초록 ▼

1차년도
${\circ}$ 국내 전문가시스템 활용 분야 조사
${\circ}$ 전문가에 의한 제반 지식 습득 및 이의 성장 방안 연구
${\circ}$ 도로설계 지식베이스 구축
- 평면 선형적용 지식, 종단선형적용 지식, 배수설계 지식, 포장설계 지식 등을 DB화 하여 최적화 모듈에서 사용
${\circ}$ 도로 지식 정보 구축 현황 조사
- 국내 도로설계 기준 및 지침
- 한국도로공사 설계심의 자문사례
- 도로

1차년도
${\circ}$ 국내 전문가시스템 활용 분야 조사
${\circ}$ 전문가에 의한 제반 지식 습득 및 이의 성장 방안 연구
${\circ}$ 도로설계 지식베이스 구축
- 평면 선형적용 지식, 종단선형적용 지식, 배수설계 지식, 포장설계 지식 등을 DB화 하여 최적화 모듈에서 사용
${\circ}$ 도로 지식 정보 구축 현황 조사
- 국내 도로설계 기준 및 지침
- 한국도로공사 설계심의 자문사례
- 도로설계 각 공종별 건설단가 고려(토공, 교량, 토널, 배수시설)
- 고속도로 설계 및 선형개발 사례
- 도로 설계 전문가 지식
- 고속도로 설계 민원
${\circ}$ 현재 진행되고 있는 NGIS 구축 사례 조사 및 실용화 사례 조사
${\circ}$ NGIS 실제 정보 취득 여부 조사
${\circ}$ 공간분석기법 연구
- 그리드 분석, Network 분석, 버퍼링 분석, TIN 분석
${\circ}$ 유전자알고리즘 적용 방안 연구
${\circ}$ 각종 설계평가요소의 정량화 및 객관화를 통해 최적 선형 탐색 및 설계 VE 검토 기법의 전산화 토대 구축
${\circ}$ 도로시설물별 전체생애주기비용을 고려할 수 있도록 방안연구
- LCC를 고려한 사면, 교량 및 터널 유지관리 비용 요소 검토
2차년도
${\circ}$ 지반고, 하천, 녹지, 토질 정보 등 지형정보와 기후, 식생 등 환경생태정보, 인구 등 사회적 환경정보, 토지이용계획 등을 분석
${\circ}$ 도로설계에 고려되는 공간정보 구조구축 및 공간분석 시스템 인터페이스 개발
${\circ}$ 전문가시스템 지식베이스 오류수정 및 개선
- 도로공사에서 제시한 전문가시스템 지식베이스 개선방아나 분석 및 적용
${\circ}$ 전문가시스템 지식베이스에 대한 추론 엔진을 통한 설명 및 추론 기능 수정 및 개선
- 도로공사에서 제시한 전문가시스템 판단 결과 오류분석 및 개선
${\circ}$ 도로설계 전문가시스템과 공간정보 분석시스템 연동 인터페이스 개발
${\circ}$ 제네틱 오퍼레이터의 수행속도
${\circ}$ 유전자 알고리즘과 GIS 분석결과 및 전문가시스템의 원활한 테이터 인터페이스의 효율성 검토
${\circ}$ 건설, 운전, 유지보수시에 발생되는 비용 요소
${\circ}$ 공종별 건설단가 (토공, 교량, 터널, 배수시설 등)
${\circ}$ 운전시 발생되는 사용자 비용(지체비용 등)
${\circ}$ 유지보수 비용(사면관리, 교량, 터널 유지관리 등)
${\circ}$ 도로설계 전문가시스템과 공간정보 분석시스템을 연동한 탐색알고리즘의 최적설계 프로그램 인터페이스 개발
${\circ}$ 기 설계된 노선을 선정하여 본 프로그램이 출력한 최적선형과 비교분석
${\circ}$ 위 과정을 반복하여 주제별 레이어 구성에 따른 그리드 평가점수 및 전문가시스템의 설계 노하우 적용에 대한 객관성 및 타당성을 검증
${\circ}$ 최적설계 기본 모형 값을 적용한 최적선형 도출
${\circ}$ 부문별 시뮬레이션을 통한 통합시스템 구축
${\circ}$ 사용자 중심의 최적 User Interface 구축 방안 연구
3차년도
${\circ}$ GIS, Expert Sys, GA의 인터페이스 완성
${\circ}$ 평면최적화 모듈 작성
${\circ}$ 종단최적화 모듈 작성
${\circ}$ 구조물(교량, 터널) 최적화 모듈 작성
${\circ}$ 횡단최적화 모듈 작성
${\circ}$ 기설계구간 선정 ${\rightarrow}$ 프로그램적용 ${\rightarrow}$ 결과 확인 ${\rightarrow}$ 적용팩터 수정 ${\rightarrow}$ 재실행(반복)
${\circ}$ 전문가 집단의 지식베이스 구축 및 수정
${\circ}$ 효과적인 사용자 피드백 절차 수립
${\circ}$ 실무적용시 피드백되는 사용자 요구 사항 및 지식의 적용절차 수립
${\circ}$ 실용성 정도를 사전에 확인하기 위해 자체모의시험(실용화 검증 12회, 시연회 12회) 수행 후 도로설계 기술진과의 검증토의
${\circ}$ 기존 도로설계 프로그램과의 인터페이스 구성
${\circ}$ 효율적인 사용자 인터페이스 구축

Abstract ▼

The 1st Year
