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문제 정의
- 본 연구에서는 소유역 수문자료를 효율적으로 관리할 수 있는 관계형 데이터베이스를 이용한 수문 자료관리시스템(HDMS)을 개발하였다"개발된 수문 자료관리시스템을 이용하여 경기도 화성시에 위치한 시험유역을 대상으로 적용성을 시험하였다. 본 연구의 내용을 요약하면 다음과 같다.
- 따라서, 본 연구의 목적은 소규모 단위로 운영되고 있는 시험유역에서의 신뢰성 있는 수문자료 확보를 위하여 관측.조사된 수문자료를 안정적으로 수집하고 저장할 수 있는 데이터베이스를 구축하고, 반복되는 자료검색 및 자료추출 등의 작업을 효율성 있게 수행할 수 있도록 하며 자료의 이상여부를 항시 검토하고수문자료 품질을 관리할 수 있는 수문자료관리시스템 (Hydrologic Data Management System, HDMS)을 개발하고 시험유역에 적용하여 시스템의 적용성을 보여주는데 있다.
제안 방법
- ① MySQL 5.0을 이용하여 수문자료 관리를 위한 관계형 데이테베이스를 설계하였으며, 수문자료 데이터베이스는 17개의 테이블로 구성하였다.
- ② 수문자료관리시스템(HDMS)은 자료검색시스템 자료관리 시 스템, 자료분석 시 스템으로 구성 하였으며, MS Visual Basic 6.0을 이용하여 윈도우 기반의 시스템을 개발하였다. 경기도 화성시에 위치한 시험유역을 대상으로 유역자료와 수문자료를 입력하여 관리하여 HDMS의 적용성을 시험하였다.
- 0을 이용하여 윈도우 기반의 시스템을 개발하였다. 경기도 화성시에 위치한 시험유역을 대상으로 유역자료와 수문자료를 입력하여 관리하여 HDMS의 적용성을 시험하였다.
- 1에 나타난 바와 같다. 관측소 명칭을 저장하는 station_data_list 테이블, 입력자료 형태를 저장하는 data_type_list 테이블, 확정수위 자료를 저장하는 waterjevel 테이블, 확정 유량 자료를 저장하는 water_flow 테이블, 잠정 수위 자료를 저장하는 cal_water_level 테이블, 잠정유량 자료를 저장하는 cal_water_flow 테이블, 압력식 수위계를 통해 수집되는 압력수위자료를 저장하는 water, pressure 테이블, 강우량 자료를 저장하는 water_ rainfall 테이블, 소유역별 유역특성현황을 저장하는 watershed_status 테이블, 출장관련 자료를 저장하는 trip_record 테이블과 trip_etc 테이블, 압력수위를 수위로 변화하는 식의 매개변수를 저장하는 stage_coef 테이블, 수위-유량 관계식의 매개변수를 저장하는 discharge_coef 테이블, 유량측정성과 자료를 저장하는 measure_section 테이블, 유량측정성과 분석결과를 저장하는 discharge_measure 테이블, 입력파일 현황을 저장하는 file_data 테이블, 시스템 보안유지를 위한 관리자명단 자료를 저장하는 security 테이블로 구성하였다.
- 일반사용자. 등급으로 나누어 관리하도록 설계하였다. 관리자 등급은 모든 시스템으로의 접근이 가능하며, 기존 내부 자료를 변경하거나 갱신 및 삭제할 수 있는 등급이며, 일반사용자 등급은 시스템의 정보 및 기존 자료를 변경하거나 갱신 및 삭제할 수 없지만, 원하는 자료를 검색하여 필요한 자료를 가져갈 수 있다.
- 또한 사용자의 편의를 위해 검색한 자료를 텍스트 파일 형식으로 추출하여 파일로 저장할 수 있도록 구성하였다.
- 본 연구에서 개발된 HDMS을 적용하여 발안 시험유역 강우, 수위, 유량 등 기존의 수문자료를 데이터베이스에 저장하고 각 시스템 모듈의 적용성을 시험하였다. Fig.
