KR20210030047A - Random Forest based Prediction Method and System of Road Surface Condition Using Spatio-Temporal Features - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도로 노면 상태 예측 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 시공간 특성을 활용한 랜덤 포레스트 기반 도로 노면 상태 예측 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a road surface condition prediction method and system, and more particularly, to a random forest-based road surface condition prediction method and system utilizing spatiotemporal characteristics.
교통사고분석시스템(2018)에서 제공하는 통계에 따르면, 2018년 교통사고 발생 건수는 2017년보다 813건이 증가하였다. 맑은 날 교통사고 발생 건수는 2017년도 대비 3,169건이 감소하였지만, 비가 내린 날 3,526건, 눈이 내린 날 320건으로 강수가 발생하였을 때 사고 발생 건수가 2017년도보다 증가하였다.According to statistics provided by the Traffic Accident Analysis System (2018), the number of traffic accidents in 2018 increased by 813 from 2017. Although the number of traffic accidents on sunny days decreased by 3,169 compared to 2017, the number of accidents increased from 2017 when rainfall occurred to 3,526 on rainy days and 320 on snowy days.
강수가 발생하면 교통사고 발생 건수가 증가하는 것뿐만 아니라, 발생한 교통사고의 심각도에도 영향을 미친다. Jung et al.(2010)의 연구에 따르면, 젖은 노면이 건조한 노면보다 마찰력이 낮아진다고 한다. 노면이 젖어 마찰력이 낮아지면, 차량의 제동거리가 증가하게 되고, 건조한 노면에서의 사고보다 2~3배 더 심각한 피해를 받을 수 있다(Harold, 2017). 강수 발생에 따른 교통사고 빈도 및 심각도의 감소를 위해 유지 보수 활동을 계속하고 있지만, 운전자의 도로 위험에 대한 인식 역시 높아질 필요가 있다(Jonas et al, 2000). Lee et al.(2018)에 따르면, 비가 내리면 운전자들이 급정지의 비율이 다른 날씨보다 높아지고, 이러한 급격한 운전 행동의 변화는 교통사고를 발생시킬 수 있는 요인이 된다. 따라서, 도로의 관리를 철저하게 함과 동시에 운전자가 도로의 위험도를 인지하고 급격한 운전 행동의 변화를 줄이기 위한 지속적인 노력이 필요하다.Precipitation not only increases the number of traffic accidents, but also affects the severity of traffic accidents. According to a study by Jung et al. (2010), wet road surfaces have lower friction than dry road surfaces. If the road surface is wet and the friction is lowered, the braking distance of the vehicle increases, and the damage can be 2 to 3 times more severe than an accident on a dry road surface (Harold, 2017). Maintenance activities are continuing to reduce the frequency and severity of traffic accidents caused by precipitation, but drivers' awareness of road hazards needs to be raised as well (Jonas et al, 2000). According to Lee et al. (2018), when it rains, the rate of sudden stops for drivers is higher than in other weathers, and this sudden change in driving behavior becomes a factor that can cause traffic accidents. Accordingly, it is necessary to make continuous efforts to thoroughly manage the road, while the driver recognizes the risk of the road and reduces sudden changes in driving behavior.
운전자가 강수로 인한 도로 위험도의 증가를 인지하기 위해서는 비로 인해 노면이 젖거나, 젖은 노면이 영하의 날씨가 유지되어 결빙되는 등 도로의 기상상태에 따른 도로의 상태를 알아야 한다. 기상청에서는 이를 위해 전국적으로 75개의 CCTV 기반의 도로 기상 정보시스템을 설치하고, 도로의 기상상태를 관측하고 있다. 이러한 고정형 장비는 관측한 지점에 대해서는 높은 정확도로 도로 기상 정보를 생성하지만, 거리가 먼 지점의 도로 기상 정보를 높은 정확도로 예측하기는 어렵다. 또한, 맑음, 비, 눈과 같은 강수 상태 정보만을 제공하고 있어, 과거의 강수에 의해 변화된 노면의 상태로 인한 도로의 위험성은 제공하기 어렵다.In order for a driver to recognize an increase in road risk due to precipitation, it is necessary to know the condition of the road according to the weather conditions of the road, such as the road surface being wet due to rain or the wet road surface being frozen due to subzero weather. To this end, the Meteorological Administration has installed 75 CCTV-based road weather information systems nationwide and observes the weather conditions of the roads. Such fixed equipment generates road weather information with high accuracy for an observed point, but it is difficult to predict road weather information at a distant point with high accuracy. In addition, since it provides only information on the state of precipitation such as sunny, rain, and snow, it is difficult to provide the risk of roads due to the condition of the road surface changed by the past precipitation.