${\circ}$ Application samples in domestic Expert System
${\circ}$ Acquirement & study of growth plan of related knowledge
${\circ}$ Establishment of Knowledge Base of Road design
- use of DB composed of knowledge of plane alignment, vortical

The 1st Year
${\circ}$ Application samples in domestic Expert System
${\circ}$ Acquirement & study of growth plan of related knowledge
${\circ}$ Establishment of Knowledge Base of Road design
- use of DB composed of knowledge of plane alignment, vortical alignment, drainage and pavement desgin for optimized modules
${\circ}$ Research of knowledge information establishment of Road
- domestic standard & criteria of road design
- design consideration & consultation cases of Korea Highway Corporation
- construction unit cost (earth works, bridge, tunnel, drainage facilites etc.)
- cases of highway design & alignment improvement
- expert knowledge of road design
- civil appeal of highway design
${\circ}$ Survey of NGIS constructing at present & Survey of practical case
${\circ}$ Examination of information acquisition through NGIS
${\circ}$ Research of Spatial Analysis technique
- analyses of Grid, Network, Buttering and TIN
${\circ}$ Application examination of Genetic Algorithm
${\circ}$ Esablishment of computerization base of optimized alignment search and design VE technique through quantification & objectification of various design evaluation factor
${\circ}$ Research of Road Facility Considering LCC
- examination of maintenance expense factor of slope, bridge and tunnel considering LCC
The 2nd Year
${\circ}$ Evaluation of the level of reflecting space data for road design
${\circ}$ Evaluation of the input procedure and searching procedure of actual space data
${\circ}$ Evaluation of validity of space data analysis results
${\circ}$ Evaluation of the types of knowledge data included in the knowledge base and their suitability.
${\circ}$ Reviewing the results decided from the Expert System after applying actual cases
${\circ}$ Performance speed of Genetic Operator
${\circ}$ Review on efficiency of interface between the results of analysis of Generic algorithm, and GIS, and the Expert system
${\circ}$ Expenses of Construction, Driving, Maintenance
${\circ}$ Construction unit cost(Engineering works, Bridge, Tunnel, Drainage facilities etc.)
