• Title/Summary/Keyword: 매개변수 추정

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A Study on Parameter Estimation of Rainfall-Runoff Model Considering the Reservoir Dischage (저수지 방류량을 고려한 강우 강우-유출 모형의 매개변수 추정에 관한 연구)

  • Lee, Ah-Reum;Lee, Do-Hun;Lee, Eun-Tae
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1822-1829
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    • 2006
  • 본 연구에서는 계산된 유량과 실측 유량을 비교하여 Clark 단위도 방법의 매개변수를 추정하고자 하였다. 오산천과 진위천 상류유역에 대하여 Arcview와 WMS로 지형자료에 대한 전 처리를 한후, HEC-HMS 프로그램을 이용하여 유출량을 산정하였다. 2001년부터 2005년까지 4개의 사상에 대하여 강우량, 기흥저수지와 이동저수지의 실제 방류량을 이용하여 유출량을 산정하였으며, Clark 모형의 매개변수를 Russel 공식, Sabol 공식 및 HEC-HMS 프로그램에 내장된 Nelder-Mead 최적화 방법을 이용하여 매개변수를 각각 산정하여 회화 지점의 실측 유출량과 비교.평가하였다. 빈도가 큰 유출사상의 경우에는 Sabol 식을 적용한 결과가 Russel 식을 적용한 모의결과보다 첨두유량의 재현성이 우수하게 나타났으며, 유출량이 작은 경우에는 Russel 식을 적용한 모의결과가 우수하였다. 첨두가 중제곱평균제곱근오차, 잔차자승의 합, 절대잔차의 합 등 3가지의 서로다른 목적함수를 적용하여 매개변수를 자동 보정하였을 때, 목적함수에 따른 첨두유량의 오차는 거의 동일하였으며, 첨두시간에 대한 오차는 첨두가중제곱평균제곱근오차를 적용했을 때 가장 작은 것으로 분석되었다. 그리고 Clark 유역 추적모형의 자동보정을 통하여 추정한 매개변수인 도달시간과 저류상수는 강우사상에 따라서 변동하는 특성을 나타내기 때문에 최적의 도달시간 및 저류상수는 홍수사상별로 추정되어야 하며 이 결과는 홍수량 산정을 위한 매개변수 추정과정의 비유일성 및 복잡성을 암시하고 있다.

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Parameter Optimization and Uncertainty Analysis of the Rainfall-Runoff Model Coupled with Hierarchical Bayesian Inference Scheme (Hierarchical Bayesian 기법을 통한 강우-유출모형 매개변수의 최적화 및 불확실성 분석)

  • Mun, Yeong-Il;Gwon, Hyeon-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1752-1756
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    • 2007
  • 정교한 강우-유출 모의를 위해서는 적절한 매개변수의 추정이 필수적이며, 매개변수 추정 방법은 시행착오(trial and error)에 의한 수동보정법과 최적화방법을 사용한 자동보정법으로 구분할 수 있다. 모형의 매개변수의 수가 많은 경우 수동보정법에 의한 매개변수 추정은 매우 어렵다. 자동 보정법에 사용되는 최적화방법은 Rosenbrock 알고리즘, patten search, 컴플렉스(complex) 방법, Powell 방법 등과 같은 지역최적화 방법과 전역최적화 방법으로 나눌 수 있다. 그러나 기존 방법론들은 매개변수의 최적화를 추적하기 위한 알고리즘이 대부분이며 이들 매개변수에 관련된 불확실성을 평가하는데는 미흡한 단접이 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 강우-유출모형의 매개변수 추정에 있어서 불확실성을 평가할 수 있는 새로운 방법론을 검토하고자 한다. 매개변수와 관련된 불확실성을 평가하기 위한 방법은 여러 가지가 있으나 통계적으로 매우 우수한 능력을 보이는 Hierarchical Bayesian 알고리즘을 Probability-Distributed 강우-유출 모형에 적용하였다. 본 방법론은 최적화와 동시에 각 매개변수에 관련된 사후분포(posterior distribution)의 추정이 가능하므로 모형이 갖는 불확실성을 효과적으로 평가할 수 있다. 따라서, 수자원 관리에 있어서 불확실성을 고려할 수 있으므로 보다 수리수문학적 위험도를 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

