KR20160117834A - 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템은, 개방형 데이터 스키마를 이용하여 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 구축된 복수의 건물 모델들을 결합한 도시 모델을 저장하는 도시 모델 데이터베이스, 사용자가 지형 모델 및 건물 모델들의 각각을 생성 및 편집하기 위한 편집 인터페이스, 사용자가 도시 모델에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하고, 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시하는 쿼리 인터페이스 및 도시 모델에 관하여 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 피해 예측부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 재해 정보 관리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 도시 침수 피해 정보 관리 기술에 관한 것이다.
종래의 홍수 등의 재해를 예측하고 관리하는 시스템들은 재해와 피해를 예측하고 대응 방안을 수립하기 위한 시스템과 재난 발생 시에 재난 정보를 전파하는 시스템 또는 재난 등으로 분류될 수 있다.
재난 예측 시스템은 각종 우량계나 수위계와 같은 센서들의 측정 자료들, 기상 관측 자료들 또는 위성 측정 자료들을 수집하고 이들 자료들과 지리 모델에 기초하여 3차원 수리학적 시뮬레이션을 함으로써 재해 가능성을 예측하고 피해 규모를 예측하는 시스템이다.
반면에 재난 정보 전파 시스템은 재난 발생 시에 각종 통신 수단들을 이용하여 재난 상황을 전파하고, 지위나 책임에 따라 관련자들에게 대응 지시를 내리기 위한 시스템이다.
이러한 재난 예측 시스템과 재난 정보 전파 시스템은 통합적으로 운영되어야 바람직한 목적을 달성할 수 있을 것이다.
즉, 재해의 발생과 전개 양상을 미리 예측하고, 예측되는 재해에 따른 피해를 가장 줄일 수 있는 대응책을 마련하며, 실제로 재해가 발생하였을 때에는 재해 경보와 행동 지침을 전파하고 대응책을 실행하는 총체적인 시스템이 필요하다.
하지만, 현존 시스템들은 주로 수리학적 시뮬레이션 시스템이거나, 소정의 정보를 전파하는 통신망이거나, 구조물의 개소나 위치, 수용 능력을 알리는 수준에 불과하거나, 각 관리 주체별로 데이터들이 공유되지 않는 경우가 많다.
서로 다른 관리 주체들 사이에 데이터들을 공유하는 측면에서, 정보의 재사용성을 고려하여 시설물 정보를 생성하는 BIM(Building Information Modeling) 개념을 재난 관리 시스템에 적용하려는 시도도 있다.
하지만 이러한 연구들은 개방형 정보 모델이라고 할 수 있는 BIM를 이용하여 설계 및 시공된 시설물 내에서 재해나 재난에 적극적 행동 요령에 관한 연구에 집중되어 있어서, 도시나 광역의 재해를 예측하고 재해 정보를 취급할 수 있는 연구는 여전히 부족하다.
선행기술문헌 [1]은 수방 시설의 모델을 생성하기 위한 표준 데이터 모델들로서 IFC, CIS/2, LandXML, CityGML 등의 장단점을 분석하고, 데이터 스키마로 표현하기 어려운 항목들의 대체 표현 방법을 제안하지만, 재해 피해를 산출하기 위한 연구는 포함되지 않았다.
선행기술문헌 [2]는 IFC 데이터 스키마를 기반으로 생성된 수방 구조물 데이터를 CityGML으로 변환하는 방법을 제안한다.