노면 상태 예측 연구는 예측하는 공간의 범위에 따라 특정 지점을 예측하는 지점 예측과 넓은 공간적 범위를 가진 범위 예측으로 분류된다. 특정 지점의 노면 상태를 예측하는 연구들은 주로, 특정 신호를 검출하는 장비를 사용하여 관측된 정보와 노면 상태와의 관계를 분석(Shao et al., 1994)하고 노면의 상태를 예측한다. 지점의 노면 예측을 위해서는 지점 노면의 직접적인 정보가 필요하다. 지점의 노면 정보는 적외선 온도 센서(Mats et al., 2012), 압전센서(Kang., et al. 2019), RWIS(Road Weather Information System)(Tobias et al., 2018), 스마트폰 카메라(Pan et al., 2018) 등으로 수집된다. 범위 예측은 기존에 측정된 노면 상태를 이용하여 시공간적으로 예측하지 않은 지역의 노면 상태를 예측하는 것으로 주로 AWS와 같은 기상 정보를 통해 예측한다. Lee(2016)은 에스케이(SK)에서 운영 중인 AWS에서 관측되는 기상 정보를 활용하여 정릉터널 주변 도로의 노면 상태를 예측하였다. Li(2010)은 중국의 호북 지방에 위치한 3개 도시에서 수집된 기상 정보를 활용하여 노면 상태를 예측하였다. Matsuzawa et al.(1996)은 RWIS에서 관측된 기상 정보를 이용하여 결빙 노면을 예측하였다. 그뿐만 아니라, 지역 단위로 예측할 경우, 반드시 도로의 상태나 주변 구조물과 같은 주변 환경에 대해 고려가 필요하다. Yeo et al.(2018)은 여름철 노면 상태에 영향을 주는 요인들을 추출하기 위해 기상 정보 이외에 도로 기하구조 정보, 교통정보 등의 입력 변수들을 사용하여 내부 순환로의 노면 상태를 예측하였다. Lee et al.(2018) 역시 내부 순환로의 노면 상태를 예측하였으나, 기상 정보 이외에 기상 및 도로 기하구조 정보를 가공하여 시간과 예측 지역의 물 수용력에 대한 특성을 추가하였다. 그 외에도 범위 예측은 광역적으로 예보된 기상 정보를 사용하여 노면 상태를 예측하기도 한다. Kangas el al.(2015)은 레이더(Radar)에서 예보된 강수량 정보와 도로 기상 센서(RWS; Road Weather Sensor)를 사용하여 핀란드 전역의 노면 상태를 1시간 단위로 예측하였다.Road surface condition prediction research is classified into point prediction that predicts a specific point according to the predicted space range and range prediction that has a wide spatial range. Researches that predict road conditions at specific points mainly use equipment that detects specific signals to analyze the relationship between observed information and road conditions (Shao et al., 1994) and predict road conditions. In order to predict the road surface of a point, direct information on the road surface of the point is required. The information on the road surface of the point is infrared temperature sensor (Mats et al., 2012), piezoelectric sensor (Kang., et al. 2019), RWIS (Road Weather Information System) (Tobias et al., 2018), and smartphone camera (Pan). et al., 2018). The range prediction is to predict the road surface condition of an area that was not predicted spatiotemporally by using the previously measured road surface condition, and it is mainly predicted through weather information such as AWS. Lee (2016) predicted the road surface conditions of the roads around the Jeongneung Tunnel using weather information observed in AWS operated by SK. Li (2010) predicted road conditions using weather information collected from three cities located in the Hubei province of China. Matsuzawa et al. (1996) predicted the frozen road surface using weather information observed in RWIS. In addition, when forecasting on a regional basis, it is necessary to consider the condition of the road or the surrounding environment such as surrounding structures. Yeo et al. (2018) predicted the road surface condition of the inner circuit by using input variables such as road geometry information and traffic information in addition to weather information to extract factors that affect the road surface condition in summer. Lee et al. (2018) also predicted the road surface condition of the inner circuit, but added the characteristics of the time and water capacity of the predicted area by processing weather and road geometry information in addition to the meteorological information. In addition, the range prediction also predicts the road surface condition using weather information forecasted over a wide area. Kangas el al. (2015) predicted the road surface conditions across Finland in 1-hour increments using rainfall information predicted by radar and Road Weather Sensor (RWS).
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 시공간 특성을 활용한 랜덤 포레스트 기반 도로 노면 상태 예측 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, a technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and system for predicting road conditions based on a random forest using spatiotemporal characteristics.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 도로 노면 상태 예측 방법은, 노면 상태 및 노면 상태가 수집된 지점의 좌표 정보를 포함하는 노면 상태 데이터를 수집하는 단계, 미리 정해진 지역의 강수 정보 및 온도 정보를 포함하는 기상 데이터를 수집하는 단계, 상기 노면 상태 데이터에 포함된 좌표 정보를 미리 정해진 색인 값으로 변환하는 단계, 좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 상기 노면 상태 데이터와 상기 기상 데이터를 이용하여 구축되는 학습 데이터를 이용하여 노면 상태 예측 모델을 학습하는 단계, 그리고 상기 노면 상태 예측 모델을 이용하여 노면 상태 예측 지점의 노면 상태를 예측하는 단계를 포함한다.The road surface condition prediction method according to the present invention for solving the above technical problem includes the steps of collecting road surface condition data including coordinate information of a road surface condition and a point at which the road surface condition is collected, precipitation information and temperature of a predetermined area. Collecting weather data including information, converting coordinate information included in the road surface condition data into a predetermined index value, using the road surface condition data and the weather data in which coordinate information is converted to a predetermined index value And learning a road surface condition prediction model using the training data constructed by doing so, and predicting a road surface condition of a road surface condition prediction point using the road surface condition prediction model.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 도로 노면 상태 예측 시스템은, 미리 정해진 지역의 강수 정보 및 온도 정보를 포함하는 기상 데이터를 수집하는 기상 데이터 수집부, 노면 상태 및 노면 상태가 수집된 지점의 좌표 정보를 포함하는 노면 상태 데이터를 수집하는 노면 상태 데이터 수집부, 상기 노면 상태 데이터에 포함된 좌표 정보를 미리 정해진 색인 값으로 변환하는 데이터 가공부, 좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 상기 노면 상태 데이터와 상기 기상 데이터를 이용하여 구축되는 학습 데이터를 이용하여 노면 상태 예측 모델을 학습하는 학습부, 그리고 상기 노면 상태 예측 모델을 이용하여 노면 상태 예측 지점의 노면 상태를 예측하는 노면 상태 예측부를 포함한다.The road surface condition prediction system according to the present invention for solving the above technical problem includes a meteorological data collection unit that collects meteorological data including precipitation information and temperature information of a predetermined area, a point at which the road surface condition and the road surface condition are collected. A road surface condition data collection unit that collects road surface condition data including coordinate information of, a data processing unit that converts coordinate information included in the road surface condition data into a predetermined index value, and the coordinate information is converted to a predetermined index value. A learning unit that learns a road surface condition prediction model using road surface condition data and learning data constructed using the weather data, and a road surface condition predictor that predicts a road surface condition of a road surface condition prediction point using the road surface condition prediction model. Includes.
