KR102710812B1 - Apparatus for predicting risk of inundation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침수 위험도 예측 장치에 관한 것으로서, 예측대상지역 내 설치된 수위센서, 조위센서 및 강우관측소를 통해 실시간으로 측정되는 수위, 조위 및 강우 데이터에 대응하는 제1 원시데이터와, 상기 예측대상지역 내 설치된 복수의 CCTV 카메라를 통해 실시간으로 촬영되는 CCTV 영상데이터에 대응하는 제2 원시데이터를 획득하는 원시데이터 획득 모듈과, 상기 예측대상지역의 내외수 침수 위험에 대한 시뮬레이션 결과에 따른 지도 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제1 예측모델에 대하여, 상기 제1 원시데이터에 기초한 현재 시점의 수위, 조위 및 강우데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 지도 이미지를 현재 강우 상태를 바탕으로 예측한 내외수 침수 예측 정보로 출력하는 제1 예측 출력부와, 상기 예측대상지역의 침수 예상 영역에 대한 영역 검출 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제2 예측모델에 대하여 상기 제2 원시데이터에 기초한 현재 시점의 CCTV 영상데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 영역 검출 이미지를 현재 CCTV 상황을 바탕으로 예측한 침수 위험 영역 정보로 출력하는 제2 예측 출력부와, 출력된 상기 내외수 침수 예측 정보와 상기 침수 위험 영역 정보 중 적어도 하나를 이에 대응되는 현재 시점의 제1 원시데이터 또는 제2 원시데이터와 함께 시각화한 이미지에 대응하는 선행 예측 정보를 생성하여 화면상에 표시하는 선행 예보 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 현재 강우 상태나 현재 CCTV 상황을 바탕으로 한 내외수 침수 발생 가능성 및 위험 영역에 대한 예측 정보를 실시간으로 제공 가능하여 침수 피해를 사전에 방지하고 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a flood risk prediction device, comprising: a raw data acquisition module for acquiring first raw data corresponding to water level, tide level and rainfall data measured in real time through a water level sensor, a tide level sensor and a rainfall observation station installed in a prediction target area, and second raw data corresponding to CCTV image data captured in real time through a plurality of CCTV cameras installed in the prediction target area; a first prediction output unit for outputting a first map image output when applying water level, tide level and rainfall data at a current point in time based on the first raw data as input values to a first prediction model pre-trained to acquire a map image according to a simulation result of internal and external flood risk in the prediction target area, as internal and external flood prediction information predicted based on a current rainfall condition; a second prediction output unit for outputting a first area detection image output when applying CCTV image data at a current point in time based on the second raw data as input values to a second prediction model pre-trained to acquire an area detection image for an expected flood area in the prediction target area, as flood risk area information predicted based on a current CCTV situation; and the outputted It is characterized by including a prior prediction module that generates prior prediction information corresponding to an image visualized with at least one of the internal and external flood prediction information and the flood risk area information together with the first raw data or the second raw data at the current point in time, and displays the generated prior prediction information on a screen.
Accordingly, it is possible to provide real-time prediction information on the possibility of internal and external flooding and risk areas based on current rainfall conditions or current CCTV situations, which has the effect of preventing flood damage in advance and responding quickly.
Description
본 발명은 특정 지역에 강우 발생 시 관측데이터와 인근 CCTV 영상을 활용하여 해당 지역의 내수 및 외수 침수 정도를 실시간으로 예측할 수 있는 침수 위험도 예측 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flood risk prediction device that can predict the degree of inland and external flooding in a specific area in real time by utilizing observation data and nearby CCTV footage when rainfall occurs in that area.
21세기에 들어 홍수 규모는 대형화 되어가고 있고, 발생빈도 및 발생강도도 증가하고 있다. 또한 최근에는 지구 온난화가 지속화되면서 전 세계적으로 높은 기상이변들이 속출하고 있다. 우리나라도 예외는 아니어서 지난 100년동안 기온이 약 1.5℃ 가량 상승하였고, 집중호우나 태풍과 같은 극단적인 기상 현상들로 인한 피해가 날이 갈수록 심해지고 있다.In the 21st century, the scale of floods is becoming larger, and their frequency and intensity are also increasing. In addition, as global warming continues, extreme weather events are occurring all over the world. Korea is no exception, with temperatures rising by about 1.5℃ over the past 100 years, and damage from extreme weather events such as heavy rain and typhoons is becoming more severe day by day.
우리나라는 연 평균 강수량 변화폭이 크고 국토 지형 특성상 하천의 경사가 급하고 홍수에도 취약하다. 여름철에 집중 호우가 내리므로 호우가 하천 유역에 집중할 수 있고 도시에서는 침수가 발생될 수 있다.Our country has a large range of average annual precipitation, and due to the characteristics of the national terrain, the rivers have steep slopes and are vulnerable to flooding. Since heavy rain falls heavily in the summer, the heavy rain can be concentrated in river basins and cause flooding in cities.
하천지역과 도시에서 발생하는 홍수 대응을 위해 보다 정확한 홍수 예측과 시뮬레이팅이 필요하고 그것을 기반으로 홍수 방책을 세우는 것이 필요하지만 그러한 장치나 방법이 전무한 실정이다.In order to respond to floods occurring in riverine areas and cities, more accurate flood prediction and simulation are needed and flood control measures need to be established based on the results, but such devices or methods are completely absent.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특정 지역에 강우 발생 시 관측데이터와 인근 CCTV 영상을 활용하여 해당 지역의 내수 및 외수 침수 정도를 실시간으로 예측할 수 있는 침수 위험도 예측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to solve the above problem, and the purpose is to provide a flood risk prediction device that can predict the degree of inland and external flooding in a specific area in real time by utilizing observation data and nearby CCTV footage when rainfall occurs in the specific area.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 침수 위험도 예측 장치는, 예측대상지역 내 설치된 수위센서, 조위센서 및 강우관측소를 통해 실시간으로 측정되는 수위, 조위 및 강우 데이터에 대응하는 제1 원시데이터와, 상기 예측대상지역 내 설치된 복수의 CCTV 카메라를 통해 실시간으로 촬영되는 CCTV 영상데이터에 대응하는 제2 원시데이터를 획득하는 원시데이터 획득 모듈과, 상기 예측대상지역의 내외수 침수 위험에 대한 시뮬레이션 결과에 따른 지도 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제1 예측모델에 대하여, 상기 제1 원시데이터에 기초한 현재 시점의 수위, 조위 및 강우데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 지도 이미지를 현재 강우 상태를 바탕으로 예측한 내외수 침수 예측 정보로 출력하는 제1 예측 출력부와, 상기 예측대상지역의 침수 예상 영역에 대한 영역 검출 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제2 예측모델에 대하여 상기 제2 원시데이터에 기초한 현재 시점의 CCTV 영상데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 영역 검출 이미지를 현재 CCTV 상황을 바탕으로 예측한 침수 위험 영역 정보로 출력하는 제2 예측 출력부와, 출력된 상기 내외수 침수 예측 정보와 상기 침수 위험 영역 정보 중 적어도 하나를 이에 대응되는 현재 시점의 제1 원시데이터 또는 제2 원시데이터와 함께 시각화한 이미지에 대응하는 선행 예측 정보를 생성하여 화면상에 표시하는 선행 예보 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a flood risk prediction device according to one aspect of the present invention comprises: a raw data acquisition module for acquiring first raw data corresponding to water level, tide level, and rainfall data measured in real time through a water level sensor, a tide level sensor, and a rainfall observation station installed in a prediction target area; and second raw data corresponding to CCTV image data captured in real time through a plurality of CCTV cameras installed in the prediction target area; a first prediction output unit for outputting a first map image output when applying the current water level, tide level, and rainfall data based on the first raw data as input values to a first prediction model pre-trained to acquire a map image according to a simulation result of the internal and external flood risk of the prediction target area as internal and external flood prediction information predicted based on the current rainfall status; and a second prediction unit for outputting the first area detection image output when applying the current CCTV image data based on the second raw data as input values to a second prediction model pre-trained to acquire an area detection image for an expected flood area of the prediction target area as flood risk area information predicted based on the current CCTV situation. It is characterized by including an output section and a prior prediction module that generates prior prediction information corresponding to an image visualized with at least one of the output internal/external water flood prediction information and the flood risk area information together with the first raw data or the second raw data of the current point in time, and displays the generated prior prediction information on a screen.
바람직하게는, 상기 예측대상지역의 지형정보가 반영된 3D 지도상에 상기 제1 원시데이터에 따른 과거 외수 및 내수 침수 상태를 시뮬레이션하여 상기 3D 지도상의 격자별 침수심 및 침수범위에 대응하는 영역을 라벨링한 이미지들을 포함하는 제1 데이터셋을 생성하는 제1 데이터셋 생성 모듈과, 상기 제1 원시데이터에 따른 실측 강우-유출 사상을 바탕으로 과거 특정 기간의 상기 제1 원시데이터와 상기 제2 원시데이터를 시간 동기화한 메타데이터를 이용하여 해당 기간의 상기 CCTV 영상데이터의 각 프레임 내 침수영역을 라벨링한 이미지들을 포함하는 제2 데이터셋을 생성하는 제2 데이터셋 생성 모듈을 더 포함하며, 상기 제1 예측모델 및 상기 제2 예측모델은 각각 상기 제1 데이터셋 및 상기 제2 데이터셋을 이용하여 사전 훈련되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further includes a first dataset generation module that generates a first dataset including images labeling areas corresponding to the inundation depth and inundation range of each grid on the 3D map by simulating past external and internal flooding conditions according to the first raw data on a 3D map reflecting topographic information of the prediction target area, and a second dataset generation module that generates a second dataset including images labeling the inundated areas in each frame of the CCTV image data of a specific period of time by using metadata that time-synchronizes the first raw data and the second raw data of a specific period of time based on measured rainfall-runoff events according to the first raw data, and the first prediction model and the second prediction model are characterized in that they are pre-trained using the first dataset and the second dataset, respectively.
