KR102222541B1 - System and Method for accumulated solar irradiance using estimation of daytime temperature on the slpoe - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 시간 동안의 적산 일사량을 이용하여 복합지형 경사면의 매 시간 낮 기온을 추정하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상청에서 제공하는 동네예보 및 관측기온 등을 수신하고, 일사효과의 보정을 통해 경사면의 낮 기온을 모의하는 시스템과 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명은 산악 지대와 같은 복잡한 지형의 매시 기온을 모의할 수 있을 뿐만 아니라, 매시 기온을 이용하는 작물 모형이나 저온 및 고온의 지속 시간 등을 산출할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a system and method for estimating the daytime temperature of a complex terrain slope every hour by using the accumulated insolation for an hour, and more particularly, to receive the neighborhood forecast and observed temperature provided by the Meteorological Agency, and the insolation effect. It provides a system and method for simulating the daytime temperature of the slope through the correction of. Accordingly, the present invention has the effect of not only being able to simulate the hourly temperature of a complex terrain such as a mountainous region, but also calculating a crop model using the hourly temperature or the duration of low and high temperatures.

Description

적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 방법{System and Method for accumulated solar irradiance using estimation of daytime temperature on the slpoe}System and Method for accumulated solar irradiance using estimation of daytime temperature on the slpoe}

본 발명은 한 시간 동안의 적산 일사량을 이용하여 복합지형 경사면의 매 시간 낮 기온을 추정하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상청에서 제공하는 동네예보 및 관측기온 등을 수신하고, 일사효과의 보정을 통해 경사면의 낮 기온을 모의하는 시스템과 방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a system and method for estimating the daytime temperature of a complex terrain slope every hour by using the accumulated insolation for an hour, and more particularly, to receive the neighborhood forecast and observed temperature provided by the Meteorological Agency, and the insolation effect. It is to provide a system and method for simulating the daytime temperature of the slope through correction of the slope.

최근 기후 변화로 인하여 폭염과 열대야 같은 이상 고온현상이 장기화되며, 농작물의 생리 장해 및 이로 인한 수확량 감소, 과실의 품질과 착색 불량 등 농가 소득에 직접적인 피해가 증가할 것으로 예측되고 있다. 기후 변화와 기상 이변은 여러 공간에서 다양하게 발생하나, 농민은 농장과 과원 등 재배 규모가 작은 국지 규모에서 그 영향을 경험한다. 따라서, 농업 부문의 기상 이변에 대한 대응 방안으로 기상 위험에 대한 조기경보체계가 구축되어 운영되고 있다.Due to the recent climate change, abnormal high temperature phenomena such as heat waves and tropical nights are prolonged, and it is predicted that direct damage to farm household income such as physiological disturbance of crops and resulting decrease in yield, poor quality and coloration of fruits will increase. Climate change and extreme weather occur in a variety of spaces, but farmers experience the effect on a small local scale such as farms and orchards. Therefore, as a countermeasure against extreme weather in the agricultural sector, an early warning system for weather hazards has been established and operated.

조기경보체계는 개별 농장마다 지형 조건과 토양 특성 등 재배하는 작목의 생육단계를 기반으로 예견되는 기상 위험을 정량화하여 농가에 전달하는 시스템으로, 기상청의 각 지역 및 동네별 예보를 활용한다. 기상청의 동네 예보는 5x5km 해상도로 기온, 강수량, 강수확률, 적설, 하늘상태, 습도, 풍향, 풍속 등을 제공하고 있으나, 이는 국지규모에서의 복잡한 지형으로 인한 기온 변화를 반영하지 못하는 문제가 있다. The early warning system is a system that quantifies and delivers predicted weather hazards to farms based on the growth stages of crops grown, such as topographic conditions and soil characteristics, for each farm, and uses forecasts for each region and neighborhood of the Meteorological Administration. The Meteorological Agency's neighborhood forecast provides temperature, precipitation, precipitation probability, snowfall, sky conditions, humidity, wind direction, wind speed, etc. at a resolution of 5x5km, but this has a problem that does not reflect changes in temperature due to complex topography at a local scale.

최고 기온의 경우 해발고도의 차이와 사면방향 및 경사도에 따른 일사량 차이로 실제 온도와 큰 차이가 발생할 수 있으며, 이는 작물의 피해와 직간접적 영향을 끼치기 때문에, 고해상도의 신뢰 높은 예보 자료의 필요성이 대두되고 있다.In the case of the highest temperature, a large difference from the actual temperature can occur due to the difference in altitude and the insolation according to the slope direction and inclination, which directly or indirectly affects the damage to the crops, so the need for high-resolution and reliable forecast data is on the rise. Has become.

일 최고기온은 표고 차이에 의해서도 달라지지만, 사면과 태양 위치간의 관계로 인한 수광량 차이의 영향을 받는다. 기상청 정보를 바탕으로 한 공간 통계기법 등으로 상세화할 경우, 격자점 대표 고도와 임의 지점 고도의 편차만큼 기온감률을 적용하는 해발고도편차 보정과정을 거치게 된다. 하지만, 이러한 기온 추정 방법에는 해발고도 보정만으로는 설명할 수 없는 오차범위가 존재한다. 해발고도 보정만을 수행한 기온 추정값과 실제 관측값의 오차는 특히 맑은 날 낮시간에 크게 나타난다. 이는 태양위치와 사면 방향, 경사도에 따라 지표면에 도달하는 태양복사의 입사각도가 달라지면, 지표면이 받는 순복사에너지도 변화하기 때문이다.The maximum daily temperature is also affected by the difference in elevation, but is affected by the difference in the amount of light received due to the relationship between the slope and the position of the sun. When detailed with spatial statistics based on information from the Meteorological Agency, it undergoes a process of correcting the elevation deviation by applying the temperature lapse rate as much as the deviation between the representative altitude of the grid point and the altitude of an arbitrary point. However, in this method of estimating temperature, there is an error range that cannot be explained only by correcting the altitude above sea level. The error between the estimated temperature value and the actual observed value obtained by performing only elevation correction is large, especially during the daytime on a clear day. This is because if the incident angle of solar radiation reaching the earth surface varies according to the position of the sun, the slope direction, and the inclination, the net radiation energy received by the earth surface also changes.

따라서, 관측된 일사효과를 정량화하기 위한 연구가 이루어지고 있으며, 일반적으로 오전 11시부터 오후 3시까지 4시간 동안의 수평면에 대한 경사면의 수광량 편차와, 수평면에 대한 경사면의 기온 편차간 관계식을 도출하고, 일 최고기온을 추정하는 방식으로 이루어졌다. 최근에는 BioSIM 모형을 보완하여 제시한 표준수광지수를 기반으로 한 일사효과와 풍속으로 인한 이류효과를 결합한 일 최고기온 추정방법이 공개되었다.Therefore, research is being conducted to quantify the observed solar radiation effect, and in general, a relationship between the deviation of the received light amount of the slope with respect to the horizontal plane and the temperature deviation of the slope with respect to the horizontal plane for 4 hours from 11:00 am to 3:00 pm is derived. It was done by estimating the maximum daily temperature. Recently, a method of estimating the maximum daily temperature by combining the solar radiation effect and the advection effect due to wind speed based on the standard light-receiving index presented by supplementing the BioSIM model has been disclosed.

이러한 방법으로 인해 농업기상재해 조기경보시스템에서는 오후 3시 기온 실황 및 예보를 매일 생성하고 있으며, 이러한 자료는 각종 농작물의 생육단계와 고온해 등을 예측하는데 활용되고 있다. 하지만, 매시 기온을 이용하는 작물 모형이나 저온 및 고온의 지속시간 등을 산출하기 위해서는 시간대별 기온 정보가 필요하다. 현재의 일사효과는 산악 지대와 같은 복잡한 지형의 최고기온 또는 오후 3시 기온을 모의하는 것에 최적화되어 있는 바, 06시부터 20시까지의 낮 시간 동안의 일사효과를 모의하기 위해서는 별도의 정량식을 필요로 한다. Due to this method, the agricultural meteorological disaster early warning system generates the actual temperature and forecast at 3 pm every day, and these data are used to predict the growth stage and high temperature damage of various crops. However, in order to calculate a crop model using the hourly temperature or the duration of low and high temperatures, temperature information for each time period is required. The current insolation effect is optimized to simulate the maximum temperature or 3 p.m. temperature of a complex terrain such as a mountainous area, and a separate quantitative formula is required to simulate the insolation effect during the daytime from 6 p.m. to 2 p.m. To.

대한민국 등록특허 제1,689,441호 (2016. 12. 19. 등록)Korean Patent Registration No. 1,689,441 (Registered on Dec. 19, 2016) 대한민국 등록특허 제1,040,621호 (2011. 06. 03. 등록)Republic of Korea Patent Registration No. 1,040,621 (2011. 06. 03. Registration)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 작물 모형이나 저온 및 고온의 지속시간 등을 산출하기 위해, 경사면의 매 시각 낮 기온을 인근 기상대 자료로부터 추정하여, 이를 제공하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and in order to calculate the crop model or the duration of low and high temperatures, it is an object of the present invention to estimate the daytime temperature at each time of the slope from data from nearby weather stations, and to provide the same. .

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온을 수신하는 자료 수신 모듈, 자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 모듈을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is based on a data receiving module for receiving a neighborhood forecast and an observation temperature provided by the Meteorological Agency, and a neighborhood forecast and observation temperature collected by the data receiving module. It includes a temperature simulation module that simulates the temperature (T).

여기서, 기온 모의 모듈은 낮 기온(T)을 모의하기 위해, 배경기온에 해발고도 편차와 기온감률의 곱을 더한 값에 일사효과를 적용한다.Here, in order to simulate the daytime temperature (T), the temperature simulation module applies the solar radiation effect to a value obtained by adding the product of the deviation of the altitude above sea level and the temperature lapse rate to the background temperature.