상기 미리 정해진 지역을 일정 크기로 나눈 격자에 대응하는 색인 값으로 상기 좌표 정보를 변환할 수 있다.The coordinate information may be converted into an index value corresponding to a grid obtained by dividing the predetermined area by a predetermined size.
상기 색인 값은 모톤 코드(Morton Code)를 사용할 수 있다.The index value may be a Morton code.
상기 강수 정보는, 기준 시점을 기준으로 역추적하여 구해지는 강수 구간의 누적 강수량을 상기 기준 시점부터 상기 강수 구간의 강수 발생 시점까지의 시간 차이로 나눈 값으로 가공되어 상기 노면 상태 예측 모델의 설명 변수로 사용될 수 있다.The precipitation information is processed into a value obtained by dividing the cumulative precipitation of the precipitation section obtained by backtracking based on the reference time point by the time difference from the reference time point to the time when precipitation occurs in the precipitation section, and is an explanatory variable of the road surface condition prediction model. Can be used as
상기 온도 정보는, 기준 시점과 강수 발생 시점 사이의 온도 값의 평균, 표준 편차, 1사 분위, 3사 분위, 최솟값, 최댓값으로 가공되어 상기 노면 상태 예측 모델의 설명 변수로 사용될 수 있다.The temperature information may be processed into an average, standard deviation, a first quartile, a third quartile, a minimum value, and a maximum value of the temperature values between the reference time point and the time when precipitation occurs, and may be used as an explanatory variable of the road surface condition prediction model.
상기 노면 상태 예측 모델은 랜덤 포레스트 기반 머신러닝 모델을 사용할 수 있다.The road surface condition prediction model may use a random forest-based machine learning model.
본 발명에 의하면 기상 정보와 노면 상태 정보를 시공간 정보를 포함한 특성으로 가공하여 랜덤 포레스트 기반 모델을 학습시킴으로써 예측 정확도가 높아진 도로 노면 상태 예측 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a road surface condition prediction method and system with improved prediction accuracy by training a random forest-based model by processing weather information and road surface condition information into characteristics including spatio-temporal information.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 노면 상태 예측 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 강수 정보 가공을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 이용되는 모톤 코드를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 노면 상태 예측 시스템의 동작을 설명하는 흐름도이다.1 is a block diagram of a road surface condition prediction system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram provided to explain processing of multiple precipitation information according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram provided to explain a morton code used in an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation of a road surface condition prediction system according to an embodiment of the present invention.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 노면 상태 예측 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a road surface condition prediction system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 기상 상황에 따른 도로 노면 상태 예측 시스템(100)은 노면 상태 데이터 수집부(110), 기상 데이터 수집부(120), 데이터베이스(130), 데이터 가공부(140), 학습부(150) 및 노면 상태 예측부(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a road surface
노면 상태 데이터 수집부(110)는 노면 상태 정보, 노면 상태 수집 지점의 좌표 정보 및 데이터 수집 시간 정보를 포함하는 노면 상태 데이터를 수집하는 기능을 수행한다. 노면 상태 데이터 수집부(110)는 노면 센서(111)와 GNSS 수신부(115)를 포함할 수 있다.The road surface condition
노면 상태 데이터 수집부(110)를 장착한 도로 정보 수집 차량(도시하지 않음)이 도로를 주행하면서, 노면 센서(111)를 통해 획득되는 도로 노면 상태 정보에 GNSS 수신부(115)로부터 획득되는 GNSS 신호로부터 얻어지는 좌표 정보(위도, 경도)와 데이터 수집 시간을 대응시켜 수집할 수 있다. A GNSS signal obtained from the GNSS receiving
실시예에 따라 노면 상태 데이터 수집부(110) 중 일부는 도로 노면에 설치되어 도로 노면 상태를 수집할 수도 있다. 노면 상태 정보는 도로 노면 상태 타입, 노면 표면 온도, 노면 수막 두께, 외기 온도, 마찰 값 등을 포함할 수 있다.According to an embodiment, some of the road surface condition
노면 센서(111)는 도로의 노면 상태 타입을 비접촉 방식으로 획득할 수 있다. 도로 노면 상태 타입은 간단하게는 건조(Dry), 습윤(Moist), 젖음(Wet) 등으로 구분할 수 있으며, 보다 자세하게는 살얼음(Slush, Ice or Snow with water), 얼음(Ice) 및 눈 또는 서리(Snow or Hoar Froast) 등을 더 추가하여 구분할 수도 있다. 노면 상태 타입을 구분하는 기준은 실시예에 따라 달라질 수 있다.The
