KR101736918B1 - System and Method for Predicting Sea Wave Using Sea Surface Wind Numerical Model Forecast Data - Google Patents

System and Method for Predicting Sea Wave Using Sea Surface Wind Numerical Model Forecast Data Download PDF

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KR101736918B1 KR1020160037735A KR20160037735A KR101736918B1 KR 101736918 B1 KR101736918 B1 KR 101736918B1 KR 1020160037735 A KR1020160037735 A KR 1020160037735A KR 20160037735 A KR20160037735 A KR 20160037735A KR 101736918 B1 KR101736918 B1 KR 101736918B1
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김진아
박광순
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for a direct prediction of waves using offshore wind numeric model predicting data which can improve the accuracy by directly predicting waves from offshore wind predicting data of a weather numeric model without a calculating process for a numeric prediction model, and reduce a consumed time. The apparatus comprises: a calculating wave information for each offshore wind pattern and a DB which uses hindcast data of offshore winds in the past to make a category of offshore wind patterns, and calculates waves information for each offshore wind pattern to build a DB; and a real-time sea wave predicting information generating unit which determines a pattern type of offshore wind predicting data in real time, and performs a calculation of the wave information for each the offshore wind pattern and a calculation of the wave information on the corresponding pattern from the DB.

Description

해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법{System and Method for Predicting Sea Wave Using Sea Surface Wind Numerical Model Forecast Data}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for direct prediction of a sea wave using a numerical model predicted from an oceanic wind model,

본 발명은 해상파랑 직접 예측에 관한 것으로, 구체적으로 수치 예측모델의 계산과정 없이 기상 수치모델의 해상풍 예측자료로부터 해상 파랑을 직접 예측하여 정확성을 높이고, 소요시간을 줄일 수 있도록 한 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for directly predicting a sea wave, and more particularly, to a method for predicting a sea wave from a sea-level forecast data of a meteorological numerical model without calculation of a numerical prediction model, And an apparatus and method for direct ocean wave prediction using prediction data.

연안침수, 유류오염사고 등과 같이 연안에서 발생하는 재해는 해수면과 해수의 흐름과 깊은 관련이 있다.Coastal inundation, oil pollution accidents, and other coastal disasters are deeply related to sea level and seawater flow.

그러므로 연안해역에서의 정확한 해수면과 유속의 예측은 해양산업뿐만 아니라 해안지역의 방호 및 해난사고 시 수색구조, 유류확산 추정에서 매우 중요하다. Therefore, accurate prediction of sea level and flow rate in the coastal area is very important in the search structure and estimation of oil diffusion in marine industry as well as coastal protection and marine accidents.

해수의 유동은 천체의 운동에 의한 주기적인 천문조, 폭풍해일, 지진해일, 저기압, 파랑 등 여러 요인의 복합적인 작용의 결과로 나타나기 때문에 종래의 기술에서는 정확한 예측에 한계가 있었다.The flow of seawater is a result of complex action of various factors such as periodic astronomical movement, storm surge, tsunami, low pressure,

연안공학에서는 바다의 파랑을 유의파 상당의 규칙파로 취급하여 파의 굴절, 회절, 천수, 쇄파, 마찰 소산 등에 의한 변형을 취급한다.In coastal engineering, the wave of the sea is handled as a regular wave equivalent to the wave of the wave, and deformation by wave refraction, diffraction, shaking, breaking wave, friction dissipation is handled.

하지만, 잘 알려져 있는 것처럼 해양에서 발생되는 실제의 해파는 파고, 주기, 파향이 각양각색인 파의 복합으로서 매우 불규칙한 자연현상이기 때문에 파랑에너지의 분포를 주파수와 파향의 함수로 나타내는 소위 파향 스펙트럼의 개념이 도입되어 현재 파랑 예측에 활용되고 있다.However, as is well known, the actual ocean wave generated in the ocean is a very irregular natural phenomenon as a complex of waves with wave, cycle, and wave, so the concept of the so-called wave spectrum Has been introduced and is now being used for wave prediction.

이와 같이 바다에서 발생하는 파랑(또는, 풍파)을 사전에 예측하기 위해서는, 파랑 수치모델을 사용하여 예측자료를 계산하는 과정이 필요하다.In order to predict the wave (or wind) generated in the sea in advance, it is necessary to calculate the forecast data using the wave numerical model.

또한, 파랑 예측자료를 계산하기에 앞서 기상 수치모델로부터 해상풍의 예측자료가 먼저 계산되어 있어야 한다. 왜냐하면, 바다의 해수면에서 파랑을 발생시키는 주요 외력은 바람이기 때문이다.Also, before calculating the wave forecast data, the forecast data of the sea wind should be calculated first from the meteorological numerical model. This is because the main external force that generates waves at sea level is the wind.

일반적으로 파랑 수치모델은 계산과정에서 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 기상의 예측자료가 생산되기까지 또한 대기 시간이 요구된다.In general, the wave numerical model not only takes a lot of time in the calculation process but also requires waiting time until the forecast data of the weather is produced.

이러한 이유로, 사전 파랑 예보의 적시성을 위한 수치 계산시간의 단축을 위해서, 파랑 수치모델 안에 표현되어 있는 파랑의 발생기작이 부분마다(예, 파랑의 비선형 상호작용 기작) 단순화되어 계산되고 있다.For this reason, in order to shorten the numerical calculation time for the timeliness of the pre-blu forecast, the wave generation mechanism expressed in the wave numerical model is simplified and computed every part (for example, nonlinear interaction mechanism of wave).

이는 파랑 수치모델이 해상에서 발생하는 파랑 현상을 정확하게 예측하는데 내재적인 한계와 오차를 내포하고 있음을 의미한다.This means that the wave numerical model has inherent limitations and errors in accurately predicting the wave phenomenon occurring at sea.

또한, 파랑을 예측하는데 발생하는 오차는 파랑의 발생 및 전파에 관한 기작(또는, 매커니즘)이 아직까지도 정확하게 규명되지 않고 있는 부분에서도 야기된다.In addition, the error that occurs in predicting the wave is also caused by the fact that the mechanism (or mechanism) of wave generation and propagation has not yet been accurately identified.

예를 들어, 동해안에서 발생하는 너울성 고파랑과 서해안에서 발생하는 이상 장파의 현상들은 현재 파랑 수치모델에서 채용되고 있는 파랑의 발생기작으로는 설명이 잘 안되고 있다.For example, the phenomena of waviness in the east coast and in the west coast are not well explained by the wave generation mechanism employed in the current wave numerical model.

과거 오랜 목측경험 및 관측자료로부터, 해상풍은 연별 및 계절에 따라 일정한 패턴을 유지하며 반복하고 있으며, 이때 발생하는 해상 파랑도 마찬가지로 과거뿐만 아니라 앞으로도 일정한 패턴을 유지할 수밖에 없다.From the past long-term experience and observation data, the sea wind is repeating with maintaining a certain pattern according to year and season, and the sea wave generated at this time likewise has to keep a certain pattern in the past as well as the future.

따라서, 과거 발생했던 해상풍의 패턴과 해상 파랑의 발생 패턴과의 관계를 범주화 및 계량화하여 이의 관계로부터 앞으로 발생하는 파랑을 해상풍의 예측/예보자료로부터 직접 예측하는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is required to develop a new technique for categorizing and quantifying the relationship between the background pattern of the sea wind and the background pattern of the sea wave, which has occurred in the past, and directly forecasting the future wave from the forecast / forecast data.

대한민국 공개특허 제10-2015-0117971호Korean Patent Publication No. 10-2015-0117971 대한민국 공개특허 제10-2015-0117972호Korean Patent Publication No. 10-2015-0117972

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 해상 파랑 예측 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로, 수치 예측모델의 계산과정 없이 기상 수치모델의 해상풍 예측자료로부터 해상 파랑을 직접 예측하여 정확성을 높이고, 소요시간을 줄일 수 있도록 한 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention solves the problem of the conventional method of predicting a sea wave, and it directly predicts the sea wave from the sea-wind prediction data of the meteorological numerical model without the calculation process of the numerical prediction model, The present invention provides an apparatus and method for direct ocean wave prediction using ocean-wind numerical model prediction data.

본 발명은 과거 발생했던 해상풍의 패턴과 해상 파랑의 발생 패턴과의 관계를 범주화 및 계량화하여 이의 관계로부터 앞으로 발생하는 파랑을 해상풍의 예측/예보자료로부터 직접 예측하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a device and a method for directly predicting future waves from the prediction / forecasting data of the sea-winds by categorizing and quantifying the relationship between the pattern of the sea-wind and the pattern of the sea- have.

본 발명은 이미 파랑의 발생 및 전파에 관한 모든 매커니즘 과정을 거쳐서 나타나는 최종 결과물인 어떤 한 지점에서 측정된 파랑의 관측자료를 이용하여 예측 오차를 최소화할 수 있도록 한 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method and a system for estimating a sea-wind numerical model using prediction data of an ocean-wind numerical model which can minimize a prediction error by using observation data of a wave measured at a certain point, which is an end result through all the mechanisms of wave generation and propagation There is provided an apparatus and method for direct wave prediction.