자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈은 수학식 1과 수학식 2에 의해 경사면의 적산 일사량을 추정한다.Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected by the data receiving module, the temperature simulation module that simulates the daytime temperature from 6 o'clock to 20:00 on the slope estimates the cumulative amount of insolation on the slope using Equations 1 and 2.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018131546610-pat00001
Figure 112018131546610-pat00001

여기서,

Figure 112018131546610-pat00002
는 적산 일사량,
Figure 112018131546610-pat00003
는 일사량 직달성분, r은 태양광선과 경사면이 이루는 각,
Figure 112018131546610-pat00004
는 태양의 천정각이다.here,
Figure 112018131546610-pat00002
Is the accumulated insolation,
Figure 112018131546610-pat00003
Is the direct component of insolation, r is the angle between the sunlight and the slope,
Figure 112018131546610-pat00004
Is the zenith angle of the sun.

[수학식 2] [Equation 2]

Figure 112018131546610-pat00005
Figure 112018131546610-pat00005

여기서, Si는 적산 일사량, So는 일사량 직달성분,

Figure 112018131546610-pat00006
는 태양고도,
Figure 112018131546610-pat00007
는 태양 방위각, A는 경사도(Slope), B는 경사향(Aspect)이다. Here, Si is the accumulated insolation, So is the direct component of insolation,
Figure 112018131546610-pat00006
Is the solar altitude,
Figure 112018131546610-pat00007
Is the solar azimuth, A is the slope, and B is the aspect.

자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈에서 매시 낮 기온(T)를 모의하기 위해, 배경기온, 해발고도 편차 및 기온감률을 이용하여 기본 전제부가 되는 수학식을 생성하고, 매시 낮 기온(T)의 오차를 줄이기 위해 매시 일사효과를 더한다. 여기서, 기본 전제부가 되는 수학식은

Figure 112020092910557-pat00008
과 같고,
Figure 112020092910557-pat00009
은 배경기온 값,
Figure 112020092910557-pat00010
은 해발고도 편차,
Figure 112020092910557-pat00011
은 기온감률이다.Based on the neighborhood forecast and observed temperature collected by the data receiving module, in order to simulate the daytime temperature (T) every hour in the temperature simulation module that simulates the daytime temperature from 06:00 to 20:00 on the slope, the background temperature, elevation deviation, and An equation that becomes a basic premise is generated by using the temperature decrease rate, and an hourly insolation effect is added to reduce the error of the hourly daytime temperature (T). Here, the basic premise is
Figure 112020092910557-pat00008
Is the same as,
Figure 112020092910557-pat00009
Is the background temperature value,
Figure 112020092910557-pat00010
Is the deviation in elevation,
Figure 112020092910557-pat00011
Is the rate of decrease in temperature.

매시 일사효과는 수학식 3을 일사효과로 적용하여 보정하는 방법, 수학식 4를 일사효과로 적용하여 보정하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 수행한다.The hourly insolation effect is performed by selecting one of a method of correcting by applying Equation 3 as an insolation effect, and a method of correcting by applying Equation 4 as an insolation effect.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018131546610-pat00012
Figure 112018131546610-pat00012

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018131546610-pat00013
Figure 112018131546610-pat00013

여기서, x는 일사량 편차, y는 온도 편차이다.Here, x is the deviation of insolation, and y is the deviation of temperature.

자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈은 06시는 일사효과를 적용하지 않고, 기온감률만을 적용한 보정을 수행하고, 07시부터 16시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 3을 적용한 보정을 수행하고, 17시부터 18시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 4를 적용한 보정을 수행하고, 19시부터 20시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정만을 수행한다.Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected by the data receiving module, the temperature simulation module that simulates the daytime temperature from 06:00 to 20:00 on the slope does not apply the solar radiation effect at 06:00, but performs correction by applying only the temperature lapse rate. , From 07 o'clock to 16:00 o'clock, the correction by applying Equation 3 as an insolation effect to the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate, and from 17:00 to 18:00 mathematics as a solar radiation effect on the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate. Correction by applying Equation 4 is performed, and only the elevation deviation correction according to the hourly temperature decrease rate is performed from 19:00 to 20:00.

또한, 본 발명은 자료 수신 모듈에서 기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온을 수신하는 자료 수신 단계와, 자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 기온 모의 모듈에서 모의하는 기온 모의 단계를 포함한다.In addition, the present invention is based on the data reception step of receiving the neighborhood forecast and observation temperature provided by the meteorological agency in the data reception module, and the neighborhood forecast and observation temperature collected in the data reception step, It includes a temperature simulation step of simulating the temperature T in the temperature simulation module.

기온 모의 단계는 낮 기온(T)을 모의하기 위해, 배경기온에 해발고도 편차와 기온감률의 곱을 더한 값에 일사효과를 적용한다.In the temperature simulation step, in order to simulate the daytime temperature (T), the insolation effect is applied to the value obtained by adding the product of the deviation of the altitude above sea level and the lapse rate of the background temperature.

자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 단계(S2)는 수학식 1과 수학식 2에 의해 경사면의 적산 일사량을 추정한다.The temperature simulation step (S2) that simulates the daytime temperature (T) of the slope from 06:00 to 20:00 based on the neighborhood forecast and observed temperature collected in the data receiving step is the integration of the slope by Equation 1 and Equation 2. Estimate the amount of insolation.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018131546610-pat00014
Figure 112018131546610-pat00014

여기서,

Figure 112018131546610-pat00015
는 적산 일사량,
Figure 112018131546610-pat00016
는 일사량 직달성분, r은 태양광선과 경사면이 이루는 각,
Figure 112018131546610-pat00017
는 태양의 천정각이다.here,
Figure 112018131546610-pat00015
Is the accumulated insolation,
Figure 112018131546610-pat00016
Is the direct component of insolation, r is the angle between the sunlight and the slope,
Figure 112018131546610-pat00017
Is the zenith angle of the sun.

[수학식 2] [Equation 2]

Figure 112018131546610-pat00018
Figure 112018131546610-pat00018

여기서,

Figure 112018131546610-pat00019
는 적산 일사량,
Figure 112018131546610-pat00020
는 일사량 직달성분,
Figure 112018131546610-pat00021
는 태양고도,
Figure 112018131546610-pat00022
는 태양 방위각, A는 경사도(Slope), B는 경사향(Aspect)이다. here,
Figure 112018131546610-pat00019
Is the accumulated insolation,
Figure 112018131546610-pat00020
Is the direct component of insolation,
Figure 112018131546610-pat00021
Is the solar altitude,
Figure 112018131546610-pat00022
Is the solar azimuth, A is the slope, and B is the aspect.

자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 단계(S2)는 매시 낮 기온(T)를 모의하기 위해, 배경기온, 해발고도 편차 및 기온감률을 이용하여 기본 전제부가 되는 수학식을 생성하고, 매시 낮 기온(T)의 오차를 줄이기 위해 매시 일사효과를 더한다. 전제부가 되는 수학식은

Figure 112018131546610-pat00023
이고,
Figure 112018131546610-pat00024
Figure 112018131546610-pat00025
은 배경기온 값,
Figure 112018131546610-pat00026
은 해발고도 편차,
Figure 112018131546610-pat00027
은 기온감률이다.The temperature simulation step (S2), which simulates the daytime temperature (T) from 06:00 to 20:00 on the slope, based on the neighborhood forecast and observed temperature collected in the data reception step, is to simulate the daytime temperature (T) every hour. Using the temperature, elevation deviation, and temperature decrease rate, a basic premise is generated, and an hourly insolation effect is added to reduce the error of the hourly daytime temperature (T). The equation that becomes the premise is
Figure 112018131546610-pat00023
ego,
Figure 112018131546610-pat00024
Figure 112018131546610-pat00025
Is the background temperature value,
Figure 112018131546610-pat00026
Is the deviation in elevation,
Figure 112018131546610-pat00027
Is the rate of decrease in temperature.

매시 일사효과는 수학식 3을 일사효과로 적용하여 보정하는 방법, 수학식 4를 일사효과로 적용하여 보정하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 수행한다.The hourly insolation effect is performed by selecting one of a method of correcting by applying Equation 3 as an insolation effect, and a method of correcting by applying Equation 4 as an insolation effect.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018131546610-pat00028
Figure 112018131546610-pat00028

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018131546610-pat00029
Figure 112018131546610-pat00029

여기서, x는 일사량 편차, y는 온도 편차이다.Here, x is the deviation of insolation, and y is the deviation of temperature.

자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 단계(S2)는 06시는 일사효과를 적용하지 않고, 기온감률만을 적용한 보정을 수행하고, 07시부터 16시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 3을 적용한 보정을 수행하고, 17시부터 18시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 4를 적용한 보정을 수행하고, 19시부터 20시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정만을 수행한다.The temperature simulation step (S2), which simulates the daytime temperature (T) from 6 o'clock to 20:00 on the slope, based on the neighborhood forecast and observed temperature collected in the data reception stage, does not apply the solar radiation effect at 06 o'clock, and the temperature decrease rate. The correction is performed by applying only, and from 7 o'clock to 16:00, the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate is corrected by applying Equation 3 as an insolation effect, and from 17:00 to 18:00, the altitude deviation according to the hourly temperature decrease rate is corrected. Correction is performed by applying Equation 4 as an insolation effect to the result, and only the elevation deviation correction according to the hourly temperature decrease rate is performed from 19:00 to 20:00.

본 발명에 따르면, 인근 기상대 자료로부터 동네예보 자료를 취득하고, 이를 보정하여 보다 정확한 경사면의 낮 기온을 추정할 수 있는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a system and method capable of estimating a more accurate daytime temperature on a slope by acquiring and correcting neighborhood forecast data from nearby weather stations.