${\circ}$ Driver's expense(delay expense)
${\circ}$ Maintenance Expense(sloe control, Bridge, Tunnel maintenance)
${\circ}$ Development of searching algorithm for optimized design program connected with Expert System of road design and Spatial information Analysis System
${\circ}$ Comparative estimation and analysis of the selected route of existing design and the optimal road alignment produced by this program
${\circ}$ By repeating above procedures, verify the objectivity and feasibility in applying grid evaluation scores according to layer composition by subjects and design know-how of the Expert System
${\circ}$ Inducement of optimized alignment used by optimized design basic model
${\circ}$ Establishment of unified system through separated simulations
${\circ}$ Research of user interface establishment
The 3rd Year
${\circ}$ Interface of GIS, Expert System, GA
${\circ}$ Module of horizontal alignment optimization
${\circ}$ Module of vortical alignment optimization
${\circ}$ Module of structure type optimization
${\circ}$ Module of cross section optimization
${\circ}$ Select result ${\rightarrow}$ application of program ${\rightarrow}$ check results ${\rightarrow}$ modification ${\rightarrow}$ re-run
${\circ}$ Process of effective user feedback
${\circ}$ Application process of feedback data
${\circ}$ Internal simulation test in order to confirm usability assurance
${\circ}$ Open discussion for confirmation of usability among highway design expert
${\circ}$ Uncompleted past of usability will be completed after final report submitted
${\circ}$ Interfaces with exist road design software
${\circ}$ Effective user interface
${\circ}$ Completion of commercial product by Oct. 2006.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• Summary...20
• 목차...26
• Contents...37
• 표 목차...40
• 그림 목차...45
• 제1장 서론...55
• 1절. 연구 배경 및 목적...55
• 1. 연구 배경...55
• 2. 연구 목적...57
• 2절. 연구 범위...57
• 제2장 국내.외 기술개발 현황...62
• 1절. 국내 기술 동향...62
• 1. 도로 및 철도의 종단선형설계...62
• 2. GIS기반의 도로계획 및 노선선정방안개발...69
• 3. 도로노선선정 과정의 타당한 접근 방법...71
• 2절. 국외 기술 동향...73
• 3절. 기술동향 분석 결론...78
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...80
• 1절. 연구개발결과 요약...80
• 1. 연구개발결과 요약...80
• 2. 지능형 최적설계 프로그램 흐름도...82
• 2절. 연구개발 주요내용...83
• 1. 시스템 개념도 및 최적선형 탐색 흐름도...83
• 가. 시스템 개념도...83
