KR20110052762A - Decision support system and method for a forest management based on a heuristic method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산림경영 의사결정 지원 시스템에 관한 것으로, 휴리스틱 기법을 통하여 최적의 산림사업 대상지를 추출할 수 있도록 하는, 휴리스틱(Heuristic) 기법을 이용한 산림경영 의사결정지원 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a forest management decision support system, and to a forest management decision support system and method using a heuristic technique to extract an optimal forest project site through a heuristic technique.
최근 산림경영의 목표가 다양해지고 산림 경영에 있어서 공간적인 인자들이 고려되는 등 산림경영모델링이 점차 복잡해지는 추세에 있다. 예를 들면, 현재 시군(지자체)에서는 지역특성을 고려한 장기산림계획을 수립하여 운영하고 있는데, 장기산림계획을 수립하기 위해서는 지역의 산림자원정보 및 입지, 환경정보의 분석이 요구되므로 일반적으로 수치임상도, 수치입지도, 수치지적도 등 다양한 GIS 데이터의 활용이 요구된다. 또한 지역주민의 의견을 수렴하고 기타 관련된 지역계획들을 반영해야 하는 등 장기산림계획을 수립하기 위해서는 매우 복잡하고 광범위한 업무의 수행이 요구된다. 또한 이렇게 작성된 장기산림계획에 따라 현장의 산림경영 담당자는 10년 단위 혹은 매년 단위로 산림사업계획을 수립하게 되는데, 여기에 는 예산 배정, 사업대상지 선정, 사업량 선정 등의 업무가 포함될 수 있다. 그러나 종래 산림경영모델링은 주로 선형계획법이나 정수계획법 등이 적용되었기 때문에 상술한 바와 같은 복잡하고 다양한 경영목표나 공간적인 제약조건을 다루는데 한계를 보이고 있다.Recently, forest management modeling is becoming more and more complex, with diversifying goals of forest management and considering spatial factors in forest management. For example, the city (local government) currently operates a long-term forest plan considering local characteristics. In order to establish a long-term forest plan, analysis of local forest resource information, location, and environmental information is generally required. It is required to utilize various GIS data such as map, digital location map, and digital map. In addition, establishing long-term forest plans, such as collecting opinions from local residents and reflecting other relevant regional plans, requires the implementation of a very complex and extensive task. In addition, according to the long-term forest plan, the forest management manager at the site establishes a forest project plan every 10 years or every year, which may include budget allocation, project site selection, and project volume. However, the conventional forest management modeling has been limited in dealing with the complex and various management goals or spatial constraints as described above because the linear planning method and the water purification planning method are mainly applied.
이에 따라, 산림경영모델링에 있어서 다양한 경영목표나 공간적인 제약조건을 적용할 수 있는 모델링 제안이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a demand for modeling proposals that can apply various management goals and spatial constraints in forest management modeling.
따라서 본 발명의 목적은 공간적인 인자들을 고려하는데 적합한 휴리스틱(Heuristic) 기법을 기반으로 복잡한 행정업무들을 효율적으로 처리할 수 있는, 휴리스틱(Heuristic) 기법을 이용한 산림경영 의사결정 지원시스템 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a forest management decision support system and method using a heuristic technique that can efficiently handle complex administrative tasks based on a heuristic technique suitable for considering spatial factors. have.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자단말기와 산림 데이터베이스를 포함하는 휴리스틱 기법을 이용하는 산림경영 의사결정지원 시스템을 제공한다. 상기 산림 데이터베이스는 특정 사업종에 대한 대상지들의 산림 정보를 제공한다. 그리고 상기 사용자 단말기는 상기 산림 데이터베이스로부터 산림 정보를 수신하고, 산림 정보를 기반으로 산림사업을 위한 사업종을 선택한 후, 선택된 사업종을 가지는 전체 대상지들 중에서 일정 목표와 제약 조건을 최적으로 만족하는 대상지를 휴리스틱 기법에 따라 도출한다. 또한 상기 사용자 단말기는 상기 도출된 최적 대상지를 GIS를 기반으로 출력하도록 지원한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a forest management decision support system using a heuristic technique including a user terminal and a forest database. The forest database provides forest information of target sites for a particular business type. The user terminal receives forest information from the forest database, selects a business type for a forest business based on the forest information, and then optimally meets certain targets and constraints among all target sites having the selected business type. Is derived according to the heuristic technique. In addition, the user terminal supports to output the derived optimal destination based on the GIS.
본 발명은 또한 산림사업을 위한 사업종을 선택하는 단계, 전체 대상지 중 해당 사업종의 시행을 위해 일정 조건에 맞는 사업 가능 지역을 검출하는 단계, 상기 사업 가능 지역들 중 휴리스틱 기법 적용에 따라 설정된 조건을 최적으로 만족하는 최적 대상지를 검출하는 단계를 포함하는, 휴리스틱 기법을 이용하는 산림경영 의사결정지원 방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of selecting a business type for the forest project, detecting a projectable area that meets a predetermined condition for the execution of the business type of the entire target site, conditions set in accordance with the application of the heuristic technique among the projectable areas It provides a forest management decision support method using a heuristic technique, comprising detecting an optimal target that satisfies the best.
본 발명의 상기 최적 대상지 검출 단계는 구체적으로 상기 사업 가능 지역들을 기반으로 대안들을 작성하는 단계, 상기 대안들에 대하여 사업비용과 해당 대상지가 가지는 경영활동에 대한 잠정적 역량을 목표 함수 값으로 도출하는 단계, 상기 대안들의 목표 함수 값 비교를 통해 후보안을 생성하는 단계, 상기 후보안으로부터 최적안을 도출하는 단계를 포함한다. Specifically, the step of detecting the optimal target site of the present invention includes creating alternatives based on the projectable regions, and deriving a projected cost and potential capacity for management activities of the target site as target function values for the alternatives. Generating a post-security by comparing a target function value of the alternatives, and deriving an optimal solution from the post-security.
