KR20140015812A - 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 ｇｉｓ기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법에 관한 것으로, 본 발명은 기존에 개발된 미국 QUAL2E 모델과 같은 하천을 대상으로 하는 1차원 수질모델 프로그램을 이용하여 수질 변화를 모의하고 장래 수질을 예측하는 과정에서 최초 입력자료 생성 시 반드시 작성되어야 하는 수질모의 구간에 대한 모식도를 벡터 형식의 다양한 GIS기반의 공간자료 및 공간분석 기법을 활용하여 개인용 컴퓨터를 통해 GIS 형식의 공간자료로 자동 생성할 수 있도록 함으로써 장래 수질 예측이 필수인 수질오염총량관리나 환경영향평가 등과 같은 수질관리업무의 효율성을 향상시키고, 기존 종이지도를 활용한 방법보다 정량적이고 체계적인 방법으로 작성된 모식도를 이용하여 수질모의를 가능하도록 함으로써 수질모의 결과의 신뢰도를 향상시킨다.

Description

1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 ＧＩＳ기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법{methodology of GIS based automatic schematic diagram creation system for supporting input data generation of 1-dimensional water quality model}

본 발명은 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 수질모의 구간에 대한 모식도를 벡터 형식의 다양한 GIS기반의 공간자료 및 공간분석 기법을 활용하여 개인용 컴퓨터를 통해 GIS 형식의 공간자료로 자동 생성할 수 있도록 함으로써 장래 수질 예측이 필수인 수질오염총량관리나 환경영향평가 등과 같은 수질관리업무의 효율성을 향상시키고, 정량적이며 체계적인 방법으로 작성된 모식도를 이용하여 수질모의가 가능하게 된 1차원 수질모델 입력자료 자동생성을 위한 GIS기반의 모식도 작성 시스템 및 모식도 작성 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근 정보통신기술의 발달로 말미암아 원거리 데이터통신망을 매개하여 다양한 분야에 대한 정보를 적어도 하나이상의 호스트서버를 통하여 다수의 가입자측으로 실시간 제공하는 정보제공기술의 개발이 활발하게 진행중이다.

이를 기반으로, 최근에는 가입자에게 정확한 정보를 보다 신속하게 제공하기 위한 캐쉬메모리 확장기술 등 주변기술과 가입자의 취향 및 선호도에 보다 편리하게 접근할 수 있는 정보 선별기술 및 압축기술이 개발중이며, 이를 통한 각종 콘텐츠 및 그 솔루션의 개발에도 박차를 가하고 있는 실정이다.

수질오염총량관리 및 환경영향평가 등과 같은 수질관리업무에서 QUAL2E 모델과 같은 하천을 대상으로 하는 1차원 수질모델 프로그램을 이용하여 수질 변화를 모의하고 장래 수질을 예측을 하기 위해서는 입력 자료의 생성이 선행되어야 하며, 입력 자료를 생성하기 위해서는 모델 수행제어 관련사항, 입출력 옵션, 모델수행전체에 미치는 하천시스템의 기상, 기후 및 지형, 온도 보정계수, 하천구간 식별 및 위치, 희석유량, 소구간(element)의 유형식별 자료, 하도의 수리계수, 생물학적 산소요구량(BOD)과 용존산소량(DO)의 반응계수, 질소(N)와 인(P)의 반응계수, 조류와 기타 항목의 반응계수, 비점원의 증분 유입자료, 하천 합류점 자료, 상류 수원자료, 점오염원의 오염부하량 자료, 댐의 재포기 사항, 하천 경계조건, 기상 자료 및 그림출력 사항 등에 관한 자료의 수집과 정의, 이후 입력자료 형식으로의 정리가 필요하다.

그리고, 이러한 다양한 유관자료를 입력자료 형식으로 정리하는 과정에서는 수질모의 대상하천에 대한 경계구역을 설정하고, 이후 일정 거리 간격의 소구간(element; 혹은 요소)을 분할하며, 수리적 특성이 유사한 등류 구간은 대구간(reach)으로 구획함으로써 구체적인 계산이 수행될 수 있도록 수체를 모식화하는 과정이 필수인데 모식화 과정을 거쳐 하천을 일정 거리 간격의 격자형식으로 표현한 지도를 모식도(schematic diagram)라고 하고, 모식도 상에는 오염원의 유입지점, 지류의 유입지점, 댐 등의 하천구조물, 용수의 취수지점, 수질측정지점, 대구간 구분 등의 상황이 표시된다.

과거에는 이러한 모식도 작성 과정이 대부분 종이지도를 기반으로 수작업에 의해 이루어짐에 따라 상당한 시간이 소요되어 수질모의 업무가 비효율적으로 수행되었고, 소구간을 일정 거리 간격으로 분할하는 작업도 작업자의 개인적 판단에 의해 정성적으로 수행됨에 따라 많은 시간과 인력을 투입함에도 불구하고 정확도가 그다지 높지 않았으며, 아울러 실세계와 모식도가 일치하지 않아 수질모의 결과의 신뢰도에도 한계가 따랐다.

더욱이, 과거 종이지도를 기반으로 모식도를 작성하는 경우에 모식도는 새로운 종이에 새롭게 그려졌고 각 소구간은 실세계의 하천 형상과 상관없이 격자형식으로 일반화하여 표현됨에 따라 수질모의 결과를 지도위에 즉시 매핑(mapping)하여 사용하는 것이 불가능하였으며, 따라서 수질모의 결과를 얻은 이후에도 이를 다시 지도와 함께 비교 확인하면서 분석해야만 하였기에 수질모의 결과를 활용한 의사결정 과정에서도 많은 불편함이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 수질모의 구간에 대한 모식도를 벡터 형식의 다양한 GIS기반의 공간자료 및 공간분석 기법을 활용하여 개인용 컴퓨터를 통해 GIS 형식의 공간자료로 자동 생성할 수 있도록 함으로써 장래 수질 예측이 필수인 수질오염총량관리나 환경영향평가 등과 같은 수질관리업무의 효율성을 향상시키고, 정량적이며 체계적인 방법으로 작성된 모식도를 이용하여 수질모의가 가능하게 된 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성에 필요한 다양한 공간자료를 저장하는 공간 데이터베이스를 포함하는 공간 데이터베이스부와, 이와 연계됨으로써 모식도 자동작성 및 저장, 조회를 가능하도록 하고 아울러 시스템의 전반적인 구동 및 제어를 가능하게 하는 시스템 메인 모듈부와, 시스템 메인 모듈부 내 포함되어 존재하며 GIS기반의 모식도 자동작성 세부 연산 과정을 수행하는 세부 모듈들로 구성되는 모식도 자동작성 통합 모듈부와, 사용자가 시스템 메인 모듈부에 포함된 세부 모듈들의 연산 처리 과정에 대한 구동 및 제어를 지시하고 그 결과를 확인할 수 있도록 제공되는 GUI부와, 사용자가 모식도 작성 과정의 입출력 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 장비를 포함하는 DISPLAY부를 기본적으로 포함하여 제공되는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 개발함에 있어서, GIS 환경에서 모식도 작성 대상이 되는 유역을 사용자가 직접 선정하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 대상유역선정 및 저장 모듈부와; 대상 유역 내에 포함된 국가 및 지방 하천을 자동 탐지하고 이 중에서 수질모의를 위한 모식도 구간을 사용자가 직접 선정하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 모식도구간선정 및 저장 모듈부와; 상기 과정에서 선정된 모식도 구간에 대하여 사용자가 설정하는 거리에 따라 수질모의 소구간(element)을 등간격으로 자동 분할하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 소구간분할 및 저장 모듈부와; 수질모의 입력자료 생성에서 제공되어야 하는 소구간 및 대구간(reach)의 속성을 이전 과정에서 분할된 각 소구간의 속성 테이블에 자동 혹은 수동 입력하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 소구간유형정의 및 저장 모듈부와; 수질모의 이후 수질모의 결과 검증 및 보정 과정에서 사용되는 수질측정지점 정보에 대한 속성을 이전 과정에서 분할된 각 소구간의 속성 테이블에 자동 혹은 수동 입력하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 수질측정지점선정 및 저장 모듈부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 대상유역선정 및 저장 모듈부는 GIS 환경에서 모식도 작성 대상이 되는 유역을 제공된 유역도 상에서 사용자가 직접 선정하고; 대상유역 내 포함된 모든 선택 가능한 대상 하천을 중첩 기능을 통해 하천도에서 자동 탐지하여 추출하며; 이때 추출되는 각 결과는 새로운 공간자료로 저장하고 GIS 상에서 표출하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 모식도구간선정 및 저장 모듈부는 GIS 환경에서 상기 대상유역선정 및 저장 모듈부를 통해 추출 저장된 공간자료를 활용하여; 사용자가 직접 지도 표출 영역에서 모식도 작성 구간을 선택하여 지정하거나 좌표 수치 입력을 통해 지정함으로써 구획하여 추출하며; 이때 추출되는 각 결과는 새로운 공간자료로 저장하고 GIS 상에서 표출하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 소구간분할 및 저장 모듈부는 GIS 환경에서 상기 모식도구간선정 및 저장 모듈부를 통해 추출 저장된 공간자료를 활용하여; 사용자가 설정한 소구간 분할간격에 따라 하천의 배출지점부터 수원지점까지 하천망도를 등간격으로 분할하고; 이후 모든 등간격 분할지점에 대해서는 법선을 그어 이를 기준으로 하천도를 분할함으써 격자망도를 추출하며; 이때 추출되는 각 결과는 새로운 공간자료로 저장하고 GIS 상에서 표출하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 소구간유형정의 및 저장 모듈부는 GIS 환경에서 상기 소구간분할 및 저장 모듈부룰 통해 추출 저장된 공간자료를 활용하여; 1차원 수질모델에서 필요한 각 소구간의 유형 및 번호 속성을 자동으로 상기 격자망도의 속성 테이블에 입력하고; 소구간의 유형 및 번호 속성을 조회 및 변경하여 저장할 수 있도록 하며; 이후 수리계수 정보를 포함하는 하천단면에 관한 공간자료를 상기 격자망도와 중첩하여 사용자가 연속적으로 선택하는 소구간들과 중첩되는 하천단면들을 자동 추출하고; 추출된 하천단면들의 수리계수 통계를 제공함으로써 이를 대구간 구획 및 수리계수 산정의 근거로 이용하도록 하고; 대구간의 번호 및 수리계수 속성을 상기 격자망도의 속성 테이블에 자동 혹은 수동 입력하도록 하며; 이때 상기 입력 속성은 저장 과정을 통해 새로운 공간자료로 저장하고 GIS 상에서 표출하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 수질측정지점선정 및 저장 모듈부는 GIS 환경에서 상기 소구간유형정의 및 저장 모듈부룰 통해 추출 저장된 공간자료를 활용하여; 각 소구간 내에 공간적으로 수질측정지점이 포함되는지 여부를 수질측정지점에 관한 공간자료와 중첩해 봄으로써 자동으로 확인하고; 소구간 내 수질측정지점이 포함되는 것이 확인된 경우에는 해당 소구간의 속성에 중첩되는 수질측정지점의 속성 정보를 자동 입력하며; 이때 상기 입력 속성은 저장 과정을 통해 새로운 공간자료로 저장하고 GIS상에서 표출하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 제공된다.