또한, 상기 제1 데이터셋 생성 모듈은, 외부 GIS 서버에 기저장된 행정구역별 수치표고모델 자료로부터 상기 예측대상지역의 표고, 하천단면 및 토양도에 대한 지형정보를 추출하여 획득하는 지형정보 획득부와, 상기 지형정보에 기반한 3D 지도를 바탕으로 과거의 상기 수위, 조위 및 강우데이터를 기설정된 강우-유출 해석모형에 적용함에 따라 상기 예측대상지역의 외수 및 내수에 대한 침수 범람 상태를 시뮬레이션하는 수치모델을 생성하는 수치모델 생성부와, 상기 수치모델의 격자별 침수심 및 침수범위를 상기 3D 지도상에 매핑한 후 해당 영역을 기설정된 침수심 범례에 따라 라벨링한 복수의 수치모델 이미지들을 포함하는 제1 데이터셋을 생성 및 저장하는 제1 데이터셋 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first dataset creation module is characterized by including a terrain information acquisition unit that extracts and acquires terrain information on elevation, river cross-section, and soil map of the prediction target area from administrative district-specific digital elevation model data pre-stored in an external GIS server, a numerical model creation unit that generates a numerical model that simulates the inundation state of external and internal waters of the prediction target area by applying the past water level, tide level, and rainfall data to a preset rainfall-runoff analysis model based on a 3D map based on the terrain information, and a first dataset creation unit that generates and stores a first dataset including a plurality of numerical model images in which the grid-specific inundation depth and inundation range of the numerical model are mapped onto the 3D map and then the corresponding area is labeled according to a preset inundation depth legend.
바람직하게는, 상기 제2 데이터셋 생성 모듈은, 상기 제1 원시데이터에 기초한 강우-수위 간 또는 강우-수위-조위 간 상관관계에 따른 실측 강우-유출 사상을 도출하고 이를 바탕으로 과거 특정 기간의 상기 제1 원시데이터와 상기 제2 원시데이터를 시간 동기화하여 메타데이터를 생성하는 메타데이터 생성부와, 상기 과거 특정 기간에 획득된 상기 제2 원시데이터의 각 프레임에서 침수영역을 추출하여 폴리곤 기법으로 라벨링한 복수의 프레임 이미지들을 포함하는 제2 데이터셋을 생성하는 제2 데이터셋 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second dataset generation module is characterized by including a metadata generation unit which derives an actual rainfall-runoff event according to a rainfall-water level or rainfall-water level-tide level correlation based on the first raw data and generates metadata by time-synchronizing the first raw data and the second raw data of a specific past period based on the metadata, and a second dataset generation unit which generates a second dataset including a plurality of frame images in which a flooded area is extracted from each frame of the second raw data acquired in the specific past period and labeled using a polygon technique.
바람직하게는, 상기 선행 예보 모듈은, 상기 내외수 침수 예측 정보가 출력되는 경우, 상기 예측대상지역의 지형 높이에 기초한 침수 발생 순서에 따라 넘버링된 복수 개의 지점들 중에서 상기 제1 지도 이미지 내 침수영역과 인접한 위치에 있는 지점의 좌표 및 번호를 상기 제1 지도 이미지상에 표시하는 제1 선행 예측 정보를 생성하고, 상기 침수 위험 영역 정보가 출력되는 경우, 현재 시점의 CCTV 영상 데이터의 프레임 이미지와 상기 제1 영역 검출 이미지를 비교하여 공통된 객체 영역이 존재하면, 해당 객체 영역을 상기 프레임 이미지상에 오버레이한 제2 선행 예측 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the advance forecast module is characterized in that, when the internal/external water flood prediction information is output, the first advance forecast information is generated by displaying, on the first map image, the coordinates and numbers of points adjacent to the flooded area in the first map image among a plurality of points numbered in the order of flood occurrence based on the topographical height of the prediction target area, and, when the flood risk area information is output, the module compares the frame image of the CCTV video data at the current point in time with the first area detection image, and, if a common object area exists, generates second advance forecast information by overlaying the corresponding object area on the frame image.
본 발명에 따르면, 현재 강우 상태나 현재 CCTV 상황을 바탕으로 한 내외수 침수 발생 가능성 및 위험 영역에 대한 예측 정보를 실시간으로 제공 가능하여 침수 피해를 사전에 방지하고 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide real-time prediction information on the possibility of internal and external flooding and risk areas based on current rainfall conditions or current CCTV situations, thereby enabling advance prevention of flood damage and rapid response.
본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침수 위험도 예측 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침수 위험도 예측 장치의 내부 구성을 상세히 도시한 블록도이고,
도 3은 도 2의 기상 관측 서버와 통신하여 센서 데이터를 제공하는 수위, 조위 및 강우 센서의 설치 지점을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2의 CCTV 관제 서버와 통신하여 CCTV 영상 데이터를 제공하는 CCTV 카메라의 설치 지점을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 제1 데이터셋 생성부에 의해 생성된 제1 데이터셋의 이미지와 이에 대한 침수심 범례 분류의 일례를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 2의 메타데이터 생성부에 의해 메타데이터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 도 2의 제2 데이터셋 생성부에 의해 생성된 제2 데이터셋의 이미지와 상기 제2 데이터셋에 포함된 속성 정보의 일례를 나타낸 도면이고,
도 8은 도 2의 위험 레벨 판단부에 의해 침수 위험 레벨을 판단하기 위한 탐지 기준 영역의 범위를 나타낸 도면이고,
도 9는 도 2의 제1 선행 예보부에 의해 생성된 제1 선행 예측 정보의 일례를 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 침수 위험도 예측 장치를 이용한 침수 위험도 예측 방법을 나타낸 순서도이다.Figure 1 is a drawing schematically showing the configuration of a flood risk prediction device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating in detail the internal configuration of a flood risk prediction device according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a drawing showing the installation locations of water level, tide level and rainfall sensors that communicate with the weather observation server of Figure 2 and provide sensor data.
Figure 4 is a drawing showing the installation location of a CCTV camera that provides CCTV video data by communicating with the CCTV control server of Figure 2.
Figure 5 is a drawing showing an example of an image of the first dataset generated by the first dataset generation unit of Figure 2 and a legend classification of the immersion depth for the same.
Figure 6 is a drawing for explaining the process of generating metadata by the metadata generation unit of Figure 2.
FIG. 7 is a drawing showing an image of a second dataset generated by the second dataset generation unit of FIG. 2 and an example of attribute information included in the second dataset.
Figure 8 is a drawing showing the range of the detection reference area for determining the flood risk level by the risk level determination unit of Figure 2.
Figure 9 is a drawing showing an example of first advance prediction information generated by the first advance prediction unit of Figure 2.
Figure 10 is a flowchart showing a flood risk prediction method using a flood risk prediction device according to the present invention.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The specific details of the present invention, including the problems to be solved, the means for solving the problems, and the effects of the invention, are included in the embodiments and drawings described below. The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침수 위험도 예측 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침수 위험도 예측 장치의 내부 구성을 상세히 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2의 기상 관측 서버와 통신하여 센서 데이터를 제공하는 수위, 조위 및 강우 센서의 설치 지점을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 CCTV 관제 서버와 통신하여 CCTV 영상 데이터를 제공하는 CCTV 카메라의 설치 지점을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 제1 데이터셋 생성부에 의해 생성된 제1 데이터셋의 이미지와 이에 대한 침수심 범례 분류의 일례를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 2의 메타데이터 생성부에 의해 메타데이터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 2의 제2 데이터셋 생성부에 의해 생성된 제2 데이터셋의 이미지와 상기 제2 데이터셋에 포함된 속성 정보의 일례를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 2의 위험 레벨 판단부에 의해 침수 위험 레벨을 판단하기 위한 탐지 기준 영역의 범위를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 2의 제1 선행 예보부에 의해 생성된 제1 선행 예측 정보의 일례를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 침수 위험도 예측 장치를 이용한 침수 위험도 예측 방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 1 is a drawing schematically showing the configuration of a flood risk prediction device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of a flood risk prediction device according to one embodiment of the present invention in detail, FIG. 3 is a drawing showing the installation locations of water level, tide level, and rainfall sensors that communicate with the weather observation server of FIG. 2 to provide sensor data, FIG. 4 is a drawing showing the installation locations of CCTV cameras that communicate with the CCTV control server of FIG. 2 to provide CCTV image data, FIG. 5 is a drawing showing an example of an image of a first dataset generated by the first dataset generation unit of FIG. 2 and a flood depth legend classification for the same, FIG. 6 is a drawing for explaining a process of generating metadata by the metadata generation unit of FIG. 2, FIG. 7 is a drawing showing an example of an image of a second dataset generated by the second dataset generation unit of FIG. 2 and attribute information included in the second dataset, FIG. 8 is a drawing showing the range of a detection reference area for determining a flood risk level by the risk level determination unit of FIG. 2, and FIG. 9 is a drawing This is a drawing showing an example of first advance prediction information generated by the first advance prediction unit of Fig. 2, and Fig. 10 is a flowchart showing a flood risk prediction method using a flood risk prediction device according to the present invention.
