120)에서 수집된 공개자료를 수치모델의 입력자료로 사용하기 위해 파일 변환을 수행하는 것으로서, 수집된 공개자료의 형태는 엑셀파일, XML 및 JSON 등으로 이루어질 수 있다. 엑셀파일의 경우 데이터 명칭과 구조에 부합되게 변환하도록 구성될 수 있으며, XML 및 JSON은 파싱 기술을 통해 변환될 수 있도록 구성된다. 이때, 변환된 입력자료는 검증과정을 통해 입력자료로서의 형식에 적합한지를 검증할 수 있도록 구성될 수 있다.
수치모델에서 사용되는 입력자료는 자료의 양이 많고 다양하다. 이를 수작업을 통해 자료를 변환하는 경우, 상당한 시간 및 인력이 요구된다. 이에, 상기 자료변환모듈(130)은 수집된 공개자료를 분석하여 수치모델에 적용할 수 있는 입력자료로 변환하므로, 전처리 과정이 간단해지고 신속하게 이루어지며 사용자 편의를 증진시킬 수 있다.
상기 편집모듈(140)은 수집된 공개자료 또는 변환된 입력자료를 펀집할 수 있도록 제공하는 것으로서, 필요에 따라 공개자료 또는 입력자료를 편집할 수 있는 인터페이스를 제공한다.
도 3은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 수집된 공개자료를 편집하는 화면을 나타낸 도면이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 수집된 공개자료는 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력 표시되며, 표시되는 인터페이스를 통해 편집할 수 있으므로, 정확한 정보를 수치모델에 입력할 수 있는 장점이 있다.
상기 저장모듈(150)은 상기 수집된 공개자료, 변환되어 수치모델에 적용하기 위한 입력자료 등을 저장하기 위한 것으로서, 상기의 공개자료와 입력자료뿐만 아니라, 수행에 따른 사용자정보 및 수치모델 수행에 따른 프로젝트정보 등이 저장되어 관리될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기에서 전처리부(100)는 GUI 기반에서 가시화되어 표시되며, 상기 가시화된 자료를 선택 및 편집할 수 있도록 구성된다.
다음으로 연산처리부(200)에 대해서 설명한다. 첨부된 도 2를 참조하면, 상기 연산처리부(200)는 상기 전처리부(10)에서 변환된 입력자료에 근거하여 수체의 정량적 변화치를 설정된 계산간격에 따라 격자로 저장 관리하는 것으로서, 연산처리설정모듈(210), HSPF처리모듈(220), EFDC처리모듈(230) 및 반응계수검증모듈(240)을 포함하여 구성된다.
상기 연산처리설정모듈(210)은 수치모델의 수행에 따른 설정값을 수정할 수 있도록 표시하는 것으로서, 결과에 대한 격자의 개수, 계산간격, 수행에 따른 사용자정보 및 수치모델 수행에 따른 프로젝트정보 등을 입력할 수 있도록 구성된다.
상기 HSPF처리모듈(220)은 준분포형 장기 유출모델로서 미국 환경청(USEPA)에서 1950년대에 개발된 SWM(StanfordWatershedModel)에 1970년대에 수질처리모듈이 추가되고 1980년대에 전·후처리 소프트웨어, 알고리즘 강화, 그리고 WDM(Watershed Data Management)의 기능이 USGS와 EPA에 의해서 추가됨으로써 개발된 유역유출 수치모델이다. 상기 HSPF처리모듈(220)은 투수층(PERLND)과 불투수층(IMPLND)으로 구분하여 모의되며, 모의된 결과인 유출량과 비점오염원이 하천모듈(RCHRES)로 입력자료로 입력되어서 수질을 모의하게 되는 알고리즘으로 구성되어 있고, 유출량, 토사유출, DO, 수온, BOD, NO3, NH4,Organic N, PO4, OrganicP, 영양염류, Plankton 등을 모의할 수 있다. 일반적으로 토지이용도의 변화, 저수지 유무, 점오염원과 비점오염원 처리방법, 흐름 전환의 효과를 평가하기 위해 사용된다. 또한, HSPF처리모듈(220)은 유역의 수문과 수질을 모의하는데 있어서 강우량, 기온, 일사량, 풍속, 증발량, 운량 및 이슬점 온도 등의 시계열 자료가 사용된다.
