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Sentinel-1 SAR와 지표상태인자를 활용한 토양의 동결 융해 상태 분석 연구
이용관,정지훈,장원진,김진욱,김성준,Yonggwan Lee,Jeehun Chung,Wonjin Jang,Jinuk Kim,Seongjoon Kim 대한원격탐사학회 2023 大韓遠隔探査學會誌 Vol.39 No.5
In this study, we used Sentinel-1 C-band synthetic aperture radar to calculate the surface state factor (SSF) for distinguishing the frozen-thawed state of soil. The accuracy of SSF classification was analyzed through comparison with air temperature (AT), grass temperature (GT), and underground temperature (UT). For the analysis, 116 Sentinel-1B Descending nodes observed over a period of 4 years from 2017 to 2020 were established for the central region of South Korea. AT, GT, and UT data were obtained from 23 soil moisture observation points of the Rural Development Administration during the same period, and analyzed using the 06:00 am data adjacent to the shooting time of the Sentinel-1B images. The average accuracy and F1-score for all stations were 0.63 and 0.47 for AT, 0.63 and 0.48 for GT, and 0.57 and 0.21 for UT, respectively. For winter (December-February) data, the average accuracy and F1-score were 0.66 and 0.76 for AT, 0.67 and 0.76 for GT, and 0.47 and 0.44 for UT, respectively. The increase in accuracy during winter data may be attributed to the fact that errors occurring in other seasons are not included.
VIIRS와 MODIS 자료를 활용한 중분류 토지이용별 알베도 분석
이용관,정지훈,장원진,김진욱,김성준,Lee, Yonggwan,Chung, Jeehun,Jang, Wonjin,Kim, Jinuk,Kim, Seongjoon 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.6
This study was to analyze the change in albedo by level-2 land cover map for 20 years(2002-2021) using MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. Also, the difference from the MODIS data was analyzed using the 10-year (2012-2021) data of Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS). For the albedo data of MODIS and VIIRS, daily albedo data, MCD43A3 and VNP43IA, of 500 m spatial resolution of sinusoidal tile grid produced by Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) model were prepared for the South Korea range. Reprojection was performed using the code written based on Python 3.9, and the nearest neighbor was applied as the resampling method. White sky albedo and black sky albedo of shortwave were used for analysis. As a result of 20-year albedo analysis using MODIS data, the albedo tends to rise in all land use. Compared to the 2000s (2002-2011), the average albedo of the 2010s (2012-2021) showed the most significant increase of 0.0027 in the forest area, followed by the grass increase of 0.0024. As a result of comparing the albedo of VIIRS and MODIS, it was found that the albedo of VIIRS was larger from 0.001 to 0.1, which was considered to be due to differences in the surface reflectivity according to the time of image capture and sensor characteristics.
댐·보 방류량 자료를 고려한 하천 갈수량 추적 알고리즘 개발
이용관 ( Yonggwan Lee ),김원진 ( Wonjin Kim ),정충길 ( Chunggil Jung ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
본 연구의 목적은 격자 기반 분포형 수문모형인 Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking (DrySAT-WFT) 모형에 댐·보 방류량 자료와 연계한 하천 갈수량 추적 알고리즘을 개발 및 적용하여 유출 모의 성능을 개선하고, 이를 금강 유역(9,915.5km2)에 적용하여 유역의 하천건천화 평가 및 원인 추적을 수행하는 것이다. 하천건천화평가 및 예측을 위해 개발된 DrySAT-WFT는 건천화 영향요소로 산림높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용, 토심 및 기상 변화에 대한 영향 평가를 수행할 수 있으나, 격자 기반의 물수지 모형 특성상 댐 및 보와 같은 수리 시설물의 방류량에 따른 하도의 흐름 추적에는 한계가 있어 이를 개선하였다. 모형의 입력자료로 하천건천화 영향요소 및 기상 요소에 대한 공간 자료를 1976년부터 2015년까지 구축하여 활용하였으며, 개선된 DrySAT-WAT 유출 모의 결과는 선행 연구와의 비교를 통해 모의 개선점을 정량적으로 제시하고자 한다.
SWAT 모형의 유출성능 향상을 위한 다목적 최적화 알고리즘의 성능 비교
이용관 ( Yonggwan Lee ),장원진 ( Wonjin Jang ),정충길 ( Chunggil Jung ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-
집중형 수문모형(Lumped Hydrological Model)과 달리 분포형 수문모형(Distributed Hydrological Model)은 다양한 물리적 변수와 공간 이질성(spatial heterogeneity)을 표현하기 위한 많은 매개변수를 포함하고 있으며, 최근에는 수치적인 알고리즘을 이용해 효율적이고 객관적인 매개변수 추정을 위한 자동 보정법에 관한 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 다목적 최적화 알고리즘 중에서 유전자 알고리즘 기반의 Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II)와 군집 알고리즘 기반의 Particle Swarm Optimization (PSO)을 분포형 수문모형인 Soil and Water Assessment Tool (SWAT)에 각각 적용하여 알고리즘의 성능을 비교, 분석하였다. SWAT 모형의 유출 해석은 안성천의 공도 수위 관측소 상류유역(366.5 km<sup>2</sup>)을 대상으로 하였으며, 공도 지점의 2000년부터 2017년까지의 일 유량 자료를 이용하여 검·보정하였다. 정확한 최적해 검색 능력 비교를 위해 각 알고리즘에 동일한 threshold, 매개변수를 적용하였으며, 동일한 목적함수를 적용하여 보정에 소요된 가동 시간을 측정하고 각 알고리즘의 최종 보정 결과를 분석하였다.
