자동보정을 고려한 농업용 저수지 수위자료 품질관리 방안 :Quality control measures considering automatic calibration on water-level data in agricultural reservoirs

김경환

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김경환 (전남대학교, 전남대학교 대학원)

지도교수: 유승환

발행연도: 2021

저작권: 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

필터링 기법을 이용한 농업용저수지 수위자료의 품질관리 방안

김경환 , 최규훈 , 정형모 외 5명 한국농공학회논문집 2021.09 학술저널

자동보정을 고려한 농업용 저수지 수위자료 품질관리 방안

김경환 지역·바이오시스템공학과 2021.01 학위논문

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농업용 저수지는 농업용수를 확보할 목적으로 물을 가두어 두거나 관리하기 위한 중요한 시설로서 농업생산기반을 조성?확충하고, 농업 생산의 증산에 이용하고 있다. 특히 한국농어촌공사에서는 전국에 산재하여 있는 농업용 저수지 3,400여 개소를 관리하고 있으며, 이 중 56개소의 저수지외 하구둑 3개소, 하천 1개소의 수문자료의 품질을 확보하고 활용성을 강화하기 위하여 수자원의 가치 향상의 목표로 수문자료를 공인하고 배포하고 있다.
농업용 저수지의 수위자료는 평상시 및 수해 시의 관리되는 저수율과 재난으로부터의 안전 도모, 농업용수의 원활한 공급량 등을 살펴보는 기초가 되는 중요한 자료에도 불구하고, 결측값 및 이상치 등의 오차가 존재하여 다양한 분야의 활용에는 제한적일 수밖에 없다. 더욱이 수위자료는 대국민 서비스로 제공되는 등 국가 수자원의 방향에 큰 영향을 미치므로, 신뢰성을 높이도록 방안을 강구해야 한다.
과거 30여 년 전부터 현재까지의 수문자료는 순 단위에서 일단위, 그리고 10분 단위의 실시간으로 수위측정기의 설치 및 확대에 따라 생산과 축적이 기하급수적으로 늘어나고 있다. 본 연구는 제한된 인적 및 물적자원을 고려하여, 방대한 수문자료의 신뢰성을 높이기 위해서 오류 형태별로 분류하고 자동보정 방법을 연구하였다. 그리고 품질관리 절차에 따라 오류로부터 보정된 수위자료를 전문가의 판단을 거쳐서 공인된 수문자료와 비교하였으며, 가장 적절한 방안을 검증하였다. 또한, 사례연구에서의 복잡하고 다양한 보정방법보다는 실무적으로 손쉽게 적용 가능한 보간 및 임의삭제 등으로 축약하여서, 신뢰도 평가에서 만족하지 못한 수위자료에 추가로 수동보정하는 방안을 적용하였다. 자동보정을 고려한 농업용 저수지의 수위자료 품질을 향상하기 위하여 구조적 및 비구조적으로 구분하는 정책적 방안을 제안하였다. 구조적 방안에는 측정장비와 통신망의 물리적 이중화, 품질관리 시스템 구축 및 개선으로 구분되며, 비구조적 방안에는 유지관리 점검 및 검교정, 기준 및 절차 정립으로 나누었다. 타 기관이 운용하는 용수시설의 수에 비해 많은 농업용 저수지의 수위자료에 대해서 자동보정을 통한 효율적인 방법을 제시하여, 보정방법의 활용도를 높여서 수문자료의 신뢰성도 향상으로 이어지는 결과를 살펴보고 수자원의 가치를 증대하고자 하였다.

Agricultural reservoirs are important facilities for storing or managing water for the purpose of securing agricultural water, creating and expanding agricultural production bases, and using them to increase agricultural production. In particular, the Korea Rural Community Corporation(KRC) manages 3,400 agricultural reservoirs scattered across the country, and officially recognizes and distributes hydrological data to increase their public utilization and aims to improve the value of water resources.
Data on the water level of agricultural reservoirs are important as a basis for management of water storage rates, natural disaster control, and smooth supply of agricultural water. However, errors such as missing values and outliners limit utilization of the data in various fields of research and industry. Furthermore, water quality data has a significant impact on the direction of national water resource management, such as those provided as a public service, and measures should be devised to increase reliability.
Since the past 30 years to the present, the production and accumulation of water quality data have been increasing exponentially due to the installation and expansion of water level meters enabling measurements at monthly, daily and at 10-minute intervals. Considering limited human and physical resources, this study categorized different error types and looked at automatic correction methods to enhance the reliability of the vast hydrological data. In addition, the water level data corrected from errors were compared to the reference hydrologic data through expert judgment in accordance with the quality control procedure, and the most appropriate measures were verified. Furthermore, a more practical manual correction method using interpolation and arbitrary deletion was applied to further correct data that did not satisfy the reliability assessment, rather than using the complex and diverse correction methods seen in case studies. In order to improve the quality of water level data in agricultural reservoirs with automatic correction, both structural and non-structural measures were proposed. Structural measures were divided into physical coupling of measuring equipment and communication networks, and establishment and improvement of quality control systems. Non-structural measures were divided into maintenance inspection and calibration, and establishment of standards and procedures. As KRC manages more agricultural reservoirs than any other institution, the proposed method of efficient and automatic water level data correction in this study is expected to increase the availability and reliability of the hydrological data.

#자동보정 #저수지 #품질관리

제1장. 서론 1
1. 연구배경 및 필요성 1
2. 연구목적 및 범위 3
가. 연구목적 3
나. 연구범위 4
3. 연구방법 6
제2장. 이론적 배경 7
1. 수문자료 7
가. 수문자료 특성 7
나. 농업수문자료 특성 11
다. 수문자료 현황 17
라. 시스템 기반 수문자료 현황 24
마. 공인 수문자료 현황 27
2. 주요기관 품질관리 현황 35
가. 국내외 주요기관 수문자료 품질관리 35
나. 한국농어촌공사 수문자료 품질관리 64
3. 품질관리 방법 71
가. 연구사 71
나. 품질관리 보정방법 77
다. 신뢰도 분석방법 89
제3장. 농업용 저수지 수문자료 오?결측 유형 분석 95
1. 일단위 수문자료 95
2. 실시간 단위 수문자료 96
제4장. 일단위 수문자료 품질관리 방법 적용 및 분석 103
1. 수문자료 품질관리 적용기준 103
2. 적용기준에 따른 보정결과 105
가. 계단형식 오류 보정 105
나. 동일수위 지속 오류 보정 108
다. 단기간 자료 이상 오류 보정 111
라. 수위급변 오류 보정 114
3. 일단위 수문자료 품질관리 결과분석 117
제5장. 실시간 단위 수문자료 품질관리 방법 적용 및 분석 119
1. 수문자료 품질관리 적용기준 119
2. 적용기준에 따른 보정결과 122
가. 단기간 자료 이상 오류 보정 122
나. 단기간 자료 결측 오류 보정 125
다. 장기간 자료 결측 오류 보정 128
라. 수염모양 오류 보정 132
마. 수위급변 오류 보정 135
3. 실시간 단위 수문자료 품질관리 결과분석 139
제6장. 농업용 저수지 수문자료 품질관리 방안 제시 141
1. 품질관리 절차 141
2. 품질관리 방안 제시 143
3. 정책적 제안 146
가. 구조적 방안 147
나. 비구조적 방안 150
제7장. 요약 및 결론 153
참고문헌 155
Abstract 162

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