상기 HSPF처리모듈(220)은 유역유출모델 즉, 강우에 의해서 지면에 떨어진 빗물이 하천을 따라 이동하는 과정을 모의하는 모델로서, HSPF처리모듈(220)의 결과는 상기 EFDC처리모듈(230)의 입력자료로 이용될 수 있다.
상기 EFDC처리모듈(230)은 미국 환경청(USEPA)의 공인모델로서, 다양한 환경 분야 연구에 사용되고 있으며, Chesapeakebay의 오염물질 이송, 점오염원 및 비점오염원으로부터의 독성물질, 발전소의 냉각수 방출에 걸친 다양한 모의에 사용되는 수치모델이다. 상기 EFDC처리모듈(230)에 사용되는 수치해석은 널리 사용되는 Blumberg-Mellor와 같은 방법을 사용하고 있으며, 3차원 해석, 자유수면 및 난류에 평균화된 운동량 방정식 등을 모의할 수 있다. 또한, EFDC처리모듈(230)은 수직방향에 대하여 Sigma좌표계를 사용하며, 수평방향 격자로는 Cartesian 좌표계 및 Curvilinear Orthogonal좌표계를 사용한다. 또한, EFDC처리모듈(230)은 수심이 얕은 지역에서 질량 보존 방법을 사용하여 마름/젖음 모의가 가능하며, 수리동역학, 수질 및 퇴적-오염물 모의 능력이 결합된 수리-수질 모의 모델로서 소스가 공개되어 있다.
상기 HSPF처리모듈(220) 및 EFDC처리모듈(230)은 입력된 입력자료에 근거하여 실행하면, 수치의 정량적 변화치를 상기 연산처리설정모듈(210)에서 설정된 설정값에 따라 결과물을 출력하며, 출력된 결과물은 격자로 저장한다.
따라서, 상기 HSPF처리모듈(220) 및 EFDC처리모듈(230)은 주지의 기술에 속하여 자세한 설명은 생략한다.
상기 반응계수검증모듈(240)은 수치모델의 수행에 따라 사용된 반응계수의 적정성을 평가하고 검증하는 것으로서, 반응계수의 검증은 매개변수의 시행착오법을 통하여 수행할 수 있다. 즉, 과거의 입력자료에 근거하여 수행된 결과값과 관측된 결과값을 이용하여 반응계수의 적정성을 평가하고 검증하도록 구성된다.
다음으로, 후처리부(300)에 대해서 설명한다.
상기 후처리부(300)는 지역의 지형지도를 생성하며, 상기 연산처리부에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하고, 상기 표시된 격자 중에서 선택된 격자에 대한 정보를 편집 및 분석 가능하게 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하는 것으로서, 지형자료 생성모듈(310), 격자생성모듈(320), 격자선택모듈(330), 격자편집모듈(340), 지형자료 저장/불러오기모듈(350), 지형자료레이어모듈(360), 격자정보표시모듈(370), 체적편집모듈(380) 및 격자검색모듈(390)을 포함하여 구성된다.
상기 지형자료 생성모듈(310)은 GIS지형지도 및 수치지도를 이용하여 지형지도를 생성하는 것으로서, 이때 생성되는 지형지도의 구역은 상기 전처리부(100)에서 선택된 지도의 영역에 해당된다.
도 4a는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 지형자료 생성모듈(310)에 의해 생성된 일 실시 예의 지형지도를 나타낸 것이다. 첨부된 도 4a를 참조하면, 상기 수치지도의 속성값을 베이스 맵으로 구성하고, 상기 지형자료 생성모듈(310)은 상기 GIS지형지도를 기반으로 하여 생성된다.
상기 격자생성모듈(320)은 상기 연산처리부(300)에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하는 것으로서, 도 4b는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 생성된 지형지도에 생성된 격자를 적용한 일 실시 예의 지형지도를 나타낸 것이다.
첨부된 도 4b를 참조하면, 연산처리부(300)에 저장된 격자는 상기 지형자료 생성모듈(310)에 의해 생성된 지형지도에 적용되어 표시되되, 격자에 대한 정보는 색을 달리하며 표시함으로써, 격자 정보를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있도록 구성된다.
상기 격자선택모듈(330)은 상기 격자생성모듈(320)에 의해 생성되어 표시되는 격자 중에서 선으로 연결 또는 다각형으로 연결하여 격자를 선택할 수 있도록 제공하는 것으로서, 포인트를 연결하여 다각형의 내부에 포함된 격자를 선택하거나 포인트와 포인트를 연결하는 라인에 접한 격자를 선택할 수 있도록 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일실시 예에 따라 선택된 격자를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 다각형의 내부에 포함된 격자를 선택한 것으로서, 포인트와 포인트를 연결하여 닫힌 다각형이 형성되는 경우, 해당 다각형의 내부에 포함된 격자를 선택할 수 있도록 구성된다.