이하, 전술한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 침수 위험도 예측 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a flood risk prediction device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings described above.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 침수 위험도 예측 장치는 크게 원시데이터 획득 모듈(100), 제1 데이터셋 생성 모듈(200), 제2 데이터셋 생성 모듈(300), 제1 예측 모델(400), 제1 훈련부(450), 제2 예측 모델(500), 제2 훈련부(550), 제1 예측 출력부(610), 제2 예측 출력부(620), 선행 예보 모듈(700)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a flood risk prediction device according to one embodiment of the present invention is largely configured to include a raw data acquisition module (100), a first dataset generation module (200), a second dataset generation module (300), a first prediction model (400), a first training unit (450), a second prediction model (500), a second training unit (550), a first prediction output unit (610), a second prediction output unit (620), and a prior prediction module (700).
원시데이터 획득 모듈(100)은 외부의 기상 관측 서버(10) 및 CCTV 관제 서버(20)와 통신하여 예측대상지역(AT)의 강수 상태와 관련된 원시데이터를 획득한다(S100).The raw data acquisition module (100) communicates with an external weather observation server (10) and CCTV control server (20) to acquire raw data related to the precipitation status of the prediction target area ( AT ) (S100).
원시데이터 획득 모듈(100)은 강우 발생 시 예측대상지역(AT)의 수위, 조위 및 강우량을 측정한 제1 원시데이터(r1)를 획득하는 제1 원시데이터 획득부(110)와, 예측대상지역(AT) 내의 감시구역별 CCTV 영상에 대응하는 제2 원시데이터(r2)를 획득하는 제2 원시데이터 획득부(120)로 구성된다.The raw data acquisition module (100) is composed of a first raw data acquisition unit (110) that acquires first raw data (r 1 ) measuring the water level, tide level, and rainfall amount of the prediction target area (A T ) when rainfall occurs, and a second raw data acquisition unit (120) that acquires second raw data (r 2 ) corresponding to CCTV images of each surveillance area within the prediction target area (A T ).
제1 원시데이터 획득부(110)는 예측대상지역(AT) 내 설치된 수위센서(1), 조위센서(3) 및 강우관측소(5)를 통해 실시간으로 측정되는 수위, 조위 및 강우 데이터에 대응하는 제1 원시데이터(r1)를 획득한다.The first raw data acquisition unit (110) acquires first raw data ( r 1 ) corresponding to water level, tide level and rainfall data measured in real time through a water level sensor ( 1 ), a tide level sensor (3) and a rainfall observation station (5) installed in the prediction target area (A T ).
여기서, 제1 원시데이터(r1)는 예측대상지역(AT)의 행정구역에 속하는 하천 및 해안에 각각 설치된 수위센서(1) 및 조위센서(3)에 의해 실시간 측정되는 수위데이터 및 조위데이터와, 예측대상지역(AT)을 관할하는 지자체 또는 기상청에 의해 기설치 운영되고 있는 복수의 강우 관측소(5)를 통해 실시간으로 측정되는 관측지점별 강우데이터를 포함할 수 있다.Here, the first raw data (r 1 ) may include water level data and tide level data measured in real time by water level sensors (1) and tide level sensors (3) installed in rivers and coasts belonging to the administrative district of the prediction target area (A T ), and rainfall data for each observation point measured in real time by multiple rainfall observation stations (5) installed and operated by the local government or the Korea Meteorological Administration that governs the prediction target area (A T ).
제2 원시데이터 획득부(120)는 예측대상지역(AT) 내 설치된 복수의 CCTV 카메라(7)를 통해 실시간으로 촬영되는 CCTV 영상데이터에 대응하는 제2 원시데이터(r2)를 획득한다.The second raw data acquisition unit (120) acquires second raw data (r 2 ) corresponding to CCTV image data captured in real time through multiple CCTV cameras (7) installed within the prediction target area (A T ).
여기서, 복수의 CCTV 카메라(7)는 예측대상지역(AT) 내 사전 지정된 복수의 침수위험지구의 도로 또는 하천 주변에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 침수위험지구는 집중호우 및 태풍 발생 시 하천의 범람(외수) 및 내수배제 불량 등으로 침수 및 유실 등의 자연재해 위험이 있는 지역을 의미할 수 있다.Here, it is preferable that multiple CCTV cameras (7) be installed around roads or rivers in multiple pre-designated flood risk areas within the predicted target area ( AT ). The flood risk area may mean an area at risk of natural disasters such as flooding and loss due to overflow (outflow) of rivers and poor inland water drainage when heavy rain or typhoons occur.
한편, 본 발명에 따른 제1 원시데이터 획득부(110)의 경우, 비록 도면상에 도시되진 않았지만, 전술한 하천 수위데이터, 해안 조위데이터 및 관측지점별 강우데이터와 더불어 침수위험지구의 도로나 골목 등의 배수구에 배치된 빗물받이에 인접하게 기설치된 수위센서를 통해 측정한 빗물받이 수위데이터를 추가로 더 획득할 수도 있다.Meanwhile, in the case of the first raw data acquisition unit (110) according to the present invention, although not shown in the drawing, in addition to the aforementioned river water level data, coastal tide level data, and rainfall data by observation point, rainwater gutter water level data measured by a water level sensor installed adjacent to a rainwater gutter placed in a drainage ditch of a road or alley in a flood-risk area can be additionally acquired.
제1 데이터셋 생성 모듈(200)은 제1 원시데이터(r1)를 바탕으로 예측대상지역(AT)의 침수 상태를 시뮬레이션한 결과에 기초하여 제1 데이터셋(D1)을 생성한다(S200).The first dataset creation module (200) creates a first dataset (D 1 ) based on the results of simulating the flooding status of the prediction target area ( AT ) based on the first raw data (r 1 ) (S200).
제1 데이터셋 생성 모듈(200)은 예측대상지역(AT)의 지형정보가 반영된 3D 지도상에 제1 원시데이터(r1)에 따른 과거 외수 및 내수 침수 상태를 시뮬레이션하여 상기 3D 지도상의 격자별 침수심 및 침수범위에 대응하는 영역을 라벨링한 이미지들을 포함하는 제1 데이터셋(D1)을 생성할 수 있다.The first dataset creation module (200) can create a first dataset ( D 1 ) including images labeling areas corresponding to the inundation depth and inundation range of each grid on the 3D map by simulating past external and internal flooding conditions according to the first raw data (r 1 ) on a 3D map reflecting topographic information of the prediction target area (AT ).
구체적으로, 제1 데이터셋 생성 모듈(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 지형 정보 획득부(210), 수치모델 생성부(220), 제1 데이터셋 생성부(230)를 포함할 수 있다.Specifically, the first dataset creation module (200) may include a terrain information acquisition unit (210), a numerical model creation unit (220), and a first dataset creation unit (230) as illustrated in FIG. 2.
지형 정보 획득부(210)는 외부 GIS 서버에 기저장된 행정구역별 수치표고모델(DEM) 자료로부터 예측대상지역(AT)의 표고, 하천단면 및 토양도에 대한 지형정보를 추출하여 획득한다.The topographic information acquisition unit (210) extracts and acquires topographic information on the elevation, river section, and soil map of the prediction target area ( AT ) from digital elevation model (DEM) data for each administrative district stored in an external GIS server.
여기서, 수치표고모델(DEM) 자료는 대한민국 행정구역상 지리적 위치에 기초한 GPS 기반 지도, 항공사진, 위성영상 중 적어도 하나를 포함하는 2차원 공간정보와 이를 높이맵 형식으로 입체화한 DEM(Digital Elevation Model) 정보를 의미할 수 있다.Here, digital elevation model (DEM) data may mean two-dimensional spatial information including at least one of GPS-based map, aerial photograph, and satellite image based on the geographical location of administrative districts of the Republic of Korea, and DEM (Digital Elevation Model) information that converts the information into a three-dimensional height map format.
또한, 상기 지형정보는 하천 횡단면, 수치 표고, 토지 피복도 및 하수 관망도에 대한 지형데이터를 포함할 수 있다.Additionally, the above-mentioned topographic information may include topographic data for river cross sections, digital elevations, land cover maps, and sewer network maps.
수치모델 생성부(220)는 예측대상지역(AT)의 외수 및 내수에 대한 침수 범람 상태를 시뮬레이션하기 위한 수치모델(RUN)을 생성한다.The numerical model generation unit (220) generates a numerical model (RUN) to simulate the flooding conditions for external and internal waters in the prediction target area ( AT ).