본 발명은 우리나라의 동해와 같이 해상풍의 연주기별 및 계절별 패턴에 대한 범주화 및 계량화가 용이한 일정한 규모의 폐쇄만 또는 반폐쇄만에 적합하도록 한 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to an ocean wave direct prediction method using ocean-wind numerical model predictive data suitable for only a certain scale of closure only or semi-closure, which is easy to categorize and quantify the sea-level wind instrument and seasonal pattern as in Korea, And an object of the present invention is to provide an apparatus and method.

본 발명은 해상풍 패턴의 범주화 및 각 해상풍 패턴별 파랑정보의 계산하여 DB화하고, 실시간 해상풍 예측자료의 패턴 유형 결정을 하여 DB로부터 해당 패턴에 대한 파랑정보의 산출하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method for predicting a wave pattern of a wave pattern from a database by determining a pattern type of real-time sea wind prediction data by categorizing the off-wind patterns and calculating wave information for each sea wind pattern, And to provide a device and method for direct ocean wave prediction using data.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치는 2차원 해상풍 격자 영역에서 관심 영역을 설정하고 구역화를 수행하는 대상 영역 구역화부와,2차원 해상풍장의 1차원 해상풍 벡터 시퀀스를 생성하는 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부와,해상풍 후측 자료 DB를 활용하여 과거 모든 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스를 구축하는 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB와,1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB를 검색하여 영역별 가중치 부여, 유사패턴 분류 및 유사패턴 범주화를 수행하여 해상풍 패턴 시나리오를 도출하는 해상풍 패턴 시나리오 도출부와,파랑 관측 자료와 해상풍 후측 자료를 비교하는 관측 자료 비교부와,관측 자료 비교부의 비교 결과를 기준으로 시나리오별 파랑 정보를 산출하는 파랑 정보 산출부를 포함하고, 과거 해상풍 후측자료를 이용하여 해상풍 패턴의 범주화 및 각 해상풍 패턴별 파랑정보를 계산하여 DB화를 수행하는 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB; 실시간으로 해상풍 예측자료의 패턴 유형 결정을 하고, 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB로부터 해당 패턴에 대한 파랑정보의 산출을 수행하는 실시간 파랑 예측 정보 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for an ocean wave direct prediction using a sea-wind numerical model predictive data according to the present invention includes an object region segmentation unit for setting a region of interest and performing a segmentation in a two- Dimensional sea-wind vector sequence generating unit for generating a one-dimensional sea-wind vector sequence of a 3D marine-type weather pattern, and a one-dimensional sea-water vector sequence generating unit for building a one- An ocean wind pattern scenario deriving unit for deriving a sea wind pattern scenario by performing weighting, similar pattern classification, and similar pattern categorization for each region by searching a wind vector sequence DB and a one-dimensional sea wind vector sequence DB, Based on the comparison results of the observation data comparing section and the observation data comparing section, And a blue information calculation unit for calculating blue information. The categorization of the off-wind patterns and the calculation of wave information for each of the off-wind patterns using the past background data of the off- ; And a real-time wave prediction information generation unit for determining a pattern type of the sea-wind prediction data in real time, calculating wave information for each of the sea-wind patterns, and calculating wave information for the corresponding pattern from the DB.

여기서, 상기 실시간 파랑 예측 정보 생성부는, 실시간으로 2차원 해상풍 벡터장 예측 자료를 제공하는 예측 자료 제공부와,2차원 해상풍 벡터장 예측 자료를 이용하여 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성을 수행하는 해상풍 벡터 시퀀스 생성부와,해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB를 이용하여 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출을 하는 최적 시나리오 검출부와,검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료를 생성하는 파랑 예측 자료 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the real-time wave prediction information generator may generate a one-dimensional real-time wind vector sequence using a predictive data providing unit that provides two-dimensional real-time wind vector field predictive data in real time and two- An optimal scenario detector for searching for an ocean wind pattern scenario DB and detecting an optimal similar scenario using the ocean wind pattern vector generation unit and the wave information calculation DB based on the ocean wind pattern and the wave prediction data for the detected ocean wind scenario, And a blue prediction data generating unit for generating a blue prediction data.

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그리고 상기 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부는, 상세역내 2차원 해상풍장의 1차원 벡터화를 수행하는 1차원 벡터화부와,각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 각 중역벡터 계산을 수행하는 중역 벡터화부와,광역내의 중역 대표 벡터들로부터 각 광역벡터 계산을 수행하는 광역 벡터화부와,전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 벡터 계산을 수행하는 전역 벡터화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The one-dimensional wind-based vector sequence generation unit includes a one-dimensional vectorization unit for performing one-dimensional vectorization of the detailed in-band two-dimensional sea-like weather pattern, a mid-vectorization unit for performing each mid- And a global vectorization unit that performs global vector calculation from wide-area representative vectors in the global area. The global vectorization unit performs global vector calculation from global representative vectors in a wide area.

그리고 상기 해상풍 패턴 시나리오 도출부는, 1차원 벡터시퀀스 DB를 검색하는 1차원 벡터시퀀스 DB 검색부와,검색된 1차원 벡터 시퀀스를 영역별로 가중치를 부여하는 영역별 가중치 부여부와,유사 패턴을 분류하는 유사패턴 분류부와,유사패턴 범주화를 수행하는 유사패턴 범주화부와,해상풍 패턴 시나리오를 도출하는 시나리오 도출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The resolution pattern scenario derivation unit may include a one-dimensional vector sequence DB search unit for searching the one-dimensional vector sequence DB, a weighting unit for each region for weighting the searched one-dimensional vector sequence, A similar pattern classifying unit for performing similar pattern categorization, and a scenario deriving unit for deriving an off-wind pattern scenario.

그리고 상기 유사패턴 범주화부는, 분류된 해상풍 패턴 시나리오에서 시나리오 당 배열이 유사한 1차원 벡터시퀀스들은 각 요소 엘리먼트의 값들끼리 평균하여 하나의 대표 벡터시퀀스를 구하는 것을 특징으로 한다.The similar pattern categorizing unit is characterized by obtaining one representative vector sequence by averaging the values of the respective element elements of the one-dimensional vector sequences having similar arrangement per scenario in the classified sea wind pattern scenario.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법은 대상 영역 구역화부에서 2차원 해상풍 격자 영역에서 관심 영역을 설정하고 구역화를 하는 단계;1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부에서 2차원 해상풍장에서 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성을 수행하고, 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB에서 과거 해상풍 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스 생성을 하는 단계;해상풍 패턴 시나리오 도출부에서 1차원 해상풍 벡터시퀀스 DB를 검색하여 영역별 가중치 부여, 유사패턴 분류, 유사패턴 범주화를 수행하는 과정을 포함하여 해상풍 패턴 시나리오 도출 및 DB화를 수행하는 단계;관측 자료 비교부에서 파랑 관측자료와 해상풍 후측 자료를 비교하고 파랑 정보 산출부에서 시나리오별 파랑 정보 산출 및 DB화를 하는 단계;해상풍 벡터 시퀀스 생성부에서 실시간 2차원 해상풍장의 1차원 벡터시퀀스로 변환하고, 최적 시나리오 검출부에서 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출하는 단계;
파랑 예측 자료 생성부에서 검출된 해상풍 시나리오에 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to accomplish the other object, a method for an ocean wave direct prediction using a sea-level numerical model predictive data according to the present invention comprises the steps of setting an area of interest and performing a zoning in a two- A step of generating a one-dimensional sea-wind pattern vector sequence in a two-dimensional sea-side wind-shaped field at a sea-wind pattern vector generation section and generating a one-dimensional sea-wind vector sequence database for a past sea- A step of retrieving a one-dimensional sea-wind vector sequence DB at an ocean-wind pattern scenario derivation unit and performing weighting, similar pattern classification, and similar-pattern categorization for each region to obtain a sea-wind pattern scenario and DB The data comparison section compares the blue observation data with the ocean-wind-side data, Converting offshore wind vector sequence generating section as a one-dimensional vector sequence of a real-time two-dimensional pungjang marine and offshore wind pattern detection scenario DB search and best similar scenario in the best scenario, detection; step of the calculation, and blue information DB screen;
And generating wave predictive data from the wave information for the sea-wind scenario detected by the wave predictive data generation unit.

삭제delete

그리고 과거 해상풍 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스 생성을 하는 단계는, 상세역내 2차원 해상풍장의 1차원 벡터화를 수행하는 단계와,각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 각 중역벡터 계산을 수행하는 단계와,광역내의 중역 대표 벡터들로부터 각 광역벡터 계산을 수행하는 단계와,전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 벡터 계산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of generating the one-dimensional wind-based vector sequence database for the past marine wind backward data includes a step of performing one-dimensional vectorization of the in-depth two-dimensional marine wind tunnel and a step of extracting, from the detailed inverse one- Performing a global vector calculation from wide-area representative vectors in a global range, performing each global vector calculation from global representative vectors in a wide area, and performing global vector calculation from wide-area representative vectors in a global area.

그리고 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출하는 단계는, 현재의 벡터시퀀스와 과거 DB내의 벡터시퀀스들 간을 인접이웃(nearest neighbor) 기법으로 매칭시키는 것을 특징으로 한다.The searching of the sea-wind pattern scenario DB and the searching of the optimal similar scenario are characterized in that the current vector sequence and the vector sequences in the past DB are matched with the nearest neighbor method.