그리고 본 발명은 상기 특정 후보안이 최적안이 아닌 경우 해당 후보안이 타부 검색 조건에 부합하는지 판단하는 단계, 상기 특정 후보안이 타부 검색 조건에 부합되지 않는 경우 현재안으로 저장하는 단계, 상기 특정 후보안이 타부 검색 조건에 부합되는 경우 상기 대안들로부터 새로운 후보안을 선택하는 단계를 포함하는 최적 대상지를 검출하는 단계를 제공한다.The present invention provides a method for determining whether the after-security corresponds to the other search condition when the specific after-security is not optimal, and storing the current after-the-second security when the specific after-security does not meet the other search condition. If it satisfies this other search condition, it provides a step of detecting an optimal destination comprising selecting a new post-security from the alternatives.
본 발명에 따르면, 본 발명은 산림사업의 실행을 위해 요구되는 복잡한 행정업무들을 효율적으로 처리할 수 있다. 특히, 본 발명의 산림경영 의사결정지원시스템 및 방법은 시 군 담당자들로 하여금 사업대상지 선정업무를 손쉽게 처리하도록 지원하며, 휴리스틱 알고리즘을 적용함으로써 주어진 예산 및 사업량 등을 고려한 최적의 사업대상지 선정을 손쉽게 처리할 수 있다. 또한 본 발명은 기존 산림사업이력 데이터베이스를 효과적으로 관리 및 이용할 수 있다.According to the present invention, the present invention can efficiently handle the complex administrative tasks required for the execution of forestry projects. In particular, the forest management decision support system and method of the present invention enables the city and village personnel to easily handle the business site selection tasks, and by applying a heuristic algorithm, it is easy to select the optimal business site considering the budget and the amount of business. Can be processed. In addition, the present invention can effectively manage and use the existing forest business history database.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
휴리스틱(Heuristic) 기법을 이용한 산림경영 의사결정지원 시스템Forest Management Decision Support System Using Heuristic Technique
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 산림경영 의사결정 지원 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a forest management decision support system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 산림경영 의사결정 지원 시스템은 사용자 단말기(500), 인터넷(600), 산림 데이터베이스(700)를 포함할 수 있다.1 and 2, the forest management decision support system of the present invention may include a
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 산림경영 의사결정 지원 시스템은 상기 사용자 단말기(500)를 이용하는 사용자가 인터넷(600)을 통하여 산림 데이터베이스(700)에 접근할 수 있으며, 산림 데이터베이스(700)로부터 다양한 산림정보를 수신하여 사용자 단말기(500)에 저장하도록 제어할 수 있다. 그리고 사용자는 사용자 단말기(500)를 이용하여 획득된 산림 정보에 휴리스틱 기법을 적용하여 특정 경영 목표와 제약 조건을 만족하는 최적의 산림사업 대상지 도출을 수행할 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.In the forest management decision support system of the present invention having such a configuration, a user using the
상기 인터넷(600)은 상기 사용자 단말기(500)와 산림 데이터베이스(700)를 연결하는 통신 채널을 형성하는 구성이다. 이러한 인터넷(600)은 사용자 단말기(500)의 정보 요청 메시지를 산림 데이터베이스(700)에 전달할 수 있으며, 산림 데이터베이스(700)로부터 사용자 단말기(500)가 요청한 정보를 사용자 단말기(500)로 전송할 수 있다. 본 발명에서는 사용자 단말기(500)와 산림 데이터베이스(700)를 연결하는 통신 구성으로서 인터넷을 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 통신 구성은 인터넷(600) 뿐만 아니라, 인트라넷, 무선통신 등 다양한 통신 네트웍 구성을 포함할 수 있다. 따라서 본 발명의 인터넷(600)은 사용자 단말기(500)와 산림 데이터베이스(700)사이에서 정보 전달 역할을 수행하는 구성으로서 이해되어야 할 것이다.The Internet 600 is configured to form a communication channel connecting the
상기 산림 데이터베이스(700)는 다양한 산림 정보를 저장하는 구성이다. 본 발명의 산림 데이터베이스(700)는 인터넷(600)과 연결된 하나의 구성으로서 도시하였으나 본 발명의 산림 데이터베이스(700)는 많은 산림 관련 데이터베이스를 포함하는 구성으로서 이해되어야 할 것이다. 실질적으로 산림과 관련된 산림 정보는 도, 시, 군뿐만 아니라, 국책 기업이나 국가 부서 등이 각각 일정량 씩 저장할 수 있다. 이에 따라 상기 산림 데이터베이스(700)는 상술한 다양한 산림 정보를 아우르는 데이터베이스로서 이해되어야 할 것이다. 상기 산림 정보는 GIS를 기반으로 지역과 수목 정보를 포함할 수 있다. 또한 산림 정보는 GIS 기반으로 특정 수목림이 존재하는 지역의 인근 지역 형태 예를 들면, 강이나, 도로의 유무, 산의 높이, 도심 지역과의 거리 등 수목이 존재하는 지역과 관련된 다양한 정보를 포함할 수 있다.The
