KR20040083979A - 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법에 있어서, 사용자 컴퓨터에 그래픽 화면을 제공하기 위한 인터페이스를 제공하는 GUI; 상기 사용자 컴퓨터에 환경정보검색, 수문 및 수질오염예측 결과에 대한 데이터를 GUI를 통하여 입출력하는 데이터입출력부; GIS 기반의 지리적 도형 데이터를 저장하고 있고, 상기 지리적 도형 데이터에 관한 환경 속성 데이터를 저장하고 있는 GIS데이터베이스; 상기 GIS데이터베이스에 저장된 도형데이터 및 속성데이터로부터 사용자가 선택한 지역에 관한 환경정보를 제공하는 프로그램인 환경정보검색모듈; 상기 환경정보검색모듈로부터 선택된 지역에 관한 속성데이터의 오염원 현황 데이터로부터 오염 및 유달 부하량을 산정하는 프로그램인 오염원관리모듈; 상기 오염원관리모듈로부터 추출한 오염 및 유달부하량으로부터 수질 모델링하는 프로그램인 수질모델링모듈; 상기 GIS데이터베이스의 속성데이터로부터 추출한 유역별 유입량, 유역별 필요수량, 유역별 유역물수지에 관한 데이터로부터 오염확산예측을 위한 수문예측을 모델링하는 프로그램인 수문모델링모듈; 및 상기 모든 구성을 제어하여 사용자 컴퓨터로 사용자가 요구한 환경정보검색, 수문 및 수질예측 결과를 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 원하는 지역에 관한 수문 및 수질을 예측할 수 있도록 함으로써 담수호 관리를 원활하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 지아이에스 기반의 오염원정보로부터 수문모델링 및 수질모델링을 통해 수질오염을 예측하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 GIS(Geographic Information System; 이하, GIS라 함)라 함은 지표면과 지하 및 지상공간에 존재하는 각종 자연물(산, 강, 토지 등)과 인공물(건물, 도로, 철도 등)에 대한 위치정보와 속정정보를 컴퓨터에 입력 후 이를 연계시켜 각종 계획수립과 의사결정 및 산업활동을 효율적으로 지원할 수 있도록 만든 첨단 정보시스템을 말한다. 각종 통계자료의 출력과 아울러 거리, 면적, 위치 등의 상황을 평가하고, 시뮬레이션하여 최적의 의사결정을 지원하게 하는 공간분석 시스템이라고 할 수 있다.
상기 GIS를 이용하여 기존의 담수호 관리를 위한 GIS 기반의 모델링 방법은, 국내의 경우에는 최근 들어 GIS를 이용하여 수질 및 수문모델의 연계가 시도되고 있으며, 1999년 농업기반공사의 농업용수 수질정보종합관리시스템이 개발되었다. 국외의 경우 최근 점 및 비점오염원 관리를 위하여 BASINS(Better AssessmentScience Integrated point and Nonpoint Source) 모델을 이용하고 있다.
국내의 경우 농업기반공사의 "수질정보종합관리시스템"은 농업용수의 효율적이고, 체계적인 수질관리를 위하여 수질조사 및 수리조사를 실시하여 GIS 소프트웨어인 ArcView를 이용하여 QUAL2E와 WASP5의 연계를 구현하였다.
농업용수 수질정보종합관리시스템의 세부적인 특징은 오염원 데이터베이스와 수질모델을 연계하고, 유역특성에 적합한 오염물질 처리대안 시스템 등의 의사결정을 지원할 수 있도록 오염원데이터베이스의 조회, 수정, 검색 등에서 수질 모델링, 처리대안 선정과 같은 전체적인 오염원 삭감시나리오 지원이 가능하다.