따라서, 산악 지대와 같은 복잡한 지형의 매시 기온을 모의할 수 있을 뿐만 아니라, 매시 기온을 이용하는 작물 모형이나 저온 및 고온의 지속 시간 등을 산출할 수 있는 효과가 있다. Therefore, not only can the hourly temperature of a complex terrain such as a mountainous area be simulated, but also a crop model using the hourly temperature or the duration of low and high temperatures can be calculated.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together with explanation of specific matters for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 시스템의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시를 위한 대상 지역을 나타낸 도면이다.
도 4는 기상청에서 제공한 위치 이미지와, 해당 위치에 대한 실제 촬영 이미지이다.
도 5는 무풍시간 조건 하에서 AWS07과 AWS04 사이의 일사량과 온도의 편차를 비교한 도면이다.
도 6은 일사량과 온도 편차에 따른 관찰 산포도(좌측)와 추정 산포도(우측)이다.
도 7은 낮 시간 동안 지역별 평균 오차 및 평균 제곱오차에 대한 막대 그래프이다.
도 8은 11개 관측 지점에 대한 시간별 평균 오류와 평균 제곱근 평균 오차에 대한 막대그래프이다.
도 9는 11개 지역에서 15시에 관찰된 온도와의 관계도로, 종래의 방법인 A, 수학식 4를 적용한 B, 수학식 3을 적용한 C를 비교한 것이다.
1 is a schematic diagram of a system for estimating daytime temperature on a slope using integrated solar radiation according to the present invention.
2 is a flow chart of a method for estimating daytime temperature on a slope using integrated solar radiation according to the present invention.
3 is a diagram showing a target area for the implementation of the present invention.
4 is a location image provided by the Meteorological Administration and an actual photographed image of the location.
5 is a view comparing the deviation of insolation and temperature between AWS07 and AWS04 under a no-wind time condition.
6 is an observation scatter plot (left) and an estimated scatter plot (right) according to insolation and temperature deviation.
7 is a bar graph of the mean error and mean squared error for each region during daylight hours.
8 is a bar graph of the mean error over time and the root mean square mean error for 11 observation points.
9 is a relationship diagram of the temperature observed at 15:00 in 11 regions, comparing the conventional method A, B to which Equation 4 is applied, and C to which Equation 3 is applied.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar elements.

도 1은 본 발명에 따른 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 시스템의 개요도이다.1 is a schematic diagram of a system for estimating daytime temperature on a slope using integrated solar radiation according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온 자료를 수신하는 자료 수신 모듈(100), 수신한 자료를 기반으로 경사면의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈(200)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the present invention includes a data receiving module 100 for receiving neighborhood forecast and observed temperature data provided by the Meteorological Agency, and a temperature simulation module 200 for simulating daytime temperature on a slope based on the received data. do.

자료 수신 모듈(100)은 기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온 자료를 수신한다. 또한, 가장 근접하거나 위도가 유사한 기상대의 시간단위 일사량 관측 자료도 수집한다. 여기서, 동네예보는 5x5km 해상도로 기온, 강수량, 강수확률, 적설, 하늘상태, 습도, 풍향, 풍속 등을 포함한 정보이다.The data receiving module 100 receives the neighborhood forecast and observation temperature data provided by the Meteorological Agency. In addition, observations of insolation in hourly units of weather stations with the nearest or similar latitude are collected. Here, the neighborhood forecast is information including temperature, precipitation, probability of precipitation, snowfall, sky conditions, humidity, wind direction, wind speed, etc. at a resolution of 5x5km.

기온 모의 모듈(200)은 자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온의 모의한다.The temperature simulation module 200 simulates the daytime temperature from 06:00 to 20:00 on the slope based on the neighborhood forecast and observed temperature collected by the data receiving module.

또한, 낮 기온을 모의하기 위해, 적산 일사량을 계산하며, 적산 일사량은 아래의 수학식 1 또는 수학식 2로 표현 가능하다.In addition, in order to simulate the daytime temperature, the accumulated solar radiation is calculated, and the accumulated solar radiation can be expressed by Equation 1 or Equation 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018131546610-pat00030
Figure 112018131546610-pat00030

여기서,

Figure 112018131546610-pat00031
는 적산 일사량,
Figure 112018131546610-pat00032
는 일사량 직달성분, r은 태양광선과 경사면이 이루는 각,
Figure 112018131546610-pat00033
는 태양의 천정각이다.here,
Figure 112018131546610-pat00031
Is the accumulated insolation,
Figure 112018131546610-pat00032
Is the direct component of insolation, r is the angle between the sunlight and the slope,
Figure 112018131546610-pat00033
Is the zenith angle of the sun.

[수학식 2] [Equation 2]

Figure 112018131546610-pat00034
Figure 112018131546610-pat00034

여기서,

Figure 112018131546610-pat00035
는 적산 일사량,
Figure 112018131546610-pat00036
는 일사량 직달성분,
Figure 112018131546610-pat00037
는 태양고도,
Figure 112018131546610-pat00038
는 태양 방위각, A는 경사도(Slope), B는 경사향(Aspect)이다. here,
Figure 112018131546610-pat00035
Is the accumulated insolation,
Figure 112018131546610-pat00036
Is the direct component of insolation,
Figure 112018131546610-pat00037
Is the solar altitude,
Figure 112018131546610-pat00038
Is the solar azimuth, A is the slope, and B is the aspect.

또한, 매시 낮 기온(T)를 모의하기 위해, 배경기온, 해발고도 편차 및 기온감률을 이용하여 기본 전제부가 되는 전제 수식을 생성하고, 매시 낮 기온(T)의 오차를 줄이기 위해 매시 일사효과를 더한다.In addition, in order to simulate the hourly daytime temperature (T), a prerequisite formula that becomes the basic premise is generated by using the background temperature, the elevation deviation and the temperature decrease rate, and the hourly insolation effect is reduced to reduce the error of the hourly daytime temperature (T). Add.

기본적으로, 낮 기온(T)를 모의하기 위한 식은

Figure 112018131546610-pat00039
로 표현 가능하고,
Figure 112018131546610-pat00040
은 배경기온 값,
Figure 112018131546610-pat00041
은 해발고도 편차,
Figure 112018131546610-pat00042
은 기온감률이다.Basically, the equation to simulate the daytime temperature (T) is
Figure 112018131546610-pat00039
Can be expressed as,
Figure 112018131546610-pat00040
Is the background temperature value,
Figure 112018131546610-pat00041
Is the deviation in elevation,
Figure 112018131546610-pat00042
Is the rate of decrease in temperature.

여기서, 위의 전제 수식에 일사효과를 더하게 되고, 일사효과는 수학식 3을 일사효과로 적용하여 보정하는 방법, 수학식 4를 일사효과로 적용하여 보정하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 보정한다. Here, the solar radiation effect is added to the above prerequisite equation, and the solar radiation effect is corrected by selecting one of a method of correcting by applying Equation 3 as a solar effect, or a method of correcting by applying Equation 4 as a solar effect. .

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018131546610-pat00043
Figure 112018131546610-pat00043

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018131546610-pat00044
Figure 112018131546610-pat00044

여기서, x는 일사량 편차, y는 온도 편차이다.Here, x is the deviation of insolation, and y is the deviation of temperature.

수학식 3과 수학식 4는 낮 시간 동안의 일사효과로 적용하기 위해, 각 시간별로 적용할 수 있는 조건이 상이하다. 따라서, 본 발명에서는 06시는 일사효과를 적용하지 않고, 기온감률만을 적용한 보정을 수행하고, 07시부터 16시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 3을 적용한 보정을 수행하고, 17시부터 18시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 4를 적용한 보정을 수행하고, 19시부터 20시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정만을 수행한다.In order to apply Equation 3 and Equation 4 as a solar radiation effect during the daytime, conditions that can be applied for each time are different. Therefore, in the present invention, the correction is performed by applying only the temperature lapse rate without applying the solar radiation effect at 06:00, and the correction by applying Equation 3 as the solar radiation effect to the elevation deviation correction result according to the temperature decrease rate every hour from 07:00 to 16:00. And, from 17 o'clock to 18 o'clock, correction by applying Equation 4 as an insolation effect to the result of correcting the altitude deviation according to the hourly temperature decrease rate, and from 19 o'clock to 20 o'clock, only the altitude deviation correction according to the hourly temperature decrease rate is performed.

도 2는 본 발명에 따른 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 방법의 순서도이다.2 is a flow chart of a method for estimating daytime temperature on a slope using integrated solar radiation according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명은 자료 수신 모듈에서 기상청이 제공하는 동네예보와 관측기온을 수신하는 자료 수신 단계(S1)와, 자료 수신 단계(S1)에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)를 모의하는 기온 모의 단계(S2)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the present invention is based on the data receiving step (S1) of receiving the neighborhood forecast and the observed temperature provided by the meteorological agency in the data receiving module, and the neighborhood forecast and the observed temperature collected in the data receiving step (S1). It includes a temperature simulation step (S2) for simulating the daytime temperature (T) of the slope from 06:00 to 20:00.

자료 수신 단계(S1)는 기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온 자료를 수신한다. 또한, 가장 근접하거나 위도가 유사한 기상대의 시간단위 일사량 관측 자료도 수집한다. 여기서, 동네예보는 5x5km 해상도로 기온, 강수량, 강수확률, 적설, 하늘상태, 습도, 풍향, 풍속 등을 포함한 정보이다.In the data receiving step (S1), the neighborhood forecast and observation temperature data provided by the meteorological agency are received. In addition, observations of insolation in hourly units of weather stations with the nearest or similar latitude are collected. Here, the neighborhood forecast is information including temperature, precipitation, probability of precipitation, snowfall, sky conditions, humidity, wind direction, wind speed, etc. at a resolution of 5x5km.

