WMS    유역 모델링 소프트웨어
 
 

  WMS

1. 소개

WMS (Watershed Modeling System)는 유역 수리 수문의 모든 위상에 대해 그래픽 모델링 환경을 제공합니다. WMS는 자동화된 유역 경계, 기하학적 파마메터 계산, GIS 오버레이 수치계산 (CN, 강수 깊이, 조도계수 등), 지형 데이터로부터 단면 적출등과 같은 자동화 모델링 처리를 위한 강력한 도구가 포함된 유역 분석 전문 소프트웨어입니다. HEC-1, HEC-HMS, TR20, TR55, 합리식, NFF, MODRAT, HSPF 모델이 수문 모델링을 지원하고 있습니다. 또한 HEC-RAS, SMPDBK, CE QUAL W2 와 같은 수리 모델들이 지원됩니다.

다양한 모델들

다음과 같은 다양한 모델을 사용하여 모델링할 수 있습니다.

  • HEC-1 및 HEC-HMS 모델
  • TR-20 모델
  • TR-55 모델
  • MODRAT 모델
  • CE QUAL W2 모델
  • National Flood Frequency (NFF) 모델
  • 합리식 모델
  • HSPF 모델
  • HEC-RAS 모델
  • GSSHA 모델
  • SMPDBRK 모델

자동화된 유역 경계

전자 지형 데이터를 사용하여 WMS는 자동으로 유역 및 소유역의 경계를 그려 줍니다. 경계처리의 일부분으로써 지역, 경사, 고도, 최대 흐름거리, 그외에 일반적으로 많이 쓰이는 수문학적 인자들과 같은 유역 데이터가 자동으로 계산됩니다. 새로운 Delineation Wizard(경계 마법사)가 WMS에 추가되어 처음 사용자들도 손쉽게 사용할 수 있도록 도와 줍니다.

WMS - 유역경계

GIS 도구

WMS는 수리학 모델링을 위해 사용되는 모든 형태의 GIS 데이터를 사용할 수 있습니다. WMS의 Map 모듈은 GIS 벡터/래스터 데이터를 들여오기, 생성하기, 조작하기 위한 도구가 포함되어 있습니다. 더 이상 ArcGIS/ArcView 는 SMS의 컴포넌트를 요구하지 않습니다. ArcGIS 가 없더라도 GIS 데이터를 사용하여 WMS에서 작업할 수 있습니다.

WMS - ArcGIS

홍수터 모델링과 지도화

HEC-RAS 모델, SMPDBRK 모델 또는 수리 분석이 포함된 어떤 결과를 실행시키기 위해 WMS를 사용하면, 홍수터 경계와 지도화를 위한 도구가 홍수연구를 위해 필요한 결과물을 만들어 줍니다. WMS의 강력한 보간법 알고리즘은 전자 지형 데이터와 수면고 데이터를 사용하여 홍수범위와 홍수 깊이 지도를 만들어 줍니다.
홍수 모델링과 지도화의 모든 처리는 WMS에 완전히 통합되어 있습니다. 어떤 수문학 모델(HEC-1 또는 HMS, TR-20, TR-55, 합리식, MODRAT, NFF)로 시뮬레이션을 수행하여 유역에서 하도의 HEC-RAS 모델을 위해 첨두유량을 연결하거나 수문곡선을 계산합니다.

WMS - 홍수터 WMS - 홍수터

추계(Stochastic) 모델링

모델링 인자가 불확실하다면 WMS의 자동 추계(Stochastic) 모델링 도구를 통해 분석될 수 있습니다. 이 도구는 단순화 시키고 모델에서 시시각각 변하는 어떤 인자들(CN 이나 조도)의 처리를 자동화하고 모델 입력 파일 생성하고 시뮬레이션을 되풀이하여 실행합니다.

WMS - ArcGIS

2D (분포) 수문학

2D 표면/지하수 수문 모델이 WMS에서 사용됩니다. GSSHA 모델은 2D 지표류와 지하수/지표수 상호작용의 분석을 요하는 연구를 위한 완벽한 솔루션입니다. 이 모델은 지표유출, 1D 하도수리학, 포괄적인 수문순환 모델에서 지하수 상호작용을 분석하기 위해 2D 유한차분 격자를 사용합니다. 수질과 유사이송 처리는 GSSHA를 사용하여 모델화 할 수 있습니다.

이 모델을 다음과 같이 적용할 수 있습니다.

  • 홍수 예보(전체 2D 영역의 깊이와 유속)
  • 뇌우(국부강우) 홍수 분석
  • 지표담수와 침투분석
  • 지하수/지표수 상호작용 모델링

WMS - GSSHA

2. 특징

WMS 는 다음과 같은 뛰어난 장점 덕에 전세계의 많은 사용자들이 이용하고 있습니다.