BASINS 모델은 미국 환경청(EPA, Environmental Protection Agency) 에서 1999년 점오염원과 비점오염원을 수계단위로 통합관리하기 위하여 GIS 소프트웨어인 AreView와 수질모델을 결합하여 개발하였다. 이 프로그램은 하천수질은 QUAL2E와 TOXIROUTE 모형에 의해서 평가하고, 유역으로부터의 비점오염원에 의한 하천이나 호소의 수질은 NPSM(Non Point Source Model) 모형을 이용하여 평가하고 있다. 기존 개발기술에 대한 내용은 표 1과 같다.
| 농업용수 수질정보종합관리시스템 | BASINS | |
| 제작사 | 농업기반공사 | 미국환경청(EPA) |
| 장점 | 환경자료의 종합적인 관리 기능GIS 기반의 편리한 개발환경 제공오염부하량 산정 및 조회 기능수질예측을 위한 모델링시스템 지원수질개선 대안수립을 위한 의사결정지원 기능 | 점 및 비점오염원의 수계단위통합관리 기능수질예측을 위한 점 및 비점오염모델링 제공GIS를 이용한 편리한 모델링환경 제공 |
| 단점 | 국내 유역 환경에 적합한 모델 적용 필요DOS 기반의 모델링 환경으로 사용자 편리성 미고려DDE 통신으로 시스템의 안전성 미흡 | 국내 유역에 적용하기 다소 어려움비전문가의 모델링 구현의 어려움응용프로그램 개발 지원의 미흡에러처리 기능이 없음DDE 통신으로 시스템의 안전성 미흡 |
| GIS S/W | ArcVeiw(ESRI) | ArcVeiw(ESRI) |
| 수문모델 | 가지야마 | 사용모델 특성에 따라 상의 |
| 하천모델 | QUAL2E | QUAL2E |
| 호소모델 | WASP5 | NPSM |
| 자료전송체계 | DDE | DDE |
그런데, 상기 농업용수 수질정보종합관리시스템의 경우 국내 유역 환경에 적합한 모델이 적용되지 않았고, 또한, 상기 BASINS 모델의 경우 미국의 전 지역을 대상으로 개발되어 수질관련 자료의 분석과 유역의 수질예측에 사용되고 있으나 대유역에 적합하도록 설계되었다. 이러한 이유로 국내 유역환경에 적용시 정확한 수질을 예측하여 체계적으로 유역을 관리하기에는 다소 어려움이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 담수호 수질오염의 정확한 예측을 위한 GIS 컴포넌트 기술인 MapObjects를 이용하여 오염원 데이터베이스 검색시스템, 담수호 수질관리를 위한 수질모델링 지원시스템, 유역 특성에 적합한 수문모델링 지원시스템, 수문 및 수질모형의 연계시스템 구축을 포함하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 담수호의 체계적이며, 효율적인 수질관리를 위하여 GIS와 수질예측모델을 완전 통합하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 국내 유역환경에 적합한 수문 및 수질모델의 적용을 통하여 수질예측에 있어 신뢰성을 확보하여 수질개선을 위한 체계적인 모델링을 지원하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템의 블록도
도 2는 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 환경정보를 검색하는 방법에 관한 흐름도
도 3은 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 오염 및 유달 부하량을 산출하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4는 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 수문예측 모델링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 5는 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 수질예측 모델링 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법에 의해 모델링된 수질예측화면의 예시도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5: 컴퓨터 10: GUI
15: 데이터입출력부 20: 제어부
25: 환경정보검색모듈 30: 오염원관리모듈
35: 수질모델링모듈 40: 수문모델링모듈
45: GIS-DB 50: 도형DB
55: 속성DB