그리고 현재의 벡터시퀀스와 과거 DB내의 벡터시퀀스들의 어레이벡터 사이에 내적을 구하고, 그 결과값이 다른 어레이벡터들과의 내적 값들에 비해서 최대가 되었을 때, 그 두 개의 벡터시퀀스를 서로 가장 유사한 것으로 매칭시키는 것을 특징으로 한다.Then, an inner product is obtained between the current vector sequence and the array vector of vector sequences in the past DB, and when the result is maximized with respect to the inner values with other array vectors, the two vector sequences are matched to each other as the most similar .

그리고 검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성하는 단계에서, 대상 영역내 임의의 한 지점 또는 다수의 지점들에서 검출된 연속되는 복수 개의 해상풍 시나리오에 대응되는 파랑정보를 과거 파랑정보 DB로부터 검출하여, 연속되는 복수 개 시점의 파랑 예측자료를 생성하고, 과거 DB의 검출과정에서의 오차를 줄이기 위해서, 복수 개 시점의 파랑정보의 예측값들을 스무딩(smoothing) 방법으로 필터링하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating wave predictive data from the detected wave information for the ocean-wind scenario, the wave information corresponding to a plurality of consecutive sea wind scenarios detected at a certain point or a plurality of points in the object area is stored in the past wave information DB And generates predicted wave data of a plurality of consecutive time points and filters the predicted values of the wave information of the plurality of points by a smoothing method in order to reduce the error in the detection process of the past DB .

이와 같은 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The apparatus and method for direct ocean wave direct prediction using the sea-level numerical model prediction data according to the present invention have the following effects.

첫째, 수치 예측모델의 계산과정 없이 기상 수치모델의 해상풍 예측자료로부터 해상 파랑을 직접 예측하여 정확성을 높이고, 소요시간을 줄일 수 있다.First, it is possible to directly predict the sea wave from the sea wind forecast data of the meteorological model without calculation process of the numerical prediction model, to improve the accuracy and reduce the time required.

둘째, 과거 발생했던 해상풍의 패턴과 해상 파랑의 발생 패턴과의 관계를 범주화 및 계량화하여 이의 관계로부터 앞으로 발생하는 파랑을 해상풍의 예측/예보자료로부터 직접 예측하는 장치 및 방법을 제공한다.Second, the present invention provides an apparatus and method for directly predicting future waves from the sea-wind forecast / forecast data by categorizing and quantifying the relationship between the sea-wind pattern and the sea-wave occurrence pattern that occurred in the past.

셋째, 이미 파랑의 발생 및 전파에 관한 모든 매커니즘 과정을 거쳐서 나타나는 최종 결과물인 어떤 한 지점에서 측정된 파랑의 관측자료를 이용하여 예측 오차를 최소화할 수 있다.Third, the prediction error can be minimized by using the observation data of the wave measured at a certain point, which is the final result that has already been displayed through all the mechanism processes related to the generation and propagation of the wave.

넷째, 우리나라의 동해와 같이 해상풍의 연주기별 및 계절별 패턴에 대한 범주화 및 계량화를 수행하여 일정한 규모의 폐쇄만 또는 반폐쇄만에 적합한 해상파랑 직접 예측 기술을 제공한다.Fourth, we provide ocean wave direct prediction technology suitable only for a certain scale of closure only or semi-closure by categorizing and quantifying the ocean-style wind instrument and seasonal pattern as in Korea's East Sea.

다섯째, 파랑 수치모델의 내재적인 한계와 풍파의 발생 기작에 대한 이해 부족에서 야기되는 오차를 줄이고, 파랑의 사전 예보를 위한 계산시간을 단축할 수 있다.Fifth, it is possible to reduce the errors caused by the inherent limitations of the wave numerical model and the lack of understanding of the generation mechanism of the wind waves, and shorten the calculation time for the advance prediction of waves.

도 1은 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB 구축을 위한 구성도
도 3은 본 발명에 따른 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 해상풍 패턴 시나리오 도출부의 상세 구성도
도 5는 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트
도 6은 해상풍 관심 영역의 설정 방법의 일 예를 나타낸 구성도
도 7은 관심 영역의 4단계 구역화 방법의 일 예를 나타낸 구성도
도 8은 한 구역내 2차원 해상풍의 1차원 벡터화를 나타낸 구성도
도 9는 2차원 해상풍장으로부터 1차원 벡터시퀀스의 생성을 나타낸 구성도
도 10은 과거 해상풍 후측자료 DB로부터 1차원 벡터시퀀스의 DB 생성을 나타낸 구성도
도 11은 과거 1차원 벡터시퀀스 DB로부터 해상풍 패턴 시나리오 도출 과정을 나타낸 구성도
1 is a block diagram of an apparatus for an ocean wave direct prediction using a sea-wind numerical model prediction data according to the present invention
FIG. 2 is a block diagram for calculating wave information and building a DB according to the present invention; FIG.
3 is a detailed configuration diagram of a one-dimensional off-axis wind vector sequence generating unit according to the present invention
4 is a detailed configuration diagram of a sea wind pattern scenario deriving unit according to the present invention
5 is a flow chart illustrating a method for direct ocean wave prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention
6 is a diagram showing an example of a method of setting an ocean-
7 is a diagram showing an example of a four-step zoning method of the ROI
8 is a diagram showing a one-dimensional vectorization of a two-dimensional sea wind in one zone
9 is a diagram showing the generation of a one-dimensional vector sequence from a two-
10 is a diagram showing a DB generation of a one-dimensional vector sequence from the past backwash data DB
11 is a diagram showing a process of deriving a sea wind pattern scenario from the past one-dimensional vector sequence DB

이하, 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus and method for direct ocean wave direct prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The features and advantages of the apparatus and method for direct ocean wave direct prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention will be apparent from the following detailed description of each embodiment.

도 1은 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치의 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for an ocean wave direct prediction using a sea-level numerical model prediction data according to the present invention.

그리고 도 2는 본 발명에 따른 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB 구축을 위한 구성도이다.And FIG. 2 is a block diagram for calculating wave information and building a DB according to the present invention.

본 발명은 과거 발생했던 해상풍의 패턴과 해상 파랑의 발생 패턴과의 관계를 범주화 및 계량화하여 이의 관계로부터 앞으로 발생하는 파랑을 해상풍의 예측/예보자료로부터 직접 예측하기 위한 것이다.The present invention is to categorize and quantify the relationship between a pattern of a sea-wind which has occurred in the past and a pattern of occurrence of a sea-wave, and to directly predict a future wave from the sea-wind prediction / forecast data from the relationship.

이와 같은 본 발명은 어떤 한 지점에서 측정된 파랑의 관측자료는 이미 파랑의 발생 및 전파에 관한 모든 매커니즘 과정을 거쳐서 나타나는 최종 결과물이기 때문에, 현재 파랑 수치모델을 통해 예측하는 방법에서 발생하는 오차가 없앨 수 있다.Since the observation data of a wave measured at a certain point is an end result which is already displayed through all the mechanism processes related to generation and propagation of the wave, the present invention eliminates the error caused by the method of predicting through the current wave numerical model .

특히, 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법은 우리나라의 동해와 같이 해상풍의 연주기별 및 계절별 패턴에 대한 범주화 및 계량화가 용이한 일정한 규모의 폐쇄만 또는 반폐쇄만에 유요하게 적용될 수 있다.In particular, the apparatus and method for the direct ocean wave direct prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention can be applied to a closure of only a certain scale, which is easy to categorize and quantify the ocean- It can be applied only to semi-close.

이를 위한 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치는 도 1에서와 같이, 과거 해상풍 후측자료를 이용하여 해상풍 패턴의 범주화 및 각 해상풍 패턴별 파랑정보의 계산하여 DB화를 수행하는 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB(100)와, 실시간으로 해상풍 예측자료의 패턴 유형 결정을 하고, 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB(100)로부터 해당 패턴에 대한 파랑정보의 산출을 수행하는 실시간 파랑 예측 정보 생성부(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the apparatus for the direct prediction of the sea wave using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention for the purpose of the present invention includes a categorization of the sea-wind pattern using past sea- And determines the pattern type of the sea wind prediction data in real time and calculates the wave information by the sea wind pattern and the corresponding pattern from the DB 100 And a real-time-blurred-prediction-information generating unit 200 for performing calculation of the wave-information for the user.

여기서, 실시간 파랑 예측 정보 생성부(200)는 실시간 2차원 해상풍 벡터장 예측 자료를 제공하는 예측 자료 제공부(201)와, 2차원 해상풍 벡터장 예측 자료를 이용하여 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성을 수행하는 해상풍 벡터 시퀀스 생성부(202)와, 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB(100)를 이용하여 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출을 하는 최적 시나리오 검출부(203)와, 검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료를 생성하는 파랑 예측 자료 생성부(204)를 포함한다.Here, the real-time wave prediction information generator 200 includes a prediction data providing unit 201 for providing real-time two-dimensional sea-wind field vector field prediction data, and a one-dimensional sea-wind vector sequence An optimal scenario detection unit 203 for searching for an ocean wind pattern scenario DB and detecting an optimal similar scenario using the ocean wave pattern-based blue wave information DB 100, And a blue predictive data generation unit 204 for generating a blue predictive data from the detected blue-colored information of the ocean-wind scenario.

그리고 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB(100)의 상세 구성은 다음과 같다.The details of the wave information calculation and DB 100 according to the background pattern are as follows.