수치모델 생성부(220)는 지형 정보 획득부(210)에 의해 획득된 지형정보에 기반한 3D 지도를 바탕으로 과거의 제1 원시데이터(r1)를 기설정된 강우-유출 해석모형에 적용함에 따라 예측대상지역(AT)의 외수 및 내수에 대한 침수 범람 상태를 시뮬레이션하는 수치모델(RUN)을 생성할 수 있다.The numerical model generation unit (220) can generate a numerical model (RUN) that simulates the flooding state of external and internal waters of the prediction target area (AT) by applying the first raw data (r 1 ) of the past to a preset rainfall-runoff analysis model based on a 3D map based on the terrain information acquired by the terrain information acquisition unit ( 210 ).
여기서, 상기 강우-유출 해석모형은 HEC-RAS 모형과 XP-SWMM 모형을 연계하여 적용한 것일 수 있으며, HEC-RAS 모형은 예측대상지역(AT)의 홍수 범람 및 침수 모의를 수행하는 역할을 하고, XP-SWMM 모형은 모의 데이터를 공간 격자 단위로 구분하여 격자별 침수심 및 침수범위를 산출함에 따라 내외수 침수위험에 대한 분석을 수행하는 역할을 한다.Here, the above rainfall-runoff analysis model can be applied by linking the HEC-RAS model and the XP-SWMM model. The HEC-RAS model simulates flood inundation and inundation of the prediction target area ( AT ), and the XP-SWMM model divides the simulation data into spatial grid units and calculates the inundation depth and inundation range for each grid, thereby performing an analysis of the risk of internal and external flooding.
HEC-RAS 모형은 인공하천 또는 자연하천에서 정상류 상태의 점변류일 때의 수면곡선을 분석하는 HEC2 모형을 개선한 모형으로 각종 하천 수리 시설물(교량, 제방, 보, 암거 등)의 설계 검토나 하천 흐름의 모의를 위해 사용되며, 1차원 정상 부등류와 시간에 따라 변화하는 비정상류의 계산과 2차원 범람 해석 및 유사 모의를 수행할 수 있는 특징을 가진다.The HEC-RAS model is an improved version of the HEC2 model, which analyzes the water surface curve in the steady-state, gradually varying flow of artificial or natural rivers. It is used for design review of various river hydraulic facilities (bridges, embankments, dams, culverts, etc.) and river flow simulation. It has the characteristics of being able to calculate one-dimensional steady uneven flow and unsteady flow that changes over time, and perform two-dimensional flood analysis and similar simulations.
XP-SWMM 모형은 EPA-SWMM 엔진을 기반으로 하여 유역-관거-하도의 물 흐름을 위한 1차원 계산과 TUFLOW 엔진을 기반으로 범람 유동 계산을 통합한 수리-수문 모의 소프트웨어에 의해 구현될 수 있으며, EPA-SWMM 엔진은 강우-유출 및 지표면 유출 모의 모형으로 다양한 수문 유출 상황을 모의하고 수리 구조물에 대해 다양한 수리학적 조건을 부여할 수 있고, TUFLOW 엔진은 하천, 항만, 도시유역, 해안에서의 유출해석에 사용되는 2차원 수치해석모형으로 Stelling 유한차분기법과 ADI(alternating direction implicit) 기법에 의한 천수 방정식 수치 모의에 사용할 수 있다.The XP-SWMM model can be implemented by a hydraulic-hydrological simulation software that integrates one-dimensional calculations for water flow in the basin-conduit-channel based on the EPA-SWMM engine and flood flow calculations based on the TUFLOW engine. The EPA-SWMM engine is a rainfall-runoff and surface runoff simulation model that can simulate various hydrological runoff situations and impose various hydraulic conditions on hydraulic structures. The TUFLOW engine is a two-dimensional numerical analysis model used for runoff analysis in rivers, ports, urban basins, and coasts, and can be used for numerical simulations of shallow water equations by the Stelling finite difference method and the ADI (alternating direction implicit) technique.
제1 데이터셋 생성부(230)는 수치모델 생성부(220)에 의해 생성된 수치모델(RUN)에 기초하여 침수심 및 침수범위를 나타내는 복수의 수치모델 이미지들(IS)을 포함하는 제1 데이터셋(D1)을 생성 및 저장한다.The first dataset generation unit (230) generates and stores a first dataset (D 1 ) including a plurality of numerical model images (I S ) representing the inundation depth and inundation range based on the numerical model (RUN) generated by the numerical model generation unit ( 220 ).
제1 데이터셋 생성부(230)는 수치모델(RUN)의 격자별 침수심 및 침수범위를 예측대상지역(AT)의 지형정보에 기반한 3D 지도상에 매핑한 후 해당 영역을 기설정된 침수심 범례에 따라 라벨링한 복수의 수치모델 이미지들(IS)을 포함하는 제1 데이터셋(D1)을 생성한 후 이를 저장할 수 있다.The first data set generation unit (230) can generate a first data set (D 1 ) including a plurality of numerical model images ( IS ) that map the grid-by-grid inundation depth and inundation range of the numerical model (RUN) onto a 3D map based on topographic information of the prediction target area ( AT ), and then label the corresponding area according to a preset inundation depth legend, and then store the same.
여기서, 상기 침수심 범례는 도 5에 도시된 바와 같이 제내지 및 하천과 복수의 침수심 수치 범위 그룹들을 포함할 수 있다.Here, the flood depth legend may include a plurality of flood depth numerical range groups, such as a river and a lake, as illustrated in FIG. 5.
이 경우, 제1 데이터셋 생성부(230)는 수치모델(RUN)에 표시되는 하천 위치를 기준으로 하여 '하천' 및 '제내지'를 먼저 분류하고, 수치모델(RUN)에 의해 산출된 침수 영역별 침수심 수치를 기설정된 복수의 기준값들과 비교한 결과에 기초하여 각 침수 영역을 '제1 그룹(0.3m 내지 0.5m 미만)', '제2 그룹(0.5m 내지 1m 미만)', '제3 그룹(1m 내지 1.5m 미만)', '제4 그룹(1.5m 내지 2m 미만)', '제5 그룹(3m 이상)' 중 하나로 분류하는 것일 수 있다.In this case, the first data set generation unit (230) may first classify 'rivers' and 'inland areas' based on the river locations indicated in the numerical model (RUN), and then classify each flooded area into one of the 'first group (0.3 m to less than 0.5 m)', 'second group (0.5 m to less than 1 m)', 'third group (1 m to less than 1.5 m)', 'fourth group (1.5 m to less than 2 m)', and 'fifth group (3 m or more)' based on the results of comparing the flood depth values for each flooded area calculated by the numerical model (RUN) with a plurality of preset reference values.
이때, 상기 침수 영역은 수치모델(RUN)에 기초한 3D 지도상의 격자별 침수심이 기설정된 최소 임계값(예컨대, 0.3m) 이상인 경우에 대응하는 영역을 의미하는 것일 수 있다.At this time, the above-mentioned flooded area may mean an area corresponding to a case where the grid-wise flooding depth on a 3D map based on a numerical model (RUN) is greater than a preset minimum threshold value (e.g., 0.3 m).
또한, 제1 데이터셋 생성부(230)는 도 5에 도시된 바와 같이 기설정된 침수심 범례 분류에 따라 각 분류별로 서로 다른 색상으로 라벨링 처리하여 제1 데이터셋(D1)을 생성할 수 있다.In addition, the first data set generation unit (230) can generate the first data set (D 1 ) by labeling each classification with a different color according to the preset submergence depth legend classification as illustrated in FIG. 5.
제2 데이터셋 생성 모듈(300)은 제2 원시데이터(r2)를 바탕으로 예측대상지역(AT) 내 침수위험지구의 CCTV 영상에 대하여 침수 위험 영역을 표시하는 제2 데이터셋(D2)을 생성한다(S200).The second dataset creation module (300) creates a second dataset (D 2 ) that indicates a flood risk area for CCTV images of a flood risk area within a prediction target area (AT ) based on the second raw data (r 2 ) ( S200).
제2 데이터셋 생성 모듈(300)은 제1 원시데이터(r1)에 따른 실측 강우-유출 사상을 바탕으로 과거 특정 기간의 제1 원시데이터(r1)와 제2 원시데이터(r2)를 시간 동기화한 메타데이터를 이용하여 해당 기간의 CCTV 영상데이터의 각 프레임 내 침수영역을 라벨링한 이미지들을 포함하는 제2 데이터셋(D2)을 생성할 수 있다.The second dataset creation module (300) can create a second dataset (D 2 ) including images labeling the flooded area within each frame of CCTV video data of a specific period of time by using metadata that time-synchronizes the first raw data (r 1 ) and the second raw data (r 2 ) of a specific period of time based on the actual rainfall-runoff event according to the first raw data (r 1 ).
구체적으로, 제2 데이터셋 생성 모듈(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 메타데이터 생성부(310), 제2 데이터셋 생성부(320), 위험레벨 판단부(330)를 포함할 수 있다.Specifically, the second dataset creation module (300) may include a metadata creation unit (310), a second dataset creation unit (320), and a risk level determination unit (330) as illustrated in FIG. 2.