- 2003). 본 연구에서는 MySQL 5.0(MySQL AB, 2006)을 사용하여 데이터베이스를 설계하였다.
- 시험유역의 유량측정성과를 이용하여 유도한 수위- 유량 관계식의 적절성을 알아 볼 수 있도록 하기위하여유출율 분석 모듈은 선택한 기간의 데이터베이스에 저장된 유량 및 강우량 소유역 면적을 이용하여 월별 유출율 및 연유출율을 산정하고 그래프로 도시화 할 수 있도록 구성되었다.
- 유량측정성과 불확실도 분석 모듈을 통해 유량 측정 전에 예측되는 불확실도 수준을 평가하여 요구되는 수준을 만족하기 위한 하폭, 유속 측정시간, 측점 수 등을 결정하여 측정의 정확성을 향상시키고, 유량 측정 후에는 시험유역에서 조사된 유량측정성과를 입력하여 불확실도 분석을 실시하여 최종적인 불확실도를 분석하여 자료의 품질수준을.평가하였다.
- 유줄율 산정 모듈은 유도된 수위-유량 관계식과 유역면적, 선택기간에 저장된 유량 및 강우량을 이용하여 월별 유출율 및 연평균 유출율을 산정해 줌으로써 수위 -유량 관계식의 적정성을 확인하고 분석하는 작업을 용이하게 해주어 능률있는 작업을 가능케 하였다. Fig.
- 2와 같이 자료검색시스템, 자료관리시스템 자료분석 시스템으로 구성되었다. 자료검색시스템은 입력된 자료의 검색을 통해 사용자가 선택한 자료기간에 대한 수문자료와 현장자료의 검색 결과를 도시하여 보여줄 수 있도록 하여 수시로 반복되는 검색과정을 용이하도록 설계하였다. 자료관리시스템은 관측지점별, 시간단위별로 화면입력과 파일입력이 가능하며 자료의 저장, 갱신을 통해 현장에서 획득한 수문 자료를 효과적으로 관리할 수 있도록 하였고, 새로운 자료가 생길 때마다 파일을 생성하게 되어 자료가 손실되거나 변형되는 경우가 많이 발생하는 문제점을 해결할 수 있도록 설계하였다.
- 하였다. 자료관리시스템은 관리자가 관측지점 별, 시간단위 별로 화면입 력과 파일입 력을통해 현장에서 구득한 자료를 일정한 형식으로 데이터베이스에 저장하여 관리함으로써 안정적인 자료관리를 가능케 하였다.
- 자료검색시스템은 입력된 자료의 검색을 통해 사용자가 선택한 자료기간에 대한 수문자료와 현장자료의 검색 결과를 도시하여 보여줄 수 있도록 하여 수시로 반복되는 검색과정을 용이하도록 설계하였다. 자료관리시스템은 관측지점별, 시간단위별로 화면입력과 파일입력이 가능하며 자료의 저장, 갱신을 통해 현장에서 획득한 수문 자료를 효과적으로 관리할 수 있도록 하였고, 새로운 자료가 생길 때마다 파일을 생성하게 되어 자료가 손실되거나 변형되는 경우가 많이 발생하는 문제점을 해결할 수 있도록 설계하였다. 자료분석시스템은 저장된 수문 자료로부터 유역의 다양한 수문학적 통계자료를 제공하며 또한 저장된 수문자료의 품질을 평가하여 자료의 일관성 있는 관리를 가능하게 하도록 설계하였다.
- 자료분석시스템은 관리자가 입력된 자료를 분석하여 획득한 관측자료의 정확성 및 신뢰성 여부를 검토할 수 있도록 유량측정성과 불확실도 분석 모듈, 수위-유량 관계 분석 모듈, 유출율 산정 모듈로 구성되었다.