실시예에 따라 노면 센서(111)는 노면 상태 타입뿐만 아니라 노면 표면 온도, 노면 수막 두께, 외기 온도, 마찰 값 등을 비접촉 방식으로 획득할 수도 있다. 노면 센서(111)를 이용하여 노면 표면 온도, 노면 수막 두께, 외기 온도 및 노면 상태 타입, 마찰 값 등을 비접촉 방식으로 획득하는 방법은 이미 잘 알려져 있으므로 여기서 자세한 설명은 생략한다.According to an embodiment, the
노면 상태 데이터 수집부(110)는 수집된 도로 노면 상태 데이터를 메모리(도시하지 않음)에 저장하거나, 통신망(도시하지 않음)을 통해 실시간 또는 미리 정해진 주기별로 정해진 수신처로 전송할 수도 있다.The road surface condition
기상 정보 수집부(120)는 기상청이나 민간 기상 사업자 등이 운영하는 기상 서버(도시하지 않음)로부터 미리 정해진 지역의 강수 정보 및 온도 정보를 포함하는 기상 데이터를 수집할 수 있다. 기상 정보는 강수량(Precipitation), 온도(Temperature), 습도(Humidity), 풍속(wind speed), 풍향(Wind direction), 일광(Sunlight), 일조(Sunshine), 해수면 대기압(Sea surface atmospheric pressure) 등을 포함할 수 있다. 강수량은 강우량과 강설량을 포함한 양이다.The meteorological
기상 정보 수집부(120)는 기상청에서 운영 중인 자동기상관측장비(AWS; Automatic Weather System) 등에서 제공하는 기상 데이터를 수집할 수 있다.The meteorological
데이터베이스(130)는 노면 상태 데이터 수집부(110)에서 수집된 노면 상태 데이터와 기상 정보 획득부(120)에서 수집된 기상 데이터를 저장할 수 있다. 데이터베이스(130)는 좌표 정보 변환부(140)에서 좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 노면 상태 데이터를 저장할 수 있다.The
특히 데이터베이스(130)는 좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 노면 상태 데이터, 노면 상태 데이터가 수집된 지점에 대응하는 기상 정보를 가공한 기상 데이터를 맵핑한 형태로 구축된 학습 데이터를 저장할 수 있다.In particular, the
데이터 가공부(140)는 수집된 노면 상태 데이터와 기상 데이터를 학습에 적합한 형태로 가공하여 데이터베이스(130)에 학습 데이터로 저장할 수 있다.The
데이터 가공부(140)에서 기상 정보를 본 발명에 따른 학습에 적합하도록 기상 데이터로 가공하는 것에 대해 설명한다.It will be described that the
노면 상태 예측에는 기상 요소의 지속성에 대해 고려가 필요하다. 비가 그치고 시간이 지나면 노면은 마른다. 만약 온도가 높다면 노면이 빨리 마르고, 만약 영하의 날씨라면 노면은 결빙된다. 또한, 여름철에는 노면이 마르기 전에 다시 비가 내릴 수 있으며, 겨울철에는 얼어있는 도로에 다시 비가 내릴 수 있다. 강수량이 많으면, 노면이 건조될 때까지의 시간이 많이 필요하다. 반대로 강수량이 적으면, 더 빨리 노면이 건조된다.Road surface condition prediction requires consideration of the persistence of weather factors. When the rain stops and time passes, the road surface dries up. If the temperature is high, the road surface dries quickly, and if it is subzero, the road surface freezes. In addition, in summer, it may rain again before the road surface dries, and in winter, it may rain again on frozen roads. If there is a lot of precipitation, it takes a lot of time until the road surface is dry. Conversely, the less precipitation, the faster the road surface dries.
이러한 기상요소의 지속성에 대해 고려하기 위해, 수집한 기상정보는 기상요소의 지속성을 고려할 수 있도록 시간 정보를 포함한 데이터로 가공하는 것이 바람직하다.In order to consider the persistence of the meteorological element, it is desirable to process the collected meteorological information into data including time information so that the persistence of the meteorological element can be considered.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 강수 정보 가공을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.2 is a diagram provided to explain processing of multiple precipitation information according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 다중 강수량 정보를 가공하기 위해서, 과거 자동 기상 관측소에서 측정한 강수량 정보를 관측 시점(이하 기준 시점)(TS)을 기준으로 역추적하여 강수가 발생한 구간(P1, P2, …, PN)을 찾는다. 각 강수 구간(P1, P2, …, PN)의 누적 강수량(S1, S2, …, SN)을 기준 시점(Ts)부터 강수 발생 시점(T1, T2, …, TN)까지의 시간 차이(△T1, △T2, …, △TN)(이하 '시적 거리'라 함)로 나눈 값의 합으로 가공되어 학습 데이터로 이용할 수 있다.Referring to FIG. 2, in order to process multiple precipitation information, precipitation information measured at an automatic weather station in the past is traced back to the observation point (hereinafter referred to as the reference point) (T S ), and the section where precipitation occurs (P 1 , P 2 , …, P N ). Accumulated precipitation (S 1 , S 2 , …, S N ) of each precipitation section (P 1 , P 2 , …, P N ) from the reference point (T s ) to the time of precipitation (T 1 , T 2 , …, T N ) is processed as the sum of the values divided by the time difference (△T 1 , △T 2 , …, △T N ) (hereinafter referred to as'poetic distance'), and can be used as learning data.