기온 모의 단계(S2)은 기온 자료 수신 단계(S1)에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온의 모의한다.In the temperature simulation step (S2), based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected in the temperature data reception step (S1), the daytime temperature of the slope from 06:00 to 20:00 is simulated.

또한, 낮 기온을 모의하기 위해, 적산 일사량을 계산하며, 적산 일사량은 아래의 수학식 1 또는 수학식 2로 표현 가능하다.In addition, in order to simulate the daytime temperature, the accumulated solar radiation is calculated, and the accumulated solar radiation can be expressed by Equation 1 or Equation 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018131546610-pat00045
Figure 112018131546610-pat00045

여기서,

Figure 112018131546610-pat00046
는 적산 일사량,
Figure 112018131546610-pat00047
는 일사량 직달성분, r은 태양광선과 경사면이 이루는 각,
Figure 112018131546610-pat00048
는 태양의 천정각이다.here,
Figure 112018131546610-pat00046
Is the accumulated insolation,
Figure 112018131546610-pat00047
Is the direct component of insolation, r is the angle between the sunlight and the slope,
Figure 112018131546610-pat00048
Is the zenith angle of the sun.

[수학식 2] [Equation 2]

Figure 112018131546610-pat00049
Figure 112018131546610-pat00049

여기서, Si는 적산 일사량, So는 일사량 직달성분,

Figure 112018131546610-pat00050
는 태양고도,
Figure 112018131546610-pat00051
는 태양 방위각, A는 경사도(Slope), B는 경사향(Aspect)이다. Here, Si is the accumulated insolation, So is the direct component of insolation,
Figure 112018131546610-pat00050
Is the solar altitude,
Figure 112018131546610-pat00051
Is the solar azimuth, A is the slope, and B is the aspect.

또한, 매시 낮 기온(T)를 모의하기 위해, 배경기온, 해발고도 편차 및 기온감률을 이용하여 기본 전제부가 되는 전제 수식을 생성하고, 매시 낮 기온(T)의 오차를 줄이기 위해 매시 일사효과를 더한다.In addition, in order to simulate the hourly daytime temperature (T), a prerequisite formula that becomes the basic premise is generated by using the background temperature, the elevation deviation and the temperature decrease rate, and the hourly insolation effect is reduced to reduce the error of the hourly daytime temperature (T). Add.

기본적으로, 낮 기온(T)를 모의하기 위한 식은

Figure 112018131546610-pat00052
로 표현 가능하고,
Figure 112018131546610-pat00053
은 배경기온 값,
Figure 112018131546610-pat00054
은 해발고도 편차,
Figure 112018131546610-pat00055
은 기온감률이다.Basically, the equation to simulate the daytime temperature (T) is
Figure 112018131546610-pat00052
Can be expressed as,
Figure 112018131546610-pat00053
Is the background temperature value,
Figure 112018131546610-pat00054
Is the deviation in elevation,
Figure 112018131546610-pat00055
Is the rate of decrease in temperature.

여기서, 위의 전제 수식에 일사효과를 더하게 되고, 일사효과는 수학식 3을 일사효과로 적용하여 보정하는 방법, 수학식 4를 일사효과로 적용하여 보정하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 보정한다. Here, the solar radiation effect is added to the above prerequisite equation, and the solar radiation effect is corrected by selecting one of a method of correcting by applying Equation 3 as a solar effect, or a method of correcting by applying Equation 4 as a solar effect. .

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018131546610-pat00056
Figure 112018131546610-pat00056

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018131546610-pat00057
Figure 112018131546610-pat00057

여기서, x는 일사량 편차, y는 온도 편차이다.Here, x is the deviation of insolation, and y is the deviation of temperature.

수학식 3과 수학식 4는 낮 시간 동안의 일사효과로 적용하기 위해, 각 시간별로 적용할 수 있는 조건이 상이하다. 따라서, 본 발명에서는 06시는 일사효과를 적용하지 않고, 기온감률만을 적용한 보정을 수행하고, 07시부터 16시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 3을 적용한 보정을 수행하고, 17시부터 18시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에 일사효과로 수학식 4를 적용한 보정을 수행하고, 19시부터 20시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정만을 수행한다.In order to apply Equation 3 and Equation 4 as a solar radiation effect during the daytime, conditions that can be applied for each time are different. Therefore, in the present invention, the correction is performed by applying only the temperature lapse rate without applying the solar radiation effect at 06:00, and the correction by applying Equation 3 as the solar radiation effect to the elevation deviation correction result according to the temperature decrease rate every hour from 07:00 to 16:00. And, from 17 o'clock to 18 o'clock, correction by applying Equation 4 as an insolation effect to the result of correcting the altitude deviation according to the hourly temperature decrease rate, and from 19 o'clock to 20 o'clock, only the altitude deviation correction according to the hourly temperature decrease rate is performed.

여기서, 기온 모의는 한 시간 동안의 평균 풍속이 0.2m/s 미만인 경우에만 기온을 모의한다.Here, the temperature simulation simulates the temperature only when the average wind speed for an hour is less than 0.2m/s.

본 발명에 대한 검증을 위해 다음과 같이 분석 및 검증을 실시하였다.In order to verify the present invention, analysis and verification were performed as follows.

도 3은 본 발명의 실시를 위한 대상 지역을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a target area for the implementation of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시를 위한 대상이 되는 경상남도 하동군 악양면은 지리산 남쪽의 농산촌 지역으로, 해발고도 편차가 크고 지형 조건이 복잡하여 복합 지형 내 농경지 기상관측을 수행하기 적합한 바 해당 지역을 배경으로 본 발명을 실시하였다. 해당 지역의 해발 50~510m 고도 범위 11개 지점에 설치된 무인 기상 관측망으로부터 관측된 기온, 풍속, 일사량을 포함하는 기상자료를 수집하였으며, 기간은 2014년 10월부터 2017년 03월까지 관측된 2년 6개월간의 자료이다.Referring to FIG. 3, Akyang-myeon, Hadong-gun, Gyeongsangnam-do, which is a target for the implementation of the present invention, is a farming and mountain village area south of Mt. The present invention was carried out as a background. Weather data including temperature, wind speed, and solar radiation observed from the unmanned meteorological network installed at 11 points in the altitude range of 50 to 510 m above sea level in the region were collected, and the period was 2 years observed from October 2014 to March 2017. It is data for 6 months.

도 3의 위치를 아래의 표 1로 나타내고, 각 지형별 특징을 정리하면 다음과 같은 예시로 나타낼 수 있다. AWS01은 고도가 212m, 경사도가 21°, 경사방향이 267°, 위도가 35.220°, 경도가 127.648°이다. 또한, 본 발명의 실시를 위한 기준이 되는 지점인 AWS04는 고도가 328m, 경사도가 24°, 경사방향이 265°, 위도가 15.166°, 경도가 127.733°이고, AWS07은 고도가 286m, 경사도가 17°, 경사방향이 145°, 위도가 35.171°, 경도가 127.693°이다.The location of FIG. 3 is shown in Table 1 below, and when the features of each terrain are summarized, it can be represented by the following example. AWS01 is 212m altitude, inclination is 21 °, the oblique direction is 267 °, latitude is 35.220 °, 127.648 ° hardness. In addition, AWS04, which is a standard point for the implementation of the present invention, has an altitude of 328m, an inclination of 24 ° , an inclination of 265 ° , a latitude of 15.166 ° , and a longitude of 127.733 ° , and AWS07 has an altitude of 286m and an inclination of 17. ° , the slope direction is 145 ° , the latitude is 35.171 ° , and the longitude is 127.693 ° .

SiteSite Altitude(m)Altitude(m) Slope(°)Slope(°) Aspect(°)Aspect(°) LatitudeLatitude LongitudeLongitude AWS01AWS01 212212 2121 267267 35.22035.220 127.648127.648 AWS02AWS02 9595 1010 259259 35.17235.172 127.719127.719 AWS03AWS03 241241 1616 275275 35.17835.178 127.725127.725 AWS04AWS04 328328 2424 265265 15.16615.166 127.733127.733 AWS05AWS05 267267 1515 110110 35.18635.186 127.708127.708 AWS06AWS06 9898 99 167167 35.18235.182 127.718127.718 AWS07AWS07 286286 1717 145145 35.17135.171 127.693127.693 AWS08AWS08 230230 2020 100100 35.12135.121 127.683127.683 AWS09AWS09 122122 1616 126126 35.15735.157 127.686127.686 AWS10AWS10 5757 77 156156 35.15735.157 127.699127.699 AWS11AWS11 508508 44 44 35.45635.456 127.526127.526

도 4는 기상청에서 제공한 위치 이미지와, 해당 위치에 대한 실제 촬영 이미지이다.4 is a location image provided by the Meteorological Administration and an actual photographed image of the location.

도 4를 참조하면, 도 3의 A는 전술한 AWS07 지점을 촬영한 사진이고, B는 전술한 AWS04 지점을 촬영한 사진이다. 여기서, A는 동향사면이고, B는 서향사면이다. AWS04와 AWS07은 고도가 유사하지만, 경사방향은 정반대이며, 주변에 장애물이 없어서 일사 관측에 적합한 환경이다. Referring to FIG. 4, A of FIG. 3 is a picture of the AWS07 point described above, and B is a picture of the AWS04 point described above. Here, A is a trend slope and B is a west slope. AWS04 and AWS07 have similar altitudes, but the slope direction is opposite, and there are no obstacles around, making it an environment suitable for solar radiation observation.