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템은, 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 시스템에 있어서, 사용자 컴퓨터에 그래픽 화면을 제공하기 위한 인터페이스를 제공하는 GUI; 상기 사용자 컴퓨터에 환경정보검색, 수문 및 수질오염예측 결과에 대한 데이터를 GUI를 통하여 입출력하는 데이터입출력부; GIS 기반의 지리적 도형 데이터를 저장하고 있고, 상기 지리적 도형 데이터에 관한 환경 속성 데이터를 저장하고 있는 GIS데이터베이스; 상기 GIS데이터베이스에 저장된 도형데이터 및 속성데이터로부터 사용자가 선택한 지역에 관한 환경정보를 제공하는 프로그램인 환경정보검색모듈; 상기 환경정보검색모듈로부터 선택된 지역에 관한 속성데이터의 오염원 현황 데이터로부터 오염 및 유달 부하량을 산정하는 프로그램인 오염원관리모듈; 상기 오염원관리모듈로부터 추출한 오염 및 유달부하량으로부터 수질 모델링하는 프로그램인 수질모델링모듈; 상기 GIS데이터베이스의 속성데이터로부터 추출한 유역별 유입량, 유역별 필요수량, 유역별 유역물수지에 관한 데이터로부터오염확산예측을 위한 수문예측을 모델링하는 프로그램인 수문모델링모듈; 및 상기 모든 구성을 제어하여 사용자 컴퓨터로 사용자가 요구한 환경정보검색, 수문 및 수질예측 결과를 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 GIS데이터베이스는, 담수호 관리를 위한 지형도, 하천도, 소유역도, 토양도, 행정구역도 등에 관한 지리적 도형 데이터를 저장하고 있는 도형데이터베이스; 및 상기 도형데이터베이스에 저장된 각 도형 데이터에 관한 점오염원현황, 토지이용현황, 상수도현황, 환경기초시설 현황, 하천수질현황 등에 관한 데이터를 저장하고 있는 속성데이터베이스;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 속성데이터베이스는, 사용자가 선택한 지역의 전체유역데이터, 소유역데이터, 기상데이터, 도수유입량데이터, 도수유입량분배율데이터, 실측유출량데이터, 유출량데이터, 취수량데이터 등을 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법은, 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 방법에 있어서, (a1)사용자의 자신이 원하는 지역에 관한 환경정보검색의 선택을 수신하는 단계; (a2)제어부가 환경정보검색모듈을 제어하여 GIS데이터베이스의 도형데이터베이스를 검색하여 선택한 지역에 관한 도형 데이터를 독출하는 단계; (a3)제어부가 상기 환경정보검색모듈이 독출한 도형 데이터를 데이터입출력부 및 GUI를 통하여 사용자 컴퓨터로 전송하여 화면에 디스플레이하는 단계; (a4)제어부가 사용자 컴퓨터로부터 상기 선택 지역에 대한 속성정보검색의 선택을수신하였는가를 판단하는 단계; (a5)상기 단계 (a4)에서 사용자가 속성정보검색을 선택하였으면 제어부가 환경정보검색모듈을 제어하여 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 선택 지역에 관한 속성 데이터를 독출하는 단계; 및 (a6)제어부가 상기 환경정보검색모듈이 독출한 속성 데이터를 데이터입출력부 및 GUI를 통하여 사용자 컴퓨터로 전송하여 화면에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법은, 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 방법에 있어서, (b1)사용자의 수문예측을 원하는 지역의 선택을 수신하는 단계; (b2)제어부가 수문모델링모듈을 제어하여 사용자가 선택한 지역의 수문 예측을 위한 속성 데이터인 전체유역데이터, 소유역데이터, 기상데이터, 도수유입량데이터, 도수유입량분배율데이터, 실측유출량데이터를 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 독출하는 단계; (b3)상기 수문모델링모듈이 독출한 데이터를 수신하여 소정연산을 거쳐 수문을 모델링하는 단계; 및 (b4)상기 수문모델링모듈이 제어부의 제어에 따라 모델링한 수문예측데이터를 데이터입출력부 및 GUI를 거쳐서 사용자 컴퓨터에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법은, 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 방법에 있어서, (c1)사용자의 수질예측을 원하는 지역의 선택을 수신하는 단계; (c2)제어부가 수질모델링모듈을 제어하여 사용자가 선택한 지역의 수질 예측을 위한 속성 데이터인 유입농도데이터, 유출량데이터, 취수량데이터 중 유입농도데이터는 오염원관리모듈로부터 유출량, 취수량 데이터는 