선행기술문헌 [3]은 BIM 기술을 활용하여 재난 관리 시스템을 구축할 경우에 시각화, 정보 관리, 지형 정보 연계 등의 측면에서 유리할 수 있음을 밝혔다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지형과 구조물의 속성 및 형상 정보를 함께 다룰 수 있는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 목적에 맞게 최적화된 속성 항목들로 구현됨으로써 도시 모델의 구현, 정보의 검색과 공유 및 연산 작업량 등에서 효율성을 높일 수 있는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 필요 시에 사용자가 속성 항목들을 추가할 수 있는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템은, 개방형 데이터 스키마를 이용하여, 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 구축된 복수의 건물 모델들을 결합한 도시 모델을 저장하는 도시 모델 데이터베이스; 사용자가 상기 지형 모델 및 상기 건물 모델들의 각각을 생성 및 편집하기 위한 편집 인터페이스; 사용자가 상기 도시 모델에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하고, 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시하는 쿼리 인터페이스; 및 상기 도시 모델에 관하여 상기 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 피해 예측부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 편집 인터페이스는 사용자가, 도시의 기초 지형을 점과 선 및 면으로 표현하는 불규칙 삼각망 방식으로 상기 지형 모델을 생성 및 편집할 수 있고, 상기 건물 개체의 3차원 외형을 2차원 단면들의 결합에 의해 생성 및 편집할 수 있으며, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들을 생성 및 편집할 수 있는 인터페이스일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들은 건물 자체 피해액 산출을 위한 건물 자산 가치, 면적, 단위 면적당 건축 단가, 기준 년도, 건설업 가격변동지수, 층번호, 총 층수, 각 층의 높이, 건물 사용 형태, 건물 구조, 침수심별 건물 피해율 및 침수 편입율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들은 건물 내부 물품 피해액 산출을 위한 건물 내부 물품 자산 가치, 가용 세대수, 실 세대수, 도시 유형, 행정 구역, 침수심별 건물 내부 물품 피해율 및 주거지역 침수 편입율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들은 인적 피해 산출을 위한 피난 비율, 장애인 비율, 침수심/층별 사망율, 연령별 거주민 수 및 3일 이상 고립자 수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 피해 예측부는 다음 수학식
에 기초하여 예상 사망자 수를 산정하고, 여기서, ED는 예상 사망자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Poi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 수, Pui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 수, Doi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 침수심/층별 사망율, Dui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 침수심/층별 사망율일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 피해 예측부는 다음 수학식
에 기초하여 예상 최대 고립자 수를 산정하고, 여기서, IP는 예상 최대 고립자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Poi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 수, Pui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 수일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 피해 예측부는 다음 수학식
에 기초하여 예상 3일 이상 고립자 수를 산정하고, 여기서 IP3는 예상 3일 이상 고립자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Ptoi는 지역 내의 65 세 이상의 3일 이상 고립자들의 수, Ptui는 지역 내 65 세 미만의 3일 이상 고립자들의 수일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라 컴퓨터에서 수행되는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법으로서, 상기 컴퓨터가, 개방형 데이터 스키마를 이용하여 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 복수의 건물 모델들을 결합한 도시 모델을 도시 모델 데이터베이스에 저장하는 단계; 사용자가 상기 도시 모델에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하면, 컴퓨터가 도시 모델에 관하여 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계; 및 사용자에게 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계는, 수리 해석 데이터를 상기 도시 모델에 연계하는 단계; 상기 도시 모델에 연계된 수리 해석 데이터로부터 각 지역별로 또는 각 건물별로 침수 여부를 판정하고, 침수심을 결정하는 단계; 및 상기 건물 침수 여부, 침수심 및 도시 모델의 건물 속성 항목들에 기초하여 각 건물의 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에 따르면, 광역의 도시 전체의 지형과 구조물의 속성 및 형상 정보를 함께 다룰 수 있다.
본 발명의 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에 따르면, 목적에 맞게 최적화된 속성 항목들로 구현됨으로써 도시 모델의 구현, 정보의 검색과 공유 및 연산 작업량 등에서 효율성을 높일 수 있다.
