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유전자알고리즘을 이용한 강우강도식 매개변수 추정에 관한 연구(II): 장.단기간 구분 방법의 제시
Parameter Estimation of Intensity-Duration-Frequency Formula Using Genetic Algorithm(II): Separation of Short and Long Durations 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.40 no.10 = no.183, 2007년, pp.823 - 832  

신주영 (연세대학교 대학원 토목공학과) ,  김태순 (연세대학교 사회환경시스템공학부 BK21) ,  김수영 (연세대학교 대학원 토목공학과) ,  허준행 (연세대학교 사회환경시스템공학부 토목환경공학과)

초록
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본 연구에서는 강우강도식매개변수를 추정하기 위해서 다목적 유전자알고리즘목적함수로 RMSE와 RRMSE를 적용하여 보다 객관적인 기준으로 장 단기간을 구분하는 방법을 제시하였다. 매개변수를 추정하기 위한 장 단기간을 구분하는 방법으로는 정확도를 기준으로한 방법과 그래프상의 접점을 이용하는 방법을 적용하였으며, 기상청에서 관리하는 22개 지점에 대하여 국내에서 널리 사용되고 있는 강우강도식을 이용하여 그 적용성을 살펴보았다. 매개변수를 추정하는 방법에 있어서는 재현기간별로 매개변수를 구하는 방법의 정확도를 평가하였으며, 장 단기간을 구분하는 방법과 함께 재현기간별로 매개변수를 구하는 방법을 적용하였다. 국내에서 널리 사용되고 있는 세 가지 형태의 강우강도식 중에서 가장 높은 정확도를 얻을 수 있는 것은 허준행 등(1999)이 개발한 강우강도식인 것으로 나타났고, 기존의 선형회귀분석을 통해서 매개변수를 추정하는 것보다 다목적 유전자알고리즘을 적용한 결과가 더 높은 정확도를 보여주는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the separation of short and long durations for estimation the parameters of IDF curve is suggested by using Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA). Objective functions are to minimize root mean squared error (RMSE) and relative RMSE between observed and computed values. The criteria...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 단기간을 구분하는 경우와 하지 않는 경우의 정확도 비교, 앞서 언급한 세 가지 강우강도식을 이용할 경우 각각의 강우강도식이 가지는 정확도 비교, 그리고 장 . 단기간 구분방법에 따른 정확도를 비교해서 국내에 가장 적합한 강우강도식의 매개변수 추정방법을 제시하고자 하였다.
  • 이렇게 장 . 단기간에 해당하는 지속기간을 나누는데 있어서 독측으로 지속기간을 구분하는 것이 아닌 보다 객관적인 기준을 제시하고자 한다. 여기서는 주로 허준행 등(1999)이 개발한 강우강도식을 중심으로 평균제곱근오차(Root Mean Squared Error, RMSE) 와 평균제곱근상대오차(Relative Root Mean Squared Error, RRMSE) 를 동시에 최적화 시키는 형태의 다목적 최적화 문제의 해를 구하는 방법을 통해서 강우강도식의 매개변수를 구하는 방법을 제시하였다.
  • Table 3 은 22개 대상지점에 대하여 COMBL1과 COMBL2 그리고 장 . 단기간을 구분하지 않고 RMSE만을 최소화시키는 단일 목적으로 사용하여 추정한 매개변수(단일매개변수)의 RMSE와 RRMSE 그리고 결정계수를 구해서 평균한 결과를 비교해 놓은 표이다.
  • 본 연구는 보다 정확도가 높은 강우강도식의 매개변수를 추정하기 위해서 다목적 유전자알고리즘 기법을 적용한 연구로 여러가지 다양한 방법을 이용하여 가장 효율적으로 매개변수를 주정하는 방법을 제시하고자 하였다. 현재 국내에서 널리 사용되는 강우강도식은 가장 기본적인 형태를 가지고 있는 Talbot, Sherman, Japanese 형의 강우강도식을 활용한 통합형(이원환, 1980)과 함께 재현기간별로 매개변수 중의 일정 부분을 서로 다르게 추정하는 이원환 등(1993)이 개발한 한국대표확률강우강도식, 그리고 재현기간과 상관없이 서로 같은 매개변수를 사용하면서도 정확도는 높은 허준행 등(1999)이 개발한 식이 사용되고 있다.
  • 과정을 거치게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 파레토최적해의 검토를 위해서 구해진 파레토프론트상의 양쪽 끝점에 위치하는 파레토최적해에 상응하는 매개변수를 이용한 결과값을 비교해 보았다. 즉, 아래의 Fig.
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참고문헌 (10)

  1. 국립방재연구소 (2002). FARD2002사용자설명서. 연세대학교 

  2. 이원환 (1980). '도시 하천 및 하수도 개수계획상의 계획 강우량 설정에 관한 추계학적 해석.' 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제28권, 제4호, pp. 81-94 

  3. 이원환, 박상덕, 최성열 (1993). '한국대표확률강우강도식의 유도.' 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제13호, 제11호, pp. 115-120 

  4. 한국건설기술연구원 (2000). 강우자료 추출 및 확률강우량 산정프로그램 개발 

  5. 허준행, 김경덕, 한정훈 (1999). '지속기간별 강우자료 의 적정분표형 선정을 통한 확률강우강도식의 유도.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제32권, 제3호, pp. 247-254 

  6. Deb, K. (2001). Multi-objective optimization using evolutionary algorithms. John Wiley & Sons, Chichester 

  7. Deb, K, Pratap, A, Agarwal, S., and Meyarivan, T (2002). 'A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II.' Evolutionary Computation, IEEE Transactions on, Vol. 6, No.2, pp. 182-197 

  8. di Pierro, F., Khu, S. T, and Savi, D. A. (2007). 'An investigation on preference order ranking scheme for multiobjective evolutionary optimization.' Evolutionary Computation, IEEE Transactions on, Vol. 11, No.1, pp. 17-45 

  9. Goldberg, D. E. (1989). Genetic algorithms in search, optimization & machine learning. Addison Wesley, Reading, Massachusetts 

  10. Tan, K. C., Khor, E. F., and Lee, T. H. (2005). Multiobjective evolutionary algorithms and applications. Springer, London 

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