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 독출하는 단계; (c3)수질모델링모듈이 독출한 데이터를 수신하여 소정연산을 거쳐 수질을 모델링하는 단계; 및 (c4)수질모델링모듈이 모델링한 수질예측데이터를 제어부의 제어에 따라 데이터입출력부 및 GUI를 거쳐서 사용자 컴퓨터에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (c-2)단계의 유입농도데이터의 산정은, (c2-1)제어부가 오염원관리모듈을 제어하여 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 수질예측 지역에 관한 오염원현황 데이터를 수신하는 단계; (c2-2)상기 오염원관리모듈이 상기 수신한 오염원현황데이터가 발생원단위인가 배출원단위인가를 판단하는 단계; (c2-3)상기 단계 (c2-2)에서 판단한 결과에 따라서 배출원단위이면 후술하는 단계 (c2-4)으로 이동하고, 발생원단위이면 오염원관리모듈이 오염발생 부하량을 산정하는 단계; (c2-4)오염원관리모듈이 상기에서 산정된 오염발생 부하량으로부터 오염배출 부하량을 산정하는 단계; (c2-5)오염원관리모듈이 상기에서 산정된 오염배출 부하량에 유달률을 곱함으로써 유달부하량을 산정하는 단계; 및 (c2-6)오염원관리모듈이 상기에서 산정된 유달부하량을 유출량으로 나눔으로써 유입농도를 산정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템은, 사용자가 담수호관리를 위한 환경정보검색, 수문 및 수질오염 예측 결과를 그래픽 화면으로 볼 수 있는 사용자 컴퓨터(5); 상기 사용자 컴퓨터(5)에 그래픽 화면을 제공하기 위한 인터페이스인 GUI(Graphic User Interface); 상기 사용자 컴퓨터(5)에 환경정보검색, 수문 및 수질오염예측 결과에 대한 데이터를 GUI를 통하여 입출력하는 데이터입출력부(15); 사용자가 선택한 지역에 관한 환경정보를 제공할 수 있도록 각종 오염원에 관한 지리적 정보 및 오염원 정보를 예컨데, 지형도, 하천도, 소유역도, 토양도, 행정구역도를 포함하는 데이터베이스 및 점오염원현황, 토지이용현황, 상수도현황, 환경기초시설현황, 하천수질현황를 포함하는 데이터베이스로부터 제공하는 프로그램인 환경정보검색모듈(25); 상기 환경정보검색모듈(25)로부터 선택된 지역에 관한 오염원 현황 정보로부터 오염 및 유달 부하량을 산정하는 프로그램인 오염원관리모듈(30); 상기 오염원관리모듈(30)로부터 추출한 오염 및 유달부하량으로부터 오염원 배출 및 유달부하량을 산정하여 수질을 모델링하는 프로그램인 수질모델링모듈(35); 후술하는 속성DB(45b)로부터 추출한 유역별 유입량, 유역별 필요수량, 유역별 유역물수지에 관한 데이터로부터 오염확산예측을 위한 수문예측을 모델링하는 프로그램인 수문모델링모듈(40); 환경정보검색, 수문 및 수질 예측을 위한 지형도, 하천도, 소유역도, 토양도, 행정구역도 등에 관한 지리적 도형 데이터를 저장하고 있는 도형DB(45a)와, 상기 도형DB(45a)에 저장된 각 도형 데이터에 관한 점오염원현황, 토지이용현황, 상수도현황, 환경기초시설 현황, 하천수질현황 등에 관한 데이터를 저장하고 있는 속성DB(45b)를 포함하는 GIS-DB(45); 및 상기 모든 구성을 제어하여 사용자 컴퓨터(5)로 사용자가 요구한 환경정보검색, 수문 및 수질예측결과를 출력하도록 제어하는 제어부(20);를 포함한다.
상기의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템의 동작 태양에 관하여 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 환경정보검색모듈(25)의 동작에 관하여 설명하면, 사용자는 컴퓨터(5)를 사용하여 자신이 원하는 지역에 관한 예컨데 "소유역도"에 관한 정보를 입수하길 원하면 컴퓨터(5)를 통해 해당 정보를 볼 수 있는 메뉴를 선택한다. 상기 메뉴가 선택되면 해당 명령 데이터는 GUI(10) 및 데이터입출력부(15)를 거쳐서 제어부(20)로 전송된다. 제어부(20)는 상기 명령 데이터를 수신하여 환경정보검색모듈(25)을 구동시키고, 환경정보검색모듈(25)은 사용자가 선택한 지역에 관한 "소유역도" 데이터를 도형DB(45a)로부터 추출하여 데이터입출력부(15)로 출력한다. 데이터입출력부(15)는 제어부(20)의 제어에 따라 "소유역도" 데이터를 GUI(10)를 통하여 사용자 컴퓨터(5)로 전송하고, 사용자는 컴퓨터(5)를 통해 해당 지역에 관한 소유역도를 그래픽 화면으로 볼 수 있다.