따라서, 본 발명에서는 지형특성 차이로 인한 일사 편차와 기온 편차의 관계를 기반으로 매시 일사효과를 모의(도출)하기 위해, AWS04와 AWS07의 매시간별 적산 일사량(

Figure 112018131546610-pat00058
)을 계산하였다. 또한, 낮 기온을 모의하는 과정에서 일사량이 관측되지 않는 산간지역에 대한 일사효과를 적용하기 위해, 수평면 일사량으로부터 경사면 일사량을 추정하여 활용하였다. 이를 위해, 연구대상 지역에서 가장 가깝고 위도가 유사한 진주기상대의 시간단위 일사량 관측 자료를 수집하였다. 여기서, 진주기상대와 악양면 집수역은 약 9km 가량 떨어져 있는 바, 구름과 같은 장애물로 인한 일사량 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시에서는 진주기상대를 중심으로 하는 하늘 상태와 악양계곡의 하늘 상태가 동일한 경우로 한정하여 실시하였다. 하늘 상태는 맑음(1), 구름 조금(2), 구름 많음(3), 흐림(4)인 총 4단계로 표현된 기상청 KLAPS(KMA local analysis and prediction system)의 하늘상태 5x5km 격자자료를 활용하였으며, 대상 집수역마다 공간으로 평균된 값을 대푯값으로 간주하여 분석을 실시하였다.Therefore, in the present invention, in order to simulate (derive) the hourly insolation effect based on the relationship between the insolation deviation due to the difference in terrain characteristics and the temperature deviation, the accumulated insolation amount for each hour of AWS04 and AWS07 (
Figure 112018131546610-pat00058
) Was calculated. In addition, in order to apply the solar radiation effect to the mountainous area where no solar radiation is observed in the process of simulating the daytime temperature, the slope solar radiation was estimated and utilized from the horizontal solar radiation. To this end, the observation data of the time unit of insolation at the Jinju Meteorological Zone, which is the closest to the study area and has a similar latitude, were collected. Here, since Jinju Meteorological Zone and Akyang-myeon catchment area are about 9 km apart, a difference in insolation due to obstacles such as clouds may occur. Therefore, in the implementation of the present invention, the sky state centered on the Jinju Meteorological Zone and the sky state of Akyang Valley were the same. The sky condition was expressed in four stages: sunny (1), a little cloud (2), a lot of clouds (3), and cloudy (4).The 5x5km grid data of the KMA local analysis and prediction system (KLAPS) of the Meteorological Administration was used. , Analysis was conducted by considering the spatially averaged value for each target catchment area as a representative value.

일사 편차와 정량식 도출Insolation deviation and quantitative formula derivation

기온에 미치는 일사량의 영향을 도출하기 위해, 관측 일사량과 추정치인 경사면의 일사량을 이용하여 매시 기온 편차와, 직전 한 시간 동안의 적산 일사편차간의 관계를 정량식으로 나타내었다. 일사량으로 인한 가열효과는 바람에 의해 상쇄되므로 2014년 10월부터 2017년 3월 동안 한 시간 동안의 평균 풍속이 0.2m/s 미만인 경우로 한정하였다.In order to derive the effect of insolation on the temperature, the relationship between the hourly temperature deviation and the accumulated insolation deviation for the previous hour was expressed in a quantitative formula using the observed insolation and the estimated insolation on the slope. Since the heating effect due to insolation is offset by the wind, the average wind speed for an hour from October 2014 to March 2017 was limited to the case of less than 0.2m/s.

관측 일사는 AWS04와 AWS07 지점에서 측정한 낮 시간 동안의 각 시간대별 한 시간 적산 일사량을 구하여 두 지점간의 편차값(동향사면 값-서향사면 값)을 계산하였다. 두 기상관측 지점의 해발고도는 각각 286m와 267m이며, 고도 300m를 기준 높이로하여 매시 기온감률로 관측기온을 보정한 후 기온 편차를 계산한 후, 일사편차 1

Figure 112018131546610-pat00059
당 기온 변화량을 도출하였다. 기온 감률은 매시 계산하였으며, 하늘 상태를 0 내지 10의 범위의 운량 값으로 변환하여 기온감률 산출에 활용하였다. Observed insolation was calculated at the points AWS04 and AWS07 for one hour accumulated insolation for each time period during the daytime, and the deviation value between the two points (a trend slope value-a west slope value) was calculated. The altitude of the two meteorological observation points is 286m and 267m, respectively, and after correcting the observed temperature by the hourly temperature lapse rate based on the altitude of 300m, and calculating the temperature deviation, insolation deviation 1
Figure 112018131546610-pat00059
The amount of change in temperature was derived. The temperature lapse rate was calculated every hour, and the sky condition was converted into a cloud value in the range of 0 to 10 and used to calculate the temperature lapse rate.

따라서, 산 사면의 적산 일사량은 경사도와 경사방향 및 태양의 위치에 따라 수평면 일사량을 기반으로 추정된다. 지점 i에서 태양의 천정각을 θ, 경사면에 입사되는 태양광선과 경사면이 이루는 각을 r로 보았을 때, 지점 i의 수평면상에 도달하는 일사량 직달성분(

Figure 112018131546610-pat00060
)은 아래의 수학식 1과 같이 경사면 일사량(
Figure 112018131546610-pat00061
)로 변환된다.Therefore, the accumulated insolation on the mountain slope is estimated based on the insolation on the horizontal plane according to the slope, the direction of the inclination, and the position of the sun. When the zenith angle of the sun at point i is θ, and the angle between the sunlight incident on the slope and the slope is r, the direct component of the solar radiation reaching the horizontal plane of the point i (
Figure 112018131546610-pat00060
) Is the insolation of the slope as shown in Equation 1 below (
Figure 112018131546610-pat00061
).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018131546610-pat00062
Figure 112018131546610-pat00062

또한,

Figure 112018131546610-pat00063
를 태양고도,
Figure 112018131546610-pat00064
를 태양의 방위각으로 설정하면,
Figure 112018131546610-pat00065
Figure 112018131546610-pat00066
와 같으며, 경사도(A)와 경사향(B)을 통해 해당 지점에 대한 매시간 적산 경사면의 일사량을 추정할 수 있다.Also,
Figure 112018131546610-pat00063
The solar altitude,
Figure 112018131546610-pat00064
If you set to the sun's azimuth,
Figure 112018131546610-pat00065
Is
Figure 112018131546610-pat00066
It is the same as, and the insolation amount of the accumulated slope for the corresponding point can be estimated through the slope (A) and the slope direction (B).

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018131546610-pat00067
Figure 112018131546610-pat00067

관측지점별 A(경사도)와 B(경사향)는 30 x 30m 격자해상도의 DEM으로부터 산출한 경사도 및 경사향 래스터(Raster)에서 관측 지점이 포함된 격자로부터 25번째 cell까지를 반경으로 삼아 평균한 값을 할당한다. 계산된 경사면 일사량(

Figure 112018131546610-pat00068
)은 일사효과 정량식 도출 및 모형 검증에 이용한다.A (slope) and B (slope) for each observation point are averaged from the 25th cell from the grid containing the observation point in the slope and slope raster calculated from the DEM of 30 x 30m grid resolution. Assign a value. Calculated slope insolation (
Figure 112018131546610-pat00068
) Is used to derive a quantitative formula for the solar radiation effect and to verify the model.

정량식 도출은 통계프로그램인 SAS(Statistical analysis systtem, SAS Institute Inc.)으로 선형 및 비선형 회귀분석을 실시한다. 일사 편차를 x, 기온 편차를 y로 설정하고, 아래 표 2에 대한 적합한 모수를 추정하였으며, 잔차의 제곱합(SSE, Sum of Squares Error)이 가장 작은 식을 선정한다.For derivation of quantitative expressions, linear and nonlinear regression analysis is performed with a statistical program, SAS (Statistical analysis systtem, SAS Institute Inc.). The solar deviation is set to x and the temperature deviation is set to y, and the appropriate parameters for Table 2 below are estimated, and the equation with the smallest sum of squares error (SSE) is selected.

아래의 표 2는 일사량 편차와 온도 편차 사이의 관계에 대한 방정식을 도출한 것이다. Table 2 below derives the equation for the relationship between the insolation deviation and the temperature deviation.

CaseCase EquationEquation Sum of squaresSum of squares 수학식 3Equation 3 수학식 4Equation 4 Log FunctionLog Function

Figure 112020092910557-pat00069
Figure 112020092910557-pat00069
310.1310.1 196.4196.4 HyperbolicHyperbolic
Figure 112020092910557-pat00070
Figure 112020092910557-pat00070
310.1310.1 191.6191.6
ExponentialExponential
Figure 112020092910557-pat00071
Figure 112020092910557-pat00071
547.9547.9 215.2215.2
Exp. SaturationExp. Saturation
Figure 112020092910557-pat00072
Figure 112020092910557-pat00072
310.1310.1 192.0192.0
MaximaMaxima
Figure 112020092910557-pat00073
Figure 112020092910557-pat00073
310.1310.1 192.3192.3
LinearLinear
Figure 112020092910557-pat00074
Figure 112020092910557-pat00074
310.2310.2 236.9236.9