WMS 모델

WMS(유역 모델링 시스템)는 다음과 같은 모델들을 지원합니다. 각 모델은 수문 모델링 모듈을 통해 지원됩니다.

HEC-1 (HMS) 모델
HEC-1과 HEC-HMS 인터페이스 모듈은 미공병단에서 제작한 HEC-1 및 HEC-HMS 수문분석 모델에 대하여 완벽한 Pre- & Post 프로세서 기능을 수행합니다.

사용자는 대화식 그래픽 인터페이스와 대화상자를 이용하여 파라미터 및 입력 자료를 입력하기 때문에 수문추적 모델을 보다 쉽게 정의할 수 있습니다. 물론, 예전 방식대로, 입력카드 파일을 열어서 카드파일 편집기를 이용하여 편집하는 방식을 사용할 수도 있습니다.

WMS -HEC-1 모델

TR-20 모델
TR-20 모델은 미토양보존국의 TR-20 수문분석모델에 대하여 완벽한 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 사용자는 대화식의 그래픽 인터페이스를 통하여 파라미터와 입력 자료 등을 사용하기 때문에 TR-20 수문 추적모델을 비교적 쉽게 정의할 수 있습니다.

계산순서를 정의함에 있어서 약간의 제한사항이 있긴 하지만, WMS는 RUNOFF, REACH, RESVOR, DIVERT 등 TR-20의 모든 요소를 지원합니다. 사용자가 원한다면, 예전 방식대로 입력 카드파일을 열어 볼 수 있으며, 카드파일 편집기를 이용하여 바로 편집을 시작할 수도 있습니다.
TR-55 모델
TR-55 모델은 미토양보존국의 TR-55 수문분석모델에 대하여 완벽한 그래픽 인터페이스를 제공하고 있습니다. 사용자는 대화식 그래픽 인터페이스와 사용하기 쉬운 대화상자들을 통하여 매개변수 및 입력자료를 입력하기 때문에 TR-55 수문추적모델을 쉽게 정의할 수 있습니다. TR-55는 미국에서 가장 널리 쓰이는 수문분석모델로서, 소유역 모델링에 적합한 여러 방법을 제공하고 있습니다. SCS 유출방정식을 이용하여 유출첨두유량 및 총 유출량을 계산하며, 완벽한 유출수문곡선을 작성할 수 있는 Tabular Method가 제공됩니다. 이 방법은 TR-20 계산 결과에 기초한 간단한 방법입니다.
MODRAT 모델
MODRAT 모델은 수정 합리식 프로그램을 특화한 것으로 지표 유출을 계산하기 위해 로스엔젤리스, 캘리포니아와 같은 곳에서 사용되고 있습니다. 이 모델은 50년, 25년, 10년 빈도 설계강우 유출율을 계산합니다. 뿐만 아니라 어떤 다른 강우라도 우량 누가곡선에 의해 표현할 수 있습니다.
CE QUAL W2 모델
CE QUAL W2 모델은 연직(vertical) 변화 분석이 필요한 하천과 저수지의 수질분석을 위한 2D 수리 모델입니다. 이 모델은 하천, 호수, 저수지, 하구에 적용됩니다.
National Flood Frequency (NFF) 모델
NFF 인터페이스 모듈은 미지질측량국의 최신 NFF 수문분석모델에 대하여 완벽한 그래픽 인터페이스를 제공합니다. NFF 모델은 회귀식을 이용하여 도시 및 농촌 유역에 대하여 T-년 빈도 홍수 첨두유량을 계산합니다. 미국 내 200개 이상의 홍수터에 대하여 각각 7개 씩의 다중 회귀 방정식(2년, 5년, 10년, 25년, 50년, 100년)이 정의되어 있으며, 임의의 T-년 빈도 첨두유량에 대해서 전형적인 홍수 수문곡선을 구할 수 있는 방법 또한 포함되어 있습니다. WMS는 미국의 각 주별로, 혹은 홍수지역별로 조회할 수 있는 데이타베이스가 내장되어 있어서 1500개 이상의 다중 회귀 방정식을 사용하는데 필요한 회귀계수, 표준오차, 그 외 관련된 자료들을 자동으로 선택해 주고 있습니다.