그리고 사용자 단말기(500)는 통신 단말기, 노트북(notebook), PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), PC 등을 포함할 수 있다. 이러한 사용자 단말기(500)는 상기 인터넷(600)을 통하여 상기 산림 데이터베이스(700)에 접근할 수 있는 구성으로서, 산림 데이터베이스(700)로부터 산림 정보를 수신하여 저장하고, 저장된 산림 정보에 휴리스틱 기법을 적용하여 특정 경영 목표와 제약 조건을 만족하는 최적의 대상지를 도출하여 출력하는 구성이다. 이를 위하여 사용자 단말기(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 통신부(510), 입력부(520), 외 부 인터페이스(530), 표시부(540), 저장부(550) 및 제어부(560)의 구성을 포함할 수 있다.The
상기 통신부(510)는 상기 인터넷(600)과 통신할 수 있는 구성으로서, 모뎀이 될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 인터넷(600)은 다양한 형태의 통신 구성을 포함할 수 있기 때문에 상기 통신부(510)는 상기 인터넷(600)과 통신하는 통신 형태에 따라 다양한 통신 모듈이 될 수 있다. 예를 들면, 통신부(510)는 통신망으로 이동통신망, WiBro(Wireless Broadband)망, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)망, 위성통신망, 근거리무선통신망, 유선 인터넷망, 인트라넷 망 중에 적어도 하나를 사용할 수 있다. The
상기 입력부(520)는 사용자 단말기(500) 조작을 위한 복수의 키를 제공하며, 사용자의 키선택에 따른 선택 신호를 발생하여 제어부(560)로 전달한다. 사용자는 입력부(520)를 통해 인터넷(600)에 접속하고, 산림 데이터베이스(700)에 접근할 수 있으며, 산림 데이터베이스(700)로부터 산림 정보를 요청하기 위한 입력 신호를 생성할 수 있다. 사용자가 생성하는 입력 신호는 마우스 조작 신호, 키보드의 키 선택 신호, 터치 신호 또는 음성 신호 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 위하여 입력부(520)로는 조이스틱, 트랙볼, 키보드, 마우스, 키패드, 터치패드, 터치스크린 중에 적어도 하나로 형성될 수 있다. 특히 입력부(520)는 사용자 조작에 따라 산림 정보로부터 최적 대상지를 도출하기 위한 입력 신호를 생성하고, 이를 제어부(560)에 전달할 수 있다.The
상기 외부 인터페이스(530)는 사용자 단말기(500)의 외부 기기 예를 들면 프 린터 등이 결합될 수 있도록 지원하는 구성이다. 이에 따라 사용자는 외부 인터페이스(530)에 프린터를 연결하고, 산림 정보로부터 휴리스틱 기법에 따라 도출된 최적 대상지를 도출하고, 이를 GIS 기반으로 볼 수 있도록 프린트할 수 있다.The
상기 표시부(540)는 사용자 단말기(500)에서 실행되는 각종 기능 메뉴를 비롯하여 저장부(550)에 저장된 정보를 표시한다. 이러한 표시부(540)는 제어부(560)의 제어에 따라 인터넷(600) 접속 화면, 산림 데이터베이스(700) 접속 화면, 정보 요청 화면, 요청한 정보 수신화면, 수신된 정보를 출력하는 화면 등을 출력할 수 있다. 또한 상기 표시부(540)는 저장부(550)에 저장된 산림 정보에 휴리스틱 기법을 적용하여 최적의 대상지 추출을 수행한 경우, 해당 최적 대상지에 대한 정보를 출력할 수 있다. 상기 표시부(540)로는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitted Diode) 등이 채용될 수 있으며, 상부에 터치패널이 놓이는 터치스크린(touch screen)으로 구성될 수 도 있다. 터치스크린으로 구현된 표시부(540)는 표시 장치와 입력 장치로서의 역할을 동시에 수행할 수 있다. The
특히 본 발명의 표시부(540)는 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 산림경영 의사결정지원 서비스 이용을 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 도시된 도면은 산림경영 의사결정지원 서비스 이용을 위한 프로그램 활성화 시 출력될 수 있는 초기 화면에 해당할 수 있다. 상기 사용자 인터페이스는 추후 설명하는 사업 가능 지역 검색 처리부가 전체 대상지 중 일정 조건에 해당하는 사업 가능 지역들을 사용자 입력에 따라 출력할 수 있다. 또한 상기 사용자 인터페이스는 상술한 일정 조건 예를 들면, 전체 대상지들을 일정 면적을 가지는 소반으로 구분한 경우 소반 들의 수종, 영급, 소밀도, 지위, 축적, 조림년도, 기존 숲 가꾸기 시행년도, 시업제한지 여부 등을 설정할 수 있는 항목을 제공할 수 있다. 그러면 사용자는 상술한 각 일정 조건 중에서 임의로 선택된 조건들을 특정 값을 가지도록 설정할 수 있다. 그러면 상기 사업 가능 지역 검색 처리부는 전체 대상지들 중 상술한 조건에 맞는 대상지들을 사업 가능 지역으로 검색하고 이를 표시부(540)에 출력하도록 제어할 수 있다.In particular, the
한편 상기 표시부(540)는 최적 대상지 선정부의 수행에 필요한 입력 항목들을 상기 사용자 인터페이스로 제공할 수 있다. 그러면 사용자는 상기 사용자 인터페이스를 이용하여 경영목표 및 제한조건 값 입력을 조정하여 자신이 원하는 조건의 최적 대상지를 선정할 수 있다. 그리고 최적 대상지 선정부에 의해 선정된 최적 대상지를 상기 사용자 인터페이스를 통해 출력할 수도 있다. On the other hand, the
상기 저장부(550)는 사용자 단말기(500)의 동작 제어 시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장하며, 하나 이상의 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자로 이루어진다. 이러한 저장부(13)는 산림경영 의사결정지원 서비스를 제공하기 위한 실행프로그램을 저장하며, 실행프로그램은 산림 데이터베이스(700)로부터 수신된 산림 정보에 휴리스틱 기법을 적용하여 특정 경영 목표와 제약 조건을 만족하는 최적 대상지 도출을 수행할 수 있다. 예를 들어 상기 저장부(550)는 산림경영 의사결정지원 서비스 지원을 위한 산림 정보를 저장하고 검색할 수 있도록 지원하는 액세스 프로그램, GIS 도면 출력 및 관리를 위한 맵 오브젝트 프로그램, 산림 정보의 조건 비교와 최적 대상지 도출 위한 연산을 수행하 는 프로그램 등을 저장할 수 있다.The
