엔트로피와 지니 불순도를 이용한 강우 관측망 설계: 강원도 지역을 중심으로 (Design of rain gauge network using entropy and Gini impurity: A case study of Gangwon Province)

서지정보

· 발행기관 : 한국데이터정보과학회
· 수록지 정보 : 한국데이터정보과학회지 / 31권 / 4호 / 569 ~ 577페이지
· 저자명 : 권태용, 윤상후

초록

한반도는 집중호우, 홍수와 같은 강우와 관련된 자연재해로 인해 사회 및 경제적 피해를 입는다. 수자원에 연관된 자연재해를 효율적으로 모니터링하기 위해선 강우의 특성을 파악할 수 있는 강우 관측망 설계가 필요하다. 강원도는 태백산맥을 포함한 해발고도가 높은 산지지역으로 댐이 많고, 축산업과 고랭지 배추와 같은 1차 산업이 발달했다. 강원도의 자연재해는 산지지역을 중심으로 발생하므로 피해를 줄이기 위해선 강우 관측망 설계가 필요하다. 정보이론은 강우 관측망의 설계 및 불확실성을 평가하는 데 널리 사용되어왔다. 본 연구에서는 정보이론 중 엔트로피와 지니 불순도를 통해 강원도의 강우 관측망을 설계하고자 한다. 정보이론을 통해 선정된 강우 관측망으로 선정되지 않은 강우 관측소의 강우량을 예측하였다. 이를 통해 계산되는 평균제곱근오차를 이용하여 선정된 강우 관측망을 정량적으로 평가하였다. 추가로 모든 강우 관측망 조합들의 평균제곱근오차를 통해 엔트로피와 지니 불순도로 선정된 강우 관측망의 성능을 평가하였다. 연구결과 조건부 확률분포를 이용한 강우 관측망이 결합확률분포에 비해 우수하였다. 정보이론 중 엔트로피가 지니 불순도에 비해 강우 관측망 설계에 적절하였다. 계절별로 보면 정보이론은 강우량이 많은 여름철에 적절하고 강우량이 적은 겨울철은 적절하지 않았다.

영어초록

The Korean Peninsula suffers social and economic damage from natural disasters related to rainfall, such as torrential rains and floods. In order to monitor natural disasters associated with water resources, it is necessary to design a rain gauge network. Gangwon Province is a mountainous area including the Taebaek Mountains, with many dams, and primary industries such as livestock and highland cabbages. A rain gauge network design is necessary to reduce damage because natural disasters in Gangwon Province occur mainly in mountainous areas. Information theory has been widely used to assess the design and uncertainty of rain gauge networks. In this study, we want to design a rain gauge network in Gwangwon through entropy and Gini impurity. The rain gauge network was quantitatively evaluated with the root mean square error obtained by predicting the rain gauge network. In addition, the rank of rain gauge network was assessed by all combinations of rain gauge network. A rain gauge network using conditional entropy was suggested between spring and autumn because the rain gauge network was negatively affected by low precipitation during the winter season.

참고자료

· 없음