도 2에서와 같이, 해상풍 패턴을 체계적으로 범주화하고 DB화가 용이하도록 하기 위해서 2차원 해상풍 격자 영역에서 관심 영역을 설정하고 구역화를 수행하는 대상 영역 구역화부(10)와, 2차원 해상풍장의 1차원 해상풍 벡터 시퀀스를 생성하는 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부(20)와, 해상풍 후측 자료 DB(40)를 활용하여 과거 모든 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스를 구축하는 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB(30)와, 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB를 검색하여 영역별 가중치 부여, 유사패턴 분류 및 유사패턴 범주화를 수행하여 해상풍 패턴 시나리오를 도출하는 해상풍 패턴 시나리오 도출부(50)와, 파랑 관측 자료와 해상풍 후측 자료를 비교하는 관측 자료 비교부(60)와, 관측 자료 비교부(60)의 비교 결과를 기준으로 시나리오별 파랑 정보를 산출하는 파랑 정보 산출부(70)를 포함한다.As shown in FIG. 2, an object region segmentation unit 10 for setting a region of interest and performing zoning in a two-dimensional sea-wind grid region in order to categorize the sea-wind patterns systematically and make it easy to DB, A one-dimensional off-axis wind vector sequence generating unit 20 for generating a one-dimensional off-axis wind vector sequence, and a one-dimensional off-wind vector sequence database for all backside data using the back- Dimensional wind direction vector sequence DB 30 and a one-dimensional wind direction vector sequence DB to perform weighting, similar pattern classification, and similar pattern categorization for each region to derive a sea wind pattern scenario, 50), an observation data comparing unit (60) for comparing the blue observation data and the backwash data, and a comparison unit (60) And a blue information calculation section 70 for calculating.

여기서, 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부(20)는 도 3에서와 같이, 상세역내 2차원 해상풍장의 1차원 벡터화를 수행하는 1차원 벡터화부(21)와, 각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 각 중역벡터 계산을 수행하는 중역 벡터화부(22)와, 광역내의 중역 대표 벡터들로부터 각 광역벡터 계산을 수행하는 광역 벡터화부(23)와, 전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 벡터 계산을 수행하는 전역 벡터화부(24)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the one-dimensional resolution-based vector sequence generator 20 includes a one-dimensional vectorization unit 21 for performing one-dimensional vectorization of a detailed in- A wide vectorization unit 23 for performing each wide vector calculation from the central representative vectors in the wide area, and a global vector calculation unit 23 for calculating global vector calculation from the wide-area representative vectors in the global area. And a global vectorization unit 24 that performs vectorization.

그리고 해상풍 패턴 시나리오 도출부(50)는 도 4에서와 같이, 1차원 벡터시퀀스 DB를 검색하는 1차원 벡터시퀀스 DB 검색부(51)와, 검색된 1차원 벡터 시퀀스를 영역별로 가중치를 부여하는 영역별 가중치 부여부(52)와, 유사 패턴을 분류하는 유사패턴 분류부(53)와, 분류된 해상풍 패턴 시나리오에서 시나리오 당 배열이 유사한 1차원 벡터시퀀스들은 각 요소 엘리먼트의 값들끼리 평균하여 하나의 대표 벡터시퀀스를 구하는 유사패턴 범주화를 수행하는 유사패턴 범주화부(54)와, 해상풍 패턴 시나리오를 도출하는 시나리오 도출부(55)를 포함한다.4, the resolution pattern scenario deriving unit 50 includes a one-dimensional vector sequence DB search unit 51 for searching a one-dimensional vector sequence DB, and a one-dimensional vector sequence search unit 51 for searching the one- A similar pattern classifying unit 53 for classifying a similar pattern, and a one-dimensional vector sequence having similar arrangement per scenario in the classified sea wind pattern scenario are averaged among the values of the respective element elements, A similar pattern categorization unit 54 for performing similar pattern categorization for obtaining a representative vector sequence, and a scenario derivation unit 55 for deriving an off-wind pattern scenario.

이와 같은 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법을 설명하면 다음과 같다.A method for the direct ocean wave direct prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention will now be described.

도 5는 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for an ocean wave direct prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention.

먼저, 2차원 해상풍 격자 영역에서 관심 영역을 설정하고 구역화를 수행한다.(S501)First, a region of interest is set in the two-dimensional sea wind grid region and zoning is performed (S501)

이어, 2차원 해상풍장에서 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성을 수행하고(S502), 과거 해상풍 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스 생성을 수행한다.(S503)Next, a one-dimensional sea-wind pattern vector sequence is generated in a two-dimensional sea wind field (S502), and a one-dimensional sea-wind vector sequence database is generated for the past sea-wind rear data (S503)

그리고 1차원 해상풍 벡터시퀀스 DB를 검색하여 영역별 가중치 부여, 유사패턴 분류 및 유사패턴 범주화를 수행하여 해상풍 패턴 시나리오 도출 및 DB화를 수행한다.(S504)Then, the one-dimensional wind direction vector sequence DB is searched for, weighting by region, similar pattern classification, and similar pattern categorization are performed to derive an ocean wind pattern scenario and DB (S504)

이어, 파랑 관측자료와 해상풍 후측 자료를 비교하여 시나리오별 파랑 정보 산출 및 DB화를 수행한다.(S505)Next, the blue observation data and the ocean-wind rear data are compared to calculate the wave information for each scenario and DB (S505)

그리고 실시간 2차원 해상풍장의 1차원 벡터시퀀스로 변환하고(S506), 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출을 한다.(S507)Then, it is converted into a one-dimensional vector sequence of a real-time two-dimensional sea-like weather pattern (S506), and an ocean-like pattern scenario DB is searched for and an optimal similar scenario is detected (S507)

이어, 검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성한다.(S508)Next, wave prediction data is generated from the detected wave information for the ocean-wind scenario (S508)

여기서, 과거 해상풍 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스 생성을 하는 단계(S503)는, 상세역내 2차원 해상풍장의 1차원 벡터화를 수행하는 단계와, 각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 각 중역벡터 계산을 수행하는 단계와, 광역내의 중역 대표 벡터들로부터 각 광역벡터 계산을 수행하는 단계와, 전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 벡터 계산을 수행하는 단계를 포함하는 것이다.Here, the step S503 of generating the one-dimensional sea-wind vector sequence database for the past sea-wind rear-side data includes a step of performing one-dimensional vectorization of the detailed in- And performing global vector calculations from global wide-area representative vectors in the global range.

이와 같은 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명한다.A preferred embodiment of an apparatus and a method for direct ocean wave direct prediction using the sea-wind numerical model prediction data according to the present invention will be described in detail.

도 6은 해상풍 관심 영역의 설정 방법의 일 예를 나타낸 구성도이고, 도 7은 관심 영역의 4단계 구역화 방법의 일 예를 나타낸 구성도이다.FIG. 6 is a block diagram showing an example of a method of setting an ocean-wind-related ROI, and FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a four-zone zoning method of ROI.

그리고 도 8은 한 구역내 2차원 해상풍의 1차원 벡터화를 나타낸 구성도이다.And FIG. 8 is a diagram showing a one-dimensional vectorization of the two-dimensional sea wind in one zone.

본 발명은 [해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB화] 과정을 통하여 과거(예, 약 35년 동안의) 해상풍 후측자료로부터 반폐쇄만 영역(이하에서 동해를 일 예로 함)에 대한 해상풍의 패턴을 범주화하고 대표 시나리오들을 도출한다.The present invention relates to a method and system for estimating the sea-wind-related information (hereinafter, referred to as " East Sea ") from the past (for example, about 35 years) Categorize patterns and derive representative scenarios.

또한, 이 과거 기간중 관측된 파랑자료들과 각 시나리오들의 비교를 통하여, 대표 시나리오들이 발생했을 때 파랑정보를 산출한다. 이렇게 산출된 해상풍 패턴 시나리오들과 파랑정보를 DB화하여 저장한다.In addition, through comparison of observed scenarios with observed blue data during this past period, blue information is generated when representative scenarios occur. The calculated sea-wind pattern scenarios and the wave information are converted into a DB and stored.

그리고 [실시간 파랑 예측 정보 생성 과정]을 통하여, 실시간으로 생산되는 해상풍의 예측자료로부터 해상풍 패턴의 시나리오 유형을 결정하고, [해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB화 과정]에서 생성된 DB로부터 해당 시나리오 유형에 대한 파랑정보를 추출하여 예측자료를 생성한다.Then, the scenario type of the ocean-wind pattern is determined from the ocean-wind prediction data produced in real-time through the process of [generating the real-time wave prediction information], and the corresponding And extracts the wave information for the scenario type to generate the prediction data.

[해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB화] 과정은 다음과 같다.[Calculation of information and DB for each sea pattern] The process is as follows.

우리나라 동해(반폐쇄만)을 포함하는 주변 해역에 대해서 과거 상당기간(예, 35년) 생산된 해상풍 예측 또는 후측/재분석 자료가 있다.There are sea-wind forecasts or rear / reanalysis data produced for a considerable period (for example, 35 years) for the surrounding waters including the East Sea of Korea (semi-closed only).

이 해상풍의 후측자료량은 막대하여 검색 및 활용이 용이치 않다.The back side data of this sea wind is bar and it is not useful to search and use.