한편, 본 발명은 상기 대상유역선정 및 저장 모듈부에서 결과를 생성 및 저장하기 위하여 GUI부에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 유관 공간자료를 GUI부로 불러오고 이를 DISPLAY부를 통해 표출하여 확인할 수 있도록 하는 입력 공간자료 조회 단계와; 상기 조회된 유역도를 참고하여 사용자가 모식도 작성이 요구되는 하천 모의구간을 포함하는 유역을 직접 선택하고 선정 추출할 수 있는 대상유역추출 단계와; 상기 추출된 유역을 대상유역도로 공간 데이터베이스부에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 대상유역추출 결과 저장 및 조회 단계와; 공간 데이터베이스부에 저장된 대상유역도와 전국하천도, 하천망도, 하천분기지점도를 중첩하여 대상 유역에 포함되는 하천 정보만을 자동 탐색하고 이를 추출토록 하는 유역 내 포함 대상하천추출 단계와; 상기 추출 하천 정보를 각각 대상하천도, 대상하천망도, 대상하천분기지점도로 공간 데이터베이스부에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 유역 내 포함 대상하천추출 결과 저장 및 조회 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 모식도구간선정 및 저장 모듈부에서 결과를 생성 및 저장하기 위하여 GUI부에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 대상하천도, 대상하천망도, 대상하천분기지점도 등 유관 공간자료를 GUI부로 불러오고 이를 DISPLAY부를 통해 표출하여 확인할 수 있도록 하는 입력 공간자료 조회 단계와; 상기 조회된 대상하천도를 참고하여 사용자가 모식도 작성이 요구되는 하천 모의구간을 포함하는 하천을 직접 선택하거나 대화형 메뉴창을 통해 하천명을 확인하고 직접 선택함으로써 선정 추출할 수 있도록 하고 아울러 선택된 하천에 포함된 대상하천망도 내 하천망 구간은 선정 추출된 하천도와 중첩하여 자동 선택함으로써 선정 추출이 가능하도록 하는 선정하천추출 단계와; 상기 추출된 하천 및 하천망을 선정하천도와 선정구간분할하천망도로 공간 데이터베이스부에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 선정하천추출 결과 저장 단계와; 소구간 분할이 필요한 수질모의 대상 하천 구간을 DISPALY부를 통해 확인하고 GUI부의 대화창에서 선정구간분할하천망도를 참고하여 사용자가 직접 위치를 조정하고 결정한 후 이를 추출토록 하는 모의구간추출 단계와; 상기 추출된 모의구간 정보를 모의구간분할하천망도로 공간 데이터베이스부에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 모의구간추출 결과 저장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 소구간분할 및 저장 모듈부에서 결과를 생성 및 저장하기 위하여 GUI부에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 선정하천도, 모의구간분할하천망도 등 유관 공간자료를 GUI부로 불러오고 이를 DISPLAY부를 통해 표출하여 확인할 수 있도록 하는 입력 공간자료 조회 단계와; 사용자가 미리 정의한 모식도 작성을 위한 소구간 분할간격을 대화형 메뉴창을 통해 직접 입력하도록 하고 이후 하천망도를 따라 소구간 분할간격 만큼씩 이동하면서 자동으로 하천도를 등간격 분할하여 격자망도를 생성하도록 하는 소구간분할격자망도생성 단계와; 등간격 분할된 격자망도를 소구간분할격자망도로 공간 데이터베이스부에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 소구간분할격자망도생성 결과 저장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 대상유역선정 및 저장 모듈부에서 결과를 생성 및 저장하기 위하여 GUI부에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 소구간분할격자망도, 하천분기지점도, 모의구간분할하천망도 등 유관 공간자료를 GUI부로 불러오고 이를 DISPLAY부를 통해 표출하여 확인할 수 있도록 하는 입력 공간자료 조회 단계와; 각 소구간별 유형 및 번호를 GIS 기능을 이용하여 1차원 수질모델에서 정의한 규칙에 맞춰 소구간분할격자망도의 속성 테이블에 자동 입력하는 소구간유형 자동정의 단계와; 상기 자동 입력된 소구간 유형 및 번호 정보를 포함하는 소구간분할격자망도를 소구간분할격자망도_유형정의로 공간 데이터베이스부에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 소구간유형 자동정의 결과 저장 단계와; 상기 소구간분할격자망도_유형정의에 자동 입력 및 저장된 소구간 유형 및 번호 정보를 테이블 형태로 조회 및 확인하고 이후 사용자가 직접 수정하여 저장 할 수 있도록 하는 유형정의결과 조회 및 수정 저장 단계와; 수리적 특성이 유사한 복수의 소구간을 묶은 대구간을 정의하는 과정에서 요구되는 속도계수, 속도지수, 수심계수, 수심지수, 조도계수 등 각종 수리계수 정보를 포함하고 있는 하천단면도와 같은 공간자료를 GUI부로 불러오고, 이를 DISPALY부를 통해 표출하여 확인할 수 있도록 하는 수리계수관련 입력 공간자료 조회 단계와; 상기 소구간분할격자망도_유형정의와 하천단면도를 중첩하여 사용자가 임의 선택하는 연속된 소구간 묶음에 포함되는 모든 하천 단면을 GIS 기능을 이용하여 검색하고 해당 단면들의 수리계수 정보 및 통계를 표출해줌으로써 사용자가 수리계수를 결정하고 소구간분할격자망도_유형정의의 속성 테이블에 대구간 및 수리계수 속성을 입력하도록 하는 수리계수산정 단계와; 각 소구간에 입력된 대구간 및 수리계수 속성을 소구간분할격자망도_수리계수로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 수리계수산정 결과 저장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 대상유역선정 및 저장 모듈부에서 결과를 생성 및 저장하기 위하여 GUI부에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 소구간분할격자망도_수리계수, 수질측정지점도 등 유관 공간자료를 GUI부로 불러오고 이를 DISPLAY부를 통해 표출하여 확인할 수 있도록 하는 입력 공간자료 조회 단계와; 각 소구간 내 수질측정지점이 공간적으로 포함되어 존재하는지 여부를 확인하기 위해 소구간분할격자망도_수리계수와 수질측정지점도를 중첩해봄으로써 자동 확인토록 하고 특정 소구간에 수질측정지점이 포함되는 경우에는 해당 소구간에 포함된 수질측정지점의 속성을 추출하고 이를 수질측정지점 속성의 사용 목적에 따라 구분하여 해당 소구간의 속성에 추가 입력하도록 하는 수질측정지점 자동정의 단계와; 상기 수질측정지점 속성이 추가 입력된 소구간분할격자망도_수리계수를 소구간분할격자망도_검보정용으로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 수질측정지점 자동정의 결과 저장 단계와; 상기 모든 과정을 통해 작성된 소구간분할격자망도_검보정용의 속성 결과를 사용자가 최종적으로 조회하여 확인하고 속성 입력 결과에 대하여 수정이 필요한 경우에는 사용자가 직접 문자나 수치를 입력하여 수정하고 이를 공간 데이터베이스에 저장함으로써 향후 이를 수질모의 실무에 활용할 수 있도록 하는 최종모식도결과 조회 및 수정 저장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 모의구간추출 단계에서는 소구간 분할을 위한 수질모의 구간을 선정하기 위하여 공간데이터베이스부에 저장되어 있는 선정구간분할하천망도를 활용하며; 상기 과정에서 추출 저장된 선정구간에서 HW(Head-Water; 수원지점)과 OL(Outlet; 배출지점)의 XY 좌표 조정이 필요한 하천은 사용자에 의해 직접 선택되어지고; 이후 해당 하천에서의 HW와 OL의 XY 좌표는 시스템 GUI의 지도 표출 영역에 나타내어지며; 사용자는 이를 확인하고 지도상에서 위치를 다시 지정함으로써 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 갱신하고; 갱신된 XY 좌표 정보를 이용하여 수질모의구간은 재계산되어 추출되며; 상기 과정은 수정이 요구되는 모든 하천에 대하여 반복됨으로써 이를 통해 모의구간분할하천망도가 추출되는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 소구간분할격자망도생성 단계에서는 하천도를 등간격으로 분할한 격자망도를 생성하기 위하여 공간데이터베이스부에 저장되어 있는 선정하천도와 모의구간분할하천망도가 활용되며; 소구간 분할간격은 제공된 대화형 메뉴창에 사용자가 수치를 직접 입력함으로써 설정되고; 소구간 분할간격 입력 이후에는 모의구간 분할하천망도에서 본류가 최초 자동 선택되고; 본류의 OL지점부터 HW지점까지 모의구간 분할하천망도를 따라 GIS 기능을 이용하여 소구간 분할간격 만큼씩 이동하면서 각 이동지점에서의 모의구간 분할하천망도에 대한 법선이 자동 생성되며; 생성된 법선으로는 선정하천도를 순차적으로 분할하여 개별 소구간 폴리곤이 생성되고; 상기 과정은 지류가 존재하는 경우에 지류에 대해서도 반복됨으로써 모든 선정하천도가 등간격으로 분할되며; 모든 하천에 대한 분할이 완료되면 분할 결과는 시스템 GUI의 지도 표출 영역에 나타내어지며; 분할 생성된 개별 소구간 폴리곤은 선별 및 수집 과정을 거침으로써 소구간 분할격자망도로 추출되는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 소구간유형 자동정의 단계에서는 소구간의 유형 및 번호를 자동으로 입력하기 위하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 소구간분할격자망도, 하천분기지점도, 모의구간분할하천망도가 활용되며; 소구간분할격자망도생성 단계에서 정의된 소구간 분할간격은 위치 확인을 위한 커서의 이동 단위로 재이용되고; 이후 특정 좌표의 위치를 지시하는 커서를 본류의 HW 지점부터 OL 지점까지 모의구간 분할하천망도 상에서 소구간 분할간격 단위만큼 반복적으로 이동시키면서 커서와 소구간 분할격자망도의 소구간 폴리곤을 중첩시키고; 커서가 소구간 폴리곤에 포함되는 경우에는 해당 소구간 폴리곤을 선택하는 과정을 반복 수행하며; 이때 이동 커서와 소구간 폴리곤의 중첩 확인 및 선택이 이루어졌을 때는 해당 소구간 폴리곤에 순차적으로 증가하는 소구간의 번호를 각각 부여하고; 해당 소구간의 유형 속성도 1차원 수질모델의 규칙에 따라 자동 판별하여 소구간의 속성에 함께 입력하며; 상기 과정을 소구간 분할격자망도에 포함된 모든 본류와 지류를 대상으로 반복 수행하면서 모든 소구간의 번호 및 유형을 자동 정의하고; 소구간의 유형 및 번호가 자동으로 소구간 분할격자망도의 속성에 입력됨으로써 소구간 분할격자망도_유형정의로 추출되는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 수리계수산정 단계에서는 대구간 번호 및 수리계수 정보를 추출 입력하기 위하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 소구간분할격자망도_유형정의와 하천단면도가 활용되며; 최초 대구간의 번호가 1로 설정된 이래 사용자는 소구간분할격자망도_유형정의의 소구간 중에서 상류부터 하류 방향으로 대구간 구성을 위한 복수의 후보 소구간을 순차적으로 선택하고; 소구간들을 선택한 이후에는 GIS 기능을 이용하여 하천단면도와 중첩하여 선택된 소구간 내에 포함된 하천단면들을 자동으로 검색하고; 선택된 소구간들과 중첩되어 검색된 하천단면들은 해당 하천단면들이 저장하고 있는 속도계수, 속도지수, 수심계수, 수심지수, 조도계수 등 수리계수 정보를 표출하도록 함으로써 사용자가 이를 확인하여 대구간의 대표 수리계수 값을 결정하도록 하며; 만약 하천단면도가 존재하지 않거나 하천단면이 존재하지 않는 구간에 대해서는 사용자가 임의 수치로 수리계수를 정의하도록 하며; 특정 대구간의 수리계수 값이 결정되면 대구간 내에 포함된 소구간들의 속성에 수리계수 값을 자동 입력하고; 아울러 현재의 대구간 번호도 소구간들의 속성에 자동 입력하며; 상기 과정은 모든 소구간에 대하여 대구간 번호 및 수리계수 정보가 입력될 때까지 대구간 번호를 하나씩 증가시켜 가며 반복되며; 모든 소구간에 대한 대구간 번호 및 수리계수 정보가 입력됨으로써 소구간분할격자망도_수리계수로 추출되는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 수질측정지점 자동정의 단계에서는 수질측정지점의 소구간 내 포함 존재 여부를 확인하고 포함된 수질측정지점의 속성을 소구간의 속성에 추출 입력하기 위하여 공간 데이터베이스부에 저장되어 있는 소구간분할격자망도_수리계수와 다양한 수질측정지점도가 활용되며; 최초에 다양한 수질측정지점도가 존재하는 경우 사용자의 설정에 따라 각각의 수질측정지점도의 사용 목적이 결정되며; 이후 사용자 사용 설정에 따른 각각의 수질측정지점도와 소구간분할격자망도_수리계수는 GIS 기능을 통해 반복 중첩됨으로써 포함 여부가 자동 확인되며; 소수간 내 수질측정지점이 포함되는 경우에는 해당 수질측정지점의 측정지점 속성이 추출되고; 상기 추출된 수질측정지점의 속성은 소구간분할격자망도_수리계수의 속성에 추가 입력됨으로써 소구간분할격자망도_검보정용으로 추출되는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법은 벡터형식의 다양한 GIS기반의 공간자료 및 공간분석 기법을 활용하여 개인용 컴퓨터를 통해 1차원 수질모델 입력자료 생성 시 필요한 모식도를 GIS 형식의 수치자료로 자동 생성할 수 있도록 개선함으로써 장래 수질 예측이 필수인 수질오염총량관리나 환경영향평가 등과 같은 수질관리업무에서 수질모의를 위한 입력자료 생성 시간을 단축하여 업무 효율성을 향상시키고, 기존 종이지도를 활용한 모식도 작성 방법보다 정량적인 방법으로 작성된 모식도를 이용하여 수질모의가 가능하도록 하여 수질모의 결과의 신뢰도를 향상시킴에 따라 다양한 수질모의 및 수질관리업무에 필요한 인력 투입에 관한 예산의 절감 및 유관업무 추진 타당성의 제고가 가능하다는 장점이 있다.