메타데이터 생성부(310)는 제1 원시데이터(r1)에 기초한 강우-수위 간 또는 강우-수위-조위 간 상관관계에 따른 실측 강우-유출 사상을 도출하고 이를 바탕으로 과거 특정 기간의 제1 원시데이터(r1)와 제2 원시데이터(r2)를 시간 동기화하여 메타데이터(M)를 생성한다.The metadata generation unit (310) derives an actual rainfall-runoff event based on the rainfall-water level or rainfall-water level-tide level correlation based on the first raw data (r 1 ), and based on this, synchronizes the first raw data (r 1 ) and the second raw data (r 2 ) of a specific period in the past to generate metadata (M).
이때, 상기 특정 기간의 제1 원시데이터(r1)는 기설정된 주기(예컨대, 1분, 10분, 1시간 등)마다 측정된 강우 데이터의 집합일 수 있고, 상기 특정 기간의 제2 원시데이터(r2)는 제1 원시데이터(r1)가 측정된 강우 관측소와 위치상 가장 인접한 구역에서 촬영된 CCTV 영상데이터의 집합일 수 있다.At this time, the first raw data (r 1 ) of the specific period may be a set of rainfall data measured at preset intervals (e.g., 1 minute, 10 minutes, 1 hour, etc.), and the second raw data (r 2 ) of the specific period may be a set of CCTV video data taken in an area closest to a rainfall observation station where the first raw data (r 1 ) was measured.
또한, 메타데이터(M)는 측정 기간의 동일성 및 위치 인접성 조건을 만족하는 제1 원시데이터(r1) 및 제2 원시데이터(r2)를 대상으로 시간 동기화함에 따라 생성되는 것일 수 있다. Additionally, metadata (M) may be generated by time-synchronizing first raw data (r 1 ) and second raw data (r 2 ) that satisfy the conditions of identity of the measurement period and location adjacency.
제2 데이터셋 생성부(320)는 메타데이터(M)의 생성 시 이용한 제2 원시데이터(r2)의 각 프레임에서 침수영역을 표시한 복수의 프레임 이미지들(IA)을 포함하는 제2 데이터셋(D2)을 생성 및 저장한다.The second dataset creation unit (320) creates and stores a second dataset (D 2 ) that includes multiple frame images (I A ) that indicate the submerged area in each frame of the second raw data (r 2 ) used in creating the metadata (M).
제2 데이터셋 생성부(320)는 기설정된 특징맵 기반 객체 검출 알고리즘을 통해 제2 원시데이터(r2)의 각 프레임에 포함된 침수영역에 대응하는 객체를 검출하여 검출된 객체 영역의 경계 부분을 따라 폴리곤 기법으로 라벨링한 복수의 프레임 이미지들을 포함하는 제2 데이터셋(D2)을 생성한 후 이를 저장할 수 있다.The second dataset generation unit (320) can detect an object corresponding to an underwater area included in each frame of the second raw data (r 2 ) through a preset feature map-based object detection algorithm, generate a second dataset (D 2 ) including a plurality of frame images labeled using a polygon technique along the boundary portion of the detected object area, and then store the second dataset.
여기서, 상기 특징맵은 메타데이터(M)의 생성 이전에 획득된 제2 원시데이터(r2)를 대상으로 복수 개의 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 침수영역에 대한 특징 패턴 성분들을 분석함에 따라 생성할 수 있다.Here, the feature map can be generated by analyzing feature pattern components for the flooded area using a plurality of preset patterned masks targeting the second raw data (r 2 ) acquired prior to the generation of metadata (M).
이 경우, 전술한 특징맵을 기반으로 한 객체 검출 알고리즘은, 상기 특징맵의 특징 패턴 성분들과 메타데이터(M)의 생성 시 이용한 제2 원시데이터(r2)의 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들을 비교하여 기설정된 임계 범위 내에서 유사한지 여부 또는 일치되는지 여부를 비교 판단한 결과에 따라 침수 영역에 대응하는 객체 영역을 추출하는 것일 수 있다.In this case, the object detection algorithm based on the aforementioned feature map may extract an object area corresponding to the submerged area based on the result of comparing the feature pattern components of the feature map with the feature pattern components of the video image of the second raw data (r 2 ) used in generating the metadata (M) and determining whether they are similar or identical within a preset threshold range.
제2 데이터셋 생성부(320)는 침수영역이 라벨링된 복수의 프레임 이미지들과 이에 대응되는 속성 정보 및 메타데이터(M)를 포함하는 제2 데이터셋(D2)을 생성할 수 있다.The second dataset generation unit (320) can generate a second dataset (D 2 ) including a plurality of frame images labeled with flooded areas and corresponding attribute information and metadata (M).
여기서, 상기 속성 정보는 데이터셋의 명칭, 생성일자, 상세설명 및 URL 정보, 주기 단위별 누적강우량 정보, 강우 관측 위치 정보, 하천수위 관측 위치 정보, 하천수위 교량명 정보를 포함하는 데이터셋 정보(object_info)를 포함할 수 있다.Here, the attribute information may include dataset information (object_info) including the dataset name, creation date, detailed description and URL information, cumulative rainfall information by periodic unit, rainfall observation location information, river water level observation location information, and river water level bridge name information.
또한, 상기 속성 정보는 카테고리 이름 및 위험 레벨 정보를 포함하는 카테고리 정보(object_categories)를 포함할 수 있다.Additionally, the attribute information may include category information (object_categories) including category name and risk level information.
또한, 상기 속성 정보는 이미지의 가로 해상도, 세로 해상도 및 이름 정보와 데이터 수집 도구 정보를 포함하는 이미지 정보(object_image)를 포함할 수 있다.Additionally, the attribute information may include image information (object_image) including horizontal resolution, vertical resolution, and name information of the image and data collection tool information.
또한, 상기 속성 정보는 이미지 ID, 카테고리 ID, 라벨링 좌표값 정보를 포함하는 라벨링 정보(object_annotations)를 포함할 수 있다.Additionally, the attribute information may include labeling information (object_annotations) including image ID, category ID, and labeling coordinate value information.
위험레벨 판단부(330)는 제2 데이터셋(D2)의 이미지 내 침수영역에 대응하여 라벨링된 영역을 기설정된 탐지 기준 영역과 비교한 결과에 따라 내외수 침수 여부 및 정도에 대한 침수 위험 레벨을 판단한다.The risk level judgment unit (330) judges the flood risk level for whether or not there is internal or external flooding and the degree of flooding based on the result of comparing the labeled area corresponding to the flooded area in the image of the second data set (D 2 ) with the preset detection reference area.
위험레벨 판단부(330)는 제2 데이터셋(D2)의 이미지에서 하천 시설물 또는 도로 시설물(예컨대, 교량, 가로등, 하천 경계석, 도로 경계석 등)에 대응하는 객체를 검출한 후 검출된 객체 위치를 기준으로 하여 위험 레벨을 판단하기 위한 복수 개의 비교 대상 영역을 구분한다.The risk level judgment unit (330) detects objects corresponding to river facilities or road facilities (e.g., bridges, streetlights, river curbs, road curbs, etc.) in the images of the second data set (D 2 ), and then distinguishes multiple comparison target areas for judging the risk level based on the locations of the detected objects.
위험레벨 판단부(330)는 복수 개의 비교 대상 영역들의 경계 좌표를 위험 레벨별 탐지 기준 영역으로 설정할 수 있고, 제2 데이터셋(D2)의 이미지 내 라벨링 영역이 적어도 하나 이상의 기준 영역의 경계를 넘었는지 여부에 따라 위험 레벨을 판단할 수 있다.The risk level judgment unit (330) can set the boundary coordinates of a plurality of comparison target areas as detection reference areas for each risk level, and can judge the risk level based on whether the labeling area in the image of the second data set (D 2 ) has crossed the boundary of at least one reference area.
위험레벨 판단부(330)는 제2 데이터셋(D2)의 이미지에서 복수 개의 비교 대상 영역들을 구분함에 있어서, 하천 시설물 또는 도로 시설물에 대응하여 검출된 객체 위치를 기준으로 하여 하천 영역(Q1), 둔치 영역(Q2) 및 도로 영역으로 먼저 구분한 후, 제2 데이터셋(D2)의 이미지에 하천 영역(Q1) 및 둔치 영역(Q2)이 포함되는 경우엔 해당 도로 영역을 둔치 영역(Q2)과의 인접성에 따라 외수 침수 영역(Q3)과 외수 범람 영역(Q4)으로 구분하고, 제2 데이터셋(D2)의 이미지에 하천 영역(Q1) 또는 둔치 영역(Q2)이 포함되지 않는 경우엔 주변 하천과 상기 도로 영역의 지리상 인접성에 따라 초기 침수 영역(Q5)과 내수 침수 영역(Q6)으로 구분할 수 있다.The risk level judgment unit (330) first divides a plurality of comparison target areas in the image of the second data set (D 2 ) into a river area (Q1), a riverbank area (Q2), and a road area based on the object locations detected in response to river facilities or road facilities, and then, if the image of the second data set (D 2 ) includes a river area (Q1) and a riverbank area (Q2), divides the road area into an external flood area (Q3) and an external flood area (Q4) based on the proximity to the riverbank area (Q2), and if the image of the second data set (D 2 ) does not include a river area (Q1) or a riverbank area (Q2), divides the road area into an initial flood area (Q5) and an inland flood area (Q6) based on the geographical proximity of the road area to the surrounding river.