가공된 강수량 정보(P)는 아래 수학식 1에 의해 구할 수 있다.The processed precipitation information P can be obtained by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
N은 기준 시점(Ts)부터 찾아진 강수 구간의 개수, Si는 기준 시점(Ts)부터 i번째 강수 구간의 누적 강수량, △Ti는 기준 시점부터 i번째 강수 발생 시점까지의 시적 거리이다. 기준 시점부터 오래전에 발생된 강수 구간일수록 기준 시점부터 해당 강수 구간의 강수 발생 시점까지의 시적 거리가 커지므로 영향이 적어진다. 이와 같이 강수량 정보를 시적 거리를 반영한 데이터로 가공하여 이용함으로써 기상요소의 지속성을 고려하는 설명 변수로 사용할 수 있다.N is the number of precipitation sections found from the reference point (T s ), S i is the cumulative precipitation of the i-th precipitation section from the reference point (T s ), and △T i is the poetic distance from the reference point to the i-th precipitation occurrence to be. In the case of a precipitation section that occurred a long time ago from the reference point, the poetic distance from the reference point to the time point of precipitation in the corresponding precipitation section increases, so the effect is less. As described above, the precipitation information can be used as an explanatory variable that considers the persistence of meteorological factors by processing and using data reflecting the poetic distance.
온도 정보는 강수 발생 시점(Precipitation start time)과 기준 시점 사이의 온도 값의 평균, 표준 편차, 1사 분위, 3사 분위, 최솟값, 최댓값의 기초 통계 정보로 변환한다. 평균 온도는 총 강수량과 시적 거리가 비슷할 경우, 온도에 의한 노면 상태 변화 속도가 가속되는 정도를 설명하는 변수로 사용한다.The temperature information is converted into basic statistical information of the average, standard deviation, 1 quartile, 3 quartile, minimum value, and maximum value of the temperature values between the precipitation start time and the reference time point. The average temperature is used as a variable to explain the degree to which the rate of change of road surface conditions due to temperature is accelerated when the total precipitation and the poetic distance are similar.
표준 편차는 두 지점 사이의 온도 변화 정도로 중간에 결빙되거나, 변화 속도가 가속되는 정도를 추가로 설명한다. 1사 분위와 3사 분위, 최솟값, 최댓값은 두 시점 사이에서 낮은 온도 또는 높은 온도가 유지된 정도를 표현하여, 노면이 결빙되거나 노면 위 수분의 증발이 가속될 가능성에 대한 설명 변수로 사용할 수 있다.The standard deviation further describes the degree to which the temperature change between the two points freezes in the middle, or the rate of change is accelerated. The 1st and 3rd quartiles, minimum and maximum values represent the degree to which a low or high temperature is maintained between two points, and can be used as explanatory variables for the possibility of freezing the road surface or accelerating the evaporation of moisture on the road surface. .
한편 데이터 가공부(140)는 노면 상태 데이터에 포함된 좌표 정보를 미리 정해진 색인 값으로 변환할 수 있다. Meanwhile, the
노면의 상태는 기상 정보뿐만 아니라 관측 지점의 주변 환경에도 밀접한 관계가 있다. 주변 건물이나 나무는 그늘을 형성하여, 노면의 상태 변화 속도를 늦춘다. 저지대 온도는 고지대의 찬 공기가 가라앉아 주변보다 온도가 낮아진다. 강 주변은 습도가 높고, 교량은 다른 지역보다 노면 온도가 빠르게 변화한다.The condition of the road surface is closely related not only to weather information, but also to the surrounding environment of the observation point. The surrounding buildings and trees form shade, slowing the rate of change of the road surface. Low-lying temperatures are lower than the surroundings due to the sinking of cold air in the highlands. The humidity around the river is high, and the road surface temperature changes faster in the bridge than in other areas.
그뿐만 아니라, 교통량이 많은 지역은 노면의 건조가 빠르고, 도로의 관리가 잘 되는 도시화 고속도로의 경우, 노면이 결빙되지 않도록 지속적인 관리를 수행한다. 이러한 도로의 주변 환경은 그 경우의 수가 많고, 모든 정보를 수집하여 특성으로 가공하기 어렵다. 본 발명에서는 노면 상태 검출 지점 근처의 주변 환경 정보를 대신하여, 해당 지점의 좌표 정보를 활용하여 주변 환경 정보를 학습할 수 있다.In addition, in the case of an urbanized expressway where road surface construction is fast and road management is well maintained in areas with heavy traffic, continuous management is performed to prevent freezing of the road surface. The surrounding environment of such a road has a large number of cases, and it is difficult to collect all the information and process it into characteristics. In the present invention, instead of information on the surrounding environment near the point where the road surface condition is detected, information on the surrounding environment may be learned by using coordinate information of the corresponding point.
좌표 정보를 사용하여 주변 환경 정보를 학습할 수 있는 이유는 다음과 같다. 우선 좌표 정보를 활용하면 기상 정보가 같지만 서로 다른 노면 상태를 갖는 데이터를 분류할 수 있다. 예를 들어, 특정 시점에서의 기상 정보는 같은 AWS를 참조하는 경우 그 값이 같지만, 수집한 위치에 따라 노면 상태는 다를 수 있다.The reasons for learning surrounding environment information using coordinate information are as follows. First of all, if the coordinate information is used, data having the same weather information but different road conditions can be classified. For example, if the weather information at a specific point in time refers to the same AWS, the value is the same, but the road surface condition may be different depending on the collected location.
이는 수집한 위치에 따라 주변 환경이 달라져, 노면의 상태 역시 달라졌다는 것을 의미한다. 즉, 노면 상태를 수집한 위치의 좌표정보에 따라 동일 시점의 동일 기상 정보에 대해 노면의 상태가 달라진다고 할 수 있다. 따라서, 노면 상태 예측 모델은 이 좌표정보를 사용하여 동일 시점에 같은 기상 정보를 갖는 데이터들이 좌표 정보가 달라짐에 따라 노면 상태가 달라진다는 것을 학습할 수 있다. 결론적으로 공간상의 위치에 따라 노면의 상태가 달라질 수 있음을 예측 모델이 학습한다는 의미이며, 이는 공간상의 위치가 달라짐에 따라 변하는 주변 환경을 학습한다고 할 수 있다.This means that the surrounding environment has changed according to the collected location, and the condition of the road surface has also changed. That is, it can be said that the condition of the road surface is changed for the same weather information at the same time according to the coordinate information of the location where the road surface condition is collected. Accordingly, the road surface condition prediction model can learn that the road surface condition changes as the coordinate information of the data having the same weather information at the same time point using this coordinate information is changed. In conclusion, it means that the predictive model learns that the state of the road surface can vary depending on the location in space, which can be said to learn the surrounding environment that changes as the location in space changes.