• 나. 최적선형 탐색 흐름도...84
• 2. 공간정보 시스템...85
• 가. GIS 분석 시스템 개념도...85
• 나. GIS 분석 프로그램 흐름도...85
• 다. 지리정보 자료구조...86
• (1) 래스터 자료구조...87
• (2) 벡터 자료구조...89
• (3) 데이터 저장 방식 비교...90
• (가) 벡터(Vector) 데이터 저장 방식...90
• (나) 래스터(Raster) 데이터 저장 방식...90
• (4) NGIS 구축 현황...91
• (가) GIS 공간분석시스템 개발...91
• (나) 도로설계에 활용 가능한 NGIS 현황 파악...98
• (다) GIS를 도로 설계에 적용...111
• 라. 지리 정보 표현...123
• (1) 공간 영역에서 데이터 표현하기...124
• (가) 벡터 형식의 객체 표현...124
• (나) TM(삼각망) 방식 객체 표현...124
• (다) 래스터 방식 객체 표현...125
• (라) 물 방향 표시 객체 표현...126
• (2) 래스터에 적용한 논리 개념...126
• 마. GIS 분석 관련 알고리즘 연구...128
• (1) 포인트와 선 사이의 최소 거리 포인트 찾아내는 알고리즘...128
• (2) 선과 선의 교차점 알고리즘...129
• (3) 폴리곤의 영역(Area) 값 구하기...130
• (4) 현재 포인트의 위치가 폴리곤의 안쪽/바깥쪽 여부 확인하기...130
• (5) A General Polygon Clipping Library...132
• (가) 소개...132
• (나) 데이터 구조...134
• (다) 적용예...136
• (6) 버퍼링 구성하기...137
• (가) 점(Point) 객체 버퍼링...137
• (나) 선형 버퍼링...138
• (다) 다중 폴리곤 버퍼링...142
• (7) GIS정보 평가속도 연산방안...142
• 바. GIS 컴퍼넌트 구성과 사용...143
• (1) GIS 컴퍼넌트 구성...143
• (가) Basic 컴퍼넌트...143
• (나) Analysis 컴퍼넌트...143
• (다) 3D 컴퍼넌트...144
• (라) Editor 컴퍼넌트...144
• (2) GIS 내부 데이터 포맷...144
• (3) 워크스페이스(Workspace)...145
• (가) 레이어 정보 표시...146
• (나) 데이터 베이스 정보 표시...147
• (4) 지도(MaP) 구성...151
• (5) 레이어(Layer)...153
• (가)Feature Layer...154
• (나)Map Layer...155
• (다)Network Layer...156
• (라)Raster Layer...157
• (6) 커넥션(Connection)...160
• (7) GDK를 이용한 분석 및 결과물...163
• 3. 전문가 시스템...172
• 가. 환경 평가...172
• (1) 그리드 셀 방식을 이용한 주제별 누적점수 계산 방법...172
• (가) 조사내용...172
• (나) 주제별 그리드 누적점수 설정 기준 수립...173
• (다) 기준항목설정...173
• (라) 저항치 설정...173
• (마) 가중치 설정...173
• (바) 주제별 누적점수 계산 원리...175
• (사) 주제별 누적 점수 계산 흐름도...176
• (2) 가중치 산정 분석표 및 평가항목별 저항치 계산표 작성...177
• (가) 분석 항목별 가중치산정 분석표...179
• (나) 노선선정 주제별 누적점수 계산표...184
• 나. 설계평가...193
• (1) 도로 기하구조와 안전...193
• (가) 개요...193
• (나) 평면선형...195
• (다) 종단선형...198
• (라) 선형의 연속성...199
• (2) 배점방식 및 검사항목의 선정...200
• (가) 배점방식...200
• (나) 검사항목의 선정...203
• (3) 검사항목 알고리즘 구현...228
• (가) 검사항목...228
• (나) 검사항목별 FLOW CHART...229
• 다. 공사비 및 경제성 분석 평가...248
• (1)개략공사비 산출...248
• (가) 토공 공사비...248
• (나) 구조물 공사비...251
• (2) 유지보수 비용...254
• (3) 경제성 분석...255
• 4. GA(유전자 알고리즘)를 적용한 선형 탐색...256
• 가. 유전자 알고리즘...256
• (1) 유전자 알고리즘의 개념과 특징...256
• (가) 개념...256
• (나) 특징...256
• (다) 생물학과 유전자알고리즘...256
• (라) 집단(Population)과 초기해집단...256
• 나. 유전자 알고리즘 적용...257