CLUE-s 모형을 활용한 금강 유역의 저탄소 성장 시나리오 기반 미래 토지이용 변화 예측 연구
이용관 ( Yonggwan Lee ),김진욱 ( Jinuk Kim ),이지완 ( Jiwan Lee ),김용원 ( Yongwon Kim ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
탄소중립 이행을 위한 전세계적 합의에 따라 우리나라는 2050 탄소중립 추진전략을 발표하고, 2050 탄소중립을 위한 움직임을 가속화하고 있다. 제1차 국가물관리기본계획에 따르면 물 분야 탄소중립 이행을 위해 수변생태벨트, 생태마을 조성 등 온실가스 흡수원 확충방안을 포함하고, 하천과 주변 토지를 연계한 수변 완충녹지 조성의 필요성을 명시하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 수변지역 및 산림의 면적 확대를 고려한 저탄소 성장 시나리오를 구축하고, CLUE-s 모형을 활용해 2050년까지의 미래 토지이용 변화를 예측하고자 한다. CLUE-s 모형의 입력 자료로 2008년 환경부 중분류 토지이용도와 국가수자원관리종합시스템(WAMIS)에서 1980년부터 2021년까지의 토지이용 통계 자료를 구축하였다. 토지이용 항목은 총 6개(수역, 시가지, 농업지역, 산림지역, 습지(수변식생), 초지)로 분류하였으며, 다양한 토지 변화요소(Driving Factor)와 환경부의 국토환경성평가지도를 특별토지이용 정책 자료로 적용하였다. 시나리오 예측 결과는 환경부에서 제공하는 2019, 2020, 2022년 토지피복도 자료를 통해 검증할 예정이며, 도시성장 시나리오에 따른 미래 토지이용 변화를 예측한 선행연구와의 비교 분석을 시행할 예정이다.
위성 식생지수, 기상 및 댐 저수율을 고려한 가뭄 분석
이용관 ( Yonggwan Lee ),정충길 ( Chunggil Jung ),안소라 ( Sora Ahn ),이지완 ( Jiwan Lee ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-
본 연구의 목적은 위성 식생지수와 댐 저수율을 활용하여 우리나라 다목적댐 유역의 가뭄을 시공간적으로 분석하고 위성 자료의 효용성에 대해 평가하는 것이다. 이를 위해 5개 다목적댐 유역(충주댐, 소양강댐, 화천댐, 청평댐, 팔당댐)의 저수율, 16일의 시간해상도와 250m의 공간해상도의 Terra MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)를 2000년부터 2015년까지 구축하였다. 댐 유역 가뭄의 공간 분석을 위해 가뭄해(2001, 2008, 2009, 2012, 2013, 2014, 2015)를 제외한 평년의 평균 NDVI를 산정하고, 가뭄해의 NDVI를 산정한 뒤 그 차이를 분석하였다. 공간분석결과 심한 가뭄이 들었던 2014, 2015년의 NDVI 값이 평년에 비해 0.1에서 0,2까지 낮은 것으로 나타났다. NDVI와 저수율과의 상관성 분석을 위해 각 댐유역에서 NDVI를 저수지 경계범위로 추출하고 결정계수(R<sup>2</sup>)를 산정한 결과봄철(3 ~ 5월)에 NDVI가 저수율과 상관성이 제일 높은 것으로 나타났다. 또한 댐의 저수율을 가장 잘 표현할 수 있는 최적의 NDVI 범위를 분석하기 위해 평균 NDVI, NDVI를 -0.2에서 ~ 0.0, ~ 0.1, ~ 0.2, ~ 0.3 범위에 해당하는 셀 개수와 저수율과의 상관성을 각각 분석해보고자 한다.
다중선형회귀모형과 MODIS LST를 활용한 우리나라 지상기온예측 연구
정지훈 ( Jeehun Chung ),이용관 ( Yonggwan Lee ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-
지상기온자료는 기상학, 기후학, 수문학 등에서 필수적인 자료이나 지상 관측된 기온자료는 점(point) 자료의 특성상 넓은 지역의 지형적 특성 및 공간 분포를 반영할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 위성으로 측정한 지표면 온도(Land Surface Temperature, LST) 자료와 다중선형회귀모형(Multiple Linear Regression Model)을 활용해 지상기온을 예측하고자 한다. 위성자료로는 Terra 및 Aqua MODIS 위성의 1000m 공간해상도를 가진 일별 LST자료 MOD11A1, MYD11A1의 Daytime, nighttime 자료를 각각 2008년부터 2018년까지 구축하였고, 전국 92개의 기상청 관측소로부터 평균기온 및 최저, 최고기온 자료를 동 기간에 대해 구축하였다. 지상기온과 LST간 회귀분석은 계절별로 나누어 수행하였으며, 산악 지형이 많은 우리나라의 특성에 따른 기온 감률을 고려하기 위해 Digital Elevation Model (DEM)을 추가로 구축하여 활용하였다. 본 연구의 예측 결과는 실제 기온 자료를 통해 검증할 예정이며, 2018년 극한 폭염의 예측 가능성에 대해 분석해 보고자 하였다.