아울러, 본 발명에 따른 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법을 통해 산출되는 수치지도 형식의 모식도 결과물은 다양한 형태의 GIS환경에서 다양한 공간자료와 함께 활용이 가능하며, 특히 수질모의 결과를 모식도와 직접 연계하는 경우에는 GIS상에서 수질의 공간적 변화를 지도상에서 즉시 도식화할 수 있으므로 효율적이고 합리적인 수질관리정책의 입안 및 최적의사결정 지원에도 기여한다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템의 구성을 도시한 블록구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘소구간분할 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘대상유역추출’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘유역 내 포함 대상하천추출’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘선정하천추출’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘모의구간추출’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘소구간분할 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘소구간분할격자망도생성’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘소구간유형 자동정의’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘소구간유형 자동정의’ 과정 내 반복부에서 수행하는 작업 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘수리계수 산정’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내 ‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 연산 과정 중에서 ‘수질측정지점 자동정의’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템의 메인 GUI 및 메뉴의 구성을 도시한 예시도,
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 최초 구동하는 경우에 있어 GUI부에 의해 제공되는 입력 공간자료의 조회 결과를 DISPLAY부를 통해 표출한 결과의 예시도,
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 유역명을 참고하여 유역을 선택하는 대화창을 조회한 결과의 예시도,
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 사용자에 의해 선택된 유역을 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 확인하는 경우에 대한 결과의 예시도,
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 사용자에 의해 선택된 유역을 ‘대상유역도’로 추출하고 ‘대상유역추출 결과 저장 및 조회’ 과정을 거쳐 저장한 후 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘대상하천도’, ‘하천망도’, ‘하천분기지점도’ 결과를 저장하기 위해 저장 파일의 이름을 설정하는 대화창을 도시한 예시도,
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 대상유역 내 포함되는 관심 하천 정보를 ‘대상하천도’, ‘대상하천망도’, ‘대상하천분기지점도’로부터 추출하고 ‘유역 내 포함 대상하천추출 결과 저장 및 조회’ 과정을 거쳐 저장한 후 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘선정하천도’와 ‘선정구간분할하천망도’를 추출하고 이를 저장하기 위해 저장 파일의 이름을 설정하는 대화창을 도시한 예시도,
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 사용자에 의한 선택 과정을 거쳐 선정된 하천을 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘선정구간분할하천망도’에 포함된 하천 내역을 참고하여 사용자가 수질모의 구간의 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 수정 및 저장할 수 있도록 제공되는 대화창을 도시한 예시도,
도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 수정하기 위하여 사용자가 특정 하천을 선택하고 이를 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 수정하였을 경우 대화창에서 해당 수치가 변화되는 것을 조회한 결과의 예시도,
도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 갱신 저장된 HW와 OL의 XY 좌표 정보에 의해 재계산되어 표시되는 HW와 OL의 위치 표시 결과의 예시도,
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘모의구간분할하천망도’와 ‘선정하천도’를 선택하고 사용자가 소구간 분할간격을 직접 입력하기 위해 제공되는 대화창을 도시한 도면,
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 소구간 자동 분할 지점의 위치 및 법선 생성 결과를 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 소구간 자동 분할이 완료된 이후 결과를 표시하는 대화창을 도시한 도면,
도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 소구간 분할이 완료되어 추출 저장된 ‘소구간분할격자망도’를 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘소구간분할격자망도’에 저장된 각 소구간의 요소 번호 및 유형을 자동으로 입력하기 위하여 제공되는 대화창을 도시한 도면,
도 34는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 소구간의 번호 및 유형 정의 결과를 조회하고 수정할 수 있도록 하기 위해 제공되는 대화창을 도시한 도면,
도 35는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 수리계수 정보가 속성에 저장된 ‘하천단면도’를 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시도,
도 36은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘소구간분할격자망도_유형정의’에 저장된 소구간 정보를 확인하고 이후 사용자가 복수의 소구간을 선택하였을 때 선택된 소구간과 중첩되는 하천단면을 GIS 기능을 이용하여 자동 검색하고 검색된 내역을 조회하는 대화창을 도시한 도면,
도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 선택된 소구간과 ‘하천단면도’를 중첩하여 중첩에 의해 검색된 하천단면들의 수리계수 통계를 보여주며 사용자가 이를 참고하여 수리계수를 직접 입력할 수 있도록 제공되는 대화창을 도시한 도면,
도 38은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 ‘소구간분할격자망도_유형정의’를 구성하는 각 소구간에 대구간 및 수리계수 정보를 입력한 결과의 예시도,
도 39는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 수질측정지점에 관한 공간자료를 활용하기 위하여 사용자가 대상 파일을 선택하고 읽어 들이는 기능을 제공하는 대화창을 도시한 도면,
도 40은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 복수의 수질측정지점도에 대하여 보정이나 검증의 활용 목적을 사용자가 직접 설정할 수 있도록 제공되는 대화창을 도시한 도면,
도 41은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템에서 작성된 격자망도 결과를 최종적으로 확인하고 사용자가 직접 수정할 수 있도록 제공되는 대화창을 도시한 도면,
도 42는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 이용하여 작성한 최종 모식도에서 소구간 번호 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 결과의 예시도,
도 43은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 이용하여 작성한 최종 모식도에서 소구간 유형 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 결과의 예시도,
도 44는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 이용하여 작성한 최종 모식도에서 대구간 번호 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 결과의 예시도,
도 45는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 이용하여 작성한 최종 모식도에서 수질측정지점 정보 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 결과의 예시도,
도 46은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템을 이용하여 작성한 최종 모식도에 저장된 모든 속성 정보를 테이블 형식으로 표출한 결과의 예시도이다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템의 구성을 도시한 블록구성도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘소구간분할 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템이 포함하는 ‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부’가 수행하는 상태를 도시한 블록구성도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템은, 모식도 자동작성에 필요한 다양한 공간자료를 저장하는 공간 데이터베이스를 포함하는 ‘공간 데이터베이스부(10)’와, 이와 연계되는 ‘모식도 자동작성 통합 모듈부(30)’를 포함하여 각 세부 모듈(40, 50, 60, 70, 80)에서 수행하는 일련의 연산 처리 과정을 거쳐 모식도의 자동작성 및 저장이 가능하도록 시스템의 전반적인 구동 및 제어 명령을 수행하는 ‘시스템 메인 모듈부(20)’와, 사용자가 시스템 내 각 세부 모듈의 연산 처리 과정에 대한 구동 및 제어를 지시하고 그 결과를 확인할 수 있는 형태로 반환하는 ‘GUI(Graphical User Interface)부(90)’와, 사용자가 입출력 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 장비를 포함하는 ‘DISPLAY부(100)’로 구성됨으로써 GIS기반의 모식도 자동작성을 가능토록 하는 시스템을 개발하는 방법을 제공하기 위해 개발된 시스템으로, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템의 메인 GUI 및 메뉴 구성을 보여준다.

