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2차원 침수해석을 위한 수리학적 건물 일반화 기법의 적용
Application of Hydro-Cartographic Generalization on Buildings for 2-Dimensional Inundation Analysis 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.18 no.2, 2015년, pp.1 - 15  

박인혁 (충북대학교 도시공학과) ,  진기호 (충북대학교 도시공학과) ,  전가영 (충북대학교 도시공학과) ,  하성룡 (충북대학교 도시공학과)

초록
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인류의 문명의 시작된 이래 도시유역의 침수는 거주민과 해당지역의 시설에 화학적이고 물리적인 피해를 입혀왔다. 최근의 연구는 도시홍수와 침수를 해석을 위한 모델과 지형자료의 통합에 관한 연구가 주를 이뤄왔다. 그러나 2차원 모델의 구축과정에 많은 시간이 소요되고 높은 데이터 처리기술을 요구하는 경향이 있다. 게다가 건물의 격자화 과정에서 의도치 않는 격자가 발생하게 되어 해석결과의 신뢰도를 떨어뜨리기 때문에 고해상도의 데이터 구득과 모형을 구축하더라도 건물의 처리기법에 따라 해석결과가 달라진다. 따라서 2차원 침수해석모형의 건물의 자료를 입력 시에는 이러한 왜곡현상을 최소화 할 수 있도록 건물의 일반화 처리 혹은 건물의 직교성 확보 등의 전처리가 필요하다. 이에 본 연구의 목적은 2차원 침수해석결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 건물의 일반화 기법을 개발하고 건물의 일반화에 따른 영향을 검토하는데 있다. 연구결과, 도시지역의 2차원 침수해석결과의 신뢰도를 향상시키기 위해서는 각종 수치지도로부터 DBM(Digital Building Model)을 생성하고 본 연구에서 제안한 방법 Aggregation-Simplification을 적용하여 건물의 일반화를 수행하는 것이 바람직하며 각 기법의 임계값은 대상지역의 건물의 공간적인 특성을 고려하여 설정하되 건물의 평균 간격과 건물 간격의 표준편차를 더한 값을 초과하지 않는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Urban flooding threatens human beings and facilities with chemical and physical hazards since the beginning of human civilization. Recent studies have emphasized the integration of data and models for effective urban flood inundation modeling. However, the model set-up process is tend to be time con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 정밀하고 상세한 정보를 가지고 있는 LiDAR 데이터와 수치지도를 이용하여 DBM(Digital Building Model)을 생성하고, 2차원 침수해석모형의 해석정확도를 향상시킬 수 있는 건물 일반화(Building Generalization) 기법을 개발하는데 목적이 있다.
  • 본 연구는 항공 LiDAR 측량과 수치지도로부터 도시유역의 정밀한 DBM을 생성하고 이를 활용하여 건물의 일반화기법을 개발하고 2차원 침수해석모형을 통해 적용성을 평가한 연구로, 연구 결과는 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 수치해석결과의 신뢰도 향상을 위한 건물의 일반화 기법의 개발 및 적용이 목적이므로, Gestalt 시지각 이론 기반 일반화 기법 중 건물 왜곡이 최소화되는 기법을 선행 연구(Li et al., 2004; Droppova, 2011) 등을 통해서 고찰하고, ArcGIS의 일반화 기법 중에서 건물 왜곡도가 최소화되는 기법을 Elimination, Simplification, Aggregation의 세 가지로 선별하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이중배수체계란 무엇인가? 이중배수체계는 과거 도시침수에서 활용되던 해석모형의 단점인 지표면 월류량 등이 없어지거나 맨홀에 저류된다는 가정을 보완하기 위해 탄생한 개념으로 지표면 유출수의 관거 내 재유입을 설명하기 위해 지표면 유출과 관거 유출을 각각 관련 방정식과 매개변수 등을 통해 해석하고 각 해석결과를 연동하여 모의하는 방식이다(Park and Ha, 2013). 본 연구에서 활용한 이중배수체계 모형은 XP-SWMM 2D 모형으로 미국 EPA의 SWMM (Storm Water Management Model)모형과 호주 WBN사에서 개발한 2차원 침수해석용 Full Dynamic 엔진인 TUFLOW(Two dimensional Unsteady FLOW)를 결합한 모형이다.
본 연구에서 활용한 이중배수체계 모형이, 재해도 작성을 위해 제공하는 것은? 본 모형은 1차원 배수관망 해석은 물론 2차원 지표수 흐름을 해석할 수 있도록 개발되었으며 표고자료 입력시 자체적인 DTM(Digital Terrain Model)을 생성하여 지표수의 동적인 흐름을 모의할 수 있다. 또한 저류지 최적 설계를 위한 별도의 모듈을 제공하고 있으며 재해도 작성을 위한 다양한 위험도 평가기법을 제공한다. 본 모형의 지배방정식은 다음과 같다(식 1).
레스터 데이터의 일반화는 어떻게 구분할 수 있나? 레스터 데이터의 일반화는 관심 영역 내에서 수행하는 기법(Region group, Nibble, Shrink, Thin, Expand), 영역의 경계에서 수행하는 기법(Boundary clean, Majority filter), 해상도를 조절하는 기법(Aggregate) 등으로 구분할 수 있다.
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참고문헌 (23)