위험레벨 판단부(330)는 도 8에 도시된 바와 같이 제2 데이터셋(D2)의 이미지 내 라벨링 영역을 기설정된 복수 개의 탐지 기준 영역들(하천 영역, 둔치 영역, 외수 침수 영역, 외수 범람 영역, 초기 침수 영역, 내수 침수 영역)과 비교한 결과에 따라 제2 데이터셋(D2)의 각 프레임 이미지에 대한 위험 레벨을 안전 단계(L1), 둔치 침수 단계(L2), 침수 위험 단계(L3), 외수 범람 단계(L4), 초기 침수 단계(L5), 내수 침수 단계(L6) 중 하나로 판단할 수 있다.The risk level determination unit (330) compares the labeled area in the image of the second data set (D 2 ) with a plurality of preset detection reference areas (river area, embankment area, external water flood area, external water overflow area, initial flood area, inland water flood area) as illustrated in FIG. 8, and determines the risk level for each frame image of the second data set (D 2 ) as one of the following: safe level (L1), embankment flood stage (L2), flood risk stage (L3), external water overflow stage (L4), initial flood stage (L5), and inland water overflow stage (L6).
예컨대, 하천 및 도로를 함께 촬영한 CCTV 영상 데이터에 기초한 제2 데이터셋(D2)에 있어서, 만일 제2 데이터셋(D2) 내 라벨링 영역의 경계가 하천 영역(Q1) 내부에 위치하는 경우엔 '안전 단계(L1)'로 판단하고, 상기 라벨링 영역에 하천 영역(Q1)이 포함되면서 상기 라벨링 영역의 경계가 둔치 영역(Q2) 내부에 위치하는 경우엔 '둔치 침수 단계(L2)'로 판단하고, 상기 라벨링 영역에 하천 영역(Q1) 및 둔치 영역(Q2)이 포함되면서 상기 라벨링 영역의 경계가 외수 침수 영역(Q3) 내부에 위치하는 경우엔 '침수 위험 단계(L3)'로 판단하고, 상기 라벨링 영역에 하천 영역(Q1), 둔치 영역(Q2) 및 외수 침수 영역(Q3)이 포함되면서 상기 라벨링 영역의 경계가 외수 범람 영역(Q4) 내부에 위치하는 경우엔 '외수 범람 단계(L4)'로 판단할 수 있다.For example, in the second dataset (D 2 ) based on CCTV video data that captures a river and a road together, if the boundary of the labeling area in the second dataset (D 2 ) is located within the river area (Q1), it can be determined as a 'safe stage (L1)', if the labeling area includes the river area (Q1) and the boundary of the labeling area is located within the riverbank area (Q2), it can be determined as a 'riverbank flood stage (L2)', if the labeling area includes the river area (Q1) and the riverbank area (Q2) and the boundary of the labeling area is located within the external flood area (Q3), it can be determined as a 'flood risk stage (L3)', and if the labeling area includes the river area (Q1), the riverbank area (Q2) and the external flood area (Q3) and the boundary of the labeling area is located within the external flood area (Q4), it can be determined as a 'external flood stage (L4)'.
또한, 하천 주변 도로만 촬영한 CCTV 영상 데이터에 기초한 제2 데이터셋(D2)에 있어서, 만일 제2 데이터셋(D2) 내 라벨링 영역의 경계가 초기 침수 영역(Q5) 내부에 위치하는 경우엔 '초기 침수 단계(L5)'로 판단하고, 상기 라벨링 영역에 초기 침수 영역(Q5)이 포함되면서 상기 라벨링 영역의 경계가 내수 침수 영역(Q6) 내부에 위치하는 경우엔 '내수 침수 단계(L6)'로 판단할 수 있다.In addition, in the second dataset (D 2 ) based on CCTV video data that only captures roads around rivers, if the boundary of the labeling area in the second dataset (D 2 ) is located within the initial flooding area (Q5), it can be determined as the 'initial flooding stage (L5)', and if the initial flooding area (Q5) is included in the labeling area and the boundary of the labeling area is located within the inland flooding area (Q6), it can be determined as the 'inland flooding stage (L6)'.
이 경우, 제2 데이터셋 생성부(320)는 위험레벨 판단부(330)에 의해 판단된 침수 위험 레벨 정보를 이에 대응하는 제2 데이터셋(D2)의 이미지와 함께 매칭하여 저장할 수 있으며, 이는 전술한 속성 정보의 카테고리 정보(object_categories)에 포함되는 위험 레벨 정보에 해당할 수 있다.In this case, the second dataset creation unit (320) can match and store the flood risk level information determined by the risk level determination unit (330) with the corresponding image of the second dataset (D 2 ), which may correspond to the risk level information included in the category information (object_categories) of the attribute information described above.
제1 예측 모델(400)은 강우 상태에 따른 내외수 침수 위험 정도를 예측하도록 제1 데이터셋(D1)을 이용하여 사전에 학습된다.The first prediction model (400) is trained in advance using the first dataset (D 1 ) to predict the level of risk of internal and external flooding according to rainfall conditions.
제1 예측 모델(400)은 시계열을 단계별로 처리하여 타임스텝 사이에서 내부 상태를 유지하여 시간 종속성을 학습하는 순환 신경망 구조를 가지되, 단기 메모리와 장기 메모리를 나누어 학습 가능한 LSTM(Long short-term memory) 신경망 모델을 포함할 수 있다.The first prediction model (400) has a recurrent neural network structure that processes a time series step by step and maintains an internal state between time steps to learn time dependency, but may include an LSTM (Long short-term memory) neural network model that can be learned by dividing short-term memory and long-term memory.
제1 훈련부(450)는 제1 데이터셋(D1)을 이용하여 제1 예측 모델(400)이 어느 하나의 강우 상태 관련 센서 데이터(r11)의 입력에 대응하여 센서 데이터(r11)의 시계열 분석에 따라 예측한 수치모델 기반 지도 이미지(IS)를 출력하도록 제1 예측 모델(400)을 훈련시킬 수 있다.The first training unit (450) can train the first prediction model (400) using the first data set (D 1 ) so that the first prediction model (400) outputs a numerical model-based map image (I S ) predicted based on time series analysis of sensor data ( r 11 ) in response to input of any one rainfall condition-related sensor data (r 11 ).
제2 예측 모델(500)은 CCTV 상황에 따른 침수 위험 영역을 예측하도록 제2 데이터셋(D2)을 이용하여 사전에 학습된다.The second prediction model (500) is trained in advance using the second dataset (D 2 ) to predict flood risk areas according to CCTV situations.
제2 예측 모델(500)은 원본 이미지를 동일한 크기의 그리드(grid)로 나눈 후 각 그리드에 대해 그리드 중앙을 중심으로 미리 정의된 형태로 지정된 경계박스의 개수, 즉, 앵커 박스를 예측하고 이를 기반으로 신뢰도를 계산함에 따라 높은 객체 신뢰도를 가진 위치를 선택하여 객체 카테고리를 파악하는 방식의 YOLO 알고리즘을 기반으로 하는 신경망 모델을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, YOLOv7-Seg 모델로 구현될 수 있다.The second prediction model (500) may include a neural network model based on the YOLO algorithm, which divides the original image into grids of the same size, predicts a number of bounding boxes, i.e. anchor boxes, which are designated in a predefined shape centered on the center of the grid for each grid, and calculates reliability based on this to select a location with high object reliability to identify the object category. Preferably, the neural network model may be implemented as a YOLOv7-Seg model.
제2 훈련부(550)는 제2 데이터셋(D2)을 이용하여 제2 예측 모델(500)이 어느 하나의 CCTV 영상 데이터(r22)의 입력에 대응하여 CCTV 영상 데이터(r22) 내 객체 분석에 따라 예측한 침수 위험 영역을 표시한 이미지(IA)를 출력하도록 제2 예측 모델(500)을 훈련시킬 수 있다.The second training unit (550) can train the second prediction model (500) using the second dataset (D 2 ) so that the second prediction model (500) outputs an image (I A ) indicating a flood risk area predicted based on object analysis in the CCTV video data (r 22 ) in response to input of one CCTV video data (r 22 ).
제1 예측 출력부(610)는 현재 시점의 수위, 조위 및 강우데이터에 기초한 제1 예측 모델(400)의 예측값을 내외수 침수 예측 정보 출력하기 위한 것이다.The first prediction output unit (610) is for outputting prediction information on internal and external water inundation based on the prediction values of the first prediction model (400) based on the current water level, tide level, and rainfall data.
제1 예측 출력부(610)는 예측대상지역(AT)의 내외수 침수 위험에 대한 시뮬레이션 결과에 따른 지도 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제1 예측모델(LSTM)에 대하여, 제1 원시데이터(r1)에 기초한 현재 시점의 수위, 조위 및 강우데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 지도 이미지(IS1)를 현재 강우 상태를 바탕으로 예측한 내외수 침수 예측 정보로 출력할 수 있다.The first prediction output unit (610) can output the first map image (I S1 ) as predicted internal and external flooding prediction information predicted based on the current rainfall conditions when the current water level, tide level, and rainfall data based on the first raw data (r 1 ) are applied as input values to the first prediction model ( LSTM ) that has been pre-trained to obtain a map image according to the simulation results of the internal and external flooding risk of the predicted target area (AT ).