첨부된 도 5를 참조하면, 도 5의 (b)는 포인트와 포인트를 연결하는 라인에 접한 격자를 선택한 것으로서, 포인트와 포인트를 연결하여 선(라인, line)이 형성되는 경우, 해당 선(라인)에 접(접촉)하는 격자를 선택할 수 있도록 구성된다. 이때, 포인트와 포인트를 연결하는 선은 그 두께(강도)를 선택하도록 하여 선에 접하는 격자의 개수를 가변시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 선(라인)의 두께가 두꺼울수록 선(라인)에 접하는 격자의 개수는 증가되도록 구성하며, 선(라인)의 두께가 얇을수록 선(라인)에 접하는 격자의 개수는 감소되도록 구성된다.
또한, 포인트에 해당하는 격자를 개별적으로 선택할 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.
설계조건에 따라서, 선택된 격자에 추가적으로 격자를 더 선택할 수 있도록 구성되거나, 선택된 격자를 해제하는 구성 및 포인트를 이동시킬 수 있도록 구성하여 선택된 격자를 재구성할 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서, 마우스 등의 조작에 따라 포인트와 포인트를 연결 및 이동하는 것만으로도 격자를 선택할 수 있으므로, 격자를 용이하게 선택할 수 있는 장점이 있다.
상기 격자편집모듈(340)은 상기 격자 선택모듈(330)에서 선택된 격자에 대한 정보를 수정할 수 있도록 출력하는 것으로서, 선택된 격자를 일괄편집하거나 개별편집할 수 있는 인터페이스를 제공한다.
도 6은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 편집을 위한 인터페이스를 나타낸 도면이다.
표시되는 지도는 수치지도를 베이스 맵으로 작성되어 표시되는 데, 시간의 경과에 따라 수치지도의 속성값이 변경될 수 있다. 즉, 유속에 의해 수치지도의 초기 정보인 바닥고도, 수심 및 표면고도 등이 변경될 수 있으므로, 이에 맞도록 격자에 대한 정보를 변경해야 한다. 따라서 상기 격자편집모듈(340)은 변경된 정보(바닥고도, 수심 및 표면고도)를 용이하게 변경할 수 있는 인터페이스를 제공하기 위한 것으로서, 상기 격자편집모듈(340)을 통해 선택된 격자에 대한 정보 변경이 용이하게 이루어지는 장점이 있다.
상기 지형자료 저장/불러오기모듈(350)은 조작에 따라 수치모델의 결과물을 저장하거나, 저장된 수치모델의 결과물을 불러오기(로드) 수행할 수 있도록 하는 것으로서, 도면에 도시하지 않았으나 상기 지형자료 저장/불러오기모듈(350)을 통해 수치모델의 결과물을 저장하거나, 저장된 수치모델의 결과물을 로드할 수 있는 인터페이스를 통해 작업이 이루어질 수 있다.
상기 지형자료레이어모듈(360)은 레이어(layer) 맵을 중첩하여 표시하는 것으로서, 생성된 지형지도에 GIS지형지도(또는 수치지도)를 레이어(layer) 맵으로 표시하거나, GIS지형지도(또는 수치지도)에 생성된 지형지도를 레이어 맵으로 표시한다. 이때, 레이어 맵으로 표시되는 지도는 투명도를 조절하여 표시될 수 있도록 구성된다. 이에, 지형지도에 GIS지형지도(또는 수치지도)가 레이어 맵으로 표시되므로, 선택된 지역의 지형정보와 행정구역 정보 등을 용이하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
상기 격자정보표시모듈(370)은 상기 격자 선택모듈(330)에서 선택된 격자에 대한 정보를 출력하는 것으로서, 선택된 격자에 대한 수직정보 및 통계를 표시하는 모듈이다.
도 7은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 수직층 정보를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 통계를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 7을 참조하면, 도 7의 (a)는 확인하고자 하는 수직층의 격자를 선택한 인터페이스 화면이며, 도 7의 (b)는 선택된 격자에 대한 수직층 단면을 나타낸 인터페이스 화면이다.