DTM 모듈과 함께 쓰일 경우, 면적, 경사, 표고, 유역길이 등 해당유역의 모든 기하학적 파라미터를 자동으로 계산하여 회귀식에 삽입할 수 있게 됩니다.
합리식 모델
합리식 인터페이스 모듈은 도시 수문분석에서 업계 표준으로 인정받는 합리식 수문분석모델에 대하여 완벽한 그래픽 인터페이스를 제공하고 있습니다. WMS는 HYDRO-35 지도(미국 동부지역), NOAA Atlas 2 Volumes I-XI 지도(미국 서부지역), 또는 사용자가 입력한 강우강도 자료 등을 이용하여 강우강도-지속시간-강우빈도(IDF) 곡선을 산출할 수 있으며, 산출된 IDF 곡선은 프린터로 인쇄하거나 워드프로세서 등에 붙여넣을 수도 있습니다.

유역의 길이와 바닥경사, 그리고 Manning의 조도계수를 입력하면, 미연방도로국의 설계 시방서에 정의되어 있는 운동파방정식(Kinematic Wave Equation)을 이용하여 도달시간을 계산해낼 수 있습니다.
HSPF 모델
HSPF(Hydrologic Simulation Program-Fortran)는 유역 내에서 발생하는 유량 및 수질에 관련된 모든 과정을 모의하도록 설계된 유역 모의 모델입니다.

일반적으로 HSPF는 중함모델(Lumped Model)로 분류되지만, 유역을 수문학적으로 동질적인 소유역으로 나누어서 각 소유역별로 기상자료 및 유역 매개변수 등을 입력하여, 독립적으로 유출량을 계산할 수도 있습니다. 또한, HSPF는 동적인 시뮬레이션을 수행할 수 있고, 정상 상태(steady-state)의 경우 유역 내의 수리수문 및 수질 과정을 동시에 모의할 수 있는 유일한 모델입니다. 게다가, 다양한 하천에 대하여 지금껏 만족할 만한 결과를 보여주고 있습니다.

따라서 이 모델은 홍수지도화, 도시배수연구, 하천유역계획, 침전 및 하천침식, 그리고 하천내 수질계획 등 여러 분야에서 다양하게 이용할 수 있습니다.

WMS - HSPF 모델

HEC-RAS 모델
HEC-RAS 모델은 정류 또는 점변화류에 대한 수면 프로파일을 계산하기 위한 1D 수리학 모델입니다.
GSSHA 모델
GSSHA 모델은 표면 유출, 하도 수리학, 지하수 상호작용을 분석하기 위해 개발된 분포(2D) 수문 모델입니다. 수질과 유사 이송도 지원됩니다.
SMPDBRK 모델
SMPDBRK(Simplified Dam-Break) 모델은 댐의 붕괴에 의한 하류 홍수 예측을 하기 위해 National Weather Service(NWS)에 의해서 개발되었습니다.

WMS 모듈

WMS 인터페이스는 몇개의 모듈들로 구분되어 있습니다. 이 모듈들은 다른 데이터 형태로부터 모델을 작성하고 조작하는 기능들을 가지고 있습니다. 여덟가지 인터페이스 모듈들은 다음과 같습니다.

Map 모듈
이 모듈을 사용하면, 지형도를 스캔하여 얻은 TIFF 이미지 파일을 배경 화면으로 불러들여 작업할 수 있습니다. 물론, 화면상에서 수치화시킬 수도 있습니다. 또한, 이미지를 등록하여 이미지 셀 좌표를 실제 측량 좌표와 일치시킬 수 있습니다.
Map 모듈은 AutoCAD나 MicroStation의 DXF 파일에서 바로 불러 올 수도 있고 DXF 파일로 변환할 수도 있습니다. 즉, 3차원 수심자료를 불러들이거나 모델링 결과를 DXF 파일 형태로 출력할 수 있게 됩니다.

WMS - Map 모듈

GIS 모듈
GIS 데이터를 읽고, 표시하고, 변환시키는 도구는 Map 모듈에서 분리되어 새로운 GIS 모듈로 만들어 졌습니다. 이 GIS 모듈은 두가지 모드로 운영됩니다.
1) 만일 ArcView (ArcEdior, 또는 ArcInfo) 버전 8 이상을 가지고 있다면 WMS에 ArcObject 를 사용할 수 있습니다. 이것은 기본적으로 WMS에서 ArcView를 실행할 수 있도록 하며 어떤 GIS 데이터도 열 수 있습니다.

WMS - ArcGIS

WMS - ArcGIS Table


2) 만일 ArcView (ArcEdior, 또는 ArcInfo) 버전 8 이상을 가지고 있지 않다면 GIS 모듈은 읽어들이고 GIS 레이어로 shape 파일을 표시할 것입니다. 단지 데이터, 테이블, 기타 GIS 기능은 shape 파일에서 유용할 것입니다.