상기 제어부(560)는 상술한 사용자 단말기(500)의 각 구성의 전원 공급을 제어하며, 각 구성의 초기화 과정을 제어한다. 그리고 상기 제어부(560)는 입력부(520)로부터 생성되는 입력 신호에 따라 인터넷(600) 접속을 제어하며, 산림 데이터베이스(700)접근 시 필요한 처리를 입력부(520) 입력 신호에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면 산림 데이터베이스(700)관리자가 데이터베이스 접근을 인증된 인원에게만 허용하는 경우, 사용자는 인증에 필요한 아이디와 패스워드를 입력을 수행할 수 있으며, 제어부(560)는 해당 아이디와 패스워드와 관련된 인증 정보를 산림 데이터베이스(700)에 전송하여 승인받을 수 있다. 이후 상기 제어부(560)는 사용자가 요청하는 정보 요청 메시지를 산림 데이터베이스(700)에 전송하도록 제어하고, 산림 데이터베이스(700)로부터 정보 요청 메시지에 대응하는 산림 정보를 수신하여 저장부(550)에 저장하도록 제어할 수 있다. 그리고 상기 제어부(560)는 사용자 제어에 따라 산림 정보에 휴리스틱 기법을 적용하여 특정 경영 목표와 제약 조건을 만족하는 최적의 산림사업 대상지를 도출하도록 제어하고, 해당 결과를 표시부(540)에 출력하도록 제어할 수 있다. The
이를 위하여 상기 제어부(560)는 자료 입력 처리부, 사업 가능 지역 검색 처리부, 최적 대상지 선정부, GIS 출력 처리부를 포함할 수 있다.To this end, the
상기 자료 입력 처리부는 산림 데이터베이스(700)로부터 수신 받은 산림 정보에 포함된 다양한 자료들을 DB(Database)화 하는 처리부로서, 파일 단위 입력 및 필드단위 입력을 지원한다. 이때 상기 산림 정보는 엑셀 파일로 저장될 수 있으며, 산림 정보에는 일정 형태의 산림을 포함하는 지역에 대한 대상지 정보를 포함할 수 있다. 상기 대상지 정보는 각 산림지역의 산림자원현황, 산림경영이력, 산지관리이력 등의 정보를 포함한다. 상기 자료 입력 처리부는 전체 대상지와 관련된 대상지 정보들을 관리하고, 전체 대상지에 대하여 일정 면적으로 구획된 소반별(또는 지번별)로 DB화한다.The data input processing unit is a processing unit for converting various data included in forest information received from the
상기 사업 가능 지역 검색 처리부는 최적화 모델링의 효율성을 높이기 위해서 최적화 모델링 이전에 공간적 제약 조건을 제외한 기타 제약 조건들을 고려하여 전체 대상지 중에서 일정한 조건을 만족하는 사업 가능 지역 후보군을 검색하도록 하는 구성이다. 산림사업 대상지를 선정하는 데에 있어서 앞서 설명한 바와 같이 매우 다양한 기준 및 제약조건들이 고려되어야 하는데, 휴리스틱(Heuristic) 기법을 적용한 최적화 모델링을 사용할 경우, 상술한 다양한 기준과 조건들을 모두 고려할 경우 상당한 시간이 소요되는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 제어부(560)는 사업 가능 지역 검색 처리부를 기반으로 전체 대상지 중 일정 조건들을 만족하는 대상지들을 사업 가능 지역으로 선별할 수 있도록 지원할 수 있다. 예를 들어, 아래 표 1에서와 같은 제약 조건들을 설정하고, 해당 제약 조건들을 만족하는 사업 가능 지역을 검색하기 위해서, 상기 사업 가능 지역 검색 처리부는 저장부(550)에 저장된 전체 대상지에 대한 DB로부터 각 소반들의 수종, 영급, 소밀도, 지위, 축적, 조림년도, 기존 숲 가꾸기 시행년도, 시업제한지 여부 등을 조회한다. 여기서 상기 제어부(560)는 사용자가 상술한 전체 대상지 중 사업 가능 지역으로서 검색하기 위한 정보를 입력하는 경우, 해당 정보를 만족하는 대상지를 선별할 수 있다. 즉, 사용자가 산림경영 의사결정지원 서비스를 위한 사용자 인터페이스에서 사업 가능 지역을 위한 일정 조건들을 입력하는 경우, 사업 가능 지역 검색 처리부는 전체 대상지에서 사용자가 입력한 일정 조건들을 만족하는 사업 가능 지역들을 검색할 수 있다. 본 발명은 일정 조건들에 대한 일예로서 아래 표 1과 같은 조건들이 적용될 수 있다.In order to increase the efficiency of the optimization modeling, the projectable area search processing unit is configured to search for a projectable area candidate group that satisfies a certain condition among all the target sites in consideration of other constraints except spatial constraints before the optimization modeling. As mentioned above, a wide variety of criteria and constraints should be considered in selecting the target of the forest project. When using the optimization modeling with the heuristic technique, it takes considerable time to consider all the various criteria and conditions described above. The problem may occur. Accordingly, the
기존 숲 가꾸기 사업지.
임령이 숲 가꾸기 시행년도와 일치Excludes restricted areas such as preservation forests.
Existing forest business.
The death age is consistent with the forest planting enforcement year
기준 숲 가꾸기 사업지.
임령이 간벌 시행년도와 일치Excludes restricted areas such as preservation forests.
Standard foresting business place.