따라서, 본 발명은 과거 해상풍의 후측자료를 간략화하여 범주화하고 체계화시켜 DB화하여 검색 및 활용이 용이해지도록 한다.Therefore, the present invention simplifies the rear-side data of the past sea-wind, categorizes and systematizes the data, and makes it easy to search and utilize it.

이와 같이 과거 해상풍 예측자료로부터 해상풍 패턴을 범주화하기 이전에 다음의 두 가지 작업이 선행되어야 한다.Thus, before categorizing offshore wind patterns from past sea wind forecast data, the following two tasks should be preceded.

먼저, 관심 영역의 설정이 필요하다.First, the area of interest needs to be set.

해상풍 예측자료가 생산되는 기상모델 격자체계로부터 대상해역인 동해(반폐쇄만)에서의 파랑 발생에 영향을 미칠 수 있는 범위를 고려하여 관심영역을 설정한다.From the meteorological model lattice system in which the offshore wind forecast data is produced, the area of interest is set in consideration of the range that can affect the wave generation in the target sea area (half-closed only).

도 6은 기상모델(예, WRF모델)의 격자체계(격자간격: 9 km) 내에서 동해지역에 관한 관심영역을 설정한 예를 나타낸 것이다.6 shows an example of setting a region of interest with respect to the East Sea within a lattice system (lattice spacing: 9 km) of a weather model (e.g., a WRF model).

관심영역은 계산의 편리성을 위해서 가로 및 세로의 격자 개수가 4의 배수가 되도록 128 × 128 개가 되도록 설정한다.For convenience of calculation, the region of interest is set so that the number of lattices in the horizontal and vertical directions is 128 x 128 so as to be a multiple of 4. [

그리고 관심영역의 4단계 구역화가 필요하다.And a four-stage zoning of the area of interest.

해상풍의 패턴을 체계적으로 범주화하고 DB화가 용이하도록 하기 위해서는 도 7에서와 같이, 전역, 광역, 중역 및 상세역 등 4단계로 구역화할 필요가 있다. In order to systematically categorize the ocean-like patterns and make it easy to DB, it is necessary to zigzag into four levels such as global, wide-area, mid-range and detailed stations as shown in FIG.

각 단계별 구역의 크기는 편리성을 위한 것으로 물리적 또는 계산적인 필요에 따라 영역크기, 구역화 단계 등 달리 설정할 수 있다.The size of each stepwise zone is for convenience, and may be set differently depending on the physical or computational needs, such as the area size, the zoning step, and so on.

해상풍 패턴의 범주화 과정은 위에서 제시된 4개의 구역체계를 단계적으로 거치게 되면, 패턴의 분류 및 범주화를 용이하게 할 수 있다.The categorization process of the offshore wind pattern can facilitate the classification and categorization of the pattern when the four zone systems shown above are stepped through.

해상풍의 패턴을 범주화하는 과정은 2차원 해상풍 벡터장을 1차원 벡터로 단순화하여 변환시키는 작업이 요구된다. In the process of categorizing the patterns of the oceanic winds, it is required to simplify and convert the two-dimensional sea-wind vector fields into one-dimensional vectors.

본 발명에서의 한 구역내 2차원 벡터장의 1차원 벡터화를 설명하면 다음과 같다.One-dimensional vectorization of a two-dimensional vector field in a region in the present invention is described as follows.

해상풍은 수평면에서 u-방향 성분과 v-방향 성분을 갖는 2차원 속도벡터(u,v)로 표현된다. 따라서, 한 구역내의 2차원 해상풍 벡터장은 2차원 평면내에서 공간적으로 표현이 가능하고, 디지털 자료의 DB로 저장할 경우도 일반적으로 2차원 어레이 형태로 저장하게 된다.The sea wind is represented by a two-dimensional velocity vector (u, v) with u-direction and v-direction components in the horizontal plane. Therefore, the two-dimensional wind-swept vector field in one area can be spatially expressed in a two-dimensional plane, and when stored as a DB of digital data, it is generally stored in a two-dimensional array form.

본 발명은 2차원 벡터장 자료의 크기를 줄이고 풍속장의 특성을 단순화하기 위해서, 1차원 벡터로 변환시키는 구성을 포한한다.In order to reduce the size of the 2D vector field data and simplify the characteristics of the wind field, the present invention includes a configuration for converting the vector data into a one-dimensional vector.

예를 들면, 도 8에서와 같이, 8 × 8 개의 격자로 이루어진 구역안에는 64개 격자셀의 벡터가 있다.For example, as shown in FIG. 8, there are vectors of 64 grid cells in a region of 8 × 8 grid.

이 구역내의 풍속장을 1차원 벡터로 특징화하기 위해서, 풍속의 방향을 8개 방향에 대해서만 고려한다. 이 8개의 방향에 대해서 모든 64개 격자셀의 벡터들을 8개 방향에 대해서 성분분해하고, 각 방향에 대해서 누적 합을 구한다.In order to characterize the wind field in this zone as a one-dimensional vector, only the direction of the wind speed is considered for the eight directions. For these eight directions, the vectors of all 64 grid cells are decomposed in eight directions, and a cumulative sum is obtained for each direction.

그런 다음 다시 각 방향에 대한 풍속 크기의 누적 합을 격자셀의 개수인 64로 나누어준다. 이로부터 이 구역에서의 8개 방향에 대한 풍속의 평균 크기를 구할 수 있다.Then the cumulative sum of the wind velocity magnitudes for each direction is divided by 64, the number of grid cells. From this it is possible to obtain the average magnitude of the wind speed for the eight directions in this zone.

또한, 8개 방향에 대한 평균 풍속의 합은 이 구역이 가지는 대표 평균풍속이 된다. In addition, the sum of the average wind velocities in the eight directions becomes the representative average wind velocity of this zone.

본 발명의 실시 예에서는 풍속의 방향을 45°간격의 8개 방향에 대해서만 고려했으나, 경우에 따라서는 22.5°간격의 16개 방향에 대해서도 고려할 수 있음은 당연하다.In the embodiment of the present invention, the direction of the wind speed is considered only for eight directions at intervals of 45 degrees, but it is natural that the direction of the wind speed can be considered for 16 directions at intervals of 22.5 degrees.

다음으로, 과거 해상풍 예측(또는, 후측)자료로부터 해상풍 패턴을 범주화하고, 해상풍 패턴의 시나리오를 도출하는 과정을 설명하면 다음과 같다.Next, a process of categorizing the off-wind patterns and deriving the off-wind pattern scenarios from the past off-wind prediction (or rear) data will be described.

도 9는 2차원 해상풍장으로부터 1차원 벡터시퀀스의 생성을 나타낸 구성도이다.FIG. 9 is a diagram showing the generation of a one-dimensional vector sequence from a two-dimensional marine raincoat.

그리고 도 10은 과거 해상풍 후측자료 DB로부터 1차원 벡터시퀀스의 DB 생성을 나타낸 구성도이고, 도 11은 과거 1차원 벡터시퀀스 DB로부터 해상풍 패턴 시나리오 도출 과정을 나타낸 구성도이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a DB generation process of a one-dimensional vector sequence from the past background data of the past sea-wind; and FIG. 11 is a diagram illustrating a process of deriving a sea-wind pattern scenario from a past one-dimensional vector sequence database.

해상풍 패턴의 시나리오를 도출하는 과정은 (i)하나의 2차원 해상풍 벡터장(또는 해상풍장)으로부터 1차원 해상풍 벡터시퀀스의 생성, (ii)과거 35년 모든 해상풍장에 대한 1차원 해상풍 벡터시퀀스의 DB 생성, (iii)과거 1차원 해상풍 벡터시퀀스의 DB로부터 유사한 패턴을 이루는 것들끼리 그룹화를 통한 해상풍 패턴 시나리의 도출과정으로 요약된다.The process of deriving the scenario of the offshore wind pattern is as follows: (i) the generation of a one-dimensional sea-wind vector sequence from one two-dimensional sea wind vector field (or sea fringe), (ii) And (iii) generation of a sea-wind pattern scenario through grouping of similar patterns from the DB of the past one-dimensional sea-wind vector sequence.

(i)2차원 해상풍장으로부터 1차원 벡터시퀀스의 생성은 다음과 같다.(i) The generation of a one-dimensional vector sequence from a two-dimensional marine rainfall pattern is as follows.

동해 해상풍장의 관심영역은 전역, 광역, 중역 및 상세역 등 4단계의 지역으로 구역화되어 있다.The area of interest of the East Sea maritime festival is divided into four levels, namely, global, regional, intermediate and detailed.

하나의 2차원 해상풍장으로부터 생성된 1차원 벡터시퀀스는 도 9에서와 같이, 전역, 각 광역, 각 중역 및 각 상세역에 속한 풍속 벡터(u,v)들로부터 변환된 1차원 벡터들을 결합이다.The one-dimensional vector sequence generated from one two-dimensional marine rainbow span combines the one-dimensional vectors converted from the wind speed vectors (u, v) belonging to the global, each wide area, each middle area and each detailed area .

관심영역에서 1차원 벡터시퀀스는 전역 1개, 광역 4개, 중역 16개, 상세역 64개 등 총 85개 1차원 벡터들로 결합되어 있으며, 또한, 85 × 8 = 680 개의 벡터요소(elements)로 구성되어 있다.In the region of interest, the one-dimensional vector sequence is combined with a total of 85 one-dimensional vectors including 1 global, 4 wide, 16 intermediate, and 64 detailed vectors, and 85 × 8 = 680 vector elements. .