- 자료관리시스템은 관측지점별, 시간단위별로 화면입력과 파일입력이 가능하며 자료의 저장, 갱신을 통해 현장에서 획득한 수문 자료를 효과적으로 관리할 수 있도록 하였고, 새로운 자료가 생길 때마다 파일을 생성하게 되어 자료가 손실되거나 변형되는 경우가 많이 발생하는 문제점을 해결할 수 있도록 설계하였다. 자료분석시스템은 저장된 수문 자료로부터 유역의 다양한 수문학적 통계자료를 제공하며 또한 저장된 수문자료의 품질을 평가하여 자료의 일관성 있는 관리를 가능하게 하도록 설계하였다. 또한메 뉴식 으로 구성 된 사용자편 의 시 스템 (Graphical User Interface, GUI)을 통해 사용자가 원하는 작업을 쉽게 할 수 있도록 시스템을 구성하였으며, 윈도우 기반의 수문 자료관리시스템의 개발을 위한 소프트웨어는 MS Visual Basic 6.
대상 데이터
- HDMS의 데이터베이스는 총 17개의 테이블로 구성하였으며, 각 테이블의 이름과 내용은 Table 1과 같으며, 각 테이블 사이의 관계 및 구조는 Fig. 1에 나타난 바와 같다. 관측소 명칭을 저장하는 station_data_list 테이블, 입력자료 형태를 저장하는 data_type_list 테이블, 확정수위 자료를 저장하는 waterjevel 테이블, 확정 유량 자료를 저장하는 water_flow 테이블, 잠정 수위 자료를 저장하는 cal_water_level 테이블, 잠정유량 자료를 저장하는 cal_water_flow 테이블, 압력식 수위계를 통해 수집되는 압력수위자료를 저장하는 water, pressure 테이블, 강우량 자료를 저장하는 water_ rainfall 테이블, 소유역별 유역특성현황을 저장하는 watershed_status 테이블, 출장관련 자료를 저장하는 trip_record 테이블과 trip_etc 테이블, 압력수위를 수위로 변화하는 식의 매개변수를 저장하는 stage_coef 테이블, 수위-유량 관계식의 매개변수를 저장하는 discharge_coef 테이블, 유량측정성과 자료를 저장하는 measure_section 테이블, 유량측정성과 분석결과를 저장하는 discharge_measure 테이블, 입력파일 현황을 저장하는 file_data 테이블, 시스템 보안유지를 위한 관리자명단 자료를 저장하는 security 테이블로 구성하였다.
- 데이터베이스를 안전하게 보호하고 외부에 의한' 손상을 방지하기 위하여 시스템 보안 둥급을 관리자 등급과 일반사용자. 등급으로 나누어 관리하도록 설계하였다.
- 본 연구에서 개발된 HDMS의 적용성 및 효율성을 평가하기 위하여 선정된 시험유역은 경기도 화성시 발안 면과 팔탄면에 위치한 발안 시험유역으로 1996년부터 서울대학교 지역시스템공학과에서 수문관측을 실시하고 있다. 유역면적은 29.
이론/모형
- 자료분석시스템은 저장된 수문 자료로부터 유역의 다양한 수문학적 통계자료를 제공하며 또한 저장된 수문자료의 품질을 평가하여 자료의 일관성 있는 관리를 가능하게 하도록 설계하였다. 또한메 뉴식 으로 구성 된 사용자편 의 시 스템 (Graphical User Interface, GUI)을 통해 사용자가 원하는 작업을 쉽게 할 수 있도록 시스템을 구성하였으며, 윈도우 기반의 수문 자료관리시스템의 개발을 위한 소프트웨어는 MS Visual Basic 6.0(Microsoft, 1999)을 사용하였다.
성능/효과
- DBMS는 전체의 데이터를 집중해서 저장하고 관리하며, 이 데이터를 쉽고 효율적으로 사용할 수 있도록 도와주는 여러 가지 도구들을 제공하는 소프트웨어 페키지이며, 이 DBMS를 사용할 경우 데이터를 중복없이 통합할 수 있으며 효율적인 저장구조를 이용하여 저장할 수 있는 기능이 제공되며, 보안기능, 회복기능, 동시성 제어, 성능의 감시 등과 같은 데이터에 대한 관리기능이 제공된다(김진호, 1993). DBMS가 가지는 이러한 특징들은 기존에 스프레트쉬트를 이용하여 수문자료를 관리하던 자료관리시스템이 지니는 자료의 중복, 변형, 손실, 데이터 파일의 증가에 따른 관리의 어려움 등의 단점들을 보완해 줄 수 있으며, DBMS의 또 다른 특징인 여러 이용자가 자료를 동시에 공동으로 이용할 수 있는 동시 공용성, 사용자의 요구에 대한 즉각적인 응답이 이루어지는 실시간 접근성, 수시로 반복되는 자료의삽입, 삭제, 갱신 의용 이성, 데이터에 대한 조건으로 원하는 결과 검색 의용 이성 등이 자료 이용의 효율성을 높여준다.
