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논문KCI 등재

강우장 추정을 위한 공간보간기법의 적용성 평가

Applicability of Spatial Interpolation Methods for the Estimation of Rainfall Field

김형수|이동률|최창현|강나래|노희성|장홍석
한국습지학회 (Korean Wetlands Society)|2015.11|한국습지학회지 (Journal of Wetlands Researh)|제17권 제4호|pp. 370-379

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크리깅KrigingRadar rainfall강우추정레이더강우Rainfall estimation
주제분류기타자연과학

초록

최근 기후변화로 인하여 돌발성 집중호우 등의 기상재해가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 재해로 인한 피해의 대응을위해서 강우의 정밀한 관측과 더불어서 정확한 공간분포의 파악도 중요한 문제로 대두되고 있다. 따라서 레이더 강우자료등을 같이 활용하는 연구도 진행되어 왔으나, 아직까지 지상우량계의 강우공간분포를 추정하는데에는 한계가 존재하고있다. 따라서 본 연구에서는 남강댐 유역을 대상으로 공간보간기법인 크리깅 기법을 적용하여 강우장을 추정하고자 하였다. 국내에서 일반적으로 사용되는 크리깅 기법인 OK(Ordinary Kriging), CK(Co-Kriging) 방법과 함께 KED(Kriging with External Drift) 기법을 적용하여 강우장을 추정하고 비교하여 각각의 기법의 적용성을 평가하고자 한다. 정량적 평가 결과, OK 기법은 상관계수 0.978, Slope best-fit line 0.915, R2 0.957의 값을 가지며 MAE, RMSE, MSSE, MRE 값이 0에가장 근접하는 우수한 결과를 나타내었으며, 다음으로 KED, CK 순으로 좋은 결과를 나타내었다. 그러나 정량적 평가만으로는강우의 공간분포에 대한 정확한 평가를 하는데 있어 한계성을 가지고 있으므로 강우공간분포의 참값으로 가정되는 레이더강우장과의 공간분포특성을 수치화하여 유사성을 비교할 수 있는 기법에 대한 제시가 필요할 것으로 판단된다.

Abstract

important issue that the precise observation of rainfall and accurate spatial distribution of the rainfall for fast recovery of damaged region. Thus, researches on the use of the radar rainfall data have been performed. But there is a limitation in the estimation of spatial distribution of rainfall using rain gauge. Accordingly, this study uses the Kriging method which is a spatial interpolation method, to measure the rainfall field in Namgang river dam basin. The purpose of this study is to apply KED(Kriging with External Drift) with OK(Ordinary Kriging) and CK(Co-Kriging), generally used in Korea, to estimate rainfall field and compare each method for evaluate the applicability of each method. As a result of the quantitative assessment, the OK method using the raingauge only has 0.978 of correlation coefficient, 0.915 of slope best-fit line, and 0.957 of R2 and shows an excellent result that MAE, RMSE, MSSE, and MRE are the closest to zero. Then KED and CK are in order of their good results. But the quantitative assessment alone has limitations in the evaluation of the methods for the precise estimation of the spatial distribution of rainfall. Thus, it is considered that there is a need to application of more sophisticated methods which can quantify the spatial distribution and this can be used to compare the similarity of rainfall field.

참고문헌 (35)