즉, 거리별 수직층 분포를 확인하기 위해 포인트와 포인트를 연결하여 라인을 선택한 후 상기 격자정보표시모듈(370)을 수행하면, 도 7의 (b)와 같은 인터페이스 화면이 표시된다. 이에 따라 사용자의 지정된 포인트에 따라 수직층 분포를 용이하게 선택하여 확인할 수 있다.
또한, 첨부된 도 8을 참조하면, 도 7의 (a)에서 선택된 격자에 대한 항목별 평균값, 최대값 및 최소값의 통계를 확인할 수 있다. 여기서, 항목은 계산 간격(시간)에 대한 CHG, LPOrg-P, RPOrg-P, DOrg-P, RPOrg-N, DPOrg-N, No3-N, TOC(Total Organic Carbon), COD(Chemical Oxygen Demand), T-P(Total Phosphrus), RPOrg-C, DOrg-C, LPOrg-P, PO4-P, LPOrg-N, NH4-N, DO(Dissolved Oxygen), BOD(biochemical oxygen demand), T-N(Total Nitrogen) 및 Chl-a(Chlorophyll-a) 등으로 구성될 수 있으며, 각각의 항목은 선택하여 표시될 수 있도록 구성될 수 있다.
설계조건에 따라서, 선택된 격자는 그룹으로 지정하여 격자정보가 표시되도록 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 그룹별 통계를 나타낸 도면이다. 첨부된 도 9를 참조하면, 도 9의 (a)는 격자를 그룹으로 지정한 상태에서 표시되는 인터페이스 화면이며, 도 9의 (b)는 지정된 그룹 중에서 선택된 그룹에 대한 TOC(Total Organic Carbon)값을 나타낸 인터페이스 화면이다.
따라서, 선택된 격자는 그룹으로 지정하여 저장 관리될 수 있으며, 그룹에 대한 항목별 통계가 용이하게 확인될 수 있다.
상기 체적편집모듈(380)은 상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 바닥고도 값을 수정하여 체적을 편집하는 것으로서, 체적을 편집할 수 있는 인터페이스를 제공하는 모듈이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 선택된 격자의 체적을 편집하기 위한 인터페이스를 나타낸 도면이다. 첨부된 도 7 및 도 10을 참조하면, 선으로 선택된 격자에 대한 바닥고도가 인터페이스로 표시된다.
첨부된 도 11을 참조하면, 도 11의 (a)는 표시되는 바닥고도 인터페이스에서 일부분을 확대한 확대도면이며, 도 11의 (b)는 표시되는 바닥고도 인터페이스에서 바닥고도를 수정하는 인터페이스를 나타낸 도면이다.
수위에 따른 체적 및 체적의 단면적에 대한 정보는 수치모델을 구축하는 데 중요한 역할을 수행한다. 따라서 상기의 정보를 용이하게 편집할 수 있는 인터페이스를 제공함으로써, 수치모델을 용이하게 구축할 수 있다. 또한, 수정된 정보는 인터페이스에 표시되도록 하여 최적의 수위에 대한 체적 데이터를 구축할 수 있는 장점이 있다.
상기 격자검색모듈(390)은 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 검색하여 로컬 DB에 표시하는 것으로서, 검색에 따른 빠른 결과를 표시하기 위한 것이다.
EFDC 수치모델의 경우, 설정된 격자의 개수에 비례하여 결과 파일의 용량이 증가되며, 계산간격(시간)이 짧을수록 결과 파일의 용량이 증가된다. 따라서 결과물을 격자로 저장하고, 저장된 격자에 대한 시간별 통계를 검색하는 데 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명에서는 로컬 DB에 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 저장 관리함으로써, 격자를 검색하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템에서 일 실시 예에 따라 로컬 DB에 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 저장하기 위한 인터페이스 화면(a) 및 검색에 따라 표시된 화면(b)을 나타낸 도면이다.
첨부된 도 11을 참조하면, 로컬 DB(My SQL)에 EFDC처리모듈의 격자에 대한 통계정보가 저장되고, 검색에 따라 빠른 결과가 표시될 수 있다.
본 발명에 의하면, 선택된 지역의 수치모델 자료가 수집된 후, 수집된 자료는 EFDC모델에 입력될 수 있는 자료로 변환되므로, 특정지역에 한정되지 않고 범용적으로 사용할 수 있으며, 수치모델에 적용될 수 있는 입력자료를 용이하게 생성할 수 있으므로, 사용자 편의성을 최대화할 수 있고 신속한 수자원 관리 및 수질의 환경변화를 평가할 수 있는 장점이 있다.