본 발명의 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에 따르면, 필요 시에 사용자가 건물에 속성 항목들을 추가할 수 있어 확장성이 확보된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템을 예시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 생성 및 관리되는 지형 모델을 예시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 생성 및 관리되는 건물 모델을 예시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 지형 모델과 건물 모델의 결합을 예시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 지형 모델과 건물 모델을 결합하여 구축한, 도시의 지형 위에 건물들이 세워져 있는 3차원 도시 모델을 예시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 건물의 홍수 인적 피해를 산출하기 위해 부가한 건물 모델 자체에 관해 설명하는 속성 항목들을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 건물의 홍수 인적 피해를 산출하기 위해 부가한, 인구 분포를 설명하기 위한 속성 항목들을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 생성 및 관리되는 지형 모델을 예시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 생성 및 관리되는 건물 모델을 예시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 지형 모델과 건물 모델의 결합을 예시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 지형 모델과 건물 모델을 결합하여 구축한, 도시의 지형 위에 건물들이 세워져 있는 3차원 도시 모델을 예시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 건물의 홍수 인적 피해를 산출하기 위해 부가한 건물 모델 자체에 관해 설명하는 속성 항목들을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 건물의 홍수 인적 피해를 산출하기 위해 부가한, 인구 분포를 설명하기 위한 속성 항목들을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법을 예시한 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템을 예시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 도시 침수 피해 정보 관리 시스템(10)은 도시 모델 데이터베이스(11), 편집 인터페이스(12), 쿼리 인터페이스(13) 및 피해 예측부(14)를 포함할 수 있다.
도시 모델 데이터베이스(11)는 개방형 데이터 스키마를 이용하여 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델(111)과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 구축된 복수의 건물 모델들(112)을 결합한 도시 모델(113)을 저장할 수 있다.
도시 지역에서 재해 및 재난 발생에 대비하기 위한 정보관리는 지형과 구조물의 속성과 형상 정보를 동시에 다루어야 하며, 각각의 정보가 객체 간에 의미적으로 연계될 수 있어야 한다.
특히, 도시 지역은 지형과 건물, 사회기반 시설들을 다양하게 가지고 있기 때문에 정보의 통합 측면이나 활용의 수준 측면에서 급을 달리 하여야 한다.
기존에 지형 정보 중심의 시설물 관리 기법에서는 시설물은 지형 내에서 위치와 속성 및 지형과의 관계에 관한 정보만 가지고 있어서, 홍수 등으로 구조물이 직접 타격을 받는 경우에 물적 인적 피해 예측에 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해 본 발명의 도시 침수 피해 정보 관리 시스템(10)은 개방형 표준 데이터 스키마를 통해 정보를 관리하며, 개방형 표준 데이터 스키마로 예를 들어 CityGML(City Geography Markup language)를 이용할 수 있다. CityGML은 OGC(Open Geospatial Consortium)에서 제공하는 표준 데이터 모델로서, 도시 전체의 지형, 구조물 및 사회 기반 시설과 필수 속성 항목들을 다룰 수 있는 개방형 데이터 스키마 및 데이터 포맷을 가리킨다.
CityGML은 지형 정보를 나타내기 위해 Relief 주제 모듈(Thematic module)을 제공하고, 건물, 도로, 철도, 다리, 터널, 옹벽, 식생 등을 생성 및 편집할 수 있는 City Object 모듈들, 강이나 하천 정보를 나타낼 수 있는 WaterBody 모듈 등을 제공한다.
Relief 모듈은 디지털 지형 모델(DTM: Digital Terrain Model)로 지형을 표현하며, 규칙적 래스터(Regular Raster), 꺾임선(Break Line), 불규칙 삼각망(TIN: Triangulated Irregular Network), 질량 중심점(Mass Point) 방식으로 지형을 표현할 수 있다.
지형 모델(111)은 이러한 Relief 모듈을 이용하여 침수 피해의 양상을 시뮬레이션하기 위해 수치지형도 자료와 같은 3차원 지형 정보를 기초로 모델링될 수 있다.
예를 들어, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 생성 및 관리되는 지형 모델을 예시한 모식도이다.
생성된 지형의 면과 점은 도시 모델의 기본 단위가 되고, 각 점과 면들에는 각자를 식별할 수 있는 식별자들이 부여되며, 점과 면의 식별자들은 도시 모델 내에서 위치를 식별할 수 있는 위치 식별 인자로 기능할 수 있다.
건물 모델(112)은 City Object 모듈들 중 Building 모듈을 이용하여 건물을 2차원 단면의 결합의 형태로 표현되는 3차원 솔리드로서 표현한다.
예를 들어 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 생성 및 관리되는 건물 모델을 예시한 모식도이다.