The death age is consistent with the thinning enforcement year
영급이 III영급 또는 IV영급 미만
임분밀도가 높은 지역 Excludes business restrictions such as preservation forest
Salary is less than III or IV
Densely populated areas
영급이 III 또는 IV영급 이상
임분밀도가 높은 지역
생장이 양호한 지역(축적이 수확표의 80% 이상)Excludes business restrictions such as preservation forest
The salary is at least III or IV.
Densely populated areas
Good growth (more than 80% of harvest table)
상기 최적 대상지 선정부는 휴리스틱 알고리즘 중에 이미 선택되었던 대안들을 반복적으로 선택하는 것을 제한함으로써 확률적으로 유사 최적해를 선택하는 가능성을 높이고 해의 다양성을 지원하는 타부 검색(Tabu Search)을 적용하여 최적화 모델링을 수행하는 구성이다. 이러한 최적 대상지 선정부는 앞서 설명한 사용자 인터페이스를 통하여 경영목표 및 제약조건들의 입력을 수행하도록 지원한다. 그리고 경영목표 및 제약조건들이 입력되면 상기 최적 대상지 선정부는 입력된 경영목표와 제약조건들을 만족하는 최적의 사업대상지를 선정하게 된다. 이때 상기 최적 대상지 선정부는 최적화 과정에서 작성되는 각 대안들의 목표 함수 계산 및 제약조건 검사를 위해서, 저장부(550)에 저장된 DB로부터 각 소반별 면적, 축적, 수종, 평균직경, 본수, 경사, 인접 도로 거리, 기능구분 등을 조회할 수 있다. 예를 들어, 산림경영 의사결정지원 서비스를 이용할 사용자는 조림 및 숲 가꾸기 사업의 경영목표 및 제약조건을 다음과 같이 선정할 수 있다. 즉, 경영 목표는 주어진 사업예산과의 편차를 최소화하며 인접도로에서의 접근성이 양호한 사업대상지를 선정으로 선정하며, 사업기간은 1년을 사업 분기로 총 10분기(10년) 동안 수행하고, 주요결과로서 매 사업주기별 사업대상지, 사업면적 및 비용, 도로에서의 평균거리 등을 결정할 수 있다.The optimal target site selector performs optimization modeling by applying a Tabu search that supports diversity of solutions by increasing the probability of selecting similar optimal solutions by prohibiting iteratively selecting alternatives that have already been selected among the heuristic algorithms. It is a constitution. The optimal site selection unit supports the input of management goals and constraints through the user interface described above. When the management targets and constraints are input, the optimum target site selecting unit selects an optimal business target that satisfies the input management targets and constraints. In this case, the optimal target site selection unit calculates the area, accumulation, species, average diameter, number of trees, slope, and adjacency of each plate from the DB stored in the
그러면 상기 최적 대상지 선정부는 아래와 같은 수학식 1에 나타낸 목표 함수 1을 이용하여 최소가 되는 "Z" 값을 추출할 수 있다.Then, the optimum destination selection unit may extract the minimum value of "Z" using the target function 1 shown in Equation 1 below.
여기서, Cij는 사업 분기 i와 소반 j에서의 사업비용, B는 사업예산, Dij는 사업 분기 j와 소반 i의 인접도로 거리, I는 사업대상지로 선정된 소반의 Index, j는 사업 분기의 Index (j = 1, ... , 10), α는 사업비용과 예산과의 편차에 대한 가중치, β는 인접도로 거리의 합에 대한 가중치를 의미할 수 있다. Where Cij is the business cost in the business quarters i and j, j is the business budget, Dij is the distance between adjacent business quarters j and i, i is the index of the board selected as the business destination, and j is the index of the business quarter. (j = 1, ..., 10), α can be a weight for the deviation between the project cost and the budget, β can be a weight for the sum of the distance to the adjacent road.
또한 산림경영 의사결정지원 서비스를 이용할 사용자는 간벌 및 주벌 사업의 경영목표 및 제약조건을 다음과 같이 결정할 수 있다. 즉, 간벌 및 주벌의 경영 목표는 주어진 목표수확량과의 편차를 최소화하며 벌채비용을 최소화할 수 있도록 사업대상지를 선정하도록 선정하고, 제약조건으로서는 개벌구의 제한면적 및 개벌구간 최소거리 유지를 조건으로 하며, 사업기간은 1년을 사업 분기로 총 10분기(10 년)를 선정할 수 있다. 그리고 주요결과로서 매 사업주기별 사업대상지, 사업면적 및 벌채량, 사업비용 등을 선정할 수 있다.In addition, the users of the forest management decision support service can determine the management goals and constraints of thinning and juvenile projects as follows. In other words, the management targets of thinning and juveniles are selected to select the project site to minimize the deviation from the target harvest and minimize the cost of harvesting, and the constraints are the limited area of open areas and the minimum distance of open areas. The project period can be selected for a total of 10 quarters (10 years) with one year as the business quarter. And as the main result, it is possible to select the project site, project area and logging amount, and project cost for each business cycle.
그러면 최적 대상지 선정부는 아래와 같은 수학식 2에 나타낸 목표 함수 2를 이용하여 최소가 되는 "Z"값을 추출할 수 있다.Then, the optimal target site selection unit may extract the minimum value of "Z" using the target function 2 shown in Equation 2 below.
여기서, Vij는 사업 분기 i와 소반 j에서의 벌채량, T는 목표수확량, Wij는 사업 분기 j와 소반 i에서의 벌채비용, I는 사업대상지로 선정된 소반의 Index, j는 사업 분기의 Index (j = 1, ... , 10), α는 벌채량과 목표수확량과의 편차에 대한 가중치, β는 총벌채비용에 대한 가중치를 의미할 수 있다.Where Vij is the harvested amount in business quarter i and plaque j, T is the target yield, Wij is the cost of logging in business quarter j and plaque i, I is the index of the board selected as the business site, and j is the index of business quarter ( j = 1, ..., 10), α can be a weight for the deviation between the harvest and the target harvest, β can be a weight for the total cost of logging.