또한, EFDC모델의 실행 결과를 GUI 기반에 표시되도록 하되, 결과의 편집 및 분석이 용이하여 수계의 변화에 대해 능동적으로 대처할 수 있으므로, 선택 지역의 수계와 동일한 조건으로 평가되며, 평가에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 전처리부 110: 지도표시모듈
120: 공개자료 수집모듈 130: 자료변환모듈
140: 편집모듈 150: 저장모듈
200: 연산처리부
210: 연산처리설정모듈 220: HSPF처리모듈
230: EFDC처리모듈 240: 반응계수검증모듈
300: 후처리부
310: 지형자료생성모듈 320: 격자생성모듈
330: 격자선택모듈 340: 격자편집모듈
350: 지형자료 저장/불러오기모듈 360: 지형자료 레이어모듈
370: 격자정보표시모듈 380: 체적편집모듈
390: 격자검색모듈
120: 공개자료 수집모듈 130: 자료변환모듈
140: 편집모듈 150: 저장모듈
200: 연산처리부
210: 연산처리설정모듈 220: HSPF처리모듈
230: EFDC처리모듈 240: 반응계수검증모듈
300: 후처리부
310: 지형자료생성모듈 320: 격자생성모듈
330: 격자선택모듈 340: 격자편집모듈
350: 지형자료 저장/불러오기모듈 360: 지형자료 레이어모듈
370: 격자정보표시모듈 380: 체적편집모듈
390: 격자검색모듈
Claims (5)
- 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하며, 수집된 상기 공개자료를 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하고, 수집된 상기 공개자료를 수치모델에 적용 가능한 입력자료로 변환하는 전처리부;
상기 전처리부에서 변환된 입력자료에 근거하여 수체의 정량적 변화치를 설정된 계산간격에 따라 격자로 저장 관리하는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)처리모듈을 포함하는 연산처리부; 및
상기 선택된 지역의 지형지도를 생성하며, 상기 연산처리부에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하고, 상기 표시된 격자 중에서 선택된 격자에 대한 정보를 편집 및 분석 가능하게 GUI 기반의 가시화된 그래픽으로 출력하는 후처리부;
로 구성되고,
상기 후처리부는,
GIS지형지도 및 수치지도를 이용하여 지형지도를 생성하는 지형지도 생성모듈;
상기 연산처리부에 저장된 격자를 상기 생성된 지형지도에 적용하여 표시하는 격자생성모듈;
상기 표시되는 격자 중에서 선으로 연결 또는 다각형으로 연결하여 격자를 선택할 수 있도록 제공하는 격자 선택모듈;
상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 정보를 수정할 수 있도록 출력하는 격자수정모듈; 및
상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 정보를 출력하는 격자정보표시모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전처리부는,
지도를 표시하는 지도표시모듈;
상기 표시되는 지도에서 선택된 지역의 공개자료를 수집하는 공개자료 수집모듈; 및
상기 공개자료 수집모듈에서 수집된 공개자료를 수치모델의 입력자료로 변환하는 자료변환모듈;
로 구성되는 되는 것을 특징으로 하는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템.
- 청구항 2에 있어서,
상기 지도는 지형지도로 구성되며,
상기 공개자료는 기상자료, 유량자료, 수질자료 및 토양자료로 구성되는 것을 특징으로 하는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 후처리부는,
상기 격자 선택모듈에서 선택된 격자에 대한 바닥고도 값을 수정하여 체적을 편집하는 체적편집모듈; 및
로컬 DB에 EFDC처리모듈에 대한 통계정보를 저장 관리하는 격자검색모듈;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EFDC 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150027198A KR101594148B1 (ko) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | Efdc 수치모델 입/출력자료 가시화 및 분석 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR (1) | KR101594148B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101736114B1 (ko) | 2016-04-07 | 2017-05-17 | 부경대학교 산학협력단 | 여름철 의류 구매력 지수 산정 시스템 및 그 방법 |
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| KR20190090425A (ko) | 2018-01-25 | 2019-08-02 | (주)휴먼플래닛 | Efdc 수질모델의 통계기법을 이용한 자동보정 방법 |
| KR20200065352A (ko) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 주식회사 밍스피엠 | 드론을 활용한 선제적 건설사업관리 시스템 및 방법 |
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2015
- 2015-02-26 KR KR1020150027198A patent/KR101594148B1/ko active IP Right Grant
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