건물 모델(112)은 바닥의 2차원 평면도, 동일한 형태의 천장 및 벽면들을 의미하는 점들, 선들 및 면들로써 각 층들을 생성할 수 있다.
지형 모델(111)과 건물 모델들(112)은 실제 도시의 외형에 상응하도록 결합되어야 한다. 건물 모델들(112)은 지형 모델(111) 상의 위치에서 지상고에 따라 높낮이가 결정되어야 한다. 하지만, 지형면의 좌표값을 정확히 알고 있고, 건물면과 지형면이 닿는 부분이 일치하는 경우를 제외하면 컴퓨터를 기반으로 수천 개의 건물 모델들을 지형 모델에 정확히 배치하는 것은 한계가 있다.
이에 따라, 지형 모델(111)과 건물 모델들(112)은 TIC(Terrain Intersection Curve) 기법으로 결합된다. TIC 기법은 지형면과 건물면이 서로 맞닿을 경계를 미리 정해놓는 기법이다.
예를 들어, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 지형 모델과 건물 모델의 결합을 예시한 모식도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 높이가 과장된 3차원 지형 모델이, 높이 정보가 배제된 건물의 2차원 평면 상에 중첩되어 있다. 사전에 좌표가 알려진 3차원 지형 모델의 적어도 어느 한 점과 2차원 건물 모델의 적어도 어느 한 점을 이용하여 3차원 지형면과 2차원 건물 평면도를 정렬시킨다.
이어서, 도 4의 (b)에서, 3차원 지형 모델의 각 점들이 2차원 평면도 상에 투영되면, 도 4의 (c)에서, 알고 있는 지형 모델 상의 점의 세로축 상의 좌표값을 건물 모델 상의 점에 반영하여, 건물과 지형의 세로축 상의 좌표값이 동일하게 되는 점들을 생성한다.
도 4의 (d)에서, (c)에서 생성된 점들을 활용하여 해당 건물 모델의 TIC를 생성하며, 이를 이용하여 건물 모델을 지형 모델 상에 맞닿게 배치한다.
이렇게 하여 지형 모델(111) 상에 수많은 건물 모델들(112)이 결합됨으로써 도시 모델(113)이 구축될 수 있다.
예를 들어, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 지형 모델과 건물 모델을 결합하여 구축한, 도시의 지형 위에 건물들이 세워져 있는 3차원 도시 모델을 예시한 모식도이다.
도 5를 참조하면, 도 2에서 예시된 지형 모델 상에 수많은 건물 모델들이 지형에 따라 분포되어 있음을 알 수 있다.
한편, 도시의 시설물 또는 사회기반시설물들은 국가회계기준에 관한 규칙(MOSF), 시설물 안전관리에 관한 특별법, 수치지도 작업 작성 규정 등과 같은 법령과 규정에서 정의 및 분류되어 있다. 이러한 법령과 규정에서 건물은 교량, 도로, 터널 등과 같은 도시의 구성 요소들 중 하나로 분류되는데, 특히 건물은 거주 공간이기 때문에 침수 시에 인적 피해가 발생할 가능성이 높은 구성 요소이다.
건물의 구성 요소 및 정보에 대한 분류는 절대적인 것이라기보다는 의미적, 기능적 식별을 위한 것으로서, 이러한 분류를 통해 건물 속성 항목들이 도출된다.
건물 속성 항목들은 크게 기본적 속성 항목과 추가적 업무 속성으로 구분될 수 있다.
건축물 대장의 항목들을 분석하면 건물의 기본적 속성 항목들이 도출될 수 있다. 건축물의 위치, 지번, 소재지, 구역의 용도, 건물의 용도, 건물의 형태, 면적, 층, 층고, 총 가구, 소유 형태 등이 기본적 속성들이다.
이때, 침수로 인한 물적 피해 및 인적 피해를 예측하기 위해서는 CityGML이 기본적으로 제공하는 속성 항목들에 포함되지 않는 항목들, 즉 추가적 업무 속성들이 더 필요하다.
이러한 추가적 업무 속성들은 CityGML이 제공하는 GenericAttribute 기능을 이용하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 건물의 홍수 인적 피해를 산출하기 위해 부가한 건물 모델 자체를 설명하기 위한 속성 항목들을 예시한 도면이다.