WMS - GIS 모듈

지형(Terrain) 데이터 모듈
WMS는 Terrain Data 모듈의 DEM(수치지형 모델)을 사용하여 여러 자료로부터 유역의 수치 지형 모델을 구축할 수 있습니다. 이러한 자료는 기존 입력자료나 등고선 지도를 수치화한 자료, 현장 측량 자료 혹은 ESRI ArcInfo의 GIS(지리정보시스템) 자료를 통하여 얻을 수 있습니다.
만약 사용자가 AutoCAD, MicroStation 등의 DXF 파일 형태로 불러서 사용할 수도 있습니다. 심지어는 수치 처리되지 않은 XYZ 자료도 Delauney 삼각망법을 이용하여 TIN(Triangulated Irregular Network) 수치 지형 모델로 변환시킬 수 있습니다. 또한 엔지니어의 모델링 작업을 돕기 위하여 유역 모델링을 수행하는 동안에도 TIN 요소, 하천 수로망, 소유역의 분수령 경계, 지점 고도, 등고선 등의 자료를 표시할 수 있게 하였습니다.
WMS는 자동으로 하나의 큰 유역을 일련의 소유역으로 나누어서 그 경계를 도시하고 하천 수로망을 계산한 후, 수문모델 입력자료 파일로 작성해 냅니다. 이 모든 작업을 하는 데는 채 몇 분 밖에 걸리지 않지만, 수작업으로 하던 시절에는 유역 내 소유역의 경계를 찾아내기 위하여 지형도를 자세히 살펴보고 각각의 소유역의 수문 인자를 추정하는데 굉장히 많은 시간을 필요로 했습니다. 수치 지형 자료가 없는 경우에도 WMS는 그 역할을 할 수 있는 그래픽 선형 추적 모델(graphical stick routing model; 또는 소유역 위상 트리, sub-basin topological tree라고도 불림)을 구축할 수 있습니다. 사용자는 대화 상자를 이용하여 모델을 구축하거나 또는 HEC-1, HEC-HMS, TR-20 등의 입력자료 파일에서 자동으로 불러들일 수도 있습니다. 필요할 경우, 앞에서도 언급한 바와 마찬가지로 WMS는 HEC-1, HEC-HMS, TR-20 모델 등을 수치 지형 모델로 연결하여 사용할 수 있습니다.
WMS는 수치 지형 모델과 유출 모델링 결과를 다양한 도표로 표시해 주는데, 이는 유역의 배수 특성을 이해하는데 도움이 됩니다. 또한, 모든 도표에 등고선을 표시할 수 있어서 사용자가 쉽게 유역 모델의 고도를 알아볼 수 있도록 해줍니다. 유역의 흐름 특성을 나타내기 위하여 범람된 유수의 궤적과 하천 수로를 별도의 색으로 표시하며 이외에도 계산한 모든 수문 파라미터는 수치 지형 모델에 중첩하여 표시할 수도 있습니다.

WMS - 지형 데이터 모듈

Drainage 모듈
Drainage 모듈은 DEM 이나 TIN(Triangulated Irregular Network)에 의해 표시되는 지표에 근거하여 자동으로 하천과 유역/소유역 경계를 그려줍니다. WMS의 가장 큰 특징중 하나는 자동화된 묘사방식을 사용하였을 때 유연성과 제어입니다.

WMS - Drainage 모듈

수문(Hydrologic) 모델링 모듈
수문 모델링 모듈은 수문 모델링 입력, 실행 그리고 출력 리뷰의 중심에 있습니다. WMS에 의해 지원되는 각 수문 모델(HEC-1, TR-20, TR-55, NFF, 합리식, HSPF, MODRAT)은 그리팩 인터페이스를 가지고 있습니다. 이 모델 인터페이스는 모델 입력 인자들을 빠르고 간편하게 수정하도록 해줍니다.
우선 TIN(Triangulated Irregular Network) 모델이 구축되면 이어서 여러 방법을 통하여 배수특성을 모델링할 수 있습니다. 예를 들어, 사용자가 마우스를 이용하여 유역모델 내의 한 점을 선택하는 방식으로 유로를 결정하게 되는데 그렇게 되면 WMS는 사용자가 선택한 점에서부터 하류 유로를 추적할 수 있게 됩니다. 또한 WMS는 자동으로 각각의 TIN 요소의 중앙에서부터 유로를 추적하여 전체 유역의 배수특성을 계산할 수도 있으며 범람된 유수와 수로 내의 유수는 다른 색으로 표시하여 구분합니다.
WMS는 유역 내에서 움푹한 곳들을 별도로 표시해 주는데, 사용자는 그 지점에서 방류지점(spill-point)까지 유로를 정의할 수 있습니다. 방류지점들과 자동으로 결정된 종단지점(유수가 유역을 빠져나가는 지점)들을 이용하여, 하천수로망이 계산되고 소유역경계가 정확히 그려집니다. 사용자는 소유역을 추가하거나 합치기 위해서 하천수로를 추가하거나 제거할 수 있습니다.
소유역이 나누어지면, WMS는 소유역 면적, 소유역 평균경사, 최대 범람거리, 소유역 중심에서 하천까지의 최단거리, 하천연장, 하천경사, Thiessen 망법에 사용되는 우량 가중치 등 소유역의 특성인자들을 자동으로 계산하게 됩니다.
복합 CN(curve number)값 및 도달시간 또한 토지이용 현황 및 토질 특성에 따라 자동으로 계산합니다. 융설 분석을 실시할 경우에도 WMS는 각각의 소유역에서 elevation zone에 해당하는 면적을 자동으로 계산합니다.