또한, 사용자가 해당 지역의 "소유역도" 에관한 예컨데 "점오염원현황"에 관한 정보를 입수하고 싶다면, 컴퓨터(5)를 통하여 해당 지역에 관한 "점오염원현황" 정보를 보기 위한 메뉴를 선택한다. 상기 메뉴가 선택되면 해당 명령 데이터는 GUI(10) 및 데이터입출력부(15)를 거쳐서 제어부(20)로 전송된다. 제어부(20)는 상기 명령 데이터를 수신하여 환경정보검색모듈(25)을 구동시키고, 환경정보검색모듈(25)은 사용자가 선택한 지역의 "소유역도"에 관한 "점오염원현황" 데이터를 GIS-DB(45)의 속성DB(45b)로부터 추출하여 데이터입출력부(15)로 출력한다. 데이터입출력부(15)는 제어부(20)의 제어에 따라 "점오염원현황" 데이터를 GUI(10)를 통하여 사용자 컴퓨터(5)로 전송하고, 사용자는 컴퓨터(5)를 통해 해당 지역에 관한 "점오염원 현황"을 그래픽 화면으로 볼 수 있다.
그리고, 상기 오염원관리모듈(30)이 수질 모델링을 위한 오염 부하량 및 유달 부하량을 산정하는 동작에 대해 설명하면, 오염원관리모듈(30)은 수질 모델링을 위해 제어부(20)에 제어에 따라 상기 GIS-DB(45)의 도형DB(45a) 및 속성DB(45b)로부터의 원하는 지역의 오염원현황 데이터를 독출하여 발생원단위인가 배출원단위인가를 판단하고, 발생원단위이면 오염 발생부하량을 산정하고 여기에 배출률을 곱함으로써 오염 배출부하량을 산정한다. 상기에서 배출원단위이면 배출률을 곱하지 않고 그대로 배출 부하량을 산정하면 된다. 그리고, 유달부하량은 수질모델링을 위한 입력자료인 유입농도를 위한 기초 데이터로서, 배출부하량에 유달율을 곱하여 구한다. 즉, 상기 오염원관리모듈(30)은 상기에서 구한 배출 부하량에 유달율을 곱하여유달부하량을 산출한다. 이렇게 해서 유달부하량이 구해지고, 유달부하량을 유출량으로 나누게 되면 유입농도를 구할 수 있다.
또한, 상기 수문모델링모듈(40)의 동작에 관하여 설명하면, 사용자가 원하는 지역에 관한 적합한 수문 예측에 관한 모델링 메뉴를 선택하면, 상기 수문모델링모듈(40)은 GIS-DB(45)의 도형DB(45a) 및 속성DB(45b)로부터 전체유역데이터, 소유역 데이터, 기상데이터, 도수유입량 데이터, 도수유입량 분배율 데이터, 실측유출량 데이터를 독출하여 이로부터 유역 특성에 적합한 수문을 모델링하여 그 결과를 제어부(20)의 제어에 따라 데이터입출력부(15) 및 GUI(10)를 거쳐 사용자 컴퓨터(5)에 테이블 및 그래프로 디스플레이한다.
또한, 상기 수질모델링모듈(35)의 동작에 관하여 설명하면, 사용자가 원하는 지역에 관한 수질 예측에 관한 모델링 메뉴를 선택하면, 상기 수질모델링모듈(35)은 상기 오염원관리모듈(30)에서 구한 유입농도 및 상기 수문모델링모듈(40)의 수문모델링 결과를 이용하여 하천수질모델과 호소수질모델을 모델링한다. 즉, 수질모델링모듈(35)은 오염원관리모듈(30)로부터 출력된 유입농도 데이터 및 수문모델링모듈(40)의 수문모델링에 따른 유출량, 취수량 등으로부터 소정연산을 수행하여 하천 및 호소의 수질 모델링을 한다. 이렇게 모델링된 데이터는 제어부(20)의 제어에 따라 데이터입출력부(15) 및 GUI(10)를 거쳐 사용자 컴퓨터(5)에 테이블 및 그래프로 디스플레이된다.
상기의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법을 도2 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 환경정보를 검색하는 방법에 관한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 오염 및 유달 부하량을 산출하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 수문예측 모델링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법 중 수질예측 모델링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법에 의해 모델링된 수질예측화면의 예시도이다.