도 6을 살펴보면, 물적 피해를 예측하기 위해 건물 모델에 설정할 수 있는 건물 속성 항목들은 건물 자체 피해액 산출을 위한 속성 항목들과 건물 내부에 설치 내지 적재된 건물 내부 물품 피해액 산출을 위한 속성 항목들이 있을 수 있다.
건물 자체 피해액 산출을 위한 속성 항목들은 단위 면적당 건축 단가(Architecture unit price), 건물 소재지(Division section), 면적(Area), 평균 연건평 비율(Rate of average gross area), 기준 년도(Base year), 건설업 가격변동지수(Construction Industry Deflator), 침수심별 건물 피해율(Flooding probability of damage about building) 및 침수 편입율(Inundated inclusion ratio) 등이 있다. 예를 들어, 단위 면적당 건축 단가에 면적을 곱하면 건물의 건축비가 산출되므로 이를 기준으로 건물 자체의 자산 가치를 산정할 수 있다.
여기에, 기본적 속성 항목들에 속하는 층번호(Floor No.), 총 층수(Total No. of stories), 각 층의 높이(Height of Floor), 건물 사용 형태(Usage) 또는 건물 구조(Form) 등이 건물 자체 피해액 산출을 위한 속성 항목들을 구성할 수 있다.
건물 내부 물품 피해액 산출을 위한 속성 항목들은 건물 내부 물품(household contents) 피해액 산출을 위한 건물 내부 물품 자산 가치(Assessment price of household contents), 물가(Price index), 침수심별 건물 내부 물품 피해율(Flooding probability of damage about contents) 및 침수 편입율(Inundated inclusion ratio) 등이 있다.
여기에, 기본적 속성 항목들에 속하는 실제 세대수(Household usage), 도시 유형(City Type), 행정 구역(Address) 등이 건물 내부 물품 피해액 산출을 위한 속성 항목들을 구성할 수 있다.
이렇듯 홍수 시의 물적 피해가 건물 단위로 산출될 수 있을 뿐 아니라, 건물 모델들에 인적 정보들을 부가함으로써 건물 단위로 인적 피해도 산출될 수 있다.
예를 들어, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템에서 건물의 홍수 인적 피해를 산출하기 위해 부가한 인구 분포를 설명하는 속성 항목들을 예시한 도면이다.
인적 피해 산출을 위한 속성 항목들은 CityGML에서 기본적으로 제공하는 속성 항목들에는 포함되어 있지 않으며, 인적 피해 산출을 위한 피난 비율(Refuge Rate), 연령별 거주민 수(No. of persons aged over 65, No. of persons aged under 65, No. of persons aged 0-4, No. of persons aged 5-9), 장애인 비율(Rate of disabled persons aged over 65), 침수심/층별 사망율(Motality rate of according to flood depth and number of stories about persons aged over 65, Motality rate of according to flood depth and number of stories about persons aged under 65) 및 3일 이상 고립자 수(No. of persons aged over 65 for over 3 days in flooded area, No. of persons aged under 65 for over 3 days in flooded area) 등으로 예시될 수 있다.
다시 도 1로 돌아가서, 도시 침수 피해 정보 관리 시스템(10)의 편집 인터페이스(12)는 사용자가 지형 모델(111) 및 건물 모델들(112)의 각각을 생성 및 편집할 수 있다.
구체적으로, 편집 인터페이스(12)는 사용자가, 도시의 기초 지형을 점과 선 및 면으로 표현하는 불규칙 삼각망 방식으로 지형 모델(111)을 생성 및 편집할 수 있고, 건물 모델들(112)의 3차원 외형을 2차원 단면들의 결합에 의해 생성 및 편집할 수 있으며, 건물 모델(112)의 건물 속성 항목들을 생성 및 편집할 수 있다.
쿼리 인터페이스(13)는 사용자가 도시 모델(113)에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하고, 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시할 수 있다.
쿼리 인터페이스(13)는 예를 들어 다음과 같은 형식으로 구성된 쿼리를 입력받을 수 있다.