본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템은, GIS기반의 모식도 자동작성의 연산을 수행하는 모식도 자동작성 통합 모듈부(30)를 포함하고 있는 시스템 메인 모듈부(20)가 중앙에 위치하며, 시스템 메인 모듈부(20)는 본 발명에 따른 공간 데이터베이스로 구성된 공간 데이터베이스부(10)와 전기적으로 연결되고, 시스템 메인 모듈부(20)는 상기 시스템의 구동 및 제어를 지시하고 그 결과를 반환할 수 있도록 제공되는 GUI부(90)와 전기적으로 연결되며, GUI부(90)는 시스템의 입출력 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 장비를 포함하는 DISPLAY부(100)와 전기적으로 연결됨으로써 시스템 구동 및 모식도 자동작성이 가능하도록 연계 구성된다.

상기 시스템 메인 모듈부(20)는 GIS기반의 모식도 자동작성이 가능하도록 하기 위하여 모식도 자동작성의 일련 연산 과정을 순차적으로 지원하는 모식도 자동작성 통합 모듈부(30)를 포함하고, 모식도 자동작성 통합 모듈부(30)는 GIS 환경에서 모식도 작성 대상이 되는 유역을 사용자가 직접 선정하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부(40)’, 대상 유역 내에 포함된 국가 및 지방 하천을 자동 탐지하고 이 중에서 수질모의를 위한 모식도 구간을 사용자가 직접 선정하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)’, 이전 과정에서 선정된 모식도 구간에 대하여 사용자가 설정하는 거리에 따라 수질모의를 위한 소구간(element)을 등간격으로 자동 분할하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 ‘소구간분할 및 저장 모듈부(60)’, 분할된 각 소구간에 대하여 수질모의에 필요한 다양한 속성을 자동 혹은 사용자가 직접 입력하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)’, 수질모의 이후 수질모의 결과의 검증 및 보정에 사용되는 수질측정지점 정보에 대한 속성을 자동 혹은 사용자가 직접 입력하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 ‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)’로 구성되며, 각 세부 모듈의 결과는 순차적으로 다음에 이어지는 세부 모듈의 기초 입력자료 혹은 활용자료로 이용하여 처리되도록 구성함으로써 모식도 자동작성을 가능하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 내에는 공간 데이터베이스를 포함하는 공간 데이터베이스부(10)가 구축되어져 있으며, 상기 공간 데이터베이스는 모식도 자동작성 과정에서 활용되거나 저장이 요구되는 다양한 주제의 벡터(vector) 형식의 수치지도를 공간자료 공유 및 교환을 위한 표준 포맷인 셰이프 파일(shape file)로 저장함으로써 구축된다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 시스템을 이용한 모식도 자동작성 과정 중 각 세부 연산 과정에서 요구되는 공간자료의 종류는 표 1과 같고, 각 공간자료의 정의 및 제작 방법은 표 2와 같으며, 상기 공간 데이터베이스의 실시 구축 내역은 표 3과 같다.

상기 시스템 메인 모듈부(20)는 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 공간자료의 추출 및 화면 출력을 구동하며, 동시에 모식도 자동작성 통합 모듈부(30)의 구동 및 제어를 가능하도록 함으로써 모식도 자동작성이 가능하도록 설계된다.

모식도 자동작성을 위한 대상유역의 선정, 모식도구간의 선정, 소구간의 분할, 분할소구간의 유형 정의, 수질측정지점의 선정 과정은 각각 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부(40)’, ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)’, ‘소구간분할 및 저장 모듈부(60)’, ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)’, ‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)’에서 순차적으로 이루어진다.

이때 각 세부 모듈에서 수행되는 세부 연산 과정 및 순서를 상세히 설명하기 위하여 도 2를 참조하면, 대상유역선정 및 저장 모듈부(40)는 ‘입력 공간자료 조회(41)’, ‘대상유역추출(42)’, ‘대상유역추출 결과 저장 및 조회(43)’, ‘유역 내 포함 대상하천추출(44)’, ‘유역 내 포함 대상하천추출 결과 저장 및 조회(45)’의 세부 연산 과정을 순차적으로 수행함으로써 모식도 작성을 위한 세부과정의 결과를 생성한다.

도 3을 참조하면, 모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)는 ‘입력 공간자료 조회(51)’, ‘선정하천추출(52)’, ‘선정하천추출 결과 저장(53)’, ‘모의구간추출(54)’, ‘모의구간추출 결과 저장(55)’의 세부 연산 과정을 순차적으로 수행함으로써 모식도 작성을 위한 세부과정의 결과를 생성한다.

도 4를 참조하면, 소구간분할 및 저장 모듈부(60)는 ‘입력 공간자료 조회(61)’, ‘소구간분할격자망도생성(62)’, ‘소구간분할격자망도생성 결과 저장(63)’의 세부 연산 과정을 순차적으로 수행함으로써 모식도 작성을 위한 세부과정의 결과를 생성한다.

도 5를 참조하면, 소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)는 ‘입력 공간자료 조회(71)’, ‘소구간유형 자동정의(72)’, ‘소구간유형 자동정의 결과 저장(73)’, ‘유형정의결과 조회 및 수정 저장(74)’, ‘수리계수관련 입력 공간자료 조회(75)’, ‘수리계수산정(76)’, ‘수리계수산정 결과 저장(77)’의 세부 연산 과정을 순차적으로 수행함으로써 모식도 작성을 위한 세부과정의 결과를 생성한다.

도 6을 참조하면, 수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)는 ‘입력 공간자료 조회(81)’, ‘수질측정지점 자동정의(82)’, ‘수질측정지점 자동정의 결과 저장(83)’, ‘최종모식도결과 조회 및 수정 저장(84)’의 세부 연산 과정을 순차적으로 수행함으로써 모식도 작성을 위한 세부과정의 결과를 생성한다.

다음은 각 세부 모듈(40, 50, 60, 70, 80)에서 수행되는 세부 연산 과정을 첨부된 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

‘대상유역선정 및 저장 모듈부(40)’에서는 GIS 환경에서 모식도 작성 대상이 되는 유역을 제공된 유역도 상에서 사용자가 직접 선정하고, 대상유역 내 포함된 모든 선택 가능한 대상 하천을 중첩(overlay) 기능을 통해 하천도에서 자동 탐지하여 추출하며, 이때 추출되는 각 결과는 새로운 공간자료로 저장되고 GIS에서 표출된다.