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Development of an Expert System to Improve the Methods of Parameter Estimation (매개변수 추정방법의 개선을 위한 전문가 시스템의 개발)

  • Lee, Beom-Hui;Lee, Gil-Seong
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.31 no.6
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    • pp.641-655
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    • 1998
  • The methods of development and application of an expert system are suggested to solve more efficiently the problems of water resources and quality induced by the rapid urbanization. Major parameters of the water quantity and quality of urban areas are selected their characteristics are presented by the sensitivity analysis. The rules to decide the parameters effectively are proposed based on these characteristics. the ESPE(Expert System for Parameter Estimation), an expert system based on the 'facts' and 'rules', is developed using the CLIPS 6.0 and applied to the basin of the An-Yang stream. The results of estimating t도 parameters of water quantity show a high applicability, but those of water quality imply the necessity of improving the present methods due to both the complexity of estimation processes and the lack of decision rules.

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Uncertainty Estimation of AR Model Parameters Using a Bayesian technique (Bayesian 기법을 활용한 AR Model 매개변수의 불확실성 추정)

  • Park, Chan-Young;Park, Jong-Hyeon;Park, Min-Woo;Kwon, Hyun-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.280-280
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    • 2016
  • 특정 자료의 시간의 흐름에 따른 예측치를 추정하는 방법으로 AR Model 즉, 자기회귀모형이 많이 사용되고 있다. AR Model은 변수의 현재 값을 과거 값의 함수로 나타내게 되는데, 이런 시계열 분석 모델을 사용할 때 매개변수의 추정 과정이 필수적으로 요구된다. 일반적으로 매개변수를 추정하는 방법에는 확률적근사법(stochastic approximation), 최소제곱법(method of least square), 자기상관법(method of autocorrelation method), 최우도법(method of maximum likelihood) 등이 있다. AR Model에서 가장 많이 사용되는 최우도법은 표본크기가 충분히 클 때 가장 효율적인 방법으로 평가되지만 수치적으로 해를 구하는 과정이 복잡한 경우가 많으며, 해를 구하지 못하는 어려움이 따르기도 한다. 또한 표본 크기가 작을 때 일반적으로 잘 일치하지 않은 결과를 얻게 된다. 우리나라의 강우, 유량 등의 자료는 자료의 수가 적은 경우가 많기 때문에 최우도법을 통한 매개변수 추정 시 불확실성이 내재되어있지만 그것을 정량적으로 제시하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 AR Model의 매개변수 추정 시 Bayesian 기법으로 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 제공하여 매개변수의 불확실성 구간을 정량적으로 표현하게 됨으로써, 시계열 분석을 통해 보다 신뢰성 있는 예측치를 얻을 수 있으리라 판단된다.

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Evaluation on Applicability of On/Off-line Parameter Calibration Techniques in Rainfall-Runoff Modeling (온·오프라인 매개변수 보정기법에 따른 강우-유출해석 적용성 평가)