SELECT 결과표현항목 FROM
결과저장class
WHERE 식별자 IN (SELECT 식별자 FROM
검색조건class
WHERE (검색조건))
피해 예측부(14)는 도시 모델(113)에 관하여 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출할 수 있다.
피해 예측부(14)는 수리 해석부(141), 침수 판정부(142), 물적 피해 산출부(143) 및 인적 피해 산출부(144)를 포함할 수 있다.
수리 해석부(141)는 도시 모델(113)의 3차원 외형과 각 지형의 속성들(지반, 콘크리트, 하천 등)에 기초한 수리 해석 데이터를 직접 산출하거나 또는 외부의 해석 프로그램에 의해 산출된 수리 해석 데이터를 도시 모델(113)에 연계할 수 있다.
침수 판정부(142)는 도시 모델(113)에 연계된 수리 해석 데이터로부터 각 지역별로 또는 각 건물별로 침수 여부를 판정하고, 침수심을 결정할 수 있다.
물적 피해 산출부(143)는 건물 자산 가치, 침수심별 건물 피해율, 주거지역 침수 편입율을 곱하여 건물 피해액을 산출할 수 있다.
이때, 건물 자산 가치는 단위면적별 건축단가, 건축 연면적, 건설업 가격변동율 및 기준 년도에 따라 산출될 수 있고, 침수심별 건물 피해율은 침수심과 건물 층수에 따른 침수편입율에 따라 산출될 수 있으며, 주거지역 침수편입율은 침수심과 주택형태에 따른 침수편입율에 의해 산출될 수 있다.
또한 물적 피해 산출부(143)는 건물 내부 물품 자산 가치, 침수심별 건물 내부 물품 피해율, 주거지역 침수 편입율을 곱하여 건물 내부 물품 피해액을 산출할 수 있다.
이때, 건물 내부 물품 자산 가치는 세대당 물품 평가액, 세대수, 물가 지수, 기준 년도에 따라 산출될 수 있고, 침수심별 건물 내부 물품 피해율은 침수심과 건물 층수에 따른 침수편입율에 따라 산출될 수 있으며, 주거지역 침수편입율은 침수심과 구역별 건물 용도에 따른 침수편입율에 의해 산출될 수 있다.
인적 피해 산출부(144)는 다음 수학식 1에 따라 지역의 예상 사망자 수를 산출할 수 있다.
여기서, ED는 예상 사망자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Poi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 수, Pui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 수, Doi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 침수심/층별 사망율, Dui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 침수심/층별 사망율을 의미한다.
예상 사망자 수는 지역적 특성과 건물의 층별 특성을 반영하여 산정할 수 있다. 예를 들어 건물의 거주민들은 침수해 시에 건물의 최상층으로 피난할 것이므로, 최상층 기준으로 1.2 m 이내에서는 사망율이 0.023%, 1.2 m ~ 1.8 m 범위에서는 12%이지만, 1.8 m를 초과하면 91.75%로 주어질 수 있다. 피난 비율은 상황에 따라 0, 0.4, 0.8 중에 선택될 수 있다.
다음으로, 인적 피해 산출부(144)는 다음 수학식 2에 따라 지역의 예상 최대 고립자 수를 산정할 수 있다.
여기서, IP는 예상 최대 고립자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Poi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 수, Pui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 수이다.
또한, 인적 피해 산출부(144)는 다음 수학식 3에 따라 지역의 예상 3일 이상 고립자 수를 산정할 수 있다.
여기서 IP3는 예상 3일 이상 고립자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Ptoi는 지역 내의 65 세 이상의 3일 이상 고립자들의 수, Ptui는 지역 내 65 세 미만의 3일 이상 고립자들의 수이다.
본 발명의 도시 침수 피해 정보 관리 시스템(10)을 이용하여, 예를 들어, 어떤 저수지 유역의 침수해 상황을 가정하고 시뮬레이션하면, 다음과 같은 예측을 얻을 수 있다.