상술한 바와 같이 본 발명의 최적 대상지 선정부는 상술한 목표 함수 1을 기반으로 조림 및 숲가꾸기 사업 시행에 있어서 투자비용과 해당 대상지가 가지는 도로접근성에 대한 역량을 도출하고, 또한 목표 함수 2를 기반으로 간벌 및 주벌사업의 시행에 있어서 투자비용과 해당 대상지의 생산 잠재량을 도출할 수 있다. 상기 최적 대상지 선정부는 사업 가능 지역 검색 처리부에서 검출한 사업 가능 지역들에 대한 산림 정보를 상기 목표 함수에 각각 대입하여 그 결과 값을 비교함으로써 최적 대상지를 선정할 수 있도록 지원할 수 있다.As described above, the optimum site selection unit of the present invention derives the capacities for investment costs and road accessibility of the target site in the reforestation and forestry projects based on the target function 1 described above, and also based on the target function 2. In carrying out thinning and judging projects, investment costs and production potentials of the target sites can be derived. The optimal target site selection unit may support the selection of the optimum target site by substituting the forest function for the projectable areas detected by the projectable area search processing unit into the target function and comparing the result values.
상기 GIS 출력 처리부는 상기 최적 대상지 선정부가 사업 가능 지역들 중 최 적해로 출력한 최적 대상지를 사용자가 확인하기 쉽도록 표시부(540)에 출력하는 구성이다. 이때 GIS 출력 처리부는 사용자가 사업대상지로 선택된 최적 대상지를 쉽게 확인할 수 있는 GIS 기반으로 해당 최적 대상지가 어디에 위치하는지를 보여줄 수 있다. 이때 GIS 출력 처리부는 사용자 요청에 따라 표시부(540)에 해당 최적 대상지에 대한 위치를 지도정보를 기반으로 출력할 수 있으며, 외부 인터페이스(530)에 연결된 프린터 등을 통하여 해당 결과를 프린트할 수 있도록 지원할 수 있다.The GIS output processor is configured to output the optimal target site selected by the optimal target site selection unit to the
상술한 바와 같은 본 발명의 산림경영 의사결정지원 시스템은 시 군 담당자들로 하여금 사업대상지 선정업무를 손쉽게 처리하도록 지원하며, 특히 휴리스틱 기법을 적용함으로써 주어진 예산 및 사업량 등을 고려한 최적의 사업대상지를 제시할 수 있다. 아울러 본 발명의 산림경영 의사결정지원 시스템은 이전에 운용되었던 산림사업이력DB를 효과적으로 관리할 수 있는 DB관리 모듈을 더 포함할 수 있다. 따라서 본 발명의 시스템은 현재 인트라넷 또는 개별 운영체계에서 운영되고 있는 산림관련 데이터베이스 시스템(Database System)과 연동하여 의사결정을 지원할 수 있다. The forest management decision support system of the present invention as described above enables the city and village personnel to easily handle the business site selection task, and in particular, by applying the heuristic technique, the optimal business site considering the budget and the amount of the project is presented. can do. In addition, the forest management decision support system of the present invention may further include a DB management module that can effectively manage the forest business history DB previously operated. Therefore, the system of the present invention can support decision making by interworking with a forest-related database system currently operating on an intranet or an individual operating system.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 산림경영 의사결정지원 시스템의 구성과 각 구성의 역할과 기능에 대하여 설명하였다. 이하에서는 상기 산림경영 의사결정지원 시스템을 기반으로 수행할 수 있는 산림경영 의사결정지원 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.In the above, the configuration of the forest management decision support system according to the embodiment of the present invention and the role and function of each configuration have been described. Hereinafter, a forest management decision support method that can be performed based on the forest management decision support system will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
휴리스틱 기법을 이용하는 산림경영 의사결정지원 방법Forest Management Decision Support Method Using Heuristic Technique
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴리스틱 기법을 이용하는 산림경영 의사결정지원 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a forest management decision support method using a heuristic technique according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 산림경영 의사결정지원 방법은 먼저, 100 단계에서 사용자 단말기(500)의 제어부(560)는 사용자 입력에 따라 사업종을 선택한다. 이를 위하여 상기 사용자 단말기(500)는 특정 사업종에 대한 정보를 사용자가 선택할 수 있도록 다양한 사업종에 대한 정보를 사용자 인터페이스를 통하여 출력할 수 있다. 그러면 사용자는 사용자 인터페이스를 이용하여 사업하고자 하는 사업종을 선택할 수 있을 것이다. 이때 상기 사용자 단말기(500)는 산림 데이터베이스(700)로부터 수신된 산림 정보에 포함된 사업종들의 종류만을 사용자 인터페이스를 통하여 표시부(540)에 출력하는 것이 바람직하며, 또한 선택된 사업종의 이전 사업대상지들을 산림 데이터베이스(700)로부터 수신된 산림 정보에서 검출할 수 있다.1, 2 and 4, the forest management decision support method of the present invention, first, in