  • Lee, Dae Eop;Kim, Yeon Su;Yu, Wan Sik;Lee, Gi Ha
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.34-34
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    • 2017
  • 유역에 대한 유출해석은 지속가능한 수자원 관리 및 수재해 예방을 위한 가장 기본적이지만 중요한 과제이며, 우리나라와 같이 홍수와 가뭄의 재해에 의해 많은 영향을 받는 지역에서는 더욱 중요한 문제로 이러한 유출현상을 물리적으로 표현하기 위해 다양한 모형들을 활용하여 강우-유출해석을 수행하게 된다. 모형을 통한 유출해석에 있어 매개변수 추정은 유출해석 결과에 지대한 영향을 주기에 최적 매개변수를 추정하는 것은 예측결과의 성능 향상에 매우 중요한 사항이며 보다 효율적인 매개변수의 추정을 위해 추정방법간의 비교 및 검토를 통해 적용성을 판단하는 과정이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 개념적 집중형 수문모형의 매개변수 보정을 위해 오프라인과 온라인의 매개변수 자동보정기법을 이용하여 매개변수를 추정하였으며, 기법별로 추정된 매개변수를 이용한 수문해석 결과의 비교 검토를 통해 각 기법의 장 단점 분석 및 적용성 평가를 수행하였다. 연구대상지역으로 용담댐 상류 천천 유역을 선정하고, 강우유출 모의를 위해 저류함수모형을 선정하였으며, 매개변수 보정을 위한 자동보정기법으로 오프라인 방법으로는 SCE-UA, 온라인 방법으로는 PF 기법을 선정하여 적용하였으며, 총 9개의 강우사상에 대해 강우-유출 모의를 수행하였다. 본 연구의 결과는 강우-유출해석을 위한 사용자의 목적에 맞는 매개변수 자동보정기법의 선정에 있어 유용할 것으로 판단되며, 시간단계 또는 사상별 최적화된 매개변수를 유역에 대한 최적 매개변수로 변환 또는 전이하기 위한 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.

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Estimation of the WGR Multi-dimensional Precipitation Model Parameters using the Genetic Algorithm (유전자 알고리즘을 이용한 WGR 다차원 강우모형의 매개변수 추정)

  • Jeong, Gwang-Sik;Yu, Cheol-Sang;Kim, Jung-Hun
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.34 no.5
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    • pp.473-486
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    • 2001
  • The WGR model was developed to represent meso-scale precipitation. As a conceptual model, this model shows a good link between atmospheric dynamics and statistical description of meso-scale precipitation(Waymire et al., 1984). However, as it has maximum 18 parameters along with its non-linear structure, its parameter estimation has been remained a difficult problem. There have been several cases of its parameter estimation for different fields using non-linear programming techniques(NLP), which were also difficult tasks to hamper its wide applications. In this study, we estimated the WGR model parameters of the Han river basin using the genetic algorithm(GA) and compared them to the NLP results(Yoo and Kwon, 2000). As a result of the study, we can find that the sum of square error from the GA provide more consistent parameters to the seasonal variation of rainfall. Also, we can find that the higher rainfall amount during summer season is closely related with the arrival rate of rain bands, not the rain cell intensity.

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Automatic Calibration of Variable Roughness Coefficients of the FLDWAV Model (FLDWAV 모형의 가변 조도계수 자동추정에 관한 연구)

  • Kim, Jin-Soo;Jun, Kyung-Soo;Lee, Kil-Seong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.314-318
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    • 2005
  • 잠실 및 신곡 수중보의 영향을 모의할 수 있도록 개선된 FLDWAV 모형을 한강 하류부의 하천구간에 적용하여 모형의 보정을 수행하였다. FLDWAV 모형에 포함된 자동추정 기법을 적용하여 부분 선형함수 가변 조도계수 모형의 매개변수를 추정하였다 팔당대교부터 전류까지의 하천구간을 3개 구간으로 구분하고, 유량 등급별 조도계수의 초기 가정치를 변화시켜 가며 각 경우에 대하여 홍수사상별로 매개변수 추정을 수행하였다. 최소유량(영) 등급 및 최대유량 등급에 대한 조도계수 추정치들은 초기 가정 값에 민감하여 초기치가 최종 추정치로 종료되는 경우가 다수 발생하였다. 대부분의 홍수사상에 대하여 추정 매개변수를 사용한 계산수위와 관측수위의 편차 합은 영에 근접하나, RMS 오차는 다양한 값들을 나타내었다. 양의 오차들과 음의 오차들이 서로 상쇄됨으로써 편차가 영에 근접하게 되는 경우가 빈번히 발생하였으며, 이는 편차 합을 최소화하는 목적함수를 만족시키는 최적해가 유일하지 않음을 의미한다.