제2 예측 출력부(620)는 현재 시점의 CCTV 영상데이터에 기초한 제2 예측 모델(500)의 예측값을 침수 위험 영역 정보로 출력하기 위한 것이다.The second prediction output unit (620) is for outputting the prediction value of the second prediction model (500) based on the CCTV image data at the current point in time as flood risk area information.
제2 예측 출력부(620)는 예측대상지역(AT)의 침수 예상 영역에 대한 영역 검출 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제2 예측모델(YOLO)에 대하여 제2 원시데이터(r2)에 기초한 현재 시점의 CCTV 영상데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 영역 검출 이미지(IA1)를 현재 CCTV 상황을 바탕으로 예측한 침수 위험 영역 정보로 출력할 수 있다.The second prediction output unit (620) can output the first area detection image (I A1 ) as flood risk area information predicted based on the current CCTV situation when applying the CCTV image data of the current point in time based on the second raw data (r 2 ) as an input value to the second prediction model ( YOLO ) that has been pre-trained to obtain an area detection image for the flood expected area of the prediction target area (A T ).
선행 예보 모듈(700)은 제1 예측 출력부(610) 및 제2 예측 출력부(620)의 출력에 기초한 선행 예측 정보를 생성 및 표시한다.The advance forecast module (700) generates and displays advance forecast information based on the outputs of the first prediction output unit (610) and the second prediction output unit (620).
선행 예보 모듈(700)은 상기 내외수 침수 예측 정보와 상기 침수 위험 영역 정보 중 적어도 하나와 이에 대응되는 현재 시점의 제1 원시데이터 또는 제2 원시데이터를 함께 시각화한 이미지에 대응하는 선행 예측 정보를 생성하여 화면상에 표시할 수 있다.The advance forecast module (700) can generate advance forecast information corresponding to an image visualizing at least one of the above-mentioned internal and external water flood forecast information and the above-mentioned flood risk area information and the corresponding first raw data or second raw data at the current point in time, and display the generated advance forecast information on the screen.
구체적으로, 선행 예보 모듈(700)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 선행 예보부(710), 제2 선행 예보부(720), 예보 표시부(730)를 포함할 수 있다.Specifically, the advance forecast module (700) may include a first advance forecast unit (710), a second advance forecast unit (720), and a forecast display unit (730) as illustrated in FIG. 2.
제1 선행 예보부(710)는 제1 예측 출력부(610)에서 내외수 침수 예측 정보가 출력되는 경우, 예측대상지역(AT)의 지형 높이에 기초한 침수 발생 순서에 따라 넘버링된 복수 개의 지점들 중에서 제1 지도 이미지(IS1) 내 침수영역과 인접한 위치에 있는 지점의 좌표 및 번호를 제1 지도 이미지(IS1)상에 표시하는 제1 선행 예측 정보를 생성할 수 있다.When the internal and external flood prediction information is output from the first prediction output unit (610), the first advance prediction unit ( 710 ) can generate first advance prediction information that displays the coordinates and numbers of points adjacent to the flooded area in the first map image (I S1 ) among a plurality of points numbered in the order of flood occurrence based on the topographical height of the prediction target area (AT), on the first map image (I S1 ).
예컨대, 만일 제1 지도 이미지(IS1) 내 침수영역에 대응하는 라벨링 영역이 도 9에 도시된 바와 같을 때, 제1 선행 예보부(710)는 상기 침수영역과 인접한 위치에 있는 지점들의 번호(①,②,③)를 제1 지도 이미지(IS1)상에서 해당 지점의 좌표와 인접한 위치에 표시한 제1 선행 예측 정보를 생성하게 된다.For example, if the labeling area corresponding to the flooded area in the first map image (I S1 ) is as shown in FIG. 9, the first advance forecast unit (710) generates first advance forecast information that displays the numbers (①, ②, ③) of points adjacent to the flooded area at coordinates and adjacent locations of the corresponding points on the first map image (I S1 ).
제2 선행 예보부(720)는 제2 예측 출력부(610)에서 침수 위험 영역 정보가 출력되는 경우, 현재 시점의 CCTV 영상 데이터의 프레임 이미지와 제1 영역 검출 이미지(IA1)를 비교하여 공통된 객체 영역이 존재하면, 해당 객체 영역을 상기 프레임 이미지상에 오버레이한 제2 선행 예측 정보를 생성할 수 있다.When flood risk area information is output from the second prediction output unit (610), the second advance prediction unit (720) can compare the frame image of the CCTV video data at the current point in time with the first area detection image (I A1 ) and, if a common object area exists, generate second advance prediction information that overlays the corresponding object area on the frame image.
예보 표시부(730)는 제1 선행 예측 정보 또는 제2 선행 예측 정보를 기등록된 사용자 단말기(미도시)의 화면상에 표시할 수 있다. The forecast display unit (730) can display first advance forecast information or second advance forecast information on the screen of a pre-registered user terminal (not shown).
예보 표시부(730)는 제1 선행 예측 정보와 제2 선행 예측 정보 중 어느 하나만 생성된 경우엔 해당 선행 예측 정보를 그대로 사용자 단말기(미도시)의 화면상에 표시하고, 제1 선행 예측 정보 및 제2 선행 예측 정보가 모두 생성된 경우엔 제1 지도 이미지(IS1)에 표시된 지점별 좌표와 제1 영역 검출 이미지(IA1)가 획득된 CCTV 카메라의 지리적 위치 좌표를 연계하여 제1 지도 이미지(IS1)상에 제1 영역 검출 이미지(IA1)에 대응하는 CCTV 카메라 위치를 추가 표시한 후 이를 제2 선행 예측 정보와 함께 사용자 단말기(미도시)의 화면상에 표시할 수 있다.The forecast display unit (730) displays the corresponding prior prediction information as is on the screen of a user terminal (not shown) when only one of the first prior prediction information and the second prior prediction information is generated, and when both the first prior prediction information and the second prior prediction information are generated, the coordinates of each point displayed on the first map image (I S1 ) and the geographical location coordinates of the CCTV camera from which the first area detection image (I A1 ) was acquired are linked to additionally display the CCTV camera location corresponding to the first area detection image (I A1 ) on the first map image (I S1 ), and then display this together with the second prior prediction information on the screen of the user terminal (not shown).
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.Although the present invention has been described in detail through preferred embodiments, the present invention is not limited thereto and may be implemented in various ways within the scope of the claims.
특히, 전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 강점을 다소 폭넓게 상술하였으므로, 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로써 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.In particular, since the foregoing has described the features and technical strengths of the present invention rather broadly in order to better understand the scope of the claims of the invention described later, it should be recognized by those skilled in the art that the concept and specific embodiments of the present invention described above can be immediately used as a basis for designing or modifying other shapes for carrying out similar purposes to the present invention.
또한, 상기에서 기술된 실시예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위에 속하는 것으로 전술한 본 발명의 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, it will be understood that the above-described embodiment is only one embodiment according to the present invention, and that it can be implemented in various modified and changed forms within the scope of the technical idea of the present invention by a person having ordinary skill in the art. Therefore, the disclosed embodiment should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view, and such various modifications and changes are also included in the scope of the technical idea of the present invention, which is indicated in the claims of the present invention described above, and all differences within the equivalent scope should be interpreted as being included in the present invention.