본 발명에 따른 노면 상태 예측 모델에서 학습할 좌표 정보는 모톤 코드로 색인한 값을 사용할 수 있다. Coordinate information to be learned in the road surface condition prediction model according to the present invention may use a value indexed by a Morton code.
도 3은 본 발명의 실시예에서 이용되는 모톤 코드를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.3 is a diagram provided to explain a morton code used in an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 모톤 코드(Morton Code)는 2차원의 좌표정보를 1차원으로 색인하는 알고리즘으로, 도 3과 같이 특정 영역을 일정 크기의 격자로 나누고 왼쪽 아래 격자부터 Z 모양의 순서대로 색인 값을 정의한다. 만약 좌표 정보가 특정 격자에 포함되면, 좌표 정보는 해당 격자가 갖는 색인 값으로 표현할 수 있다. 미리 정해진 지역을 예컨대 가로 16미터, 세로 8미터의 일정 크기의 격자로 나누고, 각 격자마다 미리 정해진 방법에 따른 순서대로 색인 값을 정의할 수 있다. 미리 정해진 지역을 격자로 분할하는 크기는 실시예에 따라 달라질 수 있다.Referring to FIG. 3, the Morton Code is an algorithm for indexing 2-dimensional coordinate information in one dimension. As shown in FIG. 3, a specific area is divided into a grid of a certain size and indexed in the order of a Z shape from the lower left grid. Define the value. If the coordinate information is included in a specific grid, the coordinate information can be expressed as an index value of the corresponding grid. A predetermined area may be divided into grids having a predetermined size of, for example, 16 meters in width and 8 meters in height, and index values may be defined for each grid in an order according to a predetermined method. The size of dividing a predetermined area into a grid may vary according to embodiments.
좌표 정보 대신 모톤 코드를 사용하면 과대 적합을 방지할 수 있다. 먼저, 모톤 코드를 사용함으로써 좌표가 갖는 공간에 대한 설명력을 유지하면서, 2차원의 특성이 1차원으로 된다. 차원이 축소됨으로써, 랜덤 포레스트에서 사용하는 의사 결정 나무에서 분기에 고려해야 할 특성이 감소하고, 그에 따른 과대 적합을 피할 수 있다. 점 형태의 좌표정보를 범위형인 색인 값으로 변환함으로써 나무의 깊이를 낮춰 과대 적합을 방지할 수 있다. 좌표 정보를 그대로 사용한다면, 더 정교한 예측이 가능하나, 모든 지역을 학습하기 위해선 정교할수록 더 많은 학습 데이터가 필요하다. 만약, 충분한 데이터가 학습 되지 않는다면, 과대 적합이 발생할 수 있다.Using the Morton code instead of the coordinate information can prevent overfitting. First, the two-dimensional characteristics become one-dimensional while maintaining the explanatory power of the space possessed by the coordinates by using the Morton code. By reducing the dimensions, the characteristics to be considered for branches in the decision tree used in the random forest are reduced, and the resulting overfitting can be avoided. By converting the coordinate information in the form of a point into a range-type index value, the depth of the tree can be reduced to prevent overfitting. If the coordinate information is used as it is, more precise prediction is possible, but the more sophisticated the more learning data is needed to learn all regions. If enough data is not learned, overfitting can occur.
학습부(150)는 데이터베이스(130)에 구축된 학습 데이터를 이용하여 기상 상황에 따른 도로 노면 상태를 예측하는 노면 상태 예측 모델을 학습할 수 있다. 학습부(140)는 로지스틱 회귀 (Logistic Regression), 의사 결정 나무(Decision Tree) SVM(Support Vector Machine), k-NN(k-Nearest Neighbor), 딥 러닝 (Deep Learning) 등의 머신러닝 모델을 이용하여 도로 노면 상태 예측 모델을 학습할 수 있다. 특히 실시예에 따라 학습부(150)는 랜덤 포레스트(Random Forest)와 같이 의사 결정 나무를 사용하는 논리 기반 머신러닝 모델을 사용하는 것이 바람직하다.The
랜덤 포래스트와 같이 의사 결정 나무를 사용하는 논리 기반 머신러닝 모델은 조건에 따른 예측에 가장 적합하다. 의사 결정 나무는 나무의 노드(Node)마다 말단 노드에 속하는 데이터의 레이블(Label)이 1개가 될 수 있는 가장 최적의 조건을 계산한다. 각 내부 노드는 특정 조건에 따라 데이터들을 분기하여 각 자식 노드에게 전달한다. 또한, 부모 노드와 자식 노드는 서로 다른 조건으로 분기할 수 있다. 예측할 데이터가 최상위 노드로 입력되면, 해당 데이터는 말단 노드에 도달할 때까지 내부 노드에서 다양한 조건에 의해 분기된다. 내부 노드에서의 조건은 색인 값의 범위가 되기도 하고, 특정 기상 조건이 되기도 한다. 따라서, 의사 결정 나무 기반의 머신러닝 모델은 기상과 시간, 공간에 대한 특성을 학습하고 예측하는데 가장 적합한 모델이라고 할 수 있다. 랜덤 포레스트는 이러한 의사 결정 나무를 지정된 개수만큼 학습시킬 수 있어, 다양한 경우의 수를 고려할 수 있다. 랜덤 포레스트의 각 의사 결정 나무의 최상위 노드는 서로 다른 조건을 통해 분기하여 서로 다른 조건을 갖는 나무들을 생성한다.A logic-based machine learning model that uses decision trees, such as a random forest, is best suited for conditional prediction. The decision tree calculates the most optimal condition for each node of the tree to have one label of data belonging to an end node. Each internal node branches data according to a specific condition and delivers it to each child node. Also, the parent node and the child node can branch under different conditions. When data to be predicted is input to the highest node, the data is branched by various conditions at the inner node until reaching the end node. The conditions at the internal node can be either a range of index values or a specific weather condition. Therefore, the decision tree-based machine learning model can be said to be the most suitable model for learning and predicting characteristics of weather, time, and space. The random forest can train such decision trees as many as a specified number, and thus can consider the number of various cases. The top node of each decision tree in the random forest branches through different conditions to generate trees with different conditions.