• (1) 개념...257
• (2) 유전자 알고리즘의 기본구조...257
• (3) 사용 라이브러리 (GALib)...258
• (가) 개념...258
• (나) 특징...258
• (다) 구성...259
• (라) GAlib 클래스 계층도...261
• (마) GAlib 사용자화...261
• (4) 유전자의 정의...271
• (가) 개념...271
• (나) 유전자의 구성...271
• (5) 초기 집단 생성...273
• (가) CP가 없는 경우 초기 해집단 생성...274
• (나) CP가 있는 경우 초기 해집단 생성...277
• (6) 유전 연산자...279
• (가) 교배 연산자...280
• (나) 돌연변이...293
• (다) CP적용시 유전 연산 이후 게놈 보정...303
• (7) 게놈의 보정...306
• (가) 게놈 보정에 사용된 도로 설계 기준...306
• (나) 게놈의 보정...307
• (8) 선형 평가...309
• (가) VCP 탐색...310
• (나) 공사비 평가...311
• (다) 환경 평가...313
• (라) 설계 평가...316
• (마) 점수 합산...316
• (9) 사용된 유전자 알고리즘...319
• 5. 지능형 도로 최적 설계 프로그램의 주요내용...324
• 가. 수치지형도의 지능형자료로의 변환...324
• (1) 개요...324
• (2) ACad 명령어...325
• (3) 사용되는 파일...325
• (4) 사용자 대화창...326
• (5) 사용 방법...328
• 나. 무결성 기반 데이터 작업 하기...330
• (1) 배경 설명...330
• (2) 작업 목표...330
• (3) 기반데이터 설명...331
• (가) 수치 지형도...331
• (나) 지장물도...332
• (다) 주제도...332
• (4) 작업 과정...333
• (가) 작업 순서도...333
• (나) 작업 세부 설명...334
• 다. GLI(Grid List info)파일 생성하기...348
• (1) CAD 화면에 다음 명령 입력...348
• (2) GLI 생성 대화상자 출력...348
• (가) DWG 파일 이름 :...348
• (나) 데이터 베이스 로드 위치...348
• (다) GLI 저장 위치...349
• (3) 입력 인자 모두 입력...349
• (가) 프로세스 진행 순서...349
• 라. 사용자 매뉴얼...356
• (1) 실행하기...356
• (가) 필요 ARX...356
• (나) 실행 명령어...356
• (2) 메인화면...357
• (가) 시종점 지정...357
• (나) GIS 자료 연결...358
• (다) Tin 연결...362
• (라) 화면 지우기...362
• (마) 불러오기/저장...363
• (바) 종료...363
• (사) 최적화수행...363
• (3) 평면옵션...370
• (가) 설계 옵션...370
• (나) 방위각 설정...371
• (다) 적용 도로폭...371
• (라) CP 설정...372
• (마) 기타옵션...372
• (4) 종단옵션...373
• (가) 종단 선형 옵션...373
• (나) VCP 처리 옵션...374
• (다) 교량/터널 설치기준...374
• (라) 기타옵션...376
• (5) 횡단옵션...377
• (가) 토공부 경사지정...377
• (나) 횡단지반폭 구하기 설정...377
• (다) 횡단물량계산 옵션...378
• (라) 교량의 법면폭 계산...378
• (6) 공사비...379
• (가) 토공량 계산 방법...379
• (나) 경제성 분석...379
• (다) 토공부 단가...380
• (라) 구조물 단가 및 유지비용...380
• (7) 환경점수...381
• (8) 설계점수...382
• (가) 규정 D/B...382
• (나) 권장 D/B...385
• (다) 통계 D/B...392
• (9) 수행조건...400
• (가) GA 옵션설정(평면)...401
• (나) 평면 초기선형 설정...402
• (다) GA 옵션설정 (종단)...403
• (라) RD data 생성...404
• (10) 평가옵션...405
• (가) 환경점수 그룹가중치 설정...405
• (나) 평가점수별 반영비율 설정...406
• (11) 계산결과...406
• (가) 총연장...407
• (나) 최적선형 점수...407
• (다) 공사비 상세...407
• 마 전체 작업 순서...408
• 바. 상용 도로설계 프로그램과의 연계...409
• (1) 도로설계 프로그램과의 연결 준비...409
• (가) 연결 데이터 확인...409
• (나) RD-2000, 2005의 프로젝트 작업준비...410