하나의 2차원 해상풍장으로부터 1차원 벡터시퀀스를 생성하는데 시간을 줄이기 위해서 다음과 같은 절차로, 상세역에서부터 중역, 광역, 전역 순으로 1차원 벡터를 구할 수 있다.In order to reduce the time required to generate a one-dimensional vector sequence from one two-dimensional marine floodplain, a one-dimensional vector can be obtained from the detailed station to the mid-range, wide-area, and global order in the following procedure.

(a)상세역내 2차원 벡터장의 1차원 벡터화, (b)각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 대표 벡터 계산, (c)광역내의 중역 대표 벡터들로부터 광역 대표 벡터 계산, (d)전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 대표 벡터 계산의 순서로 벡터를 구한다.(b) one-dimensional vectorization of the detailed in-depth two-dimensional vector field, (b) representative vector calculation from the detailed inverse 1-dimensional vectors in each midpoint, (c) wide-area representative vector calculation from the central representative vectors in the wide area, The vector is obtained from the wide-area representative vectors in the order of the global representative vector calculation.

(ii)과거 해상풍 후측자료 DB로부터 1차원 벡터시퀀스의 DB 생성은 다음과 같다.(ii) DB generation of a one-dimensional vector sequence from the past back-side data DB is as follows.

과거 35년간 해상풍 후측(또는, 예측)자료가 매일 3시간마다 하나의 해상풍장이 생산될 경우, 이 후측자료의 DB에는 총 35 × 365 × 8 = 102,200 개의 해상풍장이 있다. 따라서, 이 후측자료의 DB로부터 총 102,200 개의 1차원 벡터시퀀스를 갖는 DB를 도 10에서와 같이 생성할 수 있다.In the past 35 years, if one ocean fringe is produced every three hours, the total number of 35 × 365 × 8 = 102,200 marine fringes is present in the database. Therefore, a DB having a total of 102,200 one-dimensional vector sequences can be generated as shown in FIG. 10 from the DB of the rear side data.

(iii)과거 1차원 벡터시퀀스 DB로부터 해상풍 패턴 시나리오 도출은 다음과 같다.(iii) The evolution of the sea wind pattern scenario from the past one-dimensional vector sequence DB is as follows.

과거 해상풍 후측자료 DB 내에 해상풍장 1차원 벡터시퀀스 개수가 총 102,200 개가 있다.There are a total of 102,200 marine floodplain one - dimensional vector sequences in the backwater database of the past sea - wind.

이중에는 서로 완벽하게 일치하는 경우는 없을 수 있지만, 해상풍의 패턴이 유사한 것들이 중복되어 있다. 1차원 벡터시퀀스에서 전역 또는 광역에 해당하는 부분에서 벡터의 요소(elements) 배열들이 유사한 것들을 찾기가 쉽고, 중역과 상세역 부분에서는 서로 유사한 배열들을 찾기가 좀 더 어렵다.There may not be a perfect match between the two, but there is a duplicate of similar patterns in the sea-wind pattern. It is more difficult to find elements similar to the elements of a vector in a global or wide area in a one-dimensional vector sequence, and to find similar arrangements in the middle and detailed regions.

반면, 하나의 2차원 해상풍장 또는 1차원 해상풍 벡터시퀀스는 임의의 한 지점에서 하나의 특정한 파랑정보(즉, 파고, 주기, 파향)를 결정하게 된다. 과거 DB의 해상풍장 개수가 총 102,200 개이므로, 102,200 개의 파랑정보를 결정하게 된다.On the other hand, one two-dimensional sea flume or one-dimensional sea-wind vector sequence determines one particular wave information (i.e., wave, cycle, and wave) at any one point. In the past, since the number of sea flares in the DB is 102,200 in total, 102,200 pieces of wave information are determined.

과거 해상풍의 DB에는 해상풍의 패턴이 서로 유사한 것들이 중복되어 있다는 점을 고려하면, 서로 다른 파랑정보의 경우의 수도 이보다는 적을 것이다.Considering that past sea-like DBs have overlapping patterns of similar sea-wind patterns, the number of different wave information will be smaller than that of the other.

일반적으로, 동해에서는 파고가 0 ~ 12m, 주기는 3 ~ 15s, 파향은 0 ~ 360°의 범위에서 파랑현상이 발생한다. 해상풍의 예측자료로부터 얻고자하는 파랑정보의 분해능을 파고는 0.2m 간격으로, 주기는 0.5s 간격으로, 그리고 파향을 15° 간격으로 설정한다면, 파랑정보의 경우의 수는 (파고) 60 × (주기) 24 × (파향) 24 = 34,560 개가 된다. 즉, 34,560개의 파랑정보 경우의 수를 발생시키기 위해서는 34,560개의 해상풍 패턴 시나리오가 필요한 셈이다.Generally, in the East Sea, a wave phenomenon occurs in a range of 0 to 12 m, a period of 3 to 15 s, and a wave direction of 0 to 360 °. If the resolution of the wave information to be obtained from the ocean-wind prediction data is set to 0.2 m, the period is 0.5 s, and the wave direction is 15 °, the number of wave information is 60 × Period) 24 占 (wave direction) 24 = 34,560. That is, in order to generate 34,560 wave information cases, 34,560 ocean wind pattern scenarios are necessary.

따라서, 과거 해상풍 자료인 1차원 벡터시퀀스의 경우의 수 총 102,200개로부터 해상풍 패턴의 경우의 수인 34,560개 시나리오로 재분류가 필요하다.Therefore, reclassification is required from a total of 102,200 in the case of the one-dimensional vector sequence of the past sea-wind data to 34,560 in the case of the sea-wind pattern.

결과적으로 하나의 해상풍 시나리오 당 평균 102,200 ÷ 34,560 ≒ 3 개의 유사한 1차원 벡터시퀀스를 갖는다고 할 수 있다.As a result, it can be said that an average of 102,200 ÷ 34,560≈3 similar 1-dimensional vector sequences per ocean-wind scenario is obtained.

과거 해상풍 DB의 1차원 벡터시퀀스 총 102,200개를 서로 유사한 것끼리 묶어 서로 다른 34,560개 해상풍 시나리오로 재분류하는 방법으로 머신러닝의 감독기법과 무감독기법을 사용할 수 있다.A method of supervising and supervising machine learning can be used as a method of reclassifying 102,200 1-dimensional vector sequences of past sea-wind DBs into similar 34,560 sea-wind scenarios by combining similar ones.

예를 들어, 도 11에서와 같이, 무감독기법으로 k-평균 군집분석 기법(k-means algorithm)의 사용이 가능하다.For example, as shown in FIG. 11, it is possible to use a k -mean cluster algorithm ( k- mean algorithm) in a supervised manner.

또한, 전역과 광역에서의 배열 유사성에 가중치를 더 높게 줘서 재분류할 수 있다.In addition, it is possible to reclassify the similarity in the global and wide regions by assigning a higher weight to the similarity.

적용하는 머신러닝의 기법에 따라 분류/클러스터링 시 사용되는 계산 방법은 차이가 있으나, 분류/클러스터 되는 그룹의 특성 (개수 및 패턴)은 유사할 것이다. There are differences in the calculation methods used for classification / clustering according to the applied machine learning technique, but the characteristics (number and pattern) of the classified / clustered groups will be similar.

분류된 해상풍 패턴 시나리오에서 시나리오 당 배열이 유사한 1차원 벡터시퀀스들은 각 요소엘리먼트의 값들끼리 평균하여 하나의 대표 벡터시퀀스를 구한다. One-dimensional vector sequences having similar arrangement per scenario in a classified ocean pattern pattern scenario are averaged among the values of each element element to obtain one representative vector sequence.

이와 같이 해상풍 패턴의 시나리오별 파랑정보의 계산은 과거 해당 시나리오가 발생했을 당시 관측된 파랑관측 자료로부터 도출된다.The calculation of the wave information for each scenario of the sea-wind pattern is derived from observed wave observations in the past when the corresponding scenarios occurred.

해상풍 시나리오 도출과정에서 시나리오 당 군집된 유사한 1차원 벡터시퀀스는 평균적으로 3개 정도일 것으로 예상되었다. 즉, 이는 각 시나라오 당 과거 3번 정도 유사한 해상풍 패턴이 발생했다는 것을 의미하고, 또한 3번 정도 같은 시각에 파랑 관측자료가 수집되었다는 것을 의미한다.In the process of deriving the offshore scenarios, it is expected that there will be an average of three similar 1-dimensional vector sequences clustered per scenario. In other words, this means that similar sea-wind patterns occurred about three times in each scenario, and also that blue observations were collected about three times at the same time.

따라서, 해상풍 시나리오별 관심영역의 임의의 한 지점에서 파랑정보의 계산은 과거 해당 시나리오가 발생 당시 그 지점에서 관측된 파랑정보 자료로부터 평균하여 계산된다.Therefore, the calculation of the wave information at any point in the ROI is averaged from the wave information data observed at that point in the past.

관심영역내 파랑 관측지점 이외에서의 파랑정보의 계산은 주변의 파랑 관측자료를 활용하여 파랑모델링 내삽기술을 통해 도출할 수 있다. Calculation of the wave information outside the wave observation point in the area of interest can be derived from the wave modeling interpolation technique using the surrounding wave observation data.