1: 수위센서 3: 조위센서
5: 강우관측소 7: CCTV
10: CCTV 관제서버 20: 기상 관측서버
100: 원시데이터 획득모듈 110: 제1 원시데이터 획득부
120: 제2 원시데이터 획득부 200: 제1 데이터셋 생성모듈
210: 지형정보 획득부 220: 수치모델 생성부
230: 제1 데이터셋 생성부 300: 제2 데이터셋 생성모듈
310: 메타데이터 생성부 320: 제2 데이터셋 생성부
330: 위험 레벨 판단부 400: 제1 예측모델
450: 제1 훈련부 500: 제2 예측모델
550: 제2 훈련부 610: 제1 예측 출력부
620: 제2 예측 출력부 700: 선행 예보 모듈
710: 제1 선행 예보부 720: 제2 선행 예보부
730: 예보 표시부1: Water level sensor 3: Tide level sensor
5: Rainfall Observatory 7: CCTV
10: CCTV control server 20: Weather observation server
100: Raw data acquisition module 110: First raw data acquisition unit
120: Second raw data acquisition unit 200: First data set creation module
210: Terrain information acquisition section 220: Numerical model creation section
230: First dataset creation unit 300: Second dataset creation module
310: Metadata generation unit 320: Second dataset generation unit
330: Risk level judgment unit 400: First prediction model
450: 1st training unit 500: 2nd prediction model
550: 2nd Training Section 610: 1st Prediction Output Section
620: Second prediction output unit 700: Advance forecast module
710: 1st Advance Forecasting Department 720: 2nd Advance Forecasting Department
730: Forecast display
Claims (5)
상기 예측대상지역의 지형정보가 반영된 3D 지도상에 상기 제1 원시데이터에 따른 과거 외수 및 내수 침수 상태를 시뮬레이션하여 상기 3D 지도상의 격자별 침수심 및 침수범위에 대응하는 영역을 라벨링한 이미지들을 포함하는 제1 데이터셋을 생성하는 제1 데이터셋 생성 모듈;
상기 제1 원시데이터에 따른 실측 강우-유출 사상을 바탕으로 과거 특정 기간의 상기 제1 원시데이터와 상기 제2 원시데이터를 시간 동기화한 메타데이터를 이용하여 해당 기간의 상기 CCTV 영상데이터의 각 프레임 내 침수영역을 라벨링한 이미지들을 포함하는 제2 데이터셋을 생성하는 제2 데이터셋 생성 모듈;
상기 예측대상지역의 내외수 침수 위험에 대한 시뮬레이션 결과에 따른 지도 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제1 예측모델에 대하여, 상기 제1 원시데이터에 기초한 현재 시점의 수위, 조위 및 강우데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 지도 이미지를 현재 강우 상태를 바탕으로 예측한 내외수 침수 예측 정보로 출력하는 제1 예측 출력부;
상기 예측대상지역의 침수 예상 영역에 대한 영역 검출 이미지를 획득하도록 사전 훈련된 제2 예측모델에 대하여 상기 제2 원시데이터에 기초한 현재 시점의 CCTV 영상데이터를 입력값으로 적용하는 경우에 출력되는 제1 영역 검출 이미지를 현재 CCTV 상황을 바탕으로 예측한 침수 위험 영역 정보로 출력하는 제2 예측 출력부; 및
출력된 상기 내외수 침수 예측 정보와 상기 침수 위험 영역 정보 중 적어도 하나와 이에 대응되는 현재 시점의 제1 원시데이터 또는 제2 원시데이터를 함께 시각화한 이미지에 대응하는 선행 예측 정보를 생성하여 화면상에 표시하는 선행 예보 모듈;을 포함하고,
상기 제1 예측모델 및 상기 제2 예측모델은 각각 상기 제1 데이터셋 및 상기 제2 데이터셋을 이용하여 사전 훈련되며,
상기 제2 데이터셋 생성 모듈은,
상기 제1 원시데이터에 기초한 강우-수위 간 또는 강우-수위-조위 간 상관관계에 따른 실측 강우-유출 사상을 도출하고 이를 바탕으로 과거 특정 기간의 상기 제1 원시데이터와 상기 제2 원시데이터를 시간 동기화하여 메타데이터를 생성하는 메타데이터 생성부와,
상기 과거 특정 기간에 획득된 상기 제2 원시데이터의 각 프레임에서 침수영역을 추출하여 폴리곤 기법으로 라벨링한 복수의 프레임 이미지들을 포함하는 제2 데이터셋을 생성 및 저장하는 제2 데이터셋 생성부와,
상기 제2 데이터셋의 이미지에서 하천 시설물 또는 도로 시설물에 대응하는 객체를 검출한 후 검출된 객체 위치를 기준으로 위험 레벨을 판단하기 위한 복수 개의 비교 대상 영역을 구분하고, 상기 복수 개의 비교 대상 영역의 경계 좌표를 위험 레벨별 탐지 기준 영역으로 설정하며, 상기 제2 데이터셋의 이미지 내의 라벨링 영역이 적어도 하나 이상의 탐지 기준 영역의 경계를 넘었는지에 따라 위험 레벨을 판단하는 위험레벨 판단부를 포함하고,
상기 제2 데이터셋 생성부는
상기 위험레벨 판단부에 의해 판단된 위험 레벨을 상기 제2 데이터셋의 이미지와 매칭하여 저장하는 것을 특징으로 하는 침수 위험도 예측 장치.A raw data acquisition module that acquires first raw data corresponding to water level, tide level and rainfall data measured in real time through water level sensors, tide level sensors and rainfall observation stations installed within a prediction target area, and second raw data corresponding to CCTV image data captured in real time through a plurality of CCTV cameras installed within the prediction target area;
A first dataset generation module that generates a first dataset including images labeling areas corresponding to the inundation depth and inundation range of each grid on the 3D map by simulating past external and internal flooding conditions according to the first raw data on a 3D map reflecting topographic information of the above-mentioned predicted target area;
A second dataset generation module that generates a second dataset including images labeling the flooded area within each frame of the CCTV video data of a specific period of time by using metadata that time-synchronizes the first raw data and the second raw data of the specific period of time based on the actual rainfall-runoff event according to the first raw data;
A first prediction output unit that outputs a first map image as predicted internal and external water inundation prediction information based on current rainfall conditions when applying current water level, tide level and rainfall data based on the first raw data as input values to a first prediction model pre-trained to obtain a map image according to simulation results on the risk of internal and external water inundation in the predicted target area;
A second prediction output unit that outputs the first area detection image as flood risk area information predicted based on the current CCTV situation when applying the CCTV image data at the current point in time based on the second raw data as an input value to the second prediction model that has been pre-trained to obtain an area detection image for the flood expected area of the above prediction target area; and
A prior prediction module that generates prior prediction information corresponding to an image visualizing at least one of the output internal and external flood prediction information and the flood risk area information and the first raw data or the second raw data of the current point in time, and displays it on a screen;
The above first prediction model and the above second prediction model are pre-trained using the first dataset and the second dataset, respectively.
The above second dataset creation module,
A metadata generation unit that derives actual rainfall-runoff events based on the rainfall-water level or rainfall-water level-tide level correlation based on the first raw data and generates metadata by time-synchronizing the first raw data and the second raw data of a specific period in the past based on the derived events;
A second dataset generation unit that generates and stores a second dataset including a plurality of frame images in which the submerged area is extracted from each frame of the second raw data acquired during the specific past period and labeled using a polygon technique;
A method of detecting an object corresponding to a river facility or a road facility in an image of the second dataset, and then distinguishing a plurality of comparison target areas for determining a risk level based on the location of the detected object, and setting the boundary coordinates of the plurality of comparison target areas as a detection reference area for each risk level, and including a risk level determination unit for determining a risk level based on whether a labeling area in an image of the second dataset exceeds the boundary of at least one detection reference area,
The above second dataset creation section
A flood risk prediction device characterized in that the risk level determined by the risk level determination unit is matched with an image of the second dataset and stored.
상기 제1 데이터셋 생성 모듈은,
외부 GIS 서버에 기저장된 행정구역별 수치표고모델 자료로부터 상기 예측대상지역의 표고, 하천단면 및 토양도에 대한 지형정보를 추출하여 획득하는 지형정보 획득부;
상기 지형정보에 기반한 3D 지도를 바탕으로 과거의 상기 제1 원시데이터를 기설정된 강우-유출 해석모형에 적용함에 따라 상기 예측대상지역의 외수 및 내수에 대한 침수 범람 상태를 시뮬레이션하는 수치모델을 생성하는 수치모델 생성부; 및
상기 수치모델의 격자별 침수심 및 침수범위를 상기 3D 지도상에 매핑한 후 해당 영역을 기설정된 침수심 범례에 따라 라벨링한 복수의 수치모델 이미지들을 포함하는 제1 데이터셋을 생성 및 저장하는 제1 데이터셋 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 침수 위험도 예측 장치.In the first paragraph,
The above first dataset creation module,
A topographic information acquisition unit that extracts and acquires topographic information on elevation, river cross-section, and soil map of the predicted target area from digital elevation model data by administrative district stored in an external GIS server;
A numerical model generation unit that generates a numerical model that simulates the flooding state of external and internal waters of the prediction target area by applying the first raw data of the past to a preset rainfall-runoff analysis model based on a 3D map based on the above-mentioned terrain information; and
A flood risk prediction device characterized by comprising: a first dataset generation unit for generating and storing a first dataset including a plurality of numerical model images in which the grid-by-grid flood depth and flood range of the numerical model are mapped onto the 3D map and the corresponding area is labeled according to a preset flood depth legend.
상기 선행 예보 모듈은,
상기 내외수 침수 예측 정보가 출력되는 경우, 상기 예측대상지역의 지형 높이에 기초한 침수 발생 순서에 따라 넘버링된 복수 개의 지점들 중에서 상기 제1 지도 이미지 내 침수영역과 인접한 위치에 있는 지점의 좌표 및 번호를 상기 제1 지도 이미지상에 표시하는 제1 선행 예측 정보를 생성하고,
상기 침수 위험 영역 정보가 출력되는 경우, 현재 시점의 CCTV 영상 데이터의 프레임 이미지와 상기 제1 영역 검출 이미지를 비교하여 공통된 객체 영역이 존재하면, 해당 객체 영역을 상기 프레임 이미지상에 오버레이한 제2 선행 예측 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 침수 위험도 예측 장치.In the first paragraph,
The above advance forecast module,
When the above internal and external flood prediction information is output, first prior prediction information is generated to display the coordinates and number of a point adjacent to the flooded area in the first map image among a plurality of points numbered in the order of flood occurrence based on the terrain height of the predicted target area on the first map image.
A flood risk prediction device characterized in that when the above flood risk area information is output, the device compares the frame image of the CCTV video data at the current point in time with the first area detection image, and if a common object area exists, generates second preceding prediction information that overlays the corresponding object area on the frame image.
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