- Fig. 10은 2002년부터 2005년까지의 HP#1 지점의 유량측정성과별 총 불확실도를 분석한 결과이며, 2003 년 4월 중순이후로 HDMS의 불확실도 분석모듈을 통해 유량측정을 관리한 결과 10% 이상이었던 총 불확실 도가 10% 이내로 감소되어 정확도가 개선되었다. Fig.
- HDMS의 자료검색시스템은 입력된 자료의 검색을 통해 사용자가 선택한 자료기간에 대한 수문 자료와 현장자료의 검색결과를 도시하고 텍스트 파일로 저장할 수 있어 수문자료의 검색 및 획득을 용이하게 하였다. 자료관리시스템은 관리자가 관측지점 별, 시간단위 별로 화면입 력과 파일입 력을통해 현장에서 구득한 자료를 일정한 형식으로 데이터베이스에 저장하여 관리함으로써 안정적인 자료관리를 가능케 하였다.
- ④ HDMS의 자료분석시스템은 불확실도 분석 모듈을 이용해 유량측정성과의 불확실도를 분석하여 시험유역에서 조사된 유량측정성과 자료에 대한 정확성 및 신뢰성을 간접적으로 평가할 수 있게 하여 자료의 품질관리를 가능케 하였고, 수위-유량 관계 분석 모듈을 이용해 수위-유량관계에 필요한 유량측정성과의 검색과 관계식 유도 및 도시화를 편리하게 하였으며, 유출량 분석 모듈을 이용해 수위-유량 관계식의 적정성을 평가할 수 있게 하여 수문자료의 분석 및 품질평가를 가능케 하였다.
- 발안 시험유역에서 수집된 강우, 수위, 유량자료 등을 자료검색시스템을 이용하여 시간단위 및 검색 기간 등을 선택하여 검색하고 검색된 결과를 텍스트 파일로 저장하여 개인적으로 보관할 수 있어 수문자료의 검색 및 획득이 용이하였다. Fig.
- 발안 시험유역에서 수집된 자료를 자료관리시스템을 이용하여 데이터베이스에 저장하여 관리함으로써 자료가 일관성 있고 안정적으로 관리되었으며, 관리자 등급으로 등록된 사람만이 자료관리시스템을 이용할 수 있어서 시스템의 효율적 관리가 가능하였고, 저장된 자료를 외부로부터 보호할 수 있었다. Fig.
- 본 연구에서 개발된 HDMS를 이용하여 체계적이고 효율적인 수문자료 관리, 구득된 자료의 품질관리를 통한 자료의 정보력과 가치 제고, 저장된 수문 자료로부터 다양한 수문통계자료의 생성이 가능하였다. 따라서 본연구에서 개발된 HDMS는 소규모 단위 유역 규모의 수문 자료를 효과적으로 관리하는 데 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 12는 유량측정성과 결과를 검색하여 수위-유량관계식을 유도한 결과를 보여주고 있다. 수위-유량 관계 분석 모듈을 통해 유량측정성과 결과를 지점별, 시간 기간별로 검색하고 관계식을 바로 확인할 수 있어 자료 분석이 용이하였고, 조사한 유량측정성과의 이상 여부를 쉽게 확인할 수 있어 자료의 품질관리 측면에서도 효과적이었다.
후속연구
- 수문통계자료의 생성이 가능하였다. 따라서 본연구에서 개발된 HDMS는 소규모 단위 유역 규모의 수문 자료를 효과적으로 관리하는 데 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
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