노면 상태 예측부(160)는 학습부(150)에서 학습된 노면 상태 예측 모델을 이용하여 노면 상태 예측 지점의 노면 상태를 예측할 수 있다. 예컨대 도로를 주행하는 차량의 현재 위치에 대응하는 좌표 정보를 모톤 코드로 변환한 색인 값과 해당 위치의 기상 데이터를 노면 상태 예측 모델에 입력하여, 현재 차량이 주행하는 위치의 노면 상태 예측 결과를 출력할 수 있다. 물론 해당 차량이 목적지까지 주행하는 경로 상의 각 지점의 노면 상태 예측 결과를 출력할 수도 있다.The road surface
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 노면 상태 예측 시스템의 동작을 설명하는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an operation of a road surface condition prediction system according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 노면 상태 데이터 수집부(110)를 이용하여 노면 상태 및 노면 상태가 수집된 지점의 좌표 정보를 포함하는 노면 상태 데이터를 수집할 수 있다(S410).Referring to FIGS. 1 to 4, road surface condition data including coordinate information of a road surface condition and a point at which the road surface condition is collected may be collected using the road surface condition data collecting unit 110 (S410).
기상 데이터 수집부(120)를 통해 미리 정해진 지역의 강수 정보 및 온도 정보를 포함하는 기상 데이터를 수집할 수 있다(S420).Weather data including precipitation information and temperature information of a predetermined area may be collected through the meteorological data collection unit 120 (S420).
데이터 가공부(140)는 단계(S410)에서 수집된 노면 상태 데이터에 포함된 좌표 정보를 미리 정해진 색인 값으로 변환할 수 있다(S430). 단계(S430)에서 색인 값은 모톤 코드(Morton Code)를 사용할 수 있다.The
아울러 데이터 가공부(140)는 단계(S420)에서 수집된 기상 데이터를 미리 정해진 방법으로 가공할 수 있다(S440). 단계(S440)에서 강수량 정보는 기준 시점으로부터 역으로 찾아진 각 강수 구간의 누적 강수량을 시적 거리로 나눈 값들의 합으로 가공될 수 있다. 온도 정보는 강수 발생 시점과 기준 시점 사이의 온도 값의 평균, 표준 편차, 1사 분위, 3사 분위, 최솟값, 최댓값의 기초 통계 정보로 가공될 수 있다.In addition, the
다음으로 학습부(150)는 좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 노면 상태 데이터와 미리 정해진 방법으로 가공된 기상 데이터를 이용하여 구축되는 학습 데이터를 이용하여 노면 상태 예측 모델을 학습할 수 있다(S450).Next, the
단계(S410) 내지 단계(S450)는 추가로 학습데이터가 발생되면, 그를 반영하여 도로 노면 상태 예측 모델을 업데이트시키는 방식으로 계속적으로 수행될 수 있다.Steps S410 to S450 may be continuously performed in a manner of updating the road surface condition prediction model by reflecting the additional learning data generated.
이후 노면 상태 예측부(160)는 단계(S450)에서 학습된 노면 상태 예측 모델에 노면 상태 예측 지점의 좌표 정보에 대응하는 색인 값과 해당 지점에 대해 획득된 기상 정보를 가공한 기상 데이터를 입력하여 노면 상태 예측 지점의 노면 상태를 예측할 수 있다(S460).Thereafter, the road surface
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments are, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). array), programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
110: 노면 상태 데이터 수집부
120: 기상 데이터 수집부
130: 데이터베이스
140: 데이터 가공부
150: 학습부
160: 노면 상태 예측부110: road surface condition data collection unit
120: weather data collection unit
130: database
140: data processing unit
150: Learning Department
160: road surface condition prediction unit
Claims (10)
미리 정해진 지역의 강수 정보 및 온도 정보를 포함하는 기상 데이터를 수집하는 단계,
상기 노면 상태 데이터에 포함된 좌표 정보를 미리 정해진 색인 값으로 변환하는 단계,
좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 상기 노면 상태 데이터와 상기 기상 데이터를 이용하여 구축되는 학습 데이터를 이용하여 노면 상태 예측 모델을 학습하는 단계, 그리고
상기 노면 상태 예측 모델을 이용하여 노면 상태 예측 지점의 노면 상태를 예측하는 단계
를 포함하고,
상기 미리 정해진 지역을 일정 크기로 나눈 격자에 대응하는 색인 값으로 상기 좌표 정보를 변환하는 도로 노면 상태 예측 방법.Collecting road surface condition data including coordinate information of a road surface condition and a point at which the road surface condition was collected,
Collecting meteorological data including precipitation information and temperature information of a predetermined area,
Converting coordinate information included in the road surface condition data into a predetermined index value,
Learning a road surface condition prediction model using the road surface condition data in which coordinate information is converted into a predetermined index value and learning data constructed using the weather data, and
Predicting a road surface condition of a road surface condition prediction point using the road surface condition prediction model
Including,
A road surface condition prediction method for converting the coordinate information into an index value corresponding to a grid obtained by dividing the predetermined area by a predetermined size.
