연구의 선진화와 생산성 향상에
필요한 최적의 소프트웨어와 컨설팅을
공급하도록 노력하겠습니다.
레이더강우 및 GIS를 이용한 물리학 기반의 분포형 수문 모델링 소프트웨어
Vflo™ 는 전세계 어느 곳이든 이용 가능한 공간 정보 데이터들(GIS)과 공간적으로 분포되어 있는 강우를 활용하여 수문 모델링을 수행하며, 이를 위한 수력학적 접근법을 제공합니다.

Vflo™ 모형은 레이더 강우 데이터 전체를 모형의 입력 자료로 사용할 수 있도록 설계 되었고, 고해상도 공간 정보 데이터를 모델 매개변수로 사용할 수 있습니다.

Vflo™ 은 지리 정보와 다중-센서 강우 입력 정보를 이용하여 큰 강 유역에서 작은 저수지(catchments)까지 강우와 해빙 유출을 시뮬레이션 할 수 있는 물리학-기반의 완전 분포형 수문 모델링 소프트웨어 입니다.

Vflo™ 는 강우-유출의 실시간 및 사후 분석 예측 기능을 제공합니다.


활용 분야 : 토목 기간 시설 운영, 홍수 예측 및 비상 관리, 함양(Recharge) 예측, 토양 수분 모니터링, 토지 이용 계획, 수질 모니터링, 수자원 관리 등


Vflo™ 는 강우에 대한 유역 대응(basin response) 특성을 파악하기 위해 질량과 운동량 보존 법칙을 적용합니다. 이 모델은 정규화된 격자를 사용하여 침투 계산, 토양 습기를 업데이트하고, 운동파 근사화(Kinematic wave approximation)를 이용하여 육로 및 수로 유출을 추적합니다.
특정 식생 피복 영역(Vegetative cover)에 대한 증발산율의 정의 및 장기간의 강우 분포 지도들을 추가하여 유출의 연속 시뮬레이션이 가능합니다.

Vflo는 수문학에 대해 수력학적 접근 방법을 사용하므로, 유출 생성과 추적은 동일한 방정식들 내에서 계산됩니다. 레이더 및 게이지 네트워크로부터 강우를 도출해 내어 모형의 입력으로 사용할 수 있습니다.
침투(infiltration) 초과, 포화(saturation) 초과, 그리고 혼합 침투 프로세스를 모델링 할 수 있습니다. 분포형 접근 방식을 사용하므로 배수 망(drainage network)의 어느 위치에서든 수위곡선(hydrograph)를 그릴 수 있습니다.
모형 매개변수들은 토지 이용도/식생지도에 기초한 수력학적 조도, 토양도와 불투수 영역으로부터 추정한 침투를 나타내는 GIS 데이터를 이용하여 설정됩니다. 수로(channel) 수력학적 속성은 고해상도 수치표고 자료(DEM) 에서 추출 또는 교량이나 수위 관측에 대한 수위 유량 곡선(stage-discharge curve)을 사용한 지형 관계에서 직접 입력할 수 있습니다.

Vflo™ 6.0은 이전 버전을 기반으로 개발되었고 혁신적인 새로운 기능들을 추가하여, 어느 위치에서든지 수문 모델링을 효과적으로 수행하고 접근 가능하게 합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:
  • 새로운 Kinematic solver를 탑재하여 시뮬레이션 결과를 개선함
  • Inundation(범람 모의) 모듈 추가. Vflo™ Desktop에 확장 모듈로 사용 가능
  • 평균 상류 강우(upstream rainfall)를 포함하여 개선된 수위곡선(hydrograph) 결과 표시
  • 공간정보 데이터 표시 옵션들이 개선됨
  • 내부 지형 처리 기능(AutoBop)으로 GIS 데이터 준비 과정을 크게 단축할 수 있음
  • 자동화된 프로젝트 생성 기능으로 초기 설정 시간을 분 단위로 줄여줌
  • 역동적인 지식 기반의 온라인 도움말
  • Windows 7과 64-비트 운영 체제와 호환

