Forecasting Performance of LS-SVM for Nonlinear Hydrological Time Series

황석환,함대헌,김중훈 대한토목학회 2012 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.16 No.5

This paper presents a Least-Square Support Vector Machine (LS-SVM) approach for forecasting nonlinear hydrological time series. LS-SVM is a machine-learning algorithm firmly based on the statistical learning theory. The objective of this paper is to examine the feasibility of using LS-SVM in the forecasting of nonlinear hydrological time series by comparing it with a statistical method such as Multiple Linear Regression (MLR) and a heuristic method such as a Neural Network using Back-Propagation (NNBP). And the performance of prediction model is also dependent on the degrees of linearity (or persistency) of data, not only on the performance of model itself. Thus, we would clearly verify that prediction performance of three models according to linear extent using daily water demand and daily inflow of dam data. In the experimental results, LS-SVM showed superior forecasting accuracies and performances to those of MLR and NNBP and LS-SVM demonstrated better forecasting efficiency in nonlinear hydrological time series using Relative Correlation Coefficient (RCC) which is a relative measure of forecasting efficiency with different persistency.

미래의 도시 돌발홍수 해석 및 예보 기술

황석환,Hwang, Seok-Hwan 한국수자원학회 2020 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.53 No.2

레이더 강우 자료의 실황 예측 적용을 위한 레이더의 관측 특성 검토

황석환,임상훈,김경준,윤정수 한국방재학회 2013 한국방재학회지 Vol.13 No.4

전국 도시·산지·소하천 돌발홍수예측 시스템 개발 및 정확도 평가

황석환,윤정수,강나래,이동률,Hwang, Seokhwan,Yoon, Jungsoo,Kang, Narae,Lee, Dong-Ryul 한국수자원학회 2020 한국수자원학회논문집 Vol.53 No.3

It is not easy to provide sufficient lead time for flood forecast in urban and small mountain basins using on-ground rain gauges, because the time concentration in those basins is too short. In urban and small mountain basins with a short lag-time between precipitation and following flood events, it is more important to secure forecast lead times by predicting rainfall amounts. The Han River Flood Control Office (HRFCO) in South Korea produces short-term rainfall forecasts using the Mcgill Algorithm for Precipitation-nowcast by Lagrangian Extrapolation (MAPLE) algorithm that converts radar reflectance of rainfall events. The Flash Flood Research Center (FFRC) in the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) installed a flash flood forecasting system using the short-term rainfall forecast data produced by the HRFCO and has provided flash flood information in a local lvel with 1-hour lead time since 2019. In this study, we addressed the flash flood forecasting system based on the radar rainfall and the assessed the accuracy of the forecasting system for the recorded flood events occurred in 2019. A total of 31 flood disaster cases were used to evaluate the accuracy and the forecast accuracy was 90.3% based on the probability of detection. 유역 상류의 소규모 산지 유역 또는 도시 배수분구 정도의 도시 유역은 지체시간이 수 십 여분에 불과하기 때문에 우량계만으로는 대응에 필요한 충분한 예측 선행시간을 확보하기 어렵다. 도시 및 소규모 산지 유역에서와 같이 지체시간이 짧은 유역에서 발생하는 돌발홍수는 더 이상 우량계만으로 예보가 불가능하다. 도달시간이 짧은 도시 및 산지에서는 지체시간 외에 강수 예측을 통한 홍수예보 선행시간을 확보하는 것이 매우 중요하다. 한강홍수통제소에서는 강우레이더 강우강도를 초단기 예측 모델인 Mcgill Algorithm for Precipitation-nowcast by Lagrangian Extrapolation(MAPLE) 알고리즘의 입력 자료로 활용하여 초단기 예측 강수 자료를 생산하고 있다. 한국건설기술연구원의 돌발홍수연구센터는 한강홍수통제소에서 생산하고 있는 초단기 예측 강수 자료를 입력 자료로 하여 돌발홍수 예측 시스템을 구축하였고 2019년부터 동네규모의 1시간 전 돌발홍수정보를 제공하고 있다. 본 연구에서는 돌발홍수연구센터에서 구축한 돌발홍수 예측 시스템을 설명하고 2019년도에 발생한 수재해 사례를 분석하여 전국 도시·산지·소하천 돌발홍수 예측 시스템의 예측 정확도를 검증하였다. 돌발홍수 예측 시스템의 정확도 검증에는 총 31개의 수재해 사례를 적용하였고 예측 정확도는 Probability of Detection (POD) 기준으로 90.3%로 매우 높게 나타났다.