  1. Adams, R., "Modeling runoff in an urban catchment using VfloTM and QPE", Proceedings of the ICE-Water Management, 162(2) (2009)
  2. Bae, MS, "A Runoff Analysis by Kriging Method for the Nam River Dam Basin", Master, pp.2008
  3. 배영혜, "The Study on Flood Runoff Simulation using Runoff Model with Gauge-adjusted Radar data", 한국습지학회지, 12(1), pp.51~61 (2010), 한국습지학회
  4. 백승균, "고해상도 기온 및 강수 분포도 작성을 위한 공동크리깅 적용성 평가", 기후연구, 6(3), pp.242~253 (2011), 기후연구소
  5. Bernard, S. M., "Analysis of External Drift Kriging Algorithm with application to precipitation estimation in complex orography", Master, pp.2007
  6. Bourennane, H., "Comparison of kriging with external drift and simple linear regression for predicting soil horizon thickness with different sample densities", Geoderma, 97(3-4), pp.255~271 (2000)
  7. Brandes, E. A., "Optimizing Rainfall Estimates with the Aid of Radar", J. of Appl. Meteor., 14, pp.1339~1345 (1975)
  8. Carlos, A., "A non-parametric automatic blending methodology to estimate rainfall fields from rain gauge and radar data", Advances in Water Resources, 32, pp.986~1002 (2008)
  9. Choi, JG, "Geostatistics" (2007), Sigma press
  10. Christian, B., "Geostatistical merging of rain gauge and radar data for high temporal resolutions and various station density scenarios", J. of Hydrology, 508, pp.88~101 (2014)
  11. Goudenhoofdt, E., "Evaluation of radar-gauge merging methods for quantitative precipitation estimates", Hydrology and Earth System Sciences, 13, pp.195~203 (2009)
  12. Hengl, T., "Comparison of kriging with external drift and regression-kriging", ITC, ~, pp.Technical Note (2003)
  13. 홍승진, "강우계와 레이더를 이용한 강우의 시공간적인 활용", 한국지형공간정보학회지, 18(3), pp.37~48 (2010), 한국지형공간정보학회
  14. 황세운, "Co-kriging 기법을 이용한 일강우량 공간분포 모델링", 한국수자원학회 논문집, 39(8), pp.669~676 (2006), 한국수자원학회
  15. Jin, L., "A Review of Spatial Interpolation Methods for Environmental Scientists", Geoscience Australia, ~ (2008)
  16. 강나래, "레이더 강우 자료를 이용한 도시유역의 유출 모의", 한국습지학회지, 15(3), pp.413~422 (2013), 한국습지학회
  17. 김병식, "지형분석모형과 강우레이더를 이용한 돌발홍수 모형 개발 : Ⅱ. 태풍 루사에 의한 양양 남대천 유역의 돌발홍수 모니터링", 대한토목학회 논문집B, 27(2B), pp.161~169 (2007), 대한토목학회
  18. 김병식, "지형분석모형과 강우레이더를 이용한 돌발홍수 모형 개발 : Ⅰ. 방법론 및 모형의 개발", 대한토목학회 논문집B, 27(2B), pp.151~159 (2007), 대한토목학회
  19. 김광호, "크리깅 방법을 기반으로 한 레이더 강우강도 오차 조정", 한국지구과학회지, 34(1), pp.13~27 (2013), 한국지구과학회[DOI]
  20. 김수전, "신경망에 의한 레이더강우 보정 및 유출해석", 대한토목학회 논문집B, 30(2), pp.159~167 (2010), 대한토목학회
  21. Kim, SJ., "Noise Reduction Analysis of Radar Rainfall Using Chaotic Dynamics and Filtering Techniques", Advances in Meteorology, pp.10~ (2014)
  22. 김연수, "레이더 자료의 해상도를 고려한 분포형 강우-유출 모형의 GIS 자료 최적 격자의 결정", 한국습지학회지, 13(1), pp.105~116 (2011), 한국습지학회
  23. Koistinen, J., "An improved spatial gauge-radar adjustment technique", proc. 20th Conference on Radar Meteorology, pp.1179~1186 (1981)
  24. Krajewski, W. F., "A monte carlo study of rainfall sampling effect on a distributed catchment model", Water Resources Research, 27(1), pp.119~128 (1991)
  25. Noh, HS, "Accuracy Evaluation and Hydrological Applicability of Gauge and Radar Rainfall Considering Wind Effect", Ph.D., pp.2015
  26. 노희성, "통계적 객관 분석법에 의한 레이더강우 보정 및 Vflo를 이용한 홍수모의", 한국습지학회지, 14(2), pp.243~254 (2012), 한국습지학회
  27. Park, JH, "Verification of the Distributed Model Application Using the Radar Rainfall Imagery", Master, pp.2009
  28. 박진혁, "레이더강우와 Vflo모형을 이용한 남강댐유역 홍수유출해석", 한국지리정보학회지, 10(3), pp.13~21 (2007), 한국지리정보학회
  29. 박노욱, "수치표고모델과 다변량 크리깅을 이용한 기온 및 강수 분포도 작성", 대한지리학회지, 43(6), pp.1002~1015 (2008), 대한지리학회
  30. Schiemann, R., "Geostatistical radar-raingauge combination with nonparametric correlograms : methodological considerations and application in Switzerland", Hydrology and Earth System Sciences, 15, pp.1515~1536 (2011)
  31. 서영민, "확률강우량의 공간분포 추정을 위한 KED 기법의 적용", 한국수자원학회 논문집, 43(8), pp.757~767 (2010), 한국수자원학회
  32. 신현석, "바람의 영향을 고려한 지상강우의 보정방법 연구", 한국습지학회지, 16(1), pp.19~32 (2014), 한국습지학회
  33. Smith, J. A., "Radar rainfall estimation for flash flood forecasting in small urban watersheds", Advances in Water Resources, 30(10), pp.2087~2097 (2007)
  34. Vieux, B. E., "Evaluation of a physics-based distributed hydrologic model for flood forecasting", J. of Hydrology, 298, pp.145~154 (2004)
  35. Won, DC, "Analysis of Runoff Characteristics for Spatial Distribution of Rainfall", Ph.D., pp.2013

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