Desktop 기능

  • 새로운 솔버(solver) 탑재로 더욱 신뢰할 수 있는 시뮬레이션을 제공
    • 고차(higher-order) 정확성 수치 해법
    • 관측 유량(discharge)과 보다 현실적인 수력학적 조도를 이용하여 보다 일관성 있는 결과 도출
    • 교량이나 다른 구조물에서 complex hydraulic rating curve의 효율적인 처리
    • 가파른 지형에서 현실적인 수위곡선 (hydrograph)추적
  • Reach Profile과 Wave Celerity maps은 수력학적 매개변수 가외치(outlier)를 파악하고 해법 수렴을 개선
  • 상류 강우(rainfall)와 유량/수위 곡선을 통합하여 그래픽 표출
  • 자동화된 지형처리 기능으로 분수계(watershed) 묘사 및 모델 설정을 위한 GIS 전처리 단계를 크게 단축
  • 일관된 시간대 데이터 정의 및 변환
  • 개선된 인터페이스 : 공간 정보 데이터 기능 추가
  • 파라미터 값 맵핑과 디스플레이 옵션들
  • 위경도(Geographic) 좌표계 추가 지원
  • 통계 결과 관리자(statistical result manager): 모델 결과를 구성 하고 분석할 수 있음
  • 동적인 온라인 도움말: Vflo의 기능, 특징 , 튜토리얼 및 이론 배경을 자세히 제공
  • 강우 마법사(Precipitation Wizard)
    • 우수 게이지 데이터의 공간적 내삽과 레이더 포맷을 다루는 기능이 개선됨
  • 자동 보정(Auto calibration: AutoCal)
    • 다중 호우 세트들(Storm sets)에 대한 최적 파라미터 쌍들을 식별하기 위해 파라미터 공간 탐색
    • 지정 범위 내에서 파라미터들을 테스트하기 위해 Genetic Algorithm 사용
    • 평균 제곱 오차와 같은 다양한 통계 오차들을 그래프로 그리고, 2개 파라미터에 대한 에러 표면(surface)을 맵핑
    • 결과를 저장하여 나중에 검토해 볼 수 있음
  • 라이선스 방식 개선 : 그룹과 조직, 수업용 등 Multi-User 라이선스가 가능

추가 모듈


확장 모듈은 Vflo™ Desktop 라이선스에 별도로 구매하여 추가할 수 있는 모듈들입니다. RainVieux와 Sensitivity 모듈은 독립실행 프로그램이고, Continuous, StormBuilder와 Inundation Animator는 Vflo Desktop 프로그램안에서 실행할 수 있습니다.
Sensitivity
  • 사용자가 지정한 파라미터 범위에 대한 민감도 테스트를 위한 배치처리 지원
  • 결과를 텍스트 파일로 요약하여 추후 검토나 분석에 활용
Sensitivity는 일정 파라미터 값 범위에 대한 모델 반응(model response)을 탐색하여 최적의 파라미터 세트들을 찾는 기능을 제공합니다.
Sensitivity는 입력 파라미터 값들에 대해 Vflo™ 을 실행하여 각 파라미터 조합에 대해 첨두 유량(peak discharge), 볼륨, 타임-투-피크(time-to-peak)를 생성합니다.
Sensitivity는 Vflo™와는 별개로 독립 실행 가능한 프로그램입니다. 유역 육로 속성, 강우 데이터, 그리고 파라미터 범위와 단계를 정의하는 구성 파일이 필요합니다.
Continuous
  • 연속된 토양 습도, 강우와 유출을 관리하고 디스플레이하는 기능이 개선됨
  • 나중에 참조 및 검토를 위해 시뮬레이션 결과를 저장할 수 있음
  • 분포된 강우 및 증발산 데이터 입력가능
Continuous 모듈은 토양 습도의 영향을 자동으로 추적하는 기능을 제공합니다. 토양 수분은 한 사상(event)보다 앞선 포화도(saturation)를 수동으로 입력할 필요가 없습니다; 오히려, Continuous Simulator가 토양 모델을 구축하여 Vflo™ 가 모든 사상에 대해 적합하게 초기화 할 수 있게 해줍니다. 토양 수분은 분포된 강우량(rainfall)과 증발산량 비율 입력에 기반을 둡니다. 결과는 순간 유량, 시간 단계에 따른 평균 유량, 관찰점 의 상류 배수 지역에 대한 평균 흐름 깊이 및 총 누적 깊이를 포함합니다(그림 1 참조). 이 모듈은 실시간 운영 이용을 목적으로 분수계(watershed) 모델을 준비하고 평가하는데 유용하며, 대수층(aquifer), 함양(recharge), 샘 흐름(spring flow), 분산된 유출 등을 포함하는 복잡하고 동적인 체계를 모델링 하는데 유용합니다.