37. 소음인 口眼渦斜 患者

황석환 체형사상학회 2013 체형사상학회지 Vol.- No.37

2011년 7월 집중호우의 강우 특성 분석

황석환,이동률,Hwang, Seok-Hwan,Lee, Dong-Ryul 한국수자원학회 2011 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.44 No.10

강수량 관측망의 지역별 정량적 취약성 분석

황석환,함대헌,Hwang. Seok Hwan,Ham. Dae Heon 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.5

본 연구에서는 기상청 관측망을 대상으로 지역별 정량적 관측망 취약성 분석을 실시하였다. 이를 위해 기상청 관측망 만을 이용하여 생산한 격자 자료 GRD(K)와 기상청과 국토교통부 관측망을 모두 사용하여 생산한 격자자료 GRD(A)의 강수량 차이를 비교하여 보았다. 격자자료 산정은 다중이차내삽법(Multi-quadric interpolation method; MQI)을 사용하였다. 도식적 분석으로 관측밀도와 정량적 분석으로 유역평균 강수량을 비교하였다. 비교 결과, 상대편차(GRD(A)의 중권역별 유역평균 강수량 대비 GRD(K)의 중권역별 유역평균 강수량 비)가 큰 지역들은 대략 동쪽의 주왕산에서 가야산, 덕유산, 내장산을 거쳐 서쪽의 월출산에 이르는 축을 기준으로 남쪽에 위치하고 있었고, 중심부의 덕유산에서 지리산에 이르는 남북축을 기준으로 평균적으로 GRD(K)가 GRD(A)보다 크게 산정되는 서쪽 지역과 GRD(K)가 GRD(A)보다 작게 산정되는 동쪽 지역으로 구분되었다. 즉, 소백산맥과 노령산맥 주변 및 이남지역이 GRD(K)와 GRD(A)의 차이가 큰 것으로 나타나 기상청 관측망 만을 이용할 경우 취약지역으로 평가되었다. This research was conducted to analyze the quantitative vulnerability of spatial estimation of precipitation for precipitation observation network of Korea Meteorological Administration (KMA). We compared the amount of precipitation of GRD(K) which were gridded data only using KMA`s observation network and GRD(A) which were gridded data using both KMA and Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MLIT)`s observation network. we used a multi-quadric interpolation method(MQI) to make a gridded data. We compared the observation densities as a schematic analysis and areal precipitation as a quantitative analysis. As a result, regions where the relative deviations (GRD(K) compared to GRD(A)) are large were located at south of the axis which lines across from Mt. Juwang, Gaya, Deokyu and Mt. Naejang at east to Mt. Wolchool at west. In addition, based on north and south axis which lines across Mt. Deokyu at mid region of South Korea to Mt. Jiri, areas were separated into west regions where GRD(K) were estimated to be bigger than GRD(A) and east regions where GRD(K) were estimated to be smaller than GRD(A). In other words, GDR(K) and GRD(A) showed the biggest gap in regions near or southern the Sobaek mountain range and the Noryung mountain range. Thus, these areas were evaluated as the most vulnerable in case of using KMA`s observation network only.

PRISM 자료의 지역적 적용성 분석

황석환,함대헌,Hwang,Seok Hwan,Ham,Dae Heon 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.5