검증Verification

본 발명의 검증을 위해, AWS04번과 AWS07번 지점에 대해 도출된 정량식은 연구대상 지역 내 타 기상 관측값을 이용하여 검증한다. 기상청 종관 및 방재 기상 관측망으로부터 2015년 01월부터 2017년 12월까지 매시 기온자료를 수집하여 배경이되는 가상기온 분포(Virtual Temperature)를 270m 격자해상도로 제작하고, GIS 프로그램(ArcGIS, ESRI Inc, USA)을 이용, 각 격자점별 반경 50km 이내의 기상관측 지점을 대상으로 거리자승역산가중(IDSW, Inverse Distrance Squared Weighting) 방법을 통해 기온 값을 보간한다. 또한, 기상청 종관 및 방재기상관측지점의 해발 고도 값으로는 배경 기온과 동일한 공간내삽 방식으로 가상 지형(Virtual Terrain)을 제작하였다. 연구대상 지역의 각 검증지점별로 가상 지형 값을 확인, 실제 해발 고도와의 편차를 구한 다음에 매시 기온감률을 곱하여 고도편차로 인한 기온변화량을 산출하였고, 이를 배경기온에 더함으로 일사효과가 없는 매시 기온을 추정하였다. 진주기상대 수평면 일사량으로 계산된 각 검증지점별 일사량과 수평면 일사량 간의 편차값을 이용, 위 표 2에서 선별된 식으로 매시 일사효과를 산출하여 매시 기온을 보정하였다. 최종 추정값은 실측 기온과 비교하여 일사효과 적용 전후의 오차 개선 정도를 확인하였다. 15시 기온의 경우에는 모형의 신뢰도를 비교하였다. 도출된 일사효과 정량식은 청명미풍 조건 하에 얻은 것으로, 한 시간동안 평균 풍속이 0.2m/s 미만인 경우로 한정하였으며, 연구대상 지역 집수역과 진주기상대가 위치한 집수역의 하늘상태 값이 동일한 날을 대상으로 하였다.For verification of the present invention, the quantitative equations derived for points AWS04 and AWS07 are verified using other weather observation values in the study area. From January 2015 to December 2017 from January 2015 to December 2017, we collected temperature data from the Meteorological Administration's synopsis and disaster prevention weather observation network, and produced the background virtual temperature distribution with a 270m grid resolution, and GIS programs (ArcGIS, ESRI Inc, USA). ) Is used to interpolate the temperature value through the Inverse Distrance Squared Weighting (IDSW) method for meteorological observation points within a radius of 50 km for each grid point. In addition, a virtual terrain was produced using the same spatial interpolation method as the background temperature as the altitude value of the meteorological administration's synopsis and the disaster prevention weather observation point. After checking the virtual topographic value for each verification point in the study area, calculating the deviation from the actual altitude, and then multiplying the hourly temperature lapse rate to calculate the amount of temperature change due to the altitude deviation, and adding this to the background temperature, so that there is no insolation effect. The temperature was estimated. The hourly temperature was corrected by calculating the hourly insolation effect using the equation selected in Table 2 above, using the deviation value between the insolation at each verification point and the insolation in the horizontal plane calculated from the horizontal plane insolation at the Jinju Meteorological Zone. The final estimated value was compared with the actual temperature and the degree of error improvement before and after the application of the solar radiation effect was confirmed. In the case of 15 o'clock temperature, the reliability of the model was compared. The derived quantitative equation of the solar radiation effect was obtained under the conditions of clear breeze, and was limited to the case where the average wind speed for an hour was less than 0.2m/s. I did it.

결과 및 고찰Results and Discussion

일사-기온 관계Insolation-temperature relationship

도 5는 무풍시간 조건 하에서 AWS07과 AWS04 사이의 일사량과 온도의 편차를 비교한 도면이다.5 is a view comparing the deviation of insolation and temperature between AWS07 and AWS04 under a no-wind time condition.

도 5를 참조하면, 청명미풍 조건 하에 연구대상 지역 동향사면과 서향사면 대표 관측지점인 AWS07과 AWS04 간의 1시간 동안 적산 일사량 편차는 -0.2~0.8

Figure 112018131546610-pat00075
로 나타났다. 오전에는 태양빛을 먼저 받는 동향사면의 기온이 급격하게 상승하여 일사 편차와 기온 편차가 모두 양(+)의 값을 나타냈고, 기온 편차는 분석기간 중 최대 7.6℃까지 발생하였다. 반면, 오후에는 오전에 비해 일사편차가 상대적으로 작거나 다소 음(-)의 값을 나타내었고, 기온 편차도 비교적 미미한 수준에 머물렀다.Referring to FIG. 5, the deviation of the accumulated insolation for 1 hour between AWS07 and AWS04, which are representative observation points of the trend slope and the west slope, under the condition of clear breeze is -0.2 to 0.8.
Figure 112018131546610-pat00075
Appeared as. In the morning, the temperature of the trend slope, which receives sunlight first, rose sharply, so that both the insolation deviation and the temperature deviation were positive (+), and the temperature deviation occurred up to 7.6℃ during the analysis period. On the other hand, in the afternoon, the insolation deviation was relatively small or slightly negative (-) compared to the morning, and the temperature deviation remained at a relatively insignificant level.

도 6은 일사량과 온도 편차에 따른 관찰 산포도(좌측)와 추정 산포도(우측)이다.6 is an observation scatter plot (left) and an estimated scatter plot (right) according to insolation and temperature deviation.

도 6을 참조하면, 왼쪽 그래프는 동향사면과 서향사면 간의 관측 일사편차 중 양의 값과 그에 해당하는 기온 편차이다. 전술한 표 2의 경우별로 정량식을 도출하면 모두 직선 형태에 가까워지고 SSE 값에 큰 차이가 없었기 때문에 일차회귀식을 최종적으로 선택하였다.Referring to FIG. 6, the graph on the left is a positive value and a temperature deviation corresponding to the observed solar deviation between the trend slope and the west slope. In the case of Table 2 above, when quantitative equations were derived for each case, the linear regression equation was finally selected because all of them were close to a straight line and there was no significant difference in the SSE value.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018131546610-pat00076
Figure 112018131546610-pat00076

반면, 진주기상대 수평면 일사량으로 경사면 일사량을 추정하여 동향사면과 서향사면간 일사편차를 산출한 경우, 일사 편차와 기온 편차간의 관계는 지수 함수에 가깝게 나타났다.On the other hand, when the insolation of the slope was estimated from the horizontal insolation of the Jinju Meteorological Zone and the insolation deviation between the trend slope and the west-hyang slope was calculated, the relationship between the insolation deviation and the temperature deviation was close to an exponential function.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018131546610-pat00077
Figure 112018131546610-pat00077

모형의 신뢰도Model reliability

도 7은 낮 시간 동안 지역별 평균 오차 및 평균 제곱오차에 대한 막대 그래프이다.7 is a bar graph of the mean error and mean squared error for each region during the daylight hours.

도 7에서 A 막대는 매시 기온감률로 고도 보정만을 수행한 결과이고, B 막대는 수학식 4를 적용한 결과이고, C 막대는 수학식 3을 적용한 결과이다.In FIG. 7, bar A is a result of performing only altitude correction with an hourly decrease in temperature, bar B is a result of applying Equation 4, and bar C is a result of applying Equation 3.

미풍 조건에 한정하여 연구대상 지역 전체 관측지점 11곳에 대해 주간(06시~20시)의 매시 기온 추정오차(RMSE)가 가장 작은 방법은 경사면 추정 일사량을 기반으로 도출된 수학식 4를 적용한 일사효과였다. 이 때의 평균 ME는 -0.54℃, RMSE는 1.47℃로, 단순히 매시 기온감률로 고도 보정만을 수행(ME -0.7, RMSE 1.5)한 것보다 추정기온의 편기성(ME값) 측면에서 더 나은 결과를 나타내었다. The method with the smallest hourly temperature estimation error (RMSE) during the daytime (from 06:00 to 20:00) for 11 observation points in the study area limited to breeze conditions is the insolation effect by applying Equation 4 derived based on the estimated insolation on the slope. Was. At this time, the average ME was -0.54℃ and RMSE was 1.47℃, and the result was better in terms of the planarity of the estimated temperature (ME value) than simply performing altitude correction with an hourly decrease in temperature (ME -0.7, RMSE 1.5). Is shown.

관측 일사 편차를 기반으로 한 일사효과인 수학식 3을 적용한 결과는 평균 ME -0.16℃, RMSE 1.55℃로, 과소 추정 경향은 다소 사라졌으나, RMSE가 기온감률보정만 실시한 경우에 비해 더 증가한 것으로 나타난다. 다만, B나 C 모두 일사효과 기온 상승분을 적용함으로써, A의 편향된 오차를 다소 개선시킬 수 있는 것으로 나타났다.The result of applying Equation 3, which is the insolation effect based on the observed insolation deviation, is the average ME -0.16℃ and RMSE 1.55℃. The underestimation trend slightly disappeared, but the RMSE increased more than the case where only temperature lapse correction was performed. . However, it was found that the biased error of A can be somewhat improved by applying the temperature rise of the solar radiation effect to both B and C.

도 8은 11개 관측 지점에 대한 시간별 평균 오류와 평균 제곱근 평균 오차에 대한 막대그래프이다.8 is a bar graph of the mean error over time and the root mean square mean error for 11 observation points.

도 8을 참조하면, A는 고도 보정된 기온의 과소 추정 오차, B는 수학식 4를 적용한 결과, C는 수학식 3을 적용한 결과이다. 06시부터 20시까지인 낮 동안 위의 식 3 및 식 4의 방법으로 일사효과를 보정한 기온의 ME를 단순 기온감률 적용 결과와 매시간대 비교해보면, 도 7의 상단 그래프에서 일출 이후부터 오후 4시까지 고도 보정된 기온의 과소 추정 오차가 수학식 3 내지 수학식 4의 일사효과로 인하여 모두 감소되었고, 수학식 3의 일차 회귀식이 수학식 4의 쌍곡형 방정식(hyperbolic equation) 보다 기존 편기성의 개선 효과가 더 탁월한 것으로 나타났다. 반면, 오후 5시에서 7시 사이에는 일차 회귀식에서 과대 추정 경향이 나타났는데, 해질 무렵은 단위 면적당 일사 편차로 인한 기온 변화량이 상대적으로 작기 때문에 주로 오전 현상을 기반으로 도출된 회귀식으로는 일사효과가 과도하게 모의된 것으로 판단된다. 또한, 식 4로 일사효과를 적용하였을 경우, 식 3에 비해 전반적으로 ME의 감소량이 적었으나 오후 5시에서 7시 사이의과대 추정 오차는 미미한 것으로 나타났다.Referring to FIG. 8, A denotes an underestimation error of a highly corrected temperature, B denotes a result of applying Equation 4, and C denotes a result of applying Equation 3. Comparing the ME of the temperature corrected for the solar radiation effect by the method of Equation 3 and Equation 4 above during the day from 06:00 to 20:00 with the result of applying the simple temperature lapse rate every hour, from sunrise to 4 p.m. in the upper graph of FIG. The underestimation error of the ground elevation corrected temperature was all reduced due to the solar radiation effect of Equation 3 to Equation 4, and the linear regression equation of Equation 3 improves the existing knitting than the hyperbolic equation of Equation 4 The effect was found to be more excellent. On the other hand, between 5 pm and 7 pm, there was a tendency to overestimate in the linear regression equation.At sunset, the amount of temperature change due to insolation deviation per unit area is relatively small. It is judged that is excessively simulated. In addition, when the solar effect was applied to Equation 4, the overall decrease in ME was small compared to Equation 3, but the overestimating error between 5 pm and 7 pm was found to be insignificant.

