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제출문 / 최제용
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 16
1.1. 연구배경 및 필요성 17
1.1.1. 연구배경 17
1.1.2. 연구 필요성 18
1.2. 연구목적 19
1.3. 연구 수행 계획 21
1.3.1. 침수예상도 구축을 위한 최적 시나리오 개발 21
1.3.2. 위험지역 자동추출을 위한 데이터 수집·분석 및 알고리듬 개발 31
1.3.3. 당해연도 연구개발 계획 36
1.4. 기대효과 38
제2장 침수예상도 구축을 위한 최적 시나리오 개발 41
2.1. 시나리오 분석 및 시나리오 구성에 따른 침수예상도 분석 43
2.1.1. 최적 시나리오 개발을 위한 HSD 기법 적용 43
2.1.2. 부산 지점에 대한 HSD 강우 생산 45
2.1.3. 울산 지점에 대한 HSD 강우 생산 56
2.1.4. 서울 지점에 대한 HSD 강우 생산 67
2.1.5. HSD 강우첨두값 형태에 관한 보완 77
2.1.6. 시나리오에 따른 침수예상도 분석 81
2.2. Deep learning 기반 침수예상도 분석을 위한 최적 시나리오 구성 118
2.2.1. 최적 입력 자료의 조합 118
2.3. 소결론 133
제3장 위험지역 자동추출을 위한 데이터 수집 분석 및 알고리듬개발 137
3.1. 대상지역 데이터 수집 및 구축 가능한 데이터 분석 139
3.1.1. 대상지역 데이터 수집 139
3.1.2. 알고리듬을 위한 구축 가능한 데이터 분석 139
3.2. 침수예상도에 따른 위험정보 자동추출 알고리듬 개발 162
3.2.1. 시나리오별 침수예상도에 따른 위험정보의 산정 162
3.2.2. 위험정보의 자동추출 알고리듬 개발 164
3.3. 소결론 178
제4장 결론 179
참고문헌 189
서지자료 195
REPORT DOCUMENTATION PAGE 196
판권기 197
연구책임자 198
참여연구진 198
과제자문위원 198
표 2.1. 시단위 극치강우사상의 시간변화특성 분석(부산) 46
표 2.2. 분위별 첨두강우 발생 빈도(부산) 47
표 2.3. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(부산) 49
표 2.4. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 1시간, 부산) 54
표 2.5. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 2시간, 부산) 54
표 2.6. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 3시간, 부산) 55
표 2.7. 시단위 극치강우사상의 시간변화특성 분석(울산) 57
표 2.8. 분위별 첨두강우 발생 빈도(울산) 58
표 2.9. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(울산) 60
표 2.10. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 1시간, 울산) 65
표 2.11. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 2시간, 울산) 65
표 2.12. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 3시간, 울산) 65
표 2.13. 시단위 극치강우사상의 시간변화특성 분석(서울) 68
표 2.14. 분위별 첨두강우 발생 빈도(서울) 69
표 2.15. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(서울) 71
표 2.16. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 1시간, 서울) 76
표 2.17. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 2시간, 서울) 76
표 2.18. 집중지속시간별 극치강우사상에 대한 강우량 비율(지속시간 3시간, 서울) 76
표 2.19. 대저지구 Huff 분포에 따른 Gamma 해석 결과 123
표 2.20. 대저지구 2시간 HSD 분포에 따른 Gamma 해석 결과 124
표 2.21. 대저지구 3시간 HSD 분포에 따른 Gamma 해석 결과 126
표 2.22. 다대지구 Huff 분포에 따른 Gamma 해석 결과 127
표 2.23. 다대지구 2시간 HSD 분포에 따른 Gamma 해석 결과 128
표 2.24. 다대지구 3시간 HSD 분포에 따른 Gamma 해석 결과 129
표 2.25. 우정지구 Huff 분포에 따른 Gamma 해석 결과 130
표 2.26. 우정지구 2시간 HSD 분포에 따른 Gamma 해석 결과 131
표 2.27. 우정지구 3시간 HSD 분포에 따른 Gamma 해석 결과 132
표 3.1. 대상지역 선정 139
표 3.2. 시범지역 연속수치지형도 정보 140
표 3.3. 수치지형도 레이어 목록 141
표 3.4. 도로중심선 데이터 베이스 설계 145
표 3.5. 도로경계 데이터 베이스 설계 149
표 3.6. 건물 데이터 베이스 설계 152
표 3.7. 교량 데이터 베이스 설계 156
표 3-8. 교차로 데이터 베이스 설계 157
표 3.9. 입체교차부 데이터 베이스 설계 158
표 3.10. 수치지도 공간정보 DB 용량 및 레코드 개수 160
표 3.10. 등고선 세분류 항목 161
표 3.11. 용도에 따른 건물 가중치 163
표 3.12. 구분에 따른 도로 가중치 163
표 3.13. 구분에 따른 입체교차부 가중치 164