다음으로 사용자 단말기(500)는 200 단계에서 선택된 사업종을 기반으로 전체 대상지 중에 사업이 가능한 지역이 있는지를 검색하는 사업 가능 지역 검색을 수행할 수 있다. 이를 위하여 앞서 설명한 바와 같이 사용자 단말기(500)는 사업 가능 지역을 검색하기 위한 조건 입력을 지원할 수 있다. 즉, 전체 대상지들을 일정 면적을 가지는 소반으로 구분한 경우 사용자 단말기(500)는 소반들의 수종, 영급, 소밀도, 지위, 축적, 조림년도, 기존 숲 가꾸기 시행년도, 시업제한지 여부 등을 설정할 수 있는 항목을 제공할 수 있다. 그러면 사용자는 사용자 인터페이스를 통하여 상술한 각 항목들 중 특정 항목들을 선택할 수 있다. 그러면 사용자 단말기 는 해당 조건에 맞는 사업 가능 지역들을 검색하고, 검색 결과를 기반으로 사업 가능 지역들을 도출할 수 있다. 사용자가 특정 조건을 입력하지 않는 경우, 상기 사용자 단말기(500)는 자체적으로 설정된 일정 조건 값들을 해당 항목들에 대입하고, 이를 기반으로 사업 가능 지역 검색을 수행할 수 있다. 이때 디폴트로 입력된 조건 값들은 실험적으로 획득된 값들이거나, 특정 사업종에 대하여 사업 가능 지역으로서 별도로 구축된 데이터베이스로부터 획득된 조건들일 수 있다. 이러한 사업 가능 지역 검색에 대한 상세한 설명을 도 5를 참조하여 후술하기로 한다. Next, the
사업 가능 지역이 도출되면 사용자 단말기(500)는 300 단계에서 최적 대상지 검색을 수행한다. 이때 사용자 단말기(500)는 앞서 설명한 목표 함수 1 및 목표 함수 2의 각 변수들이 지시하는 항목들을 사용자가 입력할 수 있도록 지원할 수 있다. 사용자의 별도 입력이 없는 경우, 사용자 단말기(500)는 디폴트로 설정된 각 변수 값들을 입력하고 그 결과 값에 따른 최적 대상지 검색을 수행할 수 있도록 지원할 수 있다. 상기 최적 대상지 검색에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.When the business area is derived, the
최적 대상지 선정이 완료되면, 사용자 단말기(500)는 400 단계에서 최적 대상지를 출력한다. 즉 사용자 단말기(500)는 최적 대상지에 대하여 GIS 정보를 포함하는 산림 정보를 표시부(540)에 출력하거나 프린트 등으로 전송할 수 있다.When the selection of the optimum destination is completed, the
도 5는 도 4의 200 단계에 대하여 보다 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 5 is a flow chart for describing
설명에 앞서, 이하에서 설명하는 경영 단위는 산림경영 의사결정지원 서비스를 이용하는 이용자가 고려하는 대상지의 경영 단위를 의미하는 것으로서, 일정 면 적으로 구획된 소반이나 지번을 적어도 하나 포함할 수 있다. 즉 상기 경영 단위는 전체 대상지를 소반으로 구분한 경우 적어도 하나의 소반을 포함하는 단위가 될 수 있다.Prior to the description, the management unit described below refers to the management unit of the target site considered by the user who uses the forest management decision support service, and may include at least one plate or branch divided into a predetermined area. That is, the management unit may be a unit including at least one plate when the entire target area is divided into platelets.
상기 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 사업 가능 지역 검색 방법은 먼저, 사용자 단말기(500)의 제어부(560)가 201 단계에서 각 경영 단위별 산림자원 정보 및 사업 이력 정보 조회를 수행한다. 이를 위하여 제어부(560)는 저장부(550)에 저장된 산림 정보를 조회하거나, 산림 데이터베이스(700)에 접근하여 해당 경영 단위에 대응하는 대상지의 정보 조회를 수행하도록 제어할 수 있다.1, 2 and 5, in the business feasibility area search method of the present invention, first, in
다음으로 제어부(560)는 203 단계에서 조회된 경영 단위가 사업 제한지인지 여부를 확인한다. 여기서 사업 제한지는 국가 정책에 따라 변경될 수 있기 때문에 당해 연도 사업 제한지에 대한 정보 갱신이 이루어졌는지를 확인할 필요가 있다.Next, the
상기 203 단계에서 조회된 경영 단위가 사업 제한지로 분류되는 경우, 제어부(560)는 205 단계에서 사업 제한지로 분류된 경영 단위가 전체 대상지를 경영 단위로 분류한 상태에서의 마지막 경영 단위인지 여부를 확인한다. 그리고 제어부(560)는 해당 경영 단위가 마지막 경영 단위이면 사업 가능 지역 검색을 완료하고 300 단계로 진입한다.When the management unit inquired in
한편, 203 단계에서 조회된 경영 단위가 사업 제한지가 아닌 경우, 제어부(560)는 207 단계로 분기하여 해당 경영 단위로 구분된 대상지가 기존 숲 가꾸기 사업 시행지인지 여부를 확인한다. 여기서 상기 제어부(560)는 해당 경영 단위 대상지가 기존 숲 가꾸기 사업 시행지인 경우(207 단계에서 Yes) 209 단계로 진입하 여 조회된 경영 단위에 해당하는 대상지를 지속사업으로 분류한다. 그리고 상기 제어부(560)는 해당 경영 단위 대상지가 기존 숲 가꾸기 사업 시행지가 아닌 경우(207 단계에서 No) 211 단계로 진입하여 조회된 경영 단위에 해당하는 대상지를 신규 사업으로 분류한다.On the other hand, if the management unit inquired in
다음으로 상기 제어부(560)는 지속사업 또는 신규 사업으로 분류된 경영 단위에 해당하는 대상지를 213 단계에서 사업가능지로 선정할 것인지 여부를 확인한다. 이때 상기 제어부(560)는 사업가능지 선정과 관련하여 경영 단위별 대상지가 앞서 설명한 사업 가능 지역 선정을 위해 설정한 일정 조건을 만족하는지 여부를 검사하도록 제어할 수 있다. 또한 사용자가 임의적으로 특정 경영 단위별 대상지를 사업 가능 지역으로 선정하기 위한 입력 신호를 생성하는 경우, 상기 제어부(560)는 입력 신호에 따라 선택된 대상지를 사업가능지로 선정할 수 있을 것이다.Next, the