도 8의 아래 그래프를 보면, 오전 8시부터 오후 4시까지는 일사효과 보정을 통해 RMSE가 감소된 것을 확인할 수 있다. 그 중 오전 11시부터 오후 3시까지는 식 3을 통한 일사효과 보정 방법이 RMSE 1.29~1.45, 식 4를 통한 방법이 RMSE 1.37~1.52로 나타난 바, 식 3을 적용한 값의 오차가 가장 적게 나타난 것을 알 수 있다. 오전 8시와 오후 4~6시의 경우에는 식 3을 이용한 것이 RMSE 1.29~1.83, 식 4를 활용한 것이 RMSE 0.88~1.79로, 식 4를 활용한 경우의 오차가 적은 것으로 나타났다. 반면 오전 6~7시와 오후 7~8시는 오히려 고도 보정만을 수행한 결과가 더 적합한 것으로 나타났다. 특히 일출 시기의 경우, 일사효과를 반영하여 추정 오차의 편향(ME)이 조정되었음에도 불구하고 매일 추정 오차(RMSE)는 오히려 더 증가되었다. 일출과 일몰 시점은 일사량이 적어도 태양 고도가 매우 낮아 일사 편차가 상대적으로 크게 계산될 수 있는 바, 경사면 일사량이 정확하지 않을 경우에는 일사효과를 잘못 모의할 수 있다. 현행의 일사량 계산 방법은 반대편 사면에 의한 직달 일사의 차광 효과를 반영하지 않고 있기 때문에, 경우에 따라서는 복합지형 내에서 산출된 일출, 일몰 시기의 일사량이 실제보다 많을 가능성이 존재한다.Referring to the graph below of FIG. 8, it can be seen that the RMSE is reduced through the solar radiation effect correction from 8 am to 4 pm. Among them, from 11 am to 3 pm, the method of correcting the solar radiation effect through Equation 3 is RMSE 1.29~1.45, and the method through Equation 4 is RMSE 1.37~1.52. Able to know. In the case of 8 am and 4-6 pm, the RMSE 1.29~1.83 for using Equation 3, and RMSE 0.88~1.79 for Equation 4, showing that the error when using Equation 4 was small. On the other hand, it was found that the results of performing only altitude correction were more suitable for 6 to 7 am and 7 to 8 pm. In particular, in the case of sunrise, although the bias (ME) of the estimation error was adjusted to reflect the insolation effect, the daily estimation error (RMSE) was rather increased. At sunrise and sunset, at least the solar altitude is very low, so the insolation deviation can be calculated relatively large. If the insolation on a slope is not accurate, the insolation effect may be erroneously simulated. Since the current insolation calculation method does not reflect the shading effect of direct sunlight caused by the opposite slope, in some cases, there is a possibility that the amount of insolation at sunrise and sunset calculated within the complex terrain is higher than the actual amount.

MEME RMSERMSE AA 기존 모형Existing model -1.20-1.20 2.012.01 BB 수학식 4Equation 4 -0.64-0.64 1.371.37 CC 수학식 3Equation 3 -0.28-0.28 1.291.29

위의 표 3은 2015년 01월부터 2017년 12월까지 11개 지점에서 오후 3시 온도 추정치의 평균 오차와 평균 제곱근의 오차이다.Table 3 above shows the average error of the temperature estimate at 3 pm and the error of the root mean at 11 points from January 2015 to December 2017.

표 3을 참조하면, 오후 3시 기온의 경우, 종래의 방법보다 수학식 3 및 수학식 4를 이용하였을 때, 기온 추정오차가 더 개선되는 것으로 나타났다. 선행 연구의 일사효과를 적용한 경우인 A를 살펴보면, 평균 ME -1.2℃ 정도의 과소 추정 오차가 나타났다. 반면, 동일한 기간에 대해 수학식 3과 수학식 4를 적용하면 각각 ME가 -0.28℃, -0.64℃를 나타내었다. 선행연구를 기반으로 오후 3시 기온(그래프 불일치)을 모의한다면 RMSE 2.01℃ 정도의 오차가 발생하지만(A), 일사효과를 수학식 4로 대체하였을 때(B) RMSE가 1.37℃까지 감소하였다. 수학식 3은 오후 3시 기온의 과소 추정 경향을 상당 부분 제거하였고, RMSE는 1.29℃로 나타났다.Referring to Table 3, in the case of the temperature at 3 pm, when Equations 3 and 4 were used than the conventional method, the temperature estimation error was found to be more improved. Looking at A, the case of applying the solar radiation effect of the previous study, an underestimation error of about -1.2℃ on the average ME was found. On the other hand, when Equation 3 and Equation 4 were applied for the same period, ME was -0.28°C and -0.64°C, respectively. If the temperature (graph mismatch) is simulated at 3 pm based on the previous study, an error of about 2.01°C RMSE occurs (A), but when the solar radiation effect is replaced by Equation 4 (B), the RMSE decreases to 1.37°C. Equation 3 removed a considerable part of the tendency to underestimate the temperature at 3 pm, and the RMSE was 1.29°C.

도 9는 11개 지역에서 15시에 관찰된 온도와의 관계도로, 종래의 방법인 A, 수학식 4를 적용한 B, 수학식 3을 적용한 C를 비교한 것이다.9 is a relationship diagram of the temperature observed at 15:00 in 11 regions, comparing the conventional method A, B to which Equation 4 is applied, and C to which Equation 3 is applied.

도 9를 참조하면, 11개 검증 지점에 대해 오후 3시 실측값과 추정값을 일대일 대응시킨 것으로, 25℃이상 기온이 높을 때 기존 A에서 과소 추정 경향이 증가하였으나, 수학식 4(B)와 수학식 3(C)의 방법으로 이러한 현상을 완화시킬 수 있었다. 기온이 30℃를 크게 상회하는 경우, 일사량을 많이 받는 지역에서는 고온으로 인해 농작물과 과실에 피해를 입을 수 있는데, 한낮기온 예측을 A와 같은 방법으로 수행한다면 고온을 실제만큼 예상하지 못할 가능성이 높다. 따라서, 동네예보를 기반으로 지형적으로 상세한 낮 기온을 예보하고, 고온해를 판단하기 위해 수학식 4(B)와 수학식 3(C)의 방법을 일사효과로 적용하는 것이 더욱 정확하다.Referring to FIG. 9, it is a one-to-one correspondence between the measured values and estimated values at 3 pm for 11 verification points. When the temperature is higher than 25°C, the tendency of underestimation in the existing A increases, but Equation 4(B) and math This phenomenon could be alleviated by the method of Equation 3(C). If the temperature exceeds 30℃ significantly, crops and fruits may be damaged due to high temperatures in areas subject to high insolation. If the midday temperature prediction is performed in the same manner as in A, it is highly likely that the high temperature will not be expected as much as it actually is. . Therefore, it is more accurate to apply the methods of Equation 4(B) and Equation 3(C) as a solar radiation effect in order to forecast the detailed daytime temperature based on the neighborhood forecast and determine the high temperature harm.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above with reference to the drawings illustrated for the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and various by a person skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformations can be made. In addition, even if not explicitly described and described the effects of the configuration of the present invention while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects of the configuration should also be recognized.

100 : 자료 수신 모듈 200 : 기온 모의 모듈
S1 : 자료 수신 단계 S2 : 기온 모의 단계
100: data receiving module 200: temperature simulation module
S1: Data reception step S2: Temperature simulation step

Claims (10)

기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온을 수신하는 자료 수신 모듈;
상기 자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 모듈; 을 포함하고,
상기 기온 모의 모듈은 낮 기온(T)을 모의하기 위해 배경기온에 해발고도 편차와 기온감률의 곱을 더한 값에 일사효과를 적용하고,
상기 자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈은 수학식 1과 수학식 2에 의해 경사면의 적산 일사량을 추정하고,
상기 자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈은 매시 낮 기온(T)를 모의하기 위해, 배경기온(
Figure 112020092910557-pat00117
), 해발고도 편차(
Figure 112020092910557-pat00118
) 및 기온감률(
Figure 112020092910557-pat00119
)를 이용하여 기본 전제부가 되는 수학식(
Figure 112020092910557-pat00120
)을 생성하고, 매시 낮 기온(T)의 오차를 줄이기 위해 매시 일사효과를 더하며,
상기 매시 일사효과는 수학식 3을 일사효과로 적용하여 보정하는 방법, 수학식 4를 일사효과로 적용하여 보정하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 수행하는 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 시스템.
[수학식 1]
Figure 112020092910557-pat00078