WMS - Hydrologic 모델링 모듈

River 모델링 모듈
WMS에서 수리 모델링 인터페이스의 주요 목적은 1D 수리 모델을 위해서 필요한 전자 지형과 지도 데이터를 처리하는 것입니다. 두가지 주요 모델이 지원되고 있는데 HEC-RAS 모델 그리고 SMPDBRK 모델 입니다.

WMS - River 모델링 모듈

Scatter Point 모듈
측량자료 입력(Scatter Point) 모듈은 측량자료를 그리드나 TIN으로 변환하는 도구입니다. WMS는 선형, 자연 인접, inverse distance weighted, Clough-Tocher 같은 몇가지 내삽 방식을 지원합니다.

WMS - Scatter Point 모듈

2D Grid 모듈
2D Grid 모듈은 표면 가시화를 위해서 그리고 분포 (2D) 강우/유출 해석 모델의 개발을 위해서 사용됩니다.

WMS - 2D Grid 모듈

그래픽 / 가시화

WMS는 모델을 만들고 결과를 가시화할 수 있는 강력한 그래픽 도구입니다. 모델은 전자 지도와 참조용 고도모델 그리고 출처 자료를 사용하여 만들 수 있습니다. 가장 돋보이는 시각화 기능이라면 단연 애니메이션 기능입니다. 어떤 데이터 세트에 대해서도 시간에 따른 변화를 애니메이션 필름 기법으로 만들어 내며 WMS 자체에서 재생할 수도 있고 윈도우용 비디오 파일인 AVI 파일을 위에 보이는 것과 같이 만들어서 웹 페이지나 파워포인트 프리젠테이션에 응용할 수도 있습니다.

WMS - visualization

3. 자주 찾는 질문

아래의 FAQ를 통하여 궁금한 사항을 알아보세요.

각 질문을 클릭하시면 해당 답변을 보실 수 있습니다.     답변 모두 열기 모두 열기   답변 모두 닫기 모두 닫기

Q.
현재 사용하고 있는 곳들은 어디입니까?
국내에서 사용하고 있는 곳은 다음과 같습니다.
  • 국립환경연구원
  • 경기기술단
  • 금호엔지니어링
  • LG 건설
  • 선진엔지니어링
  • 평화엔지니어링
  • 남원건설엔지니어링
  • 우대기술단
  • 청석엔지니어링
  • 경희대학교
  • 경북대학교
  • 대불대학교
  • 상명대학교
  • 건국대학교
  • 서울대학교
  • 부산대학교 등...
Q.
또 다른 FAQ가 있습니까?
여기에 링크되어 있는 문서는 WMS를 사용하는 사용자들이 본사 및 사용자 그룹에 질문한 내용 및 그 답변으로 이루어져 있습니다. 이 문서는 영문이며, 아래 파일은 원래 HTML 문서이나 사이즈가 커서 압축되어 있습니다..

4. 다운로드

분류 파일 내용 파일 종류 파일 크기
매뉴얼 WMS 8.0 튜토리얼 매뉴얼 zip 6,562Kb
DXF to DEM 변환방법 pdf 197Kb
Green-Ampt 침투인자 pdf 14Kb
GSSHA 시뮬레이션 기법 pdf 1,118Kb
HEC-1 매뉴얼 pdf 3,655Kb
HEC-RAS 매뉴얼 pdf 83Kb
NFF 매뉴얼 pdf 1,075Kb
유수지 설계 매뉴얼 pdf 1,288Kb
e-카탈로그 WMS 8.0 브로셔(영문) pdf 469Kb

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