이를 위한 일련의 과정은 ‘입력 공간자료 조회(41)’부터 시작되며, 입력공간자료 조회(41)에서는 GUI부(90)에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 유관 공간자료를 GUI부(90)로 불러오고, 이를 DISPLAY부(100)를 통해 확인할 수 있도록 한다. 도 17은 일실시예에 따른 상기 시스템을 최초 구동하는 경우에 있어 GUI부(90)에 의해 제공되는 입력 공간자료의 조회 결과를 DISPLAY부(100)를 통해 표출한 결과 화면의 예시를 나타낸다. 도 17에 도시된 바와 같이 대상유역선정에 필요한 공간자료의 조회가 이루어지면, <레이어 창>에는 공간자료의 조회 내역이 나타나며 지도표출 영역에는 조회된 공간자료가 지도 형태로 표출되어 지도를 확인하고 조작할 수 있도록 GIS 조작 환경이 제공된다. 참고로 이후의 모든 모식도 작성 과정에서 신규 제작되어 저장되는 공간자료 결과나 사용자가 직접 조회하는 공간자료는 자동으로 <레이어 창>에 추가되며, 지도표출 영역에서 확인이 가능하다. ‘대상유역추출(42)’에서는 조회된 유역도를 참고하여 사용자가 모식도 작성이 요구되는 하천 모의구간을 포함하는 유역을 직접 선택하고 선정 추출할 수 있도록 하며, ‘대상유역추출 결과 저장 및 조회(43)’에서는 추출된 유역을 ‘대상유역도’로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 7은 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부(40)’ 중에서 ‘대상유역추출(42)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 이 과정에서 최초 유역도로는 ‘총량관리기준유역도’나 ‘전국표준유역도’ 등이 이용될 수 있으며, 유역 선정은 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 직접 선택함으로써 이루어지거나, 유역 목록을 확인하고 선택함으로써 이루어진다. 도 18은 일실시예에 따른 상기 시스템에서 유역명을 참고하여 유역을 선택하는 대화창의 조회 예시를 나타내고, 도 19는 상기 과정을 통해 선택된 유역을 상기 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 확인하는 경우의 결과 예시를 나타내며, 도 20은 선택 유역을 ‘대상유역도’로 추출하고 ‘대상유역추출 결과 저장 및 조회(43)’ 과정을 거쳐 저장한 후 상기 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시를 나타낸다. 이때 ‘대상유역도’는 폴리곤 피처 클래스(polygon feature class) 타입으로 저장된다. 한편, 상기 기능 및 이후 유사 기능의 구현은 상용 GIS 개발 엔진에서 제공하는 기본적인 중첩(overlay), 추출(extract), 저장(export) 기능 등을 활용함으로써 이루어진다.

‘유역 내 포함 대상하천추출(44)’에서는 추출 저장된 유역 내에 포함된 모든 국가 및 지방 하천의 지도 정보를 상기 과정과 유사하게 ‘대상유역도’와 ‘전국하천도’, ‘하천망도’, ‘하천분기지점도’를 대상으로 하여 중첩함으로써 대상 유역에 포함되는 하천 정보만을 자동 탐색하고 이를 추출토록 하며, ‘유역 내 포함 대상하천추출 결과 저장 및 조회(45)’에서는 추출된 하천 정보를 ‘대상하천도’, ‘대상하천망도’, ‘대상하천분기지점도’로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 8은 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부(40)’ 중에서 ‘유역 내 포함 대상하천추출(44)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 대상 유역 내에 포함된 하천 정보를 추출하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘전국하천도’, ‘하천망도’, ‘하천분기지점도’가 활용되며, 최초 대상 하천의 추출은 시스템 내부에서 ‘대상유역도’와 ‘전국하천도’를 중첩하여 대상 유역 내 포함된 하천을 자동으로 탐색하고 전국하천도에서 대상 하천만을 선정하여 ‘대상하천도’로 추출함으로써 이루어지고, 이후에는 ‘대상하천도’와 ‘하천망도’, ‘하천분기지점도’가 상기 과정과 유사하게 중첩되어 대상 하천에 포함되는 대상 하천망과 대상 하천분기지점이 선정되고 ‘대상하천망도’와 ‘대상하천분기지점도’로 추출이 이루어진다. 도 21은 일실시예에 따른 상기 시스템에서 ‘대상하천도’, ‘하천망도’, ‘하천분기지점도’ 결과를 저장하기 위해 저장 파일의 이름을 설정하는 대화창의 예시를 나타내며, 도 22는 대상유역 내에 포함되는 하천 정보를 ‘대상하천도’, ‘대상하천망도’, ‘대상하천분기지점도’로 추출하고 ‘유역 내 포함 대상하천추출 결과 저장 및 조회(45)’ 과정을 거쳐 저장한 후 상기 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시를 나타낸다. 이때 ‘대상하천도’는 폴리곤 피처 클래스(polygon feature class) 타입으로, ‘대상하천망도’는 폴리라인 피처 클래스(polyline feature class) 타입으로, ‘대상하천분기지점도’는 포인트 피처 클래스(point feature class) 타입으로 저장된다. 한편, 일실시예에서 ‘하천망도’의 레이어 명칭은 ‘K_RCH_LINE’으로, ‘대상하천망도’의 레이어 명칭은 ‘대상하천ReachFile’로 설정되었으며, ‘하천분기지점도’의 레이어 명칭은 ‘K_RCH_NODE'로, ‘대상하천분기지점도’의 레이어 명칭은 ‘대상하천Node’로 설정되었다.

‘모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)’에서는 GIS 환경에서 ‘대상유역선정 및 저장 모듈부(40)’를 통해 추출 저장된 공간자료를 활용하여 모식도 작성 구간을 사용자가 직접 지도 표출 영역에서 선택하여 지정하거나 좌표 수치 입력을 통해 지정함으로써 구획하여 추출하며, 이때 추출되는 모식도 구간에 관한 각 결과는 새로운 공간자료로 저장되고 GIS 상에서 표출된다.

이를 위한 일련의 과정은 ‘입력 공간자료 조회(51)’부터 시작되며, 입력공간자료 조회(51)에서는 GUI부(90)에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 유관 공간자료를 GUI부(90)로 불러오고, 이를 DISPLAY부(100)를 통해 확인할 수 있도록 한다. ‘선정하천추출(52)’에서는 조회된 대상하천도를 참고하여 사용자가 모식도 작성이 요구되는 하천 모의구간을 포함하는 하천을 직접 선택하거나 대화형 메뉴창을 통해 하천명을 직접 선택함으로써 선정 추출할 수 있도록 하고, 아울러 선택된 하천에 포함된 대상하천망도 내 하천망 구간은 선정 추출된 하천도와 중첩하여 자동 선택함으로써 선정 추출이 가능하도록 한다. ‘선정하천추출 결과 저장 및 조회(53)’에서는 추출된 하천 및 하천망을 ‘선정하천도’와 ‘선정구간분할하천망도’로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 9는 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)’ 중에서 ‘선정하천추출(52)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 대상하천도에서 수질모의구간만을 선정하여 추출하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘대상하천도’, ‘대상하천망도’가 활용되며, 선정 하천의 추출은 ‘대상하천도’에 포함되어 있는 하천 내역을 대화형 메뉴창에서 확인하여 선택하거나 지도 표출 영역에서 공간적으로 확인하여 지도에서 선택하고 이를 ‘선정하천도’로 추출함으로써 이루어진다. 이후에는 ‘선정하천도’와 ‘대상하천망도’가 중첩되어 선정 하천에 포함되는 선정 하천망이 자동 선택되어 ‘선정구간분할하천망도’로 추출된다.

도 23은 일실시예에 따른 상기 시스템에서 ‘선정하천도’와 ‘선정구간분할하천망도’를 추출하고 이를 저장하기 위해 저장 파일의 이름을 설정하는 대화창의 예시를 나타내며, 도 24는 선택 과정을 거쳐 선정된 하천을 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 조회한 결과의 예시를 나타낸다. 이때 ‘선정하천도’는 폴리곤 피처 클래스 타입으로, ‘선정구간분할하천망도’는 폴리라인 피처 클래스 타입으로 저장된다. 한편, 일실시예에서 ‘선정구간분할하천망도’의 레이어 명칭은 ‘선정하천ReachFile’로 설정되었다.

‘모의구간추출(54)’에서는 수질모의를 위해 소구간 분할이 필요한 수질모의 대상 하천 구간을 시스템 GUI의 지도 표출 영역에서 ‘선정구간분할하천망도’를 참고하여 사용자가 직접 위치를 조정하고 결정한 후 이를 추출토록 하며, ‘모의구간추출 결과 저장(55)’에서는 추출된 모의구간 정보를 ‘모의구간분할하천망도’로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 10은 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)’ 중에서 ‘모의구간추출(54)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 소구간 분할을 위한 수질모의 구간을 선정하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘선정구간분할하천망도’가 활용되며, 이전 과정에서 추출 저장된 선정구간에서 HW(Head-Water; 수원지점)과 OL(Outlet; 배출지점)의 XY 좌표 조정이 필요한 하천은 사용자에 의해 직접 선택되어지고, 이후 해당 하천에서의 HW와 OL의 XY 좌표는 시스템 GUI의 지도 표출 영역에 나타내어지며, 사용자는 이를 확인하고 지도에서 위치를 재선택함으로써 HW와 OL의 XY 좌표 정보는 갱신된다. 이후 갱신된 XY 좌표 정보를 이용하여 수질모의구간 정보도 재계산되어 추출되며, 이러한 과정은 수정이 필요한 모든 하천에 대하여 반복되고 이를 통해 최종적으로는 ‘모의구간분할하천망도’가 추출된다.

도 25는 일실시예에 따른 상기 시스템에서 ‘선정구간분할하천망도’에 포함된 하천 내역을 참고하여 수질모의 구간의 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 수정 및 저장하기 위해 제공되는 대화창의 예시를 나타내며, 도 26은 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 수정하기 위하여 특정 하천을 선택하였을 경우 상기 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 표출되는 화면 예시를 나타내고, 도 27은 HW와 OL의 XY 좌표 정보를 수정하였을 경우에 대화창에서 해당 수치가 변화되는 결과의 예시를 나타내며, 도 28은 갱신 저장된 HW와 OL의 XY 좌표 정보에 의해 재계산되어 표시되는 HW와 OL의 위치 표시 결과의 예시를 나타낸다. 이때 ‘모의구간분할하천망도’는 폴리라인 피처 클래스 타입으로 저장되며, 일실시예에서 ‘모의구간분할하천망도’의 레이어 명칭은 ‘모의하천 ReachFile'로 설정되었다.