여기서,
Figure 112020092910557-pat00079
는 적산 일사량,
Figure 112020092910557-pat00080
는 일사량 직달성분, r은 태양광선과 경사면이 이루는 각,
Figure 112020092910557-pat00081
는 태양의 천정각이다.
[수학식 2]
Figure 112020092910557-pat00082

여기서,
Figure 112020092910557-pat00083
는 적산 일사량,
Figure 112020092910557-pat00084
는 일사량 직달성분,
Figure 112020092910557-pat00085
는 태양고도,
Figure 112020092910557-pat00086
는 태양 방위각, A는 경사도(Slope), B는 경사향(Aspect)이다.
[수학식 3]
Figure 112020092910557-pat00091

[수학식 4]
Figure 112020092910557-pat00092

여기서, x는 일사량 편차, y는 온도 편차이다.
A data receiving module for receiving a neighborhood forecast and an observation temperature provided by the Meteorological Agency;
A temperature simulation module that simulates the daytime temperature (T) of the slope from 06:00 to 20:00 based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected by the data receiving module; Including,
The temperature simulation module applies an insolation effect to a value obtained by adding the product of the deviation of altitude above sea level and the temperature lapse rate to the background temperature in order to simulate the daytime temperature (T),
Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected by the data receiving module, the temperature simulation module that simulates the daytime temperature from 06:00 to 20:00 on the slope estimates the accumulated insolation on the slope by Equations 1 and 2,
Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected by the data receiving module, the temperature simulation module that simulates the daytime temperature from 6 o'clock to 20:00 on the slope is to simulate the daytime temperature (T) every hour, and the background temperature (
Figure 112020092910557-pat00117
), elevation deviation (
Figure 112020092910557-pat00118
) And temperature lapse rate (
Figure 112020092910557-pat00119
) To become a basic premise (
Figure 112020092910557-pat00120
), and add an hourly insolation effect to reduce the error of the hourly daytime temperature (T),
The hourly insolation effect is a system for estimating daytime temperature on a slope using a cumulative insolation that is performed by selecting any one of a method of correcting by applying Equation 3 as an insolation effect and a method of correcting by applying Equation 4 as an insolation effect.
[Equation 1]
Figure 112020092910557-pat00078

here,
Figure 112020092910557-pat00079
Is the accumulated insolation,
Figure 112020092910557-pat00080
Is the direct component of insolation, r is the angle between the sunlight and the slope,
Figure 112020092910557-pat00081
Is the zenith angle of the sun.
[Equation 2]
Figure 112020092910557-pat00082

here,
Figure 112020092910557-pat00083
Is the accumulated insolation,
Figure 112020092910557-pat00084
Is the direct component of insolation,
Figure 112020092910557-pat00085
Is the solar altitude,
Figure 112020092910557-pat00086
Is the solar azimuth, A is the slope, and B is the aspect.
[Equation 3]
Figure 112020092910557-pat00091

[Equation 4]
Figure 112020092910557-pat00092

Here, x is the deviation of insolation and y is the deviation of temperature.
제 1항에 있어서,
상기 자료 수신 모듈에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온을 모의하는 기온 모의 모듈은
06시는 일사효과를 적용하지 않고, 기온감률만을 적용한 보정을 수행하고,
07시부터 16시까지는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에, 일사효과로 수학식 3을 적용한 보정을 수행하고,
17시부터 18시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에, 일사효과로 수학식 4를 적용한 보정을 수행하고,
19시부터 20시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정만을 수행하는 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 시스템.
The method of claim 1,
Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected by the data receiving module, the temperature simulation module that simulates the daytime temperature from 06:00 to 20:00 on the slope is
At 06 o'clock, the solar radiation effect is not applied, and only the temperature lapse rate is applied.
From 07 o'clock to 16:00 o'clock, correction by applying Equation 3 as an insolation effect to the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate,
From 17 o'clock to 18 o'clock, the correction by applying Equation 4 as an insolation effect to the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate is performed,
From 19:00 to 20:00, it is a system for estimating the daytime temperature on a slope using accumulated insolation that only corrects the elevation deviation according to the hourly temperature decrease rate.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 자료 수신 모듈에서 기상청에서 제공하는 동네예보와 관측기온을 수신하는 자료 수신 단계(S1);
상기 자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 기온 모의 모듈에서 모의하는 기온 모의 단계(S2); 를 포함하고,
상기 기온 모의 단계는 낮 기온(T)을 모의하기 위해, 배경기온에 해발고도 편차와 기온감률의 곱을 더한 값에 일사효과를 적용하고,
상기 자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 단계(S2)는 수학식 1과 수학식 2에 의해 경사면의 적산 일사량을 추정하고,
상기 자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 모의하는 기온 모의 단계(S2)는
매시 낮 기온(T)를 모의하기 위해, 배경기온(
Figure 112020092910557-pat00121
), 해발고도 편차(
Figure 112020092910557-pat00122
) 및 기온감률(
Figure 112020092910557-pat00123
)를 이용하여 기본 전제부가 되는 수학식(
Figure 112020092910557-pat00124
)을 생성하고, 매시 낮 기온(T)의 오차를 줄이기 위해 매시 일사효과를 더하며,
상기 매시 일사효과는 수학식 3을 일사효과로 적용하여 보정하는 방법, 수학식 4를 일사효과로 적용하여 보정하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 수행하는 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 방법.
[수학식 1]
Figure 112020092910557-pat00093

여기서,
Figure 112020092910557-pat00094
는 적산 일사량,
Figure 112020092910557-pat00095
는 일사량 직달성분, r은 태양광선과 경사면이 이루는 각,
Figure 112020092910557-pat00096
는 태양의 천정각이다.
[수학식 2]
Figure 112020092910557-pat00097

여기서,
Figure 112020092910557-pat00098
는 적산 일사량,
Figure 112020092910557-pat00099
는 일사량 직달성분,
Figure 112020092910557-pat00100
는 태양고도,
Figure 112020092910557-pat00101
는 태양 방위각, A는 경사도(Slope), B는 경사향(Aspect)이다.
[수학식 3]
Figure 112020092910557-pat00106

[수학식 4]
Figure 112020092910557-pat00107

여기서, x는 일사량 편차, y는 온도 편차이다.
A data receiving step (S1) of receiving a neighborhood forecast and an observation temperature provided by the meteorological agency in the data receiving module;
A temperature simulation step (S2) of simulating the daytime temperature (T) of the slope from 06:00 to 20:00 in the temperature simulation module based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected in the data receiving step; Including,
In the temperature simulation step, in order to simulate the daytime temperature (T), an insolation effect is applied to a value obtained by adding the product of the deviation of the altitude above sea level and the decrease in temperature to the background temperature,
The temperature simulation step (S2) of simulating the daytime temperature (T) from 6 o'clock to 20:00 on the slope based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected in the data receiving step is Estimate the accumulated solar radiation,
Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected in the data receiving step, the temperature simulation step (S2) of simulating the daytime temperature (T) of the slope from 06:00 to 20:00 is
To simulate the hourly daytime temperature (T), the background temperature (
Figure 112020092910557-pat00121
), elevation deviation (
Figure 112020092910557-pat00122
) And temperature lapse rate (
Figure 112020092910557-pat00123
) To become a basic premise (
Figure 112020092910557-pat00124
), and add an hourly insolation effect to reduce the error of the hourly daytime temperature (T),
The hourly insolation effect is a method of estimating the daytime temperature of a slope using the accumulated insolation performed by selecting any one of a method of correcting by applying Equation 3 as a solar radiation effect or a method of correcting by applying Equation 4 as an insolation effect.
[Equation 1]
Figure 112020092910557-pat00093

here,
Figure 112020092910557-pat00094
Is the accumulated insolation,
Figure 112020092910557-pat00095
Is the direct component of insolation, r is the angle between the sunlight and the slope,
Figure 112020092910557-pat00096
Is the zenith angle of the sun.
[Equation 2]
Figure 112020092910557-pat00097

here,
Figure 112020092910557-pat00098
Is the accumulated insolation,
Figure 112020092910557-pat00099
Is the direct component of insolation,
Figure 112020092910557-pat00100
Is the solar altitude,
Figure 112020092910557-pat00101
Is the solar azimuth, A is the slope, and B is the aspect.
[Equation 3]
Figure 112020092910557-pat00106

[Equation 4]
Figure 112020092910557-pat00107

Here, x is the deviation of insolation, and y is the deviation of temperature.
제 6항에 있어서,
상기 자료 수신 단계에서 수집한 동네예보와 관측기온을 기반으로, 경사면의 06시부터 20시까지의 낮 기온(T)을 기온 모의 모듈에서 모의하는 기온 모의 단계(S2)는
06시는 일사효과를 적용하지 않고, 기온감률만을 적용한 보정을 수행하고,
07시부터 16시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에, 일사효과로 수학식 3을 적용한 보정을 수행하고,
17시부터 18시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정 결과에, 일사효과로 수학식 4를 적용한 보정을 수행하고,
19시부터 20시는 매시 기온감률에 따른 고도편차 보정만을 수행하는 적산 일사량을 이용한 경사면의 낮 기온 추정 방법.
The method of claim 6,
Based on the neighborhood forecast and the observed temperature collected in the data receiving step, the temperature simulation step (S2) of simulating the daytime temperature (T) of the slope from 06:00 to 20:00 in the temperature simulation module is
At 06 o'clock, the solar radiation effect is not applied, and only the temperature lapse rate is applied.
From 07 o'clock to 16:00 o'clock, correction by applying Equation 3 as an insolation effect to the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate,
From 17 o'clock to 18 o'clock, the correction by applying Equation 4 as an insolation effect to the altitude deviation correction result according to the hourly temperature decrease rate is performed,
A method of estimating the daytime temperature on a slope using accumulated solar radiation that only corrects the elevation deviation according to the hourly temperature decrease rate from 19:00 to 20:00.
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