그림 1:
시뮬레이션 기간 동안 평균 유량과 유출 깊이를 보여주는 연속 시뮬레이션 결과
Inundation
  • 채널 또는 모든 셀에 대한 시간 수위 곡선/침투의 맵핑 기능이 개선됨
  • 시간 단계와 애니메이션 기간에 대한 애니메이션 제어
  • 문서화와 그래픽 표현을 위해 시계열 이미지들을 파일로 내보낼 수 있음
  • 범람 구성 절정을 프로젝트 파일로 저장 가능
Inundation은 예측 또는 모의한 범람의 정도를 보여 주는 이미지들, 애니메이션, 그리고 데이터들을 제공하며, 범람 위험의 정도를 보여 줍니다. 이 모듈은 홍수 관리 분야에 유용합니다: 범람 예측은 운영 결정, 경고 및 통지, 비상 대응 조정 등에 유용합니다(그림2 참조).

그림 2:
범람 모듈 - 홍수 분석을 위한 시계열 애니메이션과 최대 범람 깊이를 보여줌.
Strom Builder
  • 특정 우량도(hyetograph) 모양에 대한 동적인 호우(strom)을 생성할 수 있음
  • 결과를 시뮬레이션 및 저장을 위해 모델 영역에 대해 자동으로 저장됨
Storm Builder는 분수계(Watershed)에 대해 사용자가 정의한 방향과 이동 속도를 적용하여 동적인 호우(storm)를 구현하는 기능을 제공합니다. 시계열 강우량(rainfall)은 가상 호우(storm)의 지속 비율과 강우량의 누적 비율을 정의하는 전형적인 우량도(hyetograph)에 의해 정의됩니다.이동에 따른 깊이와 지속 기간이 정해지면(그림3), 동적인 입력을 만드는 분수계 위를 지나 가는 우량도를 표시합니다(그림4). 결과를 Vflo에 서 로딩하여 나중에 사용하도록 저장할 수 있습니다.
그림 3:
Strom Builder 사용자 인터페이스
그림 4:
Strom Builder - 동적인 강우량 생성(mm/hr)
Rain Vieux
RainVieux 는 레이더와 지상관측강우를 처리하여 수문 모델링에 필요한 강우량 입력 분포 지도를 만들어 주는 독립실행 모듈입니다(그림5). 다양한 레이더 형식들을 읽어서 표준 또는 사용자-선택 Z-R 관계를 사용하는 강우강도(Rainfall rate)로 변환합니다. 지상관측 데이터는 각 게이지의 위치와 ID를 표시하는 Shapefile에 의해 정의됩니다. 텍스트 파일은 각 게이지 ID에 대한 시계열 강우량(rainfall)을 포함하며, 이 것은 특정 호우사상(storm event)에 대해 사용자가 설정함으로써 제공됩니다. 결과는 증가하는 누적 강우량의 끝을 표시하는 타임스탬프를 갖는 ASCII 텍스 파일 시리즈를 만듭니다. 격자화된 강우량 결과의 시간 단계를 설정하는 옵션들이 있습니다.
그림 5:
게이지 - 조정 레이더 강우량을 처리하려는 대상 영역과 레이더를 보여주고 있는 RainVieux 인터페이스