  1. Bales, J.D. and C.R. Wagner. 2009. Sources of uncertainty in flood inundation maps. Journal of Flood Risk Management 2:139-147. 

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  4. Droppova, V. 2011. The tools of automated generalization and building generalization in an ArcGIS environment. Slovak Journal of Civil Engineering XIX(1):1-7. 

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  6. Fewtrell, T.J., P.D. Bates and N.M. Hunter. 2008, Evaluating the effect of scale in flood inundation modelling in urban environments. Hydrological Processes 22:5107-5118. 

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  8. Horritt, M.S. and P.D. Bates. 2011. Effects of spatial resolution on a raster based model of flood flow. Journal of Hydrology 253:239-249. 

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  10. Lee, C.H., K.Y. Han and J.S. Kim. 2006. Urban inundation analysis by applying with GIS. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 9(2):115-125 (이창희, 한건연, 김지성. 2006. GIS를 이용한 도시지역 침수 해석. 한국지리정보학회지 9(2):115-125). 

  11. Lee, J.Y., G.H. Jin and S.R. Ha. 2014. Analysis of urban inundation considering building footprints based on dualdrainage scheme. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 17(4):40-51 (이정영, 진기호, 하성룡. 2014. 건물의 영향을 고려한 이중배수 체계기반 침수해석. 한국지리정보학회지 17 (4):40-51). 

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  14. Mingnot, E., A. Paquier and S. Haider. 2006. Modeling floods in a dense urban area using 2D shallow water equation. Journal of Hydrology 327(1-2):186-199. 

  15. Neelz, S., G. Pender, I. Villanueva, M. Wilson, N.G. Wright, P. Bates, D. Mason and C. Whitlow. 2006. Using remotely sensed data to support flood modelling. Water Management 159. 

  16. Park, I.H., J.Y. Lee, J.H. Lee and S.R. Ha. 2014. Evaluation of the cause of inundation in a repeatedly flooded zone in the city of Cheongju, Korea using a 1D/2D model. Water Science & Technology 69(11):2175-2183. 

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  18. Sanders, B.F. 2007. Evaluation of on-line DEMs for flood inundation modeling. Advanced in Water Resources 30:1831-1843. 

  19. Schubert, J.E. and B.F. Sanders. 2012. Building treatments for urban flood inundation models and implications for predictive skill and modeling efficiency. Advances in Water Resources 41:49-64. 

  20. Schubert, J.E., B.F. Sanders, M.J. Smith and N.G. Wright. 2008. Unstructured mesh generation and landcover-based resistance for hydrodynamic modeling of urban flooding. Advances in Water Resources 31:1603-1621. 

  21. Seoul Metropolitan Government. 2012. The master plan of disaster reduction measures installation such as Sinwol underground water discharge tunnel in downtown (서울특별시. 2012. 신월 빗물 저류배수시설 등 방재시설 확충 기본계획보고서). 

  22. Tsubaki, R. and L. Fujuta. 2010. Unstructured grid generation using LiDAR data for urban flood modeling. Hydrological Processes 24(11):1404-1420. 

  23. Tsubaki, R. and Y. Kawahara. 2013. The uncertainty of local flow parameters during inundation flow over complex topographies with elevation errors. Journal of Hydrology 486:71-87. 

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