추정오차분석을 통한 최적 강우관측망 구축에 대한 연구

A Study on the Construction of Optimal Rain Gauge Network Using Estimation Error Analysis

본 연구에서는 경제적인 강우관측망 구축을 위해 대상유역의 강우관측망의 공간적 특성을 검토하고 면적평균강우량의 추정오차 분석을 통해 최적의 강우관측소 개수 및 위치를 결정하는 방안을 제안하고자 한다. 강우관측망의 공간적 특성은 최근린 지수를 이용하여 평가하였고, 면적평균강우량 산정방법으로는 산술평균법, 티센가중법, 추정이론을 적용하였다. 그 결과 강우관측소의 개수가 적지만 공간분포가 좋은 경우보다 강우관측소의 공간분포가 나쁘지만 개수가 많은 경우가 면적평균강우량의 산정에서 추정오차를 더 발생시켰다. 아울러 새로운 유역에 강우관측망을 구축시 강우관측망의 밀도와 강우관측소의 공간분포 둘 다 고려되어야 함을 확인하였다. 관리적⋅비용적 측면에서 볼 때 공간적 분포가 고려된 강우관측망은 강우관측소의 개수가 적어도 신뢰성 있는 강우자료의 획득이 가능함을 확인하였다. 아울러 대상유역의 경우 20개의 관측소 중 18개를 운영하더라도 현재 정확도를 유지할 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시된 방법론은 최적강우관측망 구축에 있어 강우관측소 개수 결정 및 선정에 적용할 수 있다.

To construct the efficient rain gauge network, we examine the spatial distribution characteristics of the rain gauge for study basin and propose the method to determine the optimal number of rain gauge and location by analyzing the estimation error of the AAR(Areal Average Rainfall). The spatial characteristic of the rain gauge network is evaluated by using the NNI(Nearest Neighbor Index), while the arithmetic mean method, Thiessen’s weighting method and the estimation theory are applied to calculate the AAR. As a result, even after re-establishing the rain gauge networks for the study basin, the well distributed networks produce a smaller estimation error compared to a clustered rain gauge network when calculating the AAR. When establishing a new rain gauge network in a watershed, both the density and the spatial distribution of the rain gauge stations must be taken into consideration. Considering the maintenance and financial aspect, it is found that the rain gauge networks with proper spatial distributions are able to obtain a more accurate AAR despite having less rain gauge stations, It is verified that it is possible to maintain the current accuracy level despite maintaining 18 out of 20 of the rain gauge stations. Therefore, the methods suggested in this study can be applied to establish a proper and efficient rain gauge network.