표 3.14. PostgreSQL / PostGIS 개요 165
표 3.15. 기본 제한 사항 168
표 3.16. PostGIS 공간정보 분석 기능 172
표 3.17. 도로명주소 건물 테이블 정의 174
표 3.18. 도로명주소 도로구간 테이블 정의 176
그림 1.1. 최근 주요 도시침수양상 (2016, 2017년) 18
그림 1.2. Deep learning 기법을 활용한 강우 및 침수 예측 모형 20
그림 1.3. 재난안전연구원에서 작성된 침수예상도 샘플[원문불량;p.7] 21
그림 1.4. 분위별 강우시간누적분포와 HSD Type3-2 샘플 23
그림 1.5. 서울지역 호우샘플 및 주요 기법별 200년 빈도 호우분포 23
그림 1.6. Neyman Scott pulse 강우 생성 모형 개념도 24
그림 1.7. 강우 구조 변화에 따른 호우 분포 변화 개념도 25
그림 1.8. 시나리오 구성에 따른 침수예상도 생산[원문불량;p.12] 26
그림 1.9. Deep learning 기반 침수 특성 분석[원문불량;p.13] 27
그림 1.10. RNN(Recurrent Neural Network)의 구조도 28
그림 1.11. Gamma Test를 통한 예측 모형의 입력자료 검토[원문불량;p.16] 30
그림 1.12. 모델링에 대한 일반적인 접근 31
그림 1.13. 실시간 침수위험 지역 표출을 위한 입력자료 32
그림 1.14. 수치지형도의 도로중심선 정보 33
그림 1.15. 수치지형도의 건물 정보 34
그림 1.16. 수치지형도의 도로 및 건물과 침수지역 오버레이 예시 화면 34
그림 1.17. 위험정보 선정을 위한 다차원 평가 기법 35
그림 1.18. 공간 조회의 흐름 36
그림 1.19. 당해연도 연구 개발 흐름도 37
그림 1.20. 연구결과에 대한 Data 공유[원문불량;p.23] 37
그림 2.1. 집중강우기간 특성을 반영한 극치강우분포 생산 흐름도 43
그림 2.2. 극치강우사상의 시간별 강우 비율(부산) 47
그림 2.3. 무차원 확률누가곡선 및 SCS Type 곡선(부산) 48
그림 2.4. HSD Type 3-3에 따른 무차원 확률누가곡선(부산) 49
그림 2.5. 실제 극치강우사상과 HSD 기법 적용 및 타기법 적용 비교(부산) 50
그림 2.6. HSD Type 3-3에 따른 강우시간분포(부산) 51
그림 2.7. 200년 빈도 강우시간분포 기법별 비교(부산) 52
그림 2.8. 지속시간 1시간~3시간 무차원 확률곡선 산정(부산) 54
그림 2.9. 지속시간 1시간~3시간 강우시간분포(HSD, Huff 3Q) 55
그림 2.10. 극치강우사상의 시간별 강우 비율(울산) 58
그림 2.11. 무차원 확률누가곡선 및 SCS Type 곡선(울산) 59
그림 2.12. HSD Type 4-3에 따른 무차원 확률누가곡선(울산) 60
그림 2.13. 실제 극치강우사상과 HSD 기법 적용 및 타기법 적용 비교(울산) 61
그림 2.14. HSD Type 4-3에 따른 강우시간분포(울산) 62
그림 2.15. 200년 빈도 강우시간분포 기법별 비교(울산) 63
그림 2.16. 지속시간 1시간~3시간 무차원 확률곡선 산정(울산) 64
그림 2.17. 지속시간 1시간~3시간 강우시간분포(HSD, Huff 3Q) 66
그림 2.18. 극치강우사상의 시간별 강우 비율(서울) 69
그림 2.19. 무차원 확률누가곡선 및 SCS Type 곡선(서울) 70
그림 2.20. HSD Type 3-3에 따른 무차원 확률누가곡선(서울) 71
그림 2.21. 실제 극치강우사상과 HSD 기법 적용 및 타기법 적용 비교(서울) 72
그림 2.22. HSD Type 3-3에 따른 강우시간분포(서울) 73
그림 2.23. 200년 빈도 강우시간분포 기법별 비교(서울) 74
그림 2.24. 지속시간 1시간~3시간 무차원 확률곡선 산정(서울) 75
그림 2.25. 지속시간 1시간~3시간 강우시간분포(HSD, Huff 3Q) 77
그림 2.26. 스플라인 보간법을 이용한 HSD 방법의 강우시간분포 79
그림 2.27. 확률곡선에 관한 가중치를 이용한 HSD 방법의 강우시간분포 80
그림 2.28. 연구 대상지역(대저지구) 82
그림 2.29. 연구 대상지역(다대지구) 82
그림 2.30. 지속시간 1시간의 확률강우량 83
그림 2.31. 지속시간 2시간의 확률강우량 84
그림 2.32. 지속시간 3시간의 확률강우량 84
그림 2.33. 1시간 확률강우량 HSD Type 2-3 분포 85
그림 2.34. 1시간 확률강우량 HSD Type 3-3 분포 85
그림 2.35. 2시간 확률강우량 HSD Type 3-5 분포 86
그림 2.36. 3시간 확률강우량 HSD Type 2-7 분포 87
그림 2.37. 6시간 지속시간을 가지는 실제호우[원문불량;p.74] 88
그림 2.38. SWMM 구축 결과(대저지구) 91
그림 2.39. SWMM 구축 결과(다대지구) 92
그림 2.40. 2차원 해석을 위한 연구유역의 지형 데이터 자료(부산)[원문불량;p.79] 93
그림 2.41. 기상청(ASOS) 관측 강우자료(08월25일) 94
그림 2.42. 대저 지구에서의 침수구역에 대한 NDMS와의 비교 95
그림 2.43. 1시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 96
그림 2.44. 2시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 96
그림 2.45. 3시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 97
그림 2.46. 1시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 20~40분) 97