상기 색인 값은 모톤 코드(Morton Code)를 사용하는 도로 노면 상태 예측 방법.In claim 1,
The index value is a road surface condition prediction method using a Morton code.
상기 강수 정보는,
기준 시점을 기준으로 역추적하여 구해지는 강수 구간의 누적 강수량을 상기 기준 시점부터 상기 강수 구간의 강수 발생 시점까지의 시간 차이로 나눈 값으로 가공되어 상기 노면 상태 예측 모델의 설명 변수로 사용되는 도로 노면 상태 예측 방법.In claim 1,
The precipitation information,
Road surface processed as a value obtained by dividing the cumulative precipitation of the precipitation section obtained by backtracking based on the reference time point by the time difference from the reference time point to the time when precipitation occurs in the precipitation section, and used as an explanatory variable of the road surface condition prediction model State prediction method.
상기 온도 정보는,
기준 시점과 강수 발생 시점 사이의 온도 값의 평균, 표준 편차, 1사 분위, 3사 분위, 최솟값, 최댓값으로 가공되어 상기 노면 상태 예측 모델의 설명 변수로 사용되는 도로 노면 상태 예측 방법.In claim 3,
The temperature information,
A road surface condition prediction method that is processed into the average, standard deviation, 1 quartile, 3 quartile, minimum value, and maximum value of the temperature values between the reference time point and the time when precipitation occurs, and used as explanatory variables of the road surface condition prediction model.
상기 노면 상태 예측 모델은 랜덤 포레스트 기반 머신러닝 모델을 사용하는 도로 노면 상태 예측 방법.In claim 2 or 4,
The road surface condition prediction model is a road surface condition prediction method using a random forest-based machine learning model.
노면 상태 및 노면 상태가 수집된 지점의 좌표 정보를 포함하는 노면 상태 데이터를 수집하는 노면 상태 데이터 수집부,
상기 노면 상태 데이터에 포함된 좌표 정보를 미리 정해진 색인 값으로 변환하는 데이터 가공부,
좌표 정보가 미리 정해진 색인 값으로 변환된 상기 노면 상태 데이터와 상기 기상 데이터를 이용하여 구축되는 학습 데이터를 이용하여 노면 상태 예측 모델을 학습하는 학습부, 그리고
상기 노면 상태 예측 모델을 이용하여 노면 상태 예측 지점의 노면 상태를 예측하는 노면 상태 예측부
를 포함하고,
상기 미리 정해진 지역을 일정 크기로 나눈 격자에 대응하는 색인 값으로 상기 좌표 정보를 변환하는 도로 노면 상태 예측 시스템.A meteorological data collection unit that collects meteorological data including precipitation information and temperature information of a predetermined area,
A road surface condition data collection unit that collects road surface condition data including coordinate information of a road surface condition and a point at which the road surface condition is collected,
A data processing unit that converts coordinate information included in the road surface condition data into a predetermined index value,
A learning unit for learning a road surface condition prediction model using the road surface condition data in which coordinate information is converted into a predetermined index value and learning data constructed using the meteorological data, and
A road surface condition prediction unit that predicts a road surface condition of a road surface condition prediction point using the road surface condition prediction model
Including,
A road surface condition prediction system for converting the coordinate information into an index value corresponding to a grid obtained by dividing the predetermined area by a predetermined size.
상기 색인 값은 모톤 코드(Morton Code)를 사용하는 도로 노면 상태 예측 시스템.In claim 6,
The index value is a road surface condition prediction system using Morton Code.
상기 강수 정보는,
기준 시점을 기준으로 역추적하여 구해지는 강수 구간의 누적 강수량을 상기 기준 시점부터 상기 강수 구간의 강수 발생 시점까지의 시간 차이로 나눈 값으로 가공되어 상기 노면 상태 예측 모델의 설명 변수로 사용되는 도로 노면 상태 예측 시스템.In claim 6,
The precipitation information,
Road surface processed as a value obtained by dividing the cumulative precipitation of the precipitation section obtained by backtracking based on the reference time point by the time difference from the reference time point to the time when precipitation occurs in the precipitation section, and used as an explanatory variable of the road surface condition prediction model Condition prediction system.
상기 온도 정보는,
기준 시점과 강수 발생 시점 사이의 온도 값의 평균, 표준 편차, 1사 분위, 3사 분위, 최솟값, 최댓값으로 가공되어 상기 노면 상태 예측 모델의 설명 변수로 사용되는 도로 노면 상태 예측 시스템.In claim 10,
The temperature information,
A road surface condition prediction system that is processed into the average, standard deviation, 1 quartile, 3 quartile, minimum value, and maximum value of the temperature values between the reference point and the time when precipitation occurs, and used as explanatory variables of the road surface condition prediction model.
상기 노면 상태 예측 모델은 랜덤 포레스트 기반 머신러닝 모델을 사용하는 도로 노면 상태 예측 시스템.In claim 7 or 9,
The road surface condition prediction model is a road surface condition prediction system using a random forest-based machine learning model.
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