도 2를 참조하여 사용자가 원하는 환경정보를 검색하는 방법에 관하여 설명하면, 사용자가 컴퓨터(5)를 사용하여 자신이 원하는 지역에 관한 환경정보검색을 선택한다(S100). 상기에서 사용자가 원하는 지역의 "하천도"를 선택했다고 한다면, 제어부(20)는 환경정보검색모듈(25)을 제어하여 GIS-DB(45)의 도형DB(45a)를 검색하여 선택한 지역에 관한 "하천도" 데이터를 독출한다(S200). 제어부(20)는 상기 환경정보검색모듈(25)이 독출한 "하천도" 데이터를 데이터입출력부(15) 및 GUI(10)를 통하여 사용자 컴퓨터(5)로 전송하고, 상기 데이터는 컴퓨터(5) 화면에 디스플레이된다(S300). 제어부(20)는 사용자 컴퓨터(5)로부터 상기 선택 도형에 대한 속성정보검색의 선택을 수신하였는가를 판단한다(S400). 상기 단계 S400에서 사용자가 속성정보검색을 선택하지 않았으면 환경정보검색은 종료되고, 사용자가 속성정보검색 예컨데, 상기 선택 도형인 "하천도"에 관한 "상수도 현황"을 선택하였으면, 제어부(20)는 환경정보검색모듈(25)을 제어하여 GIS-DB(45)의 속성DB(45b)로부터 "하천도"에 관한 "상수도 현황" 데이터를 독출한다(S500). 제어부(20)는 상기 환경정보검색모듈(25)이 독출한 "상수도 현황" 데이터를 데이터입출력부(15) 및 GUI(10)를 통하여 사용자 컴퓨터(5)로 전송하고, 상기 데이터는 컴퓨터(5) 화면에 디스플레이된다(S600). 상기와 같은 동작을 거치게 되면 사용자는 자신이 원하는 지역에 관한 도형 및 속성정보를 그래프 및 도표로서 화면을 통하여 볼 수 있다.
또한, 도 3을 참조하여 오염 및 유달 부하량을 산정하는 방법에 관하여 설명하면, 상기 단계 S500에서 환경정보검색모듈(25)이 독출한 사용자 선택 지역에 관한 오염관련 속성데이터를 제어부(20)는 오염원관리모듈(30)을 제어하여 수신한다(S700). 오염원관리모듈(30)은 상기 오염관련 속성데이터가 발생원단위인가 배출원단위인가를 판단한다(S800). 상기 단계 S800에서 판단한 결과에 따라서 배출원단위이면 후술하는 단계 S1000으로 이동하고, 발생원단위이면 오염원관리모듈(30)은 오염발생 부하량을 산정한다(S900). 오염원관리모듈(30)은 상기에서 산정된 오염발생 부하량으로부터 오염배출 부하량을 산정한다(S1000). 오염원관리모듈(30)은 상기에서 산정된 오염배출 부하량에 유달률을 곱함으로써 유달부하량을 산정한다(S1100). 오염원관리모듈(30)은 상기에서 산정된 유달부하량을 유출량으로 나눔으로써 유입농도를 산정한다(S1200). 상기와 같은 동작을 거치게 되면 사용자가 선택한 지역에 관한 유달부하량 및 유입농도를 산정할 수 있다.
그리고 도 4를 참조하여 사용자가 선택한 지역에 관한 수문예측 모델링 방법에 관하여 설명하면, 사용자는 컴퓨터(5)를 사용하여 수문예측을 원하는 지역을 선택한다(S1300). 제어부(20)는 수문모델링모듈(40)을 제어하여 사용자가 선택한 지역의 수문 예측을 위한 속성 데이터인 전체유역데이터, 소유역데이터, 기상데이터, 도수유입량데이터, 도수유입량분배율데이터, 실측유출량데이터를 GIS-DB(45)의 속성DB(45b)로부터 독출한다(S1400). 수문모델링모듈(40)은 독출한 데이터를 수신하여 소정연산을 거쳐 수문을 모델링한다(S1500). 수문모델링모듈(40)은 모델링한 수문예측데이터를 데이터입출력부(15) 및 GUI(10)를 거쳐서 사용자 컴퓨터(5)에 디스플레이한다(S1600). 상기와 같은 동작을 거치게 되면 사용자는 원하는 지역에 관한 수문예측모델링 결과를 그래프 및 도표로서 화면을 통하여 볼 수 있다.