‘소구간분할 및 저장 모듈부(60)’에서는 GIS 환경에서 ‘모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)’를 통해 추출 저장한 공간자료를 활용하여 사용자가 설정한 소구간 분할간격에 따라 하천의 배출지점부터 수원지점까지 하천망도를 등간격으로 분할하고, 이후 모든 등간격 분할지점에 대해서는 법선을 그어 이를 기준으로 하천도를 분할함으로써 격자망도를 추출하며, 이때 추출되는 결과는 새로운 공간자료로 저장되고 GIS 상에서 표출된다.

이를 위한 일련의 과정은 ‘입력 공간자료 조회(61)’부터 시작되며, 입력공간자료 조회(61)에서는 GUI부(90)에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 유관 공간자료를 GUI부(90)로 불러오고, 이를 DISPLAY부(100)를 통해 확인할 수 있도록 한다. ‘소구간분할격자망도생성(62)’에서는 사용자가 미리 정의한 모식도 작성을 위한 소구간 분할간격을 대화형 메뉴창을 통해 직접 입력하도록 하고, 이후 하천망도를 따라 소구간 분할간격 만큼씩 이동하면서 자동으로 하천도를 등간격 분할하여 격자망도를 생성하도록 한다. ‘소구간분할 격자망도생성결과 저장(63)’에서는 등간격 분할된 격자망도를 ‘소구간분할격자망도’로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 11은 ‘소구간분할 및 저장 모듈부(60)’ 중에서 ‘소구간분할격자망도생성(62)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 하천도를 등간격으로 분할한 격자망도를 생성하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘선정하천도’와 ‘모의구간분할하천망도’가 활용되며, 소구간 분할간격은 제공된 대화형 메뉴창에 사용자가 수치를 직접 입력함으로써 설정된다. 소구간 분할간격 입력 이후에는 ‘모의구간분할하천망도’에서 본류를 우선 선택하고, 본류의 OL지점부터 HW지점까지 ‘모의구간분할하천망도’를 따라 GIS 기능을 이용하여 소구간 분할간격 만큼씩 자동으로 이동하면서 각 이동지점에서의 ‘모의구간분할하천망도’에 대한 법선을 자동으로 생성하며, 생성된 법선으로는 ‘선정하천도’를 순차적으로 분할하여 개별 소구간 폴리곤을 생성한다. 이때 지류가 존재하는 경우에는 지류에 대해서도 상기의 반복 과정을 거침으로써 모든 ‘선정하천도’를 등간격으로 분할하도록 한다. 분할이 완료되면 분할 결과는 시스템 GUI의 지도 표출 영역에 나타내어지고, 분할 생성된 개별 소구간 폴리곤은 선별 및 수집 과정을 거쳐 ‘소구간분할격자망도’로 추출된다.

도 29는 일실시예에 따른 상기 시스템에서 ‘모의구간분할하천망도’와 ‘선정하천도’를 선택하고 소구간 분할간격을 입력하기 위해 제공되는 대화창의 예시이며, ‘모의구간분할하천망도’와 ‘선정하천도’를 선택하면 포함된 본류 및 지류의 내역을 확인할 수 있으며, 하단의 분할거리를 사용자가 직접 입력하고 ‘분할하기’ 버튼을 누르면 자동 분할이 실행된다. 도 30은 일실시예에 따른 상기 시스템에서 소구간 자동 분할 지점의 위치 및 법선 생성 결과를 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 나타낸 화면의 예시이며, 도 31은 소구간 자동 분할이 완료된 이후 결과를 표시하는 대화창의 예시이다. 도 32는 소구간 분할이 완료되어 추출 저장된 ‘소구간분할격자망도’를 일실시예에 따른 상기 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 나타낸 화면의 예시이다. 이때 ‘소구간분할격자망도’는 폴리곤 피처 클래스 타입으로 저장되며, 일실시예에서 ‘소구간분할격자망도’의 레이어 명칭은 ‘요소분할격자망도’로 설정되었다.

‘소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)’에서는 GIS 환경에서 ‘소구간분할 및 저장 모듈부(60)’를 통해 추출 저장한 공간자료를 활용하여 1차원 수질모델에서 필요한 각 소구간의 유형 및 번호 속성을 자동으로 속성 테이블에 입력하며, 이를 조회 및 변경하여 저장할 수 있도록 하고, 이후에는 대구간 정의 정보도 수리계수 정보를 포함하는 하천단면에 관한 공간자료를 중첩하여 추출함으로써 이를 속성 테이블에 입력하며, 이때 모든 입력 정보는 저장 과정을 통해 새로운 공간자료로 저장되고 GIS 상에서 표출된다.

이를 위한 일련의 과정은 ‘입력 공간자료 조회(71)’부터 시작되며, 입력공간자료 조회(71)에서는 GUI부(90)에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 유관 공간자료를 GUI부(90)로 불러오고, 이를 DISPALY부(100)를 통해 확인할 수 있도록 한다. ‘소구간유형자동정의(72)’에서는 각 소구간별 유형 및 번호를 GIS 기능을 이용하여 1차원 수질모델에서 정의한 규칙에 맞춰 소구간분할격자망도의 속성 테이블에 자동 입력하도록 한다. ‘소구간유형 자동정의 결과 저장(73)’에서는 자동 입력된 소구간 유형 및 번호 정보를 일차적으로 저장하도록 하며, ‘유형정의 결과 조회 및 수정 저장(74)’에서는 자동 입력된 소구간 유형 및 번호 정보를 테이블 형태로 조회 및 확인하고 이후 사용자가 직접 수정 및 저장할 수 있도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 12는 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)’ 중에서 ‘소구간유형 자동정의(72)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이며, 도 13은 ‘소구간유형 자동정의(72)’ 과정 중 반복부에서 수행하는 작업 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 소구간의 유형 및 번호를 자동으로 입력하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘소구간분할격자망도’, ‘하천분기지점도’, ‘모의구간분할하천망도’가 활용되며, ‘소구간분할격자망도생성(62)’ 과정에서 정의된 소구간 분할간격은 위치 확인을 위한 커서의 이동 단위로 재이용된다. 이후 본류의 HW 지점부터 OL 지점까지 모의구간분할하천망도 상에서 특정 좌표의 위치를 지시하는 커서를 소구간 분할간격 단위만큼 반복적으로 이동시키면서 커서와 소구간분할격자망도의 소구간 폴리곤을 중첩시키고, 커서가 소구간 폴리곤에 포함되는 경우에는 해당 소구간 폴리곤을 선택하는 과정을 반복 수행한다. 이때 이동 커서와 소구간 폴리곤의 중첩 확인 및 선택이 이루어졌을 때는 해당 소구간 폴리곤에 순차적으로 증가하는 소구간의 번호를 각각 부여하며, 해당 소구간의 유형 속성도 표 4의 규칙에 따라 자동 판별하여 소구간의 속성에 함께 입력한다.

유형 번호	설 명
1	수원 소구간 (Headwater element)
2	표준 소구간 (Standard element)
3	지류 합류점 직상류 본류 소구간 (Element just upstream from a junction)
4	지류 합류점 본류 소구간 (Junction element)
5	최하류 소구간 (Last element in system)
6	점오염원 유입 소구간 (Pointload input element)
7	취수 소구간 (Withdrawal element)

소구간 유형 판별과 관련해서는 소구간 유형 중 1 부터 5 까지는 공간자료의 기하학적 특성을 이용하여 자동 판별이 가능하며, 최초 유형 판별이 시작하는 시점에서는 소구간의 유형을 1로 입력하도록 하고, 모든 유형 판별이 완료되는 시점에서는 소구간의 유형을 5로 입력하도록 한다. 유형 판별 완료 이전까지의 소구간의 유형은 모든 소구간에 대해 상기 이동 커서에 의해 각각 선택되는 소구간이 하천의 분기점을 포함하는지를 확인함으로써 구분되어 정의되도록 한다. 이는 선택된 소구간 폴리곤과 하천분기지점도를 중첩해 봄으로써 확인이 가능하며, 중첩되는 경우에는 해당 소구간의 유형을 4로 입력하고, 이전의 소구간 번호를 가진 소구간의 유형은 3으로 입력하도록 한다. 반면, 중첩되지 않는다면 이는 해당 소구간이 합류점이 아님을 의미하므로 소구간의 유형을 2로 입력한다. 한편, 소구간의 유형이 4로 입력된다는 것은 해당 소구간이 지류와 연결되는 소구간임을 의미하므로 해당 소구간이 연결된 지류를 검색하여 선택하도록 하고 해당 지류의 HW 지점부터 OL 지점까지 소구간 번호 및 유형 입력 과정을 상기와 동일한 과정으로 반복한다. 이때 주의할 점은 지류에서는 OL 지점에서 소구간 유형을 5가 아닌 2로 입력하도록 한다. 상기 과정을 소구간분할격자망도에 포함된 모든 본류와 지류를 대상으로 수행하면 모든 소구간의 번호 및 유형이 자동 정의되어 ‘소구간분할격자망도’의 속성에 입력되며, 이는 ‘소구간분할격자망도_유형정의’로 추출된다.

도 33은 일실시예에 따른 상기 시스템에서 ‘소구간분할격자망도’에 저장된 각 소구간의 요소 번호 및 유형을 자동으로 입력하기 위하여 제공되는 대화창의 예시이며, 여기서 자동 정의를 실행하면 상기 과정을 거쳐 모든 소구간의 번호 및 유형이 자동 입력되고 저장된다. 도 34는 소구간의 번호 및 유형 정의 결과를 조회하고 수정할 수 있도록 하기 위해 제공되는 대화창의 예시이며, 여기서 수정을 원하는 소구간 레코드를 선택하면 해당 소구간의 요소 유형을 선택하여 수정할 수 있는데 ‘점오염원 유입 소구간(유형 번호: 6)’이나 ‘취수 소구간(유형 번호: 7)’으로 유형 변경은 이 대화창에서 사용자가 직접 변경함으로써 가능하다. 수정을 완료하면 수정내용을 저장할 수 있으며, 이때 저장되는 레이어 명칭은 ‘소구간분할격자망도_유형정의’이고, 폴리곤 피처 클래스 타입으로 저장된다. 한편, 일실시예에서는 ‘소구간분할격자망도_유형정의’의 레이어 명칭이 ‘요소분할격자망도_유형정의’로 설정되었다.