이상에서 설명한 과거 해상풍 후측자료 및 파랑정보 관측자료를 활용하여 해상풍 패턴 시나리오의 도출과 해상풍 시나리오별 파랑정보 산출 구성을 이용한 파랑 예측 정보 생성 과정은 다음과 같다.The process of generating the wave prediction information using the above-described back-side wind data and the wave information observation data is as follows.

즉, 본 발명은 구축된 해상풍 시나리오별 파랑정보 DB를 기반으로 향후 생산되는 해상풍 예측자료를 사용하여 임의의 관심지점에서 파랑정보를 단시간 내에 과거 DB에서 검출하여 직접적으로 예측할 수 있도록 한 것이다.That is, the present invention can detect wave information in an arbitrary point of interest in a short period of time in a short time using the ocean wave prediction data produced in the future, based on the wave information DB of the established ocean-wind scenario.

[실시간 파랑 예측 정보 생성 과정]은 다음과 같다.[Real-time wave prediction information generation process] is as follows.

실시간으로 사전에 생산되는 해상풍 예측자료로부터 임의의 한 관심지점에서 파랑정보를 예측하기 위한 절차는 다음과 같이 요약된다.The procedure for predicting wave information from arbitrary point of interest from the pre-produced ocean-wind forecast data in real time is summarized as follows.

(i)실시간 2차원 해상풍장의 1차원 벡터시퀀스로 변환(i) converted into a one-dimensional vector sequence of a real-time two-dimensional marine rainfall pattern

(ii)해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출(ii) Retrieval of the ocean wind pattern scenario DB and optimal similar scenario detection

(iii)검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성(iii) Generate wave predictive data from the detected wave information for the ocean-wind scenario

이와 같은 실시간으로 사전에 생산되는 해상풍 예측자료로부터 임의의 한 관심지점에서 파랑정보를 예측하기 위한 절차에서,In the procedure for predicting the wave information at an arbitrary point of interest from the previously produced sea-wind prediction data in real time,

(i)실시간 2차원 해상풍장의 1차원 벡터시퀀스로 변환은 다음과 같이 이루어진다.(i) The conversion into a one-dimensional vector sequence of a real-time two-dimensional sea flume is performed as follows.

실시간으로 사전예측을 위하여 생산되는 2차원 해상풍 벡터장은 1차원 해상풍 벡터시퀀스로 변환된다.The two-dimensional sea-wind vector field produced for real-time pre-prediction is converted into a one-dimensional sea-wind vector sequence.

사전 예보를 위한 실시간 해상풍장은 일반적으로 향후 3일에 대한 3시간 간격으로 예측된다고 하면, 총 3 × 8 = 24 개의 1차원 해상풍 벡터시퀀스의 시계열 자료가 생성된다. Assuming that real-time marine flares for forecasting are generally predicted at 3-hour intervals for the next 3 days, time series data of total 3 x 8 = 24 1-dimensional sea-wind vector sequences are generated.

(ii)해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출은 다음과 같다.(ii) The retrieval of the sea wind pattern scenario DB and the detection of the optimal similar scenario are as follows.

1차원 벡터시퀀스는 앞에서 설명했듯이 요소엘리먼트 길이가 860인 어레이벡터이다.The one-dimensional vector sequence is an array vector having an element element length of 860 as described above.

향후 예보를 위해서 생산된 하나의 해상풍 벡터시퀀스(즉, 어레이벡터)에 대해서 과거 해상풍 시나리오 DB로부터 가장 유사한 시나리오를 검출하기 위해서, 현재의 벡터시퀀스와 과거 DB내의 벡터시퀀스들 간에 매칭시키는 방법이 사용된다.A method of matching the current vector sequence and the vector sequences in the past DB to detect the most similar scenarios from the past sea-wind scenario DB for a single sea-wind vector sequence (i.e., array vector) produced for future forecasting Is used.

1차원 벡터시퀀스는 어레이벡터이므로, 동일한 어레이벡터를 매칭시키는 방법으로 인접이웃(nearest neighbor) 기법을 사용할 수 있다.Since the one-dimensional vector sequence is an array vector, a nearest neighbor scheme can be used as a method of matching the same array vector.

인접이웃 기법은 두 개의 어레이벡터 사이에 내적을 구하고, 그 결과 값이 다른 어레이벡터들과의 내적 값들에 비해서 최대가 되었을 때, 그 두 개의 벡터시퀀스는 서로 가장 유사한 것으로 매칭시키는 방법이다.The neighboring approach is to find the inner product between two array vectors, and when the result is maximized relative to the inner values with other array vectors, the two vector sequences are matched to each other most closely.

동일한 방법으로, 향후 예보를 위해 생산된 24개의 해상풍 벡터시퀀스들에 대해서 연속되는 24개의 해상풍 시나리오들을 검출한다.In the same way, 24 consecutive offshore wind scenarios are detected for the 24 offshore wind vector sequences produced for future forecasting.

(iii)검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성은 다음과 같다.(iii) The generation of the wave prediction data from the detected wave information for the offshore wind scenario is as follows.

대상영역내 임의의 한 지점 또는 다수의 지점들에서, 연속되는 24 개의 검출된 해상풍 시나리오에 대응되는 파랑정보를 또한 과거 파랑정보 DB로부터 검출하여, 연속되는 24 개 시점의 파랑 예측자료를 생성한다.Wave information corresponding to 24 consecutive detected sea-wind scenarios at any one point or a plurality of points in the object area is also detected from the past wave information DB to generate wave prediction data of 24 consecutive points .

연속되는 24개 시점의 파랑정보의 예측값들은 차츰차츰 변하는 추세의 연속이므로, 과거 DB의 검출과정으로부터 야기될 수 있는 오차를 줄이기 위해서, 파랑정보의 예측값들을 스무딩(smoothing) 방법 등으로 필터링할 수 있다. Since the prediction values of the blurring information of 24 consecutive blur points are a series of trends that gradually change, it is possible to filter the prediction values of the blurring information by a smoothing method or the like in order to reduce an error that may be caused from the detection process of the past DB .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치 및 방법은 과거 발생했던 해상풍의 패턴과 해상 파랑의 발생 패턴과의 관계를 범주화 및 계량화하여 이의 관계로부터 앞으로 발생하는 파랑을 해상풍의 예측/예보자료로부터 직접 예측하는 것이다.As described above, the apparatus and method for the direct ocean wave direct prediction using the sea wind numerical model predictive data according to the present invention categorize and quantify the relationship between the pattern of the sea wind that has occurred in the past and the occurrence pattern of the sea wave, To predict the future waves directly from the forecast / forecast data of the sea wind.

이미 파랑의 발생 및 전파에 관한 모든 매커니즘 과정을 거쳐서 나타나는 최종 결과물인 어떤 한 지점에서 측정된 파랑의 관측자료를 이용하여 예측 오차를 최소화할 수 있고, 우리나라의 동해와 같이 해상풍의 연주기별 및 계절별 패턴에 대한 범주화 및 계량화가 용이한 일정한 규모의 폐쇄만 또는 반폐쇄만에 효과적으로 적용할 수 있다.The prediction error can be minimized by using the observation data of the wave measured at a certain point, which is the final result through all the mechanism processes related to the generation and propagation of the wave, and it is possible to minimize the prediction error by using the sea- It can be effectively applied only to a certain scale of closing or semi-closing which is easy to categorize and quantify.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents thereof are intended to be embraced therein It should be interpreted.

100. 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB
200. 실시간 파랑 예측 정보 생성부
100. Wave information calculation and DB by sea pattern
200. The real-time blur prediction information generation unit

Claims (12)