마지막으로 도 5 및 도 6을 참조하여 사용자가 원하는 지역에 관한 수질예측 모델링 방법에 관하여 설명하면, 예컨데, 사용자가 동진강유역에 관한 수질예측 모델링을 한다면, 사용자는 컴퓨터(5)를 사용하여 수질예측을 원하는 지역으로서 "동진강유역"을 선택한다(S1700). 제어부(20)는 수질모델링모듈(35)을 제어하여 사용자가 선택한 "동진강유역"의 수질 예측을 위한 속성 데이터인 유입농도데이터, 유출량데이터, 취수량데이터 중 유입농도데이터는 오염원관리모듈(30)로부터 유출량, 취수량 데이터는 GIS-DB(45)의 속성DB(45b)로부터 독출한다(S1800). 수질모델링모듈(35)은 독출한 데이터를 수신하여 소정연산을 거쳐 수질을 모델링한다(S1900). 수질모델링모듈(35)은 모델링한 수질예측데이터를 데이터입출력부(15) 및 GUI(10)를 거쳐서 사용자 컴퓨터(5)에 디스플레이한다(S2000). 상기와 같은 동작을 거치게 되면 사용자는 "동진강유역"에 관한 수문예측모델링 결과를 도 6과 같이 그래프 및도표로서 화면을 통하여 볼 수 있다.
상기의 모든 구성 및 단계를 거치게 되면 본 발명에 따른 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템 및 방법이 구현함에 있어서, 사용자는 자신이 원하는 지역에 관한 수문 및 수질 예측을 할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 하기되는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 담수호 관리를 위한 GIS 기반의 모델링 지원체계를 정립함으로서 담수호 관련 농업용수의 수질관리를 위한 오염원 데어터의 체계적인 정리와 관리 및 보존에 기여할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, GIS기반의 데이터베이스에 저장된 오염원 정보는 수문모델링에 의해 수계내 오염 확산을 예측하고, 하천 및 호소내에 부하되는 수질예측을 위한 수질모델링 지원이 가능하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, GIS 기반의 편리한 모델링 환경을 제공함으로써 모델실행을 위한 과정을 단순화시키고, 모델실행 결과를 확인하는데 있어 간편한 방법을 제공해 줌으로써 보다 체계적인 담수호 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, GIS기반의 모델링을 통해 수질오염을 예측함으로써, 지역 특성에 적합한 수질개선 대책방안의 적용이 가능할 것으로 기대되고, 이러한 결과를 바탕으로 유역의 오염원 관리, 수질현황 파악 및 수질오염 방지대책을 수립하여 담수호의 수질을 효과적으로 개선할 수 있을 것이다.
Claims (6)
- 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 시스템에 있어서,사용자 컴퓨터에 그래픽 화면을 제공하기 위한 인터페이스를 제공하는 GUI;상기 사용자 컴퓨터에 환경정보검색, 수문 및 수질오염예측 결과에 대한 데이터를 GUI를 통하여 입출력하는 데이터입출력부;담수호 관리를 위한 지형도, 하천도, 소유역도, 토양도, 행정구역도 등에 관한 지리적 도형 데이터를 저장하고 있는 도형에이타베이스 및 상기 도형데이터베이스에 저장된 각 도형 데이터에 관한 점오염원현황, 토지이용현황, 상수도현황, 환경기초시설 현황, 하천수질현황 등에 관한 데이터를 저장하고 있는 속성데이터베이스를 포함하는 GIS데이터베이스;상기 GIS데이터베이스에 저장된 도형데이터 및 속성데이터로부터 사용자가 선택한 지역에 관한 환경정보를 제공하는 프로그램인 환경정보검색모듈;상기 환경정보검색모듈로부터 선택된 지역에 관한 속성데이터의 오염원 현황 데이터로부터 오염 및 유달 부하량을 산정하는 프로그램인 오염원관리모듈;상기 오염원관리모듈로부터 추출한 오염 및 유달부하량으로부터 수질 모델링하는 프로그램인 수질모델링모듈;상기 GIS데이터베이스의 속성데이터로부터 추출한 유역별 유입량, 유역별 필요수량, 유역별 유역물수지에 관한 데이터로부터 오염확산예측을 위한 수문예측을모델링하는 프로그램인 수문모델링모듈; 및상기 모든 구성을 제어하여 사용자 컴퓨터로 사용자가 요구한 환경정보검색, 수문 및 수질예측 결과를 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 속성데이터베이스는,사용자가 선택한 지역의 전체유역데이터, 소유역데이터, 기상데이터, 도수유입량데이터, 도수유입량분배율데이터, 실측유출량데이터, 유출량데이터, 취수량데이터 등을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 시스템.