• (2) 평면 선형 데이터 연결...410
• (3) 종단 선형 데이터 연결...411
• (가) 종단 계획 정보 연결...412
• (나) 터널/교량 정보 연결...413
• 3절. 사례 연구...414
• 1. 개요...414
• 2. 제약 조건 설명...414
• 3. 각 비교 안 설정 비교...415
• 가. 비교 1안...415
• 나. 비교 2안...416
• 다. 비교 3안...416
• 라. 지능형 최적 수행 조건...416
• (1) 최적설계1 조건...417
• (2) 최적설계2 조건...417
• 4. 선형 요약 보고서...417
• 가. 각 선형의 요약 보고서...417
• (1) 기존설계1 요약 보고서...418
• (2) 기존설계2 요약 보고서...419
• (3) 최적설계1 요약 보고서...420
• (4) 최적설계2 요약 보고서...421
• 나. 각 선형 간 환경요소 통과 면적...422
• (1) 기존설계1 환경요소 통과 면적...422
• (2) 기존설계2 환경요소 통과 면적...423
• (3) 최적설계1 환경요소 통과 면적...424
• (4) 최적설계2 환경요소 통과 면적...425
• (5) 선형 간 환경 요소 해당 면적 비교...426
• (6) 선형 간 환경 요소 해당 면적 비교 분석...426
• 다. 각 선형 간 설계평가...427
• (1) 기존설계1 설계평가...427
• (2) 기존설계2 설계평가...428
• (3) 최적설계1 설계평가...429
• (4) 최적설계2 설계평가...430
• (5) 선형 간 설계평가 비교...430
• 라. 선형 조건 별 데이터 비교...431
• (1) 비교 1안 기준...431
• (가) 토공 량 비교표...431
• (나) 공사비 비교표...431
• (다) 순공사비 비교표...431
• (라) 비교 1안 비교 분석...432
• (2) 비교 2안 기준...432
• (가) 토공 량 비교표...432
• (나) 공사비 비교표...432
• (다) 순공사비 비교표...433
• (라) 비교 2안 비교 분석...433
• (3) 비교 3안 기준...433
• (가) 토공 량 비교표...433
• (나) 공사비 비교표...434
• (다) 순공사비 비교표...434
• (라) 비교 3안 비교 분석...434
• 마. 기존설계안과 최적 안 상세 공사비 비교...435
• (1) 비교 1안 기준...435
• (가) 기존설계1과 최적설계1 비교...435
• (나) 기존설계1과 최적설계2 비교...440
• (2) 비교 2안 기준...444
• (가) 기존설계2와 최적설계1 비교...444
• (나) 기존설계2와 최적설계2 비교...450
• (3) 비교 3안 기준...457
• (가) 기존설계2(지능형로직)과 최적설계 1 비교...457
• (나) 기존설계2(지능형로직)과 최적설계 2 비교...462
• 5. 결론...469
• 가. 환경요소 측면...469
• 나. 설계검사 측면...469
• 다. 순공사비 측면...469
• (1) 비교 1안...469
• (2) 비교 2안...469
• (3) 비교 3안...470
• 6. 도로 도면 자료...470
• 가. 기존설계1...470
• (1) 평면...470
• (2) 종단...470
• 나. 기존설계2...470
• (1) 평면...470
• (2) 종단...470
• 다. 최적설계...470
• (1) 평면...470
• (2) 종단...470
• 라. 최적설계...470
• (1) 평면...470
• (2) 종단...470
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...479
• 1절. 연구목표의 달성도...479
• 1. 연구개발 수행 진도율...479
• 2. 연구개발 목표의 달성도...479
• 2절. 관련분야의 기여도...480
• 제5장 연구개발 결과의 활용 계획...482
• 1절. 활용방안...482
• 1. 활용주체 및 대상...482
• 2. 기업화, 추가 기술 개발 및 기술 이전 방안...482
• 3. 사업화 계획...484
• 가. 프로그램 등록 및 지적재산권 출원 계획...484
• 나. 실용화 검증 및 시연회 실시 내용...485
• 2절. 기대효과...489
• 1. 기술적 측면...489
• 2. 경제.산업적 측면...489
• 3절. 관련 후속연구개발의 전망...490
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...491
• 1절. 일본...491
• 2절. 미국...491
• 제7장 참고 문헌...492