‘수리계수관련 입력 공간자료조회(75)’에서는 수리적 특성이 유사한 복수의 소구간을 묶은 대구간을 정의하는 과정에서 요구되는 속도계수, 속도지수, 수심계수, 수심지수, 조도계수 등의 수리계수 정보를 포함하고 있는 ‘하천단면도’와 같은 공간자료를 시스템 GUI의 지도 표출 영역에서 표출하도록 하며, ‘수리계수 산정(76)’에서는 소구간의 번호 및 유형이 정의된 ‘소구간분할격자망도_유형정의’와 ‘하천단면도’를 중첩하여 사용자가 선택하는 소구간 묶음에 포함되는 모든 하천 단면을 GIS 기능을 이용하여 검색하고 해당 단면들의 수리계수 정보를 표출해줌으로써 사용자가 수리계수를 결정하도록 하고 소구간의 속성 테이블에는 해당 정보가 입력하도록 하며, ‘수리계수산정 결과 저장(77)’에서는 각 소구간에 입력된 대구간 및 수리계수 정보를 ‘소구간분할격자망도_수리계수’로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 14는 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)’ 중에서 ‘수리계수 산정(76)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 대구간 번호 및 수리계수 정보를 추출 입력하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘소구간분할격자망도_유형정의’와 ‘하천단면도’가 활용되며, 최초 대구간 번호는 1로 설정된다. 이후 사용자는 ‘소구간분할격자망도_유형정의’의 소구간 중에서 상류부터 하류 방향으로 대구간 구성을 위한 복수의 후보 소구간을 순차적으로 선택하며, 선택 이후에는 GIS 기능을 이용하여 ‘하천단면도’와 중첩하여 자동으로 검색하고, 선택된 소구간들과 중첩된 하천단면들은 해당 하천단면들이 저장하고 있는 수리계수 정보를 표출하여 사용자가 이를 확인하여 대구간의 대표 수리계수 값을 결정하도록 한다. 이때 수리계수 정보로는 속도계수, 속도지수, 수심계수, 수심지수, 조도계수 등이 대상이 되며, 공간 데이터베이스를 구축하는 과정에서 사전에 하천단면도의 속성 정보로 상기 수리계수 정보를 저장하여 함께 활용 및 관리가 가능하도록 해야 한다. 한편, ‘하천단면도’가 존재하지 않거나 하천단면이 존재하지 않는 구간에 대해서는 중첩을 통해 검색되는 하천단면이 존재하지 않으므로 이러한 경우에는 HEC-RAS 등의 수리모델을 이용하여 하천단면별 수리계수를 직접 산정하고 이를 사용자가 직접 입력하도록 한다. 사용자에 의해 특정 대구간에 대한 수리계수 값이 결정되면 이후에는 자동으로 선택 소구간들의 속성 테이블에 수리계수 값을 입력하며, 아울러 현재의 대구간 번호도 속성으로 입력하도록 한다. 상기 과정은 모든 소구간에 대하여 대구간 및 수리계수 정보가 입력될 때까지 대구간 번호를 하나씩 증가시켜 가며 반복하며, 모든 소구간에 대한 대구간 및 수리계수 정보가 입력되면 최종적으로 ‘소구간분할격자망도_수리계수’가 추출된다.

도 35는 일실시예에 따른 상기 시스템에서 수리계수 정보가 속성에 저장된 ‘하천단면도’를 시스템 GUI의 지도표출 영역에서 나타낸 화면의 예시이며, 도 36은 ‘소구간분할격자망도_유형정의’에 저장된 소구간 정보를 확인하고 이후 사용자가 복수의 소구간을 선택하였을 때 선택된 소구간과 중첩되는 하천단면을 GIS 기능을 이용하여 자동 검색하고 검색된 내역을 나타내는 대화창의 예시를 나타내고, 도 37은 검색된 하천단면들의 수리계수 통계를 보여주고 사용자가 이를 참고하여 수리계수를 직접 입력할 수 있도록 제공되는 대화창의 예시를 나타내며, 도 38은 ‘소구간분할격자망도_유형정의’에 포함된 소구간에 대구간 및 수리계수 정보를 입력한 결과의 예시를 나타낸다. 대구간 및 수리계수 정보 입력이 완료된 후 저장 과정을 거치면 ‘소구간분할격자망도_수리계수’가 공간 데이터베이스에 저장된다. 이때 ‘소구간분할격자망도_수리계수’는 폴리곤 피처 클래스 타입으로 저장되며, 일실시예에서 ‘소구간분할격자망도_수리계수’의 레이어 명칭은 ‘요소분할격자망도_수리계수’로 설정되었다.

‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)’에서는 GIS 환경에서 ‘소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)’를 통해 추출 저장한 공간자료를 활용하여 각 소구간 내에 공간적으로 수질측정지점이 포함되는지 여부를 수질측정지점에 관한 공간자료와 중첩해 봄으로써 자동으로 확인하고, 소구간 내 수질측정지점이 포함되는 것이 확인된 경우에는 해당 소구간의 속성에 중첩되는 수질측정지점의 속성 정보를 자동 입력하며, 이때 입력된 속성 정보는 저장 과정을 통해 새로운 공간자료로 저장되고 GIS 상에서 표출된다.

이를 위한 일련의 과정은 ‘입력 공간자료 조회(81)’부터 시작되며, 입력공간자료 조회(81)에서는 GUI부(90)에서 제공하는 대화형 메뉴창을 이용하여 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 유관 공간자료를 GUI부(90)로 불러오고, 이를 DISPLAY부(100)를 통해 확인할 수 있도록 한다. ‘수질측정지점 자동정의(82)’에서는 소구간 내 수질측정지점이 공간적으로 포함되어 존재하는지 여부를 확인하기 위해 ‘소구간분할격자망도_수리계수’와 ‘수질측정지점도’를 중첩해봄으로써 자동 확인토록 하고, 특정 소구간에 수질측정지점이 포함되는 경우에는 해당 소구간에 포함된 수질측정지점의 속성을 추출하고 이를 수질측정지점 정보의 사용 목적에 따라 구분하여 해당 소구간의 속성에 추가 입력하도록 한다. ‘수질측정지점 자동정의 결과 저장(83)’에서는 수질측정지점 정보가 추가 입력된 격자망도를 ‘소구간분할격자망도_검보정용’으로 공간 데이터베이스에 저장하고 이를 조회 가능하도록 한다. ‘최종모식도 결과 조회 및 수정 저장(84)'에서는 상기의 모든 과정을 통해 작성된 격자망도의 속성을 사용자가 최종적으로 조회하여 확인하고, 속성 입력 결과에 대하여 수정이 필요한 경우에는 사용자가 직접 문자나 수치를 입력하여 수정하고 이를 공간 데이터베이스에 저장함으로써 향후 이를 수질모의 실무에 활용할 수 있도록 한다.

상기 과정을 제공된 도면을 참조하여 자세히 설명하면, 도 15는 ‘수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)’ 중에서 ‘수질측정지점 자동정의(82)’ 과정을 흐름도 형식으로 도시한 것이다. 수질측정지점의 소구간 내 포함 존재 여부를 확인하고 포함된 수질측정지점의 속성을 추출 입력하기 위하여 공간데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 ‘소구간분할격자망도_수리계수’와 다양한 ‘수질측정지점도’가 활용되며, 최초에 다양한 수질측정지점도가 존재하는 경우 사용자에 의하여 어떤 주제의 측정지점을 보정용으로 사용할 것인지, 혹은 검증용으로 사용할 것인지가 결정된다. 이후 사용자 설정에 따라 각 ‘수질측정지점도’와 ‘소구간분할격자망도_수리계수’는 GIS 기능을 통해 중첩됨으로써 포함되는지 여부가 자동으로 확인되며, 소구간 내 수질측정지점이 포함되는 경우에는 해당 수질측정지점의 속성 정보가 추출되고, 이는 ‘소구간분할격자망도_수리계수’의 속성에 추가 입력된다. 모든 소구간과 수질측정지점에 대한 중첩 확인 및 속성 추출 입력이 완료되면 최종적으로 ‘소구간분할격자망도_검보정용’가 추출된다.

도 39는 일실시예에 따른 상기 시스템에서 수질측정지점에 관한 공간자료를 활용하기 위하여 대상 파일을 불러오는 기능을 제공하는 대화창의 예시이고, 도 40은 다양한 ‘수질측정지점도’에 대하여 보정이나 검증의 활용 목적을 구분하는 목적으로 제공되는 대화창의 예시이며, 도 41은 작성된 격자망도 결과를 최종적으로 확인하고 사용자가 직접 수정할 수 있도록 제공되는 대화창의 예시를 나타낸다. 상기의 모든 과정을 거치면 ‘소구간분할격자망도_검보정용’은 폴리곤 피처 클래스 타입으로 저장된다. 일실시예에서 ‘소구간분할격자망도_검보정용’의 레이어 명칭은 ‘요소분할격자망도_검보정용’으로 설정되었다.

상기 GIS기반의 모식도 자동작성 과정이 프로그램으로 구현된 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템의 일실시예를 이용하여 모식도를 작성하면 최종적으로 범용 GIS 환경에서 활용이 가능한 격자망도가 생성된다.