- 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 방법에 있어서,(a1)사용자 자신이 원하는 지역에 관한 환경정보검색의 선택을 수신하는 단계;(a2)제어부가 환경정보검색모듈을 제어하여 GIS데이터베이스의 도형데이터베이스를 검색하여 선택한 지역에 관한 도형 데이터를 독출하는 단계;(a3)제어부가 상기 환경정보검색모듈이 독출한 도형 데이터를 데이터입출력부 및 GUI를 통하여 사용자 컴퓨터로 전송하여 화면에 디스플레이하는 단계;(a4)제어부가 사용자 컴퓨터로부터 상기 선택 지역에 대한 속성정보검색의선택을 수신하였는가를 판단하는 단계;(a5)상기 단계 (a4)에서 사용자가 속성정보검색을 선택하였으면 제어부가 환경정보검색모듈을 제어하여 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 선택 지역에 관한 속성 데이터를 독출하는 단계; 및(a6)제어부가 상기 환경정보검색모듈이 독출한 속성 데이터를 데이터입출력부 및 GUI를 통하여 사용자 컴퓨터로 전송하여 화면에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법.
- 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 방법에 있어서,(b1)사용자의 수문예측을 원하는 지역의 선택을 수신하는 단계;(b2)제어부가 수문모델링모듈을 제어하여 사용자가 선택한 지역의 수문 예측을 위한 속성 데이터인 전체유역데이터, 소유역데이터, 기상데이터, 도수유입량데이터, 도수유입량분배율데이터, 실측유출량데이터를 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 독출하는 단계;(b3)상기 수문모델링모듈이 독출한 데이터를 수신하여 소정연산을 거쳐 수문을 모델링하는 단계; 및(b4)상기 수문모델링모듈이 제어부의 제어에 따라 모델링한 수문예측데이터를 데이터입출력부 및 GUI를 거쳐서 사용자 컴퓨터에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법.
- 지역 환경에 관한 정보가 구축된 GIS데이터베이스를 바탕으로 담수호의 수질을 관리하는 방법에 있어서,(c1)사용자의 수질예측을 원하는 지역의 선택을 수신하는 단계;(c2)제어부가 수질모델링모듈을 제어하여 사용자가 선택한 지역의 수질 예측을 위한 속성 데이터인 유입농도데이터, 유출량데이터, 취수량데이터 중 유입농도데이터는 오염원관리모듈로부터 유출량, 취수량 데이터는 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 독출하는 단계;(c3)수질모델링모듈이 독출한 데이터를 수신하여 소정연산을 거쳐 수질을 모델링하는 단계; 및(c4)수질모델링모듈이 모델링한 수질예측데이터를 제어부의 제어에 따라 데이터입출력부 및 GUI를 거쳐서 사용자 컴퓨터에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 (c-2)단계의 유입농도데이터의 산정은,(c2-1)제어부가 오염원관리모듈을 제어하여 GIS데이터베이스의 속성데이터베이스로부터 수질예측 지역에 관한 오염원현황 데이터를 수신하는 단계;(c2-2)상기 오염원관리모듈이 상기 수신한 오염원현황데이터가 발생원단위인가 배출원단위인가를 판단하는 단계;(c2-3)상기 단계 (c2-2)에서 판단한 결과에 따라서 배출원단위이면 후술하는단계 (c2-4)으로 이동하고, 발생원단위이면 오염원관리모듈이 오염발생 부하량을 산정하는 단계;(c2-4)오염원관리모듈이 상기에서 산정된 오염발생 부하량으로부터 오염배출 부하량을 산정하는 단계;(c2-5)오염원관리모듈이 상기에서 산정된 오염배출 부하량에 유달률을 곱함으로써 유달부하량을 산정하는 단계; 및(c2-6)오염원관리모듈이 상기에서 산정된 유달부하량을 유출량으로 나눔으로써 유입농도를 산정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지아이에스를 이용한 담수호관리 방법.
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