그림 2.47. 2시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 30~70분) 98
그림 2.48. 3시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 50~110분) 98
그림 2.49. 기상청(ASOS) 관측 강우자료(07월 15일) 99
그림 2.50. 다대 지구 침수흔적도와의 비교 100
그림 2.51. 1시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 101
그림 2.52. 2시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 102
그림 2.53. 3시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 103
그림 2.54. 1시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 20~40분) 104
그림 2.55. 2시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 30~70분) 105
그림 2.56. 3시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 50~110분) 106
그림 2.57. 연구 대상지역(우정지구) 107
그림 2.58. SWMM 구축 결과(우정지구) 108
그림 2.59. 2차원 해석을 위한 연구유역의 지형 데이터 자료(울산) 109
그림 2.60. 기상청(ASOS) 관측 강우자료(08월25일) 109
그림 2.61. 우정지구에서의 침수구역에... 110
그림 2.62. 1시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 111
그림 2.63. 2시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 112
그림 2.64. 3시간 Huff 분포 확률강우량에 따른 침수예상도 113
그림 2.65. 1시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 20~40분) 114
그림 2.66. 2시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 30~70분) 115
그림 2.67. 3시간 HSD 분포 확률강우량에 따른 침수예상도(첨두발생 50~110분) 116
그림 2.68. 강우시나리오 별 침수예상도 DB 구축 117
그림 2.69. 시나리오 별 불확실성 검토를 위한 Gamma 해석과정[원문불량;p.105] 119
그림 2.70. Gamma Test의 흐름도 122
그림 2.71. 대저 지구의 Huff 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 124
그림 2.72. 대저 지구의 2시간 HSD 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 125
그림 2.73. 대저 지구의 3시간 HSD 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 127
그림 2.74. 다대 지구의 Huff 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 128
그림 2.75. 다대 지구에의 2시간 HSD 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 129
그림 2.76. 다대 지구의 3시간 HSD 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 130
그림 2.77. 우정 지구의 2시간 HSD 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 131
그림 2.78. 우정 지구의 3시간 HSD 입력 자료에 대한 Gamma 해석 결과 132
그림 3.1. 전국데이터에서 연구대상지역에 대한 데이터 추출 142
그림 3.2. 대상지역 도로중심선 추출... 143
그림 3.3. 수치지형도 도로중심선 테이블 내용[원문불량;p.130] 144
그림 3.4. 대상지역 도로경계 추출(대저지구, 다대지구, 우정지구) 147
그림 3.5. 수치지형도 도로경계 테이블 내용 148
그림 3.6. 대상지역 건물 추출(대저지구, 다대지구, 우정지구) 150
그림 3.7. 수치지형도 건물 테이블 내용 151
그림 3.8. 대상지역 교차로, 교량, 입체교차부 추출(대저지구, 다대지구, 우정지구) 154
그림 3.9. 대상지역 교차로, 교량, 입체교차부 테이블 내용 155
그림 3.10. 수치지형도를 이용한 DEM 작성 161
그림 3.11. PostGIS 구조 166
그림 3.12. GIST 인덱싱 방식 167
그림 3.13. PostgreSQL 프로세스 구조 169
그림 3.14. query를 이용한 좌표계 수정[원문불량;p.156] 170
그림 3.15. PostGIS를 이용한 공간 데이터베이스 생성 및 시각화과정[원문불량;p.157] 171
그림 3.16. 공간쿼리 예시 화면 172
그림 3.17. 반경 200m 주변 3층 이상 건물 데이터 시각화 예시 화면 173
그림 3.18. 도로명주소를 이용한 역지오코딩 177
그림 4.1. 강우-침수심에 대한 Deep learning 적용 187
그림 4.2. Pixel을 이용한 Deep learning 적용 방법 188
그림 4.3. 연차별 연구계획 Road Map 188
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