도 42는 일실시예에 따른 상기 시스템을 이용하여 작성한 ‘소구간분할격자망도_검보정용’ 내 소구간 번호 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 예시를 나타내며, 도 43은 일실시예에 따른 상기 시스템을 이용하여 작성한 ‘소구간분할격자망도_검보정용’ 내 소구간 유형 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 예시를 나타내고, 도 44는 일실시예에 따른 상기 시스템을 이용하여 작성한 ‘소구간분할격자망도_검보정용’ 내 대구간 번호 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 예시를 나타내며, 도 45는 일실시예에 따른 상기 시스템을 이용하여 작성한 ‘소구간분할격자망도_검보정용’ 내 수질측정지점 정보 입력 결과를 GIS 환경에서 표출한 예시를 나타내고, 도 46은 일실시예에 따른 상기 시스템을 이용하여 작성한 ‘소구간분할격자망도_검보정용’ 내 저장된 모든 속성 정보를 테이블 형식으로 표출한 예시를 나타낸다.

최종적으로 범용 GIS 환경에서 활용이 가능한 1차원 수질모델 모식도 공간자료인 ‘소구간분할격자망도_검보정용’의 속성으로는 ‘하천명(STR_TYPE)’, ‘소구간유형(EMLT_TYPE)’, ‘소구간번호(ELMT_NUM)’, ‘하천별순번(ELMT_ORD)’, ‘대구간번호(REACH_NUM)’, ‘속도계수 a(COEF_A)’, ‘속도지수 b(COEF_B)’, ‘수심계수 c(COEF_C)’, ‘수심지수 d(COEF_D)’, ‘조도계수(MANNING)’, ‘수질측정지점구분(CALIB_FLAG)’, ‘수질측정지점명(CALIB_NM)’, ‘수질측정지점코드(CALIB_CD)’ 등이 포함되며, 이들은 문자나 수치의 형태로 저장된다.

참고로, 본 발명의 일실시예에 따른 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법을 구동할 수 있는 프로그램 및 GUI를 구현하기 위한 개발환경으로, 컴퓨터 운영체계(OS; Operating System)로는 미국 Microsoft사의 ‘Windows 7’이 이용되었고, 프로그램 언어로는 미국 Microsoft사의 ‘Visual Studio 2008’ 내 ‘C#.NET’이 이용되었으며, 시스템 내 GIS를 기반으로 하는 각종 기능 구현에는 미국 ESRI사의 ‘ArcObjects(ver.10)’이 이용되었으나, 프로그램 개발환경은 단지 상기한 일실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위한 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템 및 모식도 작성 방법은 단지 상기한 일실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

10 : 공간 데이터베이스, 20 : 시스템 메인 모듈,
30 : 모식도 자동작성 통합 모듈부, 40 : 대상유역선정 및 저장 모듈부,
41 : 입력 공간자료 조회 과정, 42 : 대상유역추출 과정,
43 : 대상유역추출 결과 저장 및 조회 과정,
44 : 유역 내 포함 대상하천 추출 과정,
45 : 유역 내 포함 대상하천추출 결과 저장 및 조회 과정,
50 : 모식도구간선정 및 저장 모듈부,
51 : 입력 공간자료 조회 과정,
52 : 선정하천추출 과정,
53 : 선정하천추출 결과 저장 과정, 54 : 모의구간추출 과정,
55 : 모의구간추출 결과 저장 과정, 60 : 소구간분할 및 저장 모듈부,
61 : 입력 공간자료 조회 과정, 62 : 소구간분할격자망도 생성 과정,
63 : 소구간분할격자망도 생성 결과 저장 과정,
70 : 소구간유형정의 및 저장 모듈부,
71 : 입력 공간자료 조회 과정,
72 : 소구간유형 자동정의 과정,
72-반복부 : 지류에 대한 소구간유형 자동정의 과정,
73 : 소구간유형 자동정의 결과 저장 과정,
74 : 유형정의결과 조회 및 수정 저장 과정,
75 : 수리계수관련 입력 공간자료 조회 과정,
76 : 수리계수산정 과정, 77 : 수리계수산정 결과 저장 과정,
80 : 수질측정지점선정 및 저장 모듈부,
81 : 입력 공간자료 조회 과정, 82 : 수질측정지점 자동정의 과정,
83 : 수질측정지점 자동정의 결과 저장 과정,
84 : 최종모식도 결과 조회 및 수정 저장 과정,
90 : GUI부, 100 : DISPLAY부.

Claims (5)

1차원 수질모델 입력자료 생성지원을 위해 GIS기반의 모식도 자동작성에 필요한 공간자료를 저장하는 공간 데이터베이스를 포함하는 공간 데이터베이스부(10)와;
상기 공간 데이터베이스부(10)의 공간 자료를 이용하여 모식도 자동작성 및 저장, 조회를 수행하여 1차원 수질모델의 분석과 예측이 가능하도록 한 시스템 메인 모듈부(20)로 이루어지며,
상기 시스템 메인 모듈부(20)는 GIS기반의 모식도 자동작성 세부 연산 과정을 수행하는 세부 모듈들로 구성되는 모식도 자동작성 통합 모듈부(30)와;
모식도 작성 대상 유역을 사용자가 직접 선정하고 그 결과를 저장할 수 있도록 하는 대상유역선정 및 저장 모듈부(40)와;
대상 유역 내의 국가 및 지방 하천을 자동 탐지하고 수질모의를 위한 특정 모식도 구간을 선정하고 저장하는 모식도구간선정 및 저장 모듈부(50)와;
선정된 모식도 구간내 설정 거리에 따라 수질모의 소구간(element)을 등간격으로 자동 분할하고 저장하는 소구간분할 및 저장 모듈부(60)와;
수질모의 입력자료 생성시 요구되는 소구간 및 대구간(reach)의 속성을 각 소구간의 속성 테이블에 자동 혹은 수동 입력하고 저장할 수 있도록 하는 소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)와;
수질모의 결과 검증 및 보정시 사용되는 수질측정지점 정보에 대한 속성을 각 소구간의 속성 테이블에 자동 혹은 수동 입력하고 저장하는 수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템.

제 1항에 있어서,
상기 대상유역선정 및 저장 모듈부(40)는,
GIS 환경에서 모식도 작성 대상이 되는 유역을 유역도 상에서 선정하고;
대상유역 내 포함된 모든 선택 가능한 대상 하천을 중첩 기능을 통해 하천도에서 자동 탐지하여 추출하며;
추출된 각 결과를 새로운 공간자료로 맵핑하여 저장하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템.

제 1항에 있어서,
상기 수질측정지점선정 및 저장 모듈부(80)는,
상기 소구간유형정의 및 저장 모듈부(70)를 통해 추출 저장된 공간자료를 이용하여 각 소구간 내에 공간적으로 수질측정지점이 포함되는지 여부를 수질측정지점에 관한 공간자료와 중첩해 봄으로써 자동으로 확인하고, 소구간 내 수질측정지점이 포함된 경우 해당 소구간의 속성에 중첩되는 수질측정지점의 속성 정보를 자동 입력하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 시스템.

대상유역선정 및 저장 모듈부(40)에서 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 유관 공간자료를 조회하는 제 1단계와;
상기 조회된 유역도를 이용하여 하천 모의구간을 포함하는 유역을 선택 및 추출하는 제 2단계와;
상기 추출된 유역을 대상유역도로 공간 데이터베이스부(10)에 저장하고 GIS 환경에서 조회 가능하도록 하는 제 3단계와;
공간 데이터베이스부(10)에 저장된 대상유역도와 전국하천도, 하천망도, 하천분기지점도를 중첩하여 대상 유역에 포함되는 하천 정보만을 자동 탐색하는 제 4단계와;
상기 대상유역선정 및 저장 모듈부(70)가 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 소구간분할격자망도, 하천분기지점도, 모의구간분할하천망도를 DISPLAY부(100)를 통해 출력하는 제 5단계와;
각 소구간별 유형 및 번호를 GIS 기능을 이용하여 1차원 수질모델에서 정의한 규칙에 맞춰 소구간분할격자망도의 속성 테이블에 자동 입력하는 제 6단계와;
수리적 특성이 유사한 복수의 소구간에 대한 속도계수, 속도지수, 수심계수, 수심지수, 조도계수를 포함한 수리계수 정보를 조회하는 제 7단계와;
상기 소구간분할격자망도_유형정의와 하천단면도를 중첩하여 임의 선택되며 연속된 소구간 묶음에 포함되는 모든 하천 단면을 GIS 기능을 이용하여 검색하는 제 8단계와;
해당 단면들의 수리계수 정보 및 통계를 소구간분할격자망도_유형정의의 속성 테이블에 입력하도록 하는 제 9단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법.

제 4항에 있어서,
상기 제 9단계는 대구간 번호 및 수리계수 정보를 추출 입력하기 위하여 공간 데이터베이스부(10)에 저장되어 있는 소구간 중에서 상류부터 하류 방향으로 대구간 구성을 위한 복수의 후보 소구간이 순차적으로 선택되는 과정과;
소구간들이 선택되면, GIS 기능을 이용하여 하천단면도와 중첩하여 선택된 소구간 내에 포함된 하천단면들을 자동으로 검색하는 과정과;
선택된 소구간들과 중첩되어 검색된 하천단면들은 해당 하천단면들이 저장하고 있는 속도계수, 속도지수, 수심계수, 수심지수, 조도계수를 포함한 수리계수 정보를 출력하는 과정과;
대구간의 대표 수리계수 값이 결정되는 과정과;
하천단면도가 존재하지 않거나 하천단면이 존재하지 않는 구간에 대해서는 임의 수치가 수리계수로 정의되는 과정과;
특정 대구간의 수리계수 값이 결정되면 대구간 내에 포함된 소구간들의 속성에 수리계수 값이 자동 입력되는 과정과;
현재의 대구간 번호도 소구간들의 속성에 자동 입력되는 과정인 것을 특징으로 하는 GIS기반의 모식도 자동작성 방법.

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