2차원 해상풍 격자 영역에서 관심 영역을 설정하고 구역화를 수행하는 대상 영역 구역화부와,2차원 해상풍장의 1차원 해상풍 벡터 시퀀스를 생성하는 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부와,해상풍 후측 자료 DB를 활용하여 과거 모든 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스를 구축하는 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB와,1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB를 검색하여 영역별 가중치 부여, 유사패턴 분류 및 유사패턴 범주화를 수행하여 해상풍 패턴 시나리오를 도출하는 해상풍 패턴 시나리오 도출부와,파랑 관측 자료와 해상풍 후측 자료를 비교하는 관측 자료 비교부와,관측 자료 비교부의 비교 결과를 기준으로 시나리오별 파랑 정보를 산출하는 파랑 정보 산출부를 포함하고, 과거 해상풍 후측자료를 이용하여 해상풍 패턴의 범주화 및 각 해상풍 패턴별 파랑정보를 계산하여 DB화를 수행하는 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB;
실시간으로 해상풍 예측자료의 패턴 유형 결정을 하고, 해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB로부터 해당 패턴에 대한 파랑정보의 산출을 수행하는 실시간 파랑 예측 정보 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치.
A one-dimensional off-axis wind vector sequence generation unit for generating a one-dimensional off-axis wind vector sequence of a two-dimensional marine airfoil, and a one-dimensional on- Dimensional sea-wind vector sequence database and a one-dimensional sea-wind vector sequence database, which construct a one-dimensional sea-wind vector sequence database for all past rear data using DB, A windfall pattern scenario derivation unit for deriving a sea wind pattern scenario by performing categorization, an observation data comparison unit for comparing the blue observation data and the rear wind data, and the wave information for each scenario based on the comparison result of the observation data comparison unit And calculates the categorization of the offshore wind pattern using the past backward data of the offshore wind, A wave information calculation and DB for an ocean wind pattern for calculating a wave information per pattern and DBization;
And a real-time wave prediction information generation unit for determining the pattern type of the sea-wind prediction data in real time, calculating the wave information for each of the off-wind patterns, and calculating the wave information for the corresponding pattern from the DB, An apparatus for direct ocean wave prediction using numerical model predictive data.
제 1 항에 있어서, 상기 실시간 파랑 예측 정보 생성부는,
실시간으로 2차원 해상풍 벡터장 예측 자료를 제공하는 예측 자료 제공부와,
2차원 해상풍 벡터장 예측 자료를 이용하여 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성을 수행하는 해상풍 벡터 시퀀스 생성부와,
해상풍 패턴별 파랑정보 산출 및 DB를 이용하여 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출을 하는 최적 시나리오 검출부와,
검출된 해상풍 시나리오에 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료를 생성하는 파랑 예측 자료 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the real-
A prediction data providing unit for providing two-dimensional sea-wind vector field prediction data in real time,
A sea-wind vector sequence generator for generating a one-dimensional sea-wind vector sequence using the two-dimensional sea-wind vector sheath prediction data,
An optimal scenario detecting unit for searching for a sea wind pattern scenario DB and detecting an optimal similar scenario by using a blue information calculation for a sea wind pattern and a DB,
And a wave prediction data generation unit for generating wave prediction data from the wave information of the detected sea-wind scenario.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부는,
상세역내 2차원 해상풍장의 1차원 벡터화를 수행하는 1차원 벡터화부와,
각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 각 중역벡터 계산을 수행하는 중역 벡터화부와,
광역내의 중역 대표 벡터들로부터 각 광역벡터 계산을 수행하는 광역 벡터화부와,
전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 벡터 계산을 수행하는 전역 벡터화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치.
The method as claimed in claim 1, wherein the one-
A one-dimensional vectorization unit for performing one-dimensional vectorization of the in-depth two-
An intermediate vectorization unit for performing each of the intermediate vector calculations from the detailed inverse one-dimensional vectors in each of the intermediate vectors,
A wide vectorization unit for performing each wide area vector calculation from the central representative vectors in the wide area,
And a global vectorization unit for performing a global vector calculation from wide-area representative vectors in the entire region. The apparatus for the marine wave direct prediction using the sea-level numerical model prediction data.
제 1 항에 있어서, 상기 해상풍 패턴 시나리오 도출부는,
1차원 벡터시퀀스 DB를 검색하는 1차원 벡터시퀀스 DB 검색부와,
검색된 1차원 벡터 시퀀스를 영역별로 가중치를 부여하는 영역별 가중치 부여부와,
유사 패턴을 분류하는 유사패턴 분류부와,
유사패턴 범주화를 수행하는 유사패턴 범주화부와,
해상풍 패턴 시나리오를 도출하는 시나리오 도출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치.
The wind power generation system according to claim 1,
A one-dimensional vector sequence DB search unit for searching a one-dimensional vector sequence DB,
Whether or not each one-dimensional vector sequence to be weighted is weighted for each region,
A similar pattern classifying unit for classifying similar patterns;
A similar pattern categorizing unit for performing similar pattern categorization,
And a scenario derivation unit for deriving a sea-wind pattern scenario based on the sea-wind numerical model prediction data.
제 5 항에 있어서, 상기 유사패턴 범주화부는,
분류된 해상풍 패턴 시나리오에서 시나리오 당 배열이 유사한 1차원 벡터시퀀스들은 각 요소 엘리먼트의 값들끼리 평균하여 하나의 대표 벡터시퀀스를 구하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 장치.
6. The apparatus according to claim 5, wherein the similar-
Wherein the one-dimensional vector sequences having similar arrangements per scenario in the classified sea-wind pattern scenario are obtained by averaging the values of the respective element elements to obtain one representative vector sequence. In the case of the marine wave direct prediction using the sea- Device.
대상 영역 구역화부에서 2차원 해상풍 격자 영역에서 관심 영역을 설정하고 구역화를 하는 단계;
1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성부에서 2차원 해상풍장에서 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 생성을 수행하고, 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 DB에서 과거 해상풍 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스 생성을 하는 단계;
해상풍 패턴 시나리오 도출부에서 1차원 해상풍 벡터시퀀스 DB를 검색하여 영역별 가중치 부여, 유사패턴 분류, 유사패턴 범주화를 수행하는 과정을 포함하여 해상풍 패턴 시나리오 도출 및 DB화를 수행하는 단계;
관측 자료 비교부에서 파랑 관측자료와 해상풍 후측 자료를 비교하고 파랑 정보 산출부에서 시나리오별 파랑 정보 산출 및 DB화를 하는 단계;
해상풍 벡터 시퀀스 생성부에서 실시간 2차원 해상풍장의 1차원 벡터시퀀스로 변환하고, 최적 시나리오 검출부에서 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출하는 단계;
파랑 예측 자료 생성부에서 검출된 해상풍 시나리오에 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법.
Setting a region of interest in the two-dimensional sea wind grid region and performing zoning;
The one-dimensional sea-wind vector sequence generator generates a one-dimensional sea-wind pattern vector sequence in a two-dimensional sea flume and generates a one-dimensional sea-wind vector sequence database for a past sea- step;
A step of retrieving a one-dimensional sea-wind pattern vector sequence DB from a sea-wind pattern scenario derivation unit and performing weighting, similar pattern classification, and similar pattern categorization for each region;
Comparing the blue observation data with the backward data of the ocean in the observation data comparing section, calculating the wave information and DB of the scenario in the wave information calculating section,
A step of converting the one-dimensional vector sequence of the real-time two-dimensional marine rainfall pattern into the one-dimensional vector sequence of the real-time two-dimensional marine weather pattern from the sea-wind pattern vector sequence generating unit,
And generating wave predictive data from the wave information of the sea-wind scenario detected by the wave predictive data generation unit.
삭제delete 제 7 항에 있어서, 과거 해상풍 후측자료에 대한 1차원 해상풍 벡터 시퀀스 데이터베이스 생성을 하는 단계는,
상세역내 2차원 해상풍장의 1차원 벡터화를 수행하는 단계와,
각 중역내의 상세역 1차원 벡터들로부터 각 중역벡터 계산을 수행하는 단계와,
광역내의 중역 대표 벡터들로부터 각 광역벡터 계산을 수행하는 단계와,
전역내의 광역 대표 벡터들로부터 전역 벡터 계산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법.
The method as claimed in claim 7, wherein the step of generating the one-dimensional wind-based vector sequence database for the past-
Performing one-dimensional vectorization of the in-depth two-dimensional marine rainfall field;
Performing each rank vector calculation from detailed inverse one-dimensional vectors in each executive;
Performing a wide-area vector calculation from the central representative vectors in the wide area,
And performing global vector calculation from wide-area representative vectors within the entire range.
제 7 항에 있어서, 해상풍 패턴 시나리오 DB 검색 및 최적 유사 시나리오 검출하는 단계는,
현재의 벡터시퀀스와 과거 DB내의 벡터시퀀스들 간을 인접이웃(nearest neighbor) 기법으로 매칭시키는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법.
8. The method as claimed in claim 7, wherein the retrieval of the sea wind pattern scenario DB and the detection of the optimal similar scenario include:
A method for direct ocean wave prediction using ocean-wind numerical model predictive data, characterized in that the current vector sequence and the vector sequences in the past DB are matched with a nearest neighbor method.
제 10 항에 있어서, 현재의 벡터시퀀스와 과거 DB내의 벡터시퀀스들의 어레이벡터 사이에 내적을 구하고, 그 결과값이 다른 어레이벡터들과의 내적 값들에 비해서 최대가 되었을 때, 그 두 개의 벡터시퀀스를 서로 가장 유사한 것으로 매칭시키는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법.11. The method of claim 10, further comprising: obtaining an inner product between the current vector sequence and an array vector of vector sequences in the past DB, and when the result is maximized relative to the inner values with other array vectors, A method for direct ocean wave prediction using a sea-wind numerical model prediction data characterized by matching the most similar ones to each other. 제 7 항에 있어서, 검출된 해상풍 시나리오 대한 파랑정보로부터 파랑 예측자료 생성하는 단계에서,
대상 영역내 임의의 한 지점 또는 다수의 지점들에서 검출된 연속되는 복수 개의 해상풍 시나리오에 대응되는 파랑정보를 과거 파랑정보 DB로부터 검출하여, 연속되는 복수 개 시점의 파랑 예측자료를 생성하고,
과거 DB의 검출과정에서의 오차를 줄이기 위해서, 복수 개 시점의 파랑정보의 예측값들을 스무딩(smoothing) 방법으로 필터링하는 것을 특징으로 하는 해상풍 수치모델 예측자료를 이용하는 해상파랑 직접 예측을 위한 방법.
8. The method of claim 7, wherein, in the step of generating the blue prediction data from the blue information for the detected ocean-wind scenario,
Detecting wave information corresponding to a plurality of consecutive sea wind scenarios detected at any one point or a plurality of points in the object area from the past wave information DB to generate wave prediction data at a plurality of consecutive points,
A method for an ocean wave direct prediction using a sea-wind numerical model prediction data, characterized in that prediction values of wave information of a plurality of points are filtered by a smoothing method in order to reduce an error in a detection process of a past DB.
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