- 100년 빈도 1시간 강우강도 상황에 대한 침수 건물의 수: 1,140개 (7.7%)
- 100년 빈도 1시간 강우강도와 500년 빈도 1시간 강우강도 시 침수 건물수의 차이: 500년 빈도의 경우 침수건물 수가 0.99% 증가
- 200년 빈도 6시간 강우강도 시의 피난율 40%인 경우의 예상 사망자 수의 비율: 0.01247% (29명)
- 300년 빈도 3시간 강우강도 시의 건물 피해액 총합: 3,823,275,913원 (1,563개 건물)
- 500년 빈도 18시간 강우강도 시의 건물 내용물 피해액 총합: 932,490,219원 (1,257개 건물)
나아가, 본 발명의 도시 침수 피해 정보 관리 시스템(10)을 이용한 시뮬레이션은 다음과 같은 복잡한 상황을 쿼리로 작성하여 예측을 수행할 수 있다.
- 300년 빈도 12시간 강우강도 시의 수원 00동 지역내 단독주택 형태의 침수 건물의 비율: 3.2% (473개)
- 500년 빈도 3시간 강우강도 시의 피난율 80%일 때, 65세 이상 예상 사망자 수가 가장 많은 건물의 높이: 3.7m
- 100년 빈도 1시간 강우강도 시의 피난율 0%일 때, 65세 이상 예상 고립자 수가 가장 많은 건물의 위치: 수원시 권선구 평동 00-00
- 200년 빈도 9시간 강우강도 시의 철근 콘크리트 구조물의 건물 피해액이 가장 큰 건물에서의 피난율 80%일 때, 65세 미만 예상 고립자 수: 5명
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법을 예시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 컴퓨터에서 수행되는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법은 단계(S81)에서 컴퓨터가 개방형 데이터 스키마를 이용하여 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델(111)과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 복수의 건물 모델들(112)을 결합한 도시 모델(113)을 도시 모델 데이터베이스(11)에 저장하는 단계로부터 시작할 수 있다.
단계(S82)에서, 사용자가 도시 모델(113)에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하면, 컴퓨터가 도시 모델(113)에 관하여 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출할 수 있다.
구체적으로, 단계(S82)는, 컴퓨터가, 수리 해석 데이터를 도시 모델(113)에 연계하는 단계, 도시 모델(113)에 연계된 수리 해석 데이터로부터 각 지역별로 또는 각 건물별로 침수 여부를 판정하고, 침수심을 결정하는 단계, 건물 침수 여부, 침수심 및 도시 모델(113)의 건물 속성 항목들에 기초하여 각 건물의 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
물적 피해 중 건물 피해액은 건물 자산 가치, 침수심별 건물 피해율, 주거지역 침수 편입율을 곱하여 산출될 수 있고, 물적 피해 중 건물 내부 물품 피해액은 건물 내부 물품 자산 가치, 침수심별 건물 내부 물품 피해율, 주거지역 침수 편입율을 곱하여 산출될 수 있다.
인적 피해 중 예상 사망자 수는 상술한 수학식 1에 따라 지역별, 건물별로 산출될 수 있다. 예상 최대 고립자 수와 예상 3일 이상 고립자 수는 상술한 수학식 2 및 3에 따라 각각 산출될 수 있다.