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Using Various Order Probability Weighted Moments for the Parameter Estimation of Appropriate Distribution Functions (여러 차수의 확률 가중 모멘트를 이용한 적정 분포함수의 매개변수 추정)

  • Lee, Kil Seong;Kim, Ji Young
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.635-639
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    • 2004
  • 댐과 같은 구조물의 설계시 큰 강우량에 내한 분포함수의 적합성을 놀일 필요가 있다. 이에 대해 Wang (1997a and b)은 큰 설계량에 내한 적합성을 놀이기 위해 LH 모멘트와 고차 PWM(higher Probability Weighted Moments)방법을 제안하였다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 자 지역별로 대표적인 4개 지점의 일 강우량 자료를 사용하여 제안된 고차 PWM 방법의 적용성을 살펴보았다. 그 과정으로 가장 낮은 차수인 일반적인 PWM 방법과 더 높은 차수의 PWM 방법을 이용하여, GEV(Generalized Extreme Value) 분포와 Gumbel 분포에 대한 매개변수를 추정한 후 이 추정치를 확률지에 실측치와 함께 도시하여 결과를 비교하였다. 그리고 PPCC(Probability Plot Correlation Coefficient) 적합도 검정결과를 통해 추정된 매개변수의 적합성을 확인하였다.

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A Study on Parameter Estimation of Gauss-Uniform Probability Distribution (가우스-균일 혼합확률분포의 매개변수 추정에 관한 고찰)

  • Choi, Sunglok;Kim, Taemin;Yu, Wonpil
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • pp.273-274
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    • 2009
  • 본 논문은 완전히 잘못된 데이터가 포함된 회귀(regression) 문제에 사용되는 가우스-균일 혼합확률분포의 두 개의 매개변수 추정에 관하여 고찰한다. 논문에서는 기대값 최대화(Expectation Maximization)와 최우도추정(Maximum Likelihood Estimation)을 이용한 매개변수 추정 방법을 비교한다. 두 기법은 최적화 문제로 기술할 수 있고, 논문에서는 두 기법에서 사용하는 매개변수에 대한 적합도 척도의 개형을 도시하고 비교한다. 몬테-카를로(Monte Carlo) 접근을 통한 두 기법이 추정한 매개변수의 분포를 살펴본다.

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Searching the effective range of Z-R relationship using single polarization radar data (단일편파 레이더자료를 이용한 Z-R관계식의 유효 영역 탐색)

  • Kang, Minseok;Na, Wooyoung;Kim, Gildo;Yoo, Chulsang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.194-194
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    • 2020
  • 본 연구에서는 수평반사도를 이용한 강우추정 관계식을 유효성 측면에서 재평가하였다. 이를 위해, 강우추정 관계식의 유도과정을 다시 살펴보고, 관측자료를 가지고 강우입자분포의 매개변수를 추정할 수 있도록 식의 형태를 변환하였다. 이 식을 이용하여 비슬산 레이더에서 관측된 반사도-강우강도의 쌍 자료에 대한 강우입자분포 매개변수를 추정하였다. 마지막으로 추정된 매개변수 대푯값을 다시 강우추정 관계식 유도에 사용하였다. 이렇게 결정된 강우추정 관계식이 관측된 수평반사도-강우강도 자료를 얼마나 잘 대표하는지를 평가하였으며, 그 결과, 레이더 반사도가 작아지면 작아질수록 강우추정 관계식의 이론적 배경과 관측자료의 괴리가 커지는 것으로 나타났다. 또한 강우입자분포를 지수분포로 가정한 형태의 강우추정 관계식이 모든 반사도 구간에서 유의하지 않을 수 있다는 것을 확인하였다.

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