이에 따라 213 단계에서 해당 경영 단위의 대상지를 사업 가능지로 선정하는 경우, 제어부(560)는 215 단계로 분기하여 사업 가능 지역으로 분류된 대상지를 대상지 DB에 저장하도록 제어한다. 한편 213 단계에서 해당 경영 단위의 대상지를 사업 가능지로 선정하지 않는 경우, 제어부(560)는 205 단계로 분기하여 해당 경영 단위가 마지막 경영 단위인지 여부를 확인하고, 마지막 경영 단위 여부에 따라 201 단계로 복귀하거나 300 단계로 분기할 수 있다.Accordingly, when the target site of the management unit is selected as the business site in
도 6은 도 4의 300 단계에 대하여 보다 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart for explaining the
상기 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 최적 대상지 검색 방법은 먼저 사용자 요청에 따라 사용자 단말기(500)의 제어부(560)가 사업 가능 지역 선정이 완료되면 사용자 단말기(500)는 301 단계에서 사업 가능 지역이 저장된 대상지 DB 확인을 수행한다. 대상지 DB에는 앞서 설명한 바와 같이 사업 가능 지역으로 선정된 대상지들에 대한 정보가 저장되어 있다.1, 2 and 6, in the method for searching for an optimal destination of the present invention, first, when the
다음으로 사용자 단말기(500)의 제어부(560)는 대상지 DB 확인이 이루어지면 사용자 입력 또는 기 설정된 스케줄에 따라 대안 작성을 수행할 수 있다. 그리고 사용자 단말기(500)는 대안 작성이 완료되면 303 단계에서 각 대안들에 대한 목표 함수 값과 제약 조건을 검사한다. 여기서 상기 사용자 단말기(500)의 제어부(560)는 다수개의 대안에 대하여 각각 목표 함수 값 및 제약 조건을 검사하고 그 결과를 기반으로 후보안을 생성한다.Next, when the target DB is confirmed, the
이후 사용자 단말기(500)는 307 단계에서 후보안을 검색하고, 특정 후보안을 선택하도록 제어한다. 그리고 309 단계에서 사용자 단말기(500)는 특정 후보안이 최적안 즉, 최적 대상지인지 여부를 확인한다. 특정 후보안이 최적안인 경우 사용자 단말기(500)는 311 단계로 분기하여 최적안에 대한 정보 갱신을 수행할 수 있다. 이때 사용자 단말기(500)는 이전에 특정 후보안에 대하여 최적안으로 결정하여 저장된 정보가 있는 경우에 이전 정보를 제거하고 현재 정보를 새로 기입하도록 제어할 수 있다. 또한 사용자 단말기(500)는 이전 저장 정보가 없는 경우에 현재 정보를 최적안으로 기입하도록 제어한다. 이후 사용자 단말기(500)는 315 단계로 분기하여 갱신된 최적안을 현재안으로 저장하도록 제어할 수 있다.In
한편 309 단계에서 특정 후보안이 최적안 조건에 맞지 않는 경우, 사용자 단 말기(500)는 313 단계로 분기하여 해당 후보안이 303 단계에서 이미 선택된 적이 있는 타부(Tabu) 해인지 여부를 확인하고, 해당 후보안이 타부 해인 경우 사용자 단말기(500)는 307 단계로 분기하여 다른 후보안을 검색하도록 지원한다. 그리고 313 단계에서 특정 후보안이 타부 해가 아닌 경우, 315 단계로 분기하여 해당 후보안을 현재안으로 저장하도록 제어한다. On the other hand, if the specific after-security does not meet the optimal conditions in
다음으로 사용자 단말기(500)는 317 단계에서 갱신된 후보안을 기준으로 타부 목록을 조정하고 이후, 319 단계로 분기하여 해당 흐름의 종료 여부를 확인한다. 여기서 사용자 단말기(500)는 추가적인 대안에 대하여 최적 대상지 검사가 필요한 경우, 303 단계로 분기하여 다른 대안을 선택하도록 제어한다. 이후 사용자 단말기(500)는 이하 과정을 반복적으로 수행할 수 있다. 그리고 319 단계에서 종료 조건에 맞는 흐름인 경우, 즉 사용자가 입력한 반복횟수에 도달한 경우 사용자 단말기(500)는 최적 대상지 선정 과정을 종료하고 400 단계로 분기하도록 제어할 수 있다. Next, the
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 산림경영 의사결정지원 시스템 및 방법은 기존 정보시스템에서 관리하고 있는 DB를 활용하여 현장 산림관리자들의 의사결정지원을 위한 방법 및 시스템을 제공함으로써, 기존 정보시스템의 범용성, 확장성, 활용성을 높이는데 기여할 수 있다.As described above, the forest management decision support system and method according to an embodiment of the present invention provides a method and system for decision support of field forest managers by using a DB managed by an existing information system. It can contribute to increase the versatility, scalability and usability.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples for clarity and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 산림경영 의사결정지원 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a forest management decision support system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 사용자 단말기의 구성을 보다 상세히 보여주는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the user terminal of FIG. 1 in more detail.
도 3은 본 발명의 사용자 인터페이스의 일예를 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a user interface of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 산림경영 의사결정지원 방법을 보여주는 흐름도이다.Figure 4 is a flow chart illustrating a forest management decision support method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 200 단계를 보다 상세히 보여주는 흐름도이다.5 is a
도 6은 도 4의 300 단계를 보다 상세히 보여주는 흐름도이다.6 is a
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the Related Art [0002]
500 : 사용자단말기500: user terminal
600 : 인터넷600: Internet
700 : 산림 데이터베이스700: Forest Database
Claims (15)
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