단계(S83)에서, 컴퓨터는 사용자에게 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시할 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
10
도시 침수 피해 정보 관리 시스템
11 도시 모델 데이터베이스
111 지형 모델
112 건물 모델
113 도시 모델
12 편집 인터페이스
13 쿼리 인터페이스
14 피해 예측부
141 수리 해석부
142 침수 판정부
143 물적 피해 산출부
144 인적 피해 산출부
11 도시 모델 데이터베이스
111 지형 모델
112 건물 모델
113 도시 모델
12 편집 인터페이스
13 쿼리 인터페이스
14 피해 예측부
141 수리 해석부
142 침수 판정부
143 물적 피해 산출부
144 인적 피해 산출부
Claims (11)
- 개방형 데이터 스키마를 이용하여, 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 구축된 복수의 건물 모델들을 결합한 도시 모델을 저장하는 도시 모델 데이터베이스;
사용자가 상기 지형 모델 및 상기 건물 모델들의 각각을 생성 및 편집하기 위한 편집 인터페이스;
사용자가 상기 도시 모델에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하고, 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시하는 쿼리 인터페이스; 및
상기 도시 모델에 관하여 상기 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 피해 예측부를 포함하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템. - 청구항 1에 있어서, 상기 편집 인터페이스는
사용자가, 도시의 기초 지형을 점과 선 및 면으로 표현하는 불규칙 삼각망 방식으로 상기 지형 모델을 생성 및 편집할 수 있고, 상기 건물 개체의 3차원 외형을 2차원 단면들의 결합에 의해 생성 및 편집할 수 있으며, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들을 생성 및 편집할 수 있는 인터페이스인 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템. - 청구항 1에 있어서, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들은 건물 자체 피해액 산출을 위한 건물 자산 가치, 면적, 단위 면적당 건축 단가, 기준 년도, 건설업 가격변동지수, 층번호, 총 층수, 각 층의 높이, 건물 사용 형태, 건물 구조, 침수심별 건물 피해율 및 침수 편입율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들은 건물 내부 물품 피해액 산출을 위한 건물 내부 물품 자산 가치, 가용 세대수, 실 세대수, 도시 유형, 행정 구역, 침수심별 건물 내부 물품 피해율 및 주거지역 침수 편입율 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 건물 개체의 건물 속성 항목들은 인적 피해 산출을 위한 피난 비율, 장애인 비율, 침수심/층별 사망율, 연령별 거주민 수 및 3일 이상 고립자 수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템.
- 청구항 5에 있어서, 상기 피해 예측부는 다음 수학식
에 기초하여 예상 사망자 수를 산정하고,
여기서, ED는 예상 사망자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Poi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 수, Pui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 수, Doi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 침수심/층별 사망율, Dui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 침수심/층별 사망율인 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템. - 청구항 5에 있어서, 상기 피해 예측부는 다음 수학식
에 기초하여 예상 최대 고립자 수를 산정하고,
여기서, IP는 예상 최대 고립자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Poi는 지역 내 65 세 이상 거주민의 수, Pui는 지역 내 65 세 미만 거주민의 수인 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템. - 청구항 5에 있어서, 상기 피해 예측부는 다음 수학식
에 기초하여 예상 3일 이상 고립자 수를 산정하고,
여기서 IP3는 예상 3일 이상 고립자 수이고, TB는 지역 내의 건물의 수, j는 지역 내 건물의 순번, TF는 각 건물의 총 층수, i는 각 건물의 층 번호, αj는 피난 비율, Ptoi는 지역 내의 65 세 이상의 3일 이상 고립자들의 수, Ptui는 지역 내 65 세 미만의 3일 이상 고립자들의 수인 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 시스템. - 컴퓨터에서 수행되는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법으로서, 상기 컴퓨터가,
개방형 데이터 스키마를 이용하여 3차원 지형 정보에 기초한 지형 모델과 건물 개체마다 3차원 외형 및 건물 속성 항목들을 포함하도록 복수의 건물 모델들을 결합한 도시 모델을 도시 모델 데이터베이스에 저장하는 단계;
사용자가 상기 도시 모델에 적용할 침수 조건 및 피해 예측 쿼리를 입력하면, 컴퓨터가 도시 모델에 관하여 입력된 침수 조건 및 피해 예측 쿼리에 기초하여 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계; 및
사용자에게 산출된 물적 피해 또는 인적 피해를 표시하는 단계를 포함하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법. - 청구항 9에 있어서, 상기 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계는,
수리 해석 데이터를 상기 도시 모델에 연계하는 단계;
상기 도시 모델에 연계된 수리 해석 데이터로부터 각 지역별로 또는 각 건물별로 침수 여부를 판정하고, 침수심을 결정하는 단계; 및
상기 건물 침수 여부, 침수심 및 도시 모델의 건물 속성 항목들에 기초하여 각 건물의 물적 피해 또는 인적 피해를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법. - 컴퓨터 하드웨어에서 청구항 9 또는 청구항 10의 개방형 정보 모델을 이용한 도시 침수 피해 정보 관리 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 기록 매체에 기록된 컴퓨터용 프로그램.
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