본 연구에서는 지형 혹은 지리적인 요소들을 고려하여 강수량 등을 상세화하는 방법 중 대표적인 PRISM(Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model) 방법의 적용성을 분석하였다. 분석 자료는 기상청에서 RCP 시나리오와 함께 제공되는 2000년에서 2010년까지의 PRISM 일강수량 자료를 사용하였다. 기상청에서는 최근 11년(2000~2010년)간의 기상청 ASOS 및 AWS 자료를 이용하여 1 km 해상도의 PRISM 자료를 생산제공하고 있다. 분석 방법은 기상청 AWS 지점(515개소)에 국토교통부 관측소(567개소)를 포함하여 격자화(<TEX>$5km{\times}5km$</TEX>)한 후 이를 이용하여 비교 대상 유역의 유역평균 강수량을 산정하고 PRISM 자료 유역평균 강수량과 비교하였다. 분석기간은 2008년, 2010년 2개년으로 이중 국토교통부 자료가 양호하다고 판단되는 호우 사상을 추출하여 사용하였다. 분석결과, PRISM 자료의 경우, 지역내 관측소 밀도가 부족한 지리산 주변 등 일부 내륙지역에서 상세화 정확도 측면에서 개선 효과를 확인할 수 있었다. 그러나 일부 지역을 제외하면 기존 지상관측망 기반의 격자자료보다 호우사상간 지역간 변동성은 더 큰 것으로 판단되어, 전국적으로 볼 때, PRISM 자료가 기존 지상관측망 기반의 격자강수량에 비해 일관되게 정확도가 높다고 보기는 어려울 것으로 사료된다. This research evaluated the adaptability of PRISM (Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model) which is one of the key methods to specify spatial precipitation by considering topographic or geographic features. The analyzed PRISM daily precipitation data were provided by Korea Meteorological Administration (KMA) with RCP scenario data. And KMA produced and provided grid PRISM data of 1 km resolution based on KMA`s Automatic Synoptic Observation System (ASOS) and Automatic Weather System (AWS) data of recent 11 years (2000-2010). To analyse, we latticed (<TEX>$5km{\times}5km$</TEX>) the data using KMA`s AWS (also ASOS) stations (515 stations) as well as Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MLIT)`s stations (567 stations), then calculated the areal precipitation of target basin. And compared it with areal precipitation of PRISM data. The analysis period is 2 years of 2008 and 2010 and we extracted and used the only storm event of which MLIT`s data were observed to be satisfactory. As a result, in case of PRISM data, we were able to confirm improvement in detailed accuracy aspect for some inland areas near Mt. Jiri where density of stations is scarce. However, excluding a few regions, variability among regions and storm events were larger than gridded data only based on KMA network and simple interpolation method. In a nationwide perspective, it is difficult to concluded that PRISM data has high accuracy compared to grid precipitation based on only ground observation network.

배수관망의 지형형태학적 분석을 이용한 홍수량 산정 및 배수효율 평가

황석환 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.7

도시지역에서는 강우에 의한 피해를 줄이기 위해 배수관망을 설치하고 있다. 배수시설의 설치는 간단한 수문해석을 통해 수행되어 왔다. 그러나 최근에 배수시설에 대한 중요성이 부각되고 있다. 따라서 최근에는 배수관망 설치를 위한 정교한 분석이 실시되고 있다. 지금까지 배수관망은 주로 주거밀집지역 또는 도로를 중심으로 설치되었다. 따라서 이러한 배치의 효율성에 대한 의문을 가질 수 있다. 본 연구에서는 지형형태학적 인자를 통해 유출을 모의할 수 있는 GIUH를 이용하여 도심 하천의 배수관로에 대한 유출모의를 수행하였다. 이를 통해 개발 전후의 유출을 비교하였다. 이러한 일련의 과정을 통하여 현재 설비되어 있는 배수관로의 효율성을 추정하여 보았다. 분석결과 GIUH를 이용하여 충분히 관로를 통한 유출을 모의할 수 있었고 정확도 또한 높았다. 그리고 배수관거의 배수효과가 자연유역에 비해 크게 차이를 보이지 않았다. 따라서 배수관거의 설비 시 배수효율을 높일 수 있도록 하기 위해서는 관거의 수리학적 특성뿐만 아니라 관로의 지형형태학적 고려도 필요함을 알 수 있었다. In urban areas, drainage sewers are installed to reduce the damage caused by rainfall. The installation of drainage sewers has been carried out through simple hydrological analysis. However, the importance of drainage facilities has recently been highlighted. Therefore, in recent years, elaborate analysis for the installation of drainage sewers has been carried out. Until now, drainage networks have been installed mainly in residential areas or roads. Therefore, it is possible to question the efficiency of such a deployment. In this study, rainfall-runoff simulations were performed on the drainage sewers of an urban river using a GIUH, which can simulate runoff through geomorphological factors. We compared the flood runoff before and after the development of a drainage network. Using this, we estimated the efficiency of the existing sewer system. As a result of the analysis, it was possible to simulate the flood runoff through the sewer sufficiently using the GIUH with high accuracy. The drainage effect of the drainage sewers was not significantly different from that of the natural watershed streams. Therefore, it is necessary to consider not only the hydraulic characteristics of the conduit, but also the morphological characteristics of the conduit in order to increase the drainage efficiency of the drainage sewers.

1. 소음인 手背痒 患者

황석환 체형사상학회 2011 체형사상학회지 Vol.- No.32