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- 저자 : 백신철 ( Shin Chul Baek ) (검색결과 11 건)
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NDVI 모니터링을 위한 지상 고정형 센서의 현장 적용 평가
백신철 ( Shin Chul Baek ),이경도 ( Kyoung Do Lee ),홍석영 ( Suk Young Hong ),나상일 ( Sang Il Na ),임진만 ( Jin Man Lim ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-
NDVI(Normalized Difference vegetation index)는 식생의 활동성 및 생육 정도, 생산량 예측, 엽록소함량, 광합성 흡수복사량과 관련된 지표로써 비파괴적인 방법인 농업 원격탐사 분야에서 많이 활용되고 있다. NDVI는 태양광으로부터 식생 잎의 엽록소에서 강하게 흡수되는 가시 파장역(350nm~700nm)과 세포벽과 세포간 공기에서 발생하는 내부산란으로 인해 강하게 반사되는 근적외 파장역(700nm~1200nm)의 반사율을 이용하여 산출한다. 대부분의 현장 NDVI 수집은 분광복사계와 표준백색판을 이용하여 검보정 후 식생의 반사율을측정하고 있어 시공간적인 한계가 있다. 또한, 기상요인에 따른 영향으로 정확한 식생 모니터링을 하기에는 한계성이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 적색 및 근적외선 파장대의 복사조도(Irradiance)와 복사휘도(Radiance)를 측정할 수 있는 센서를 이용하여 자체적으로 보정계수를 생산하고 NDVI를 측정하는 SRS sensor(Spectral Reflectance Sensor, Decagon devices, Inc)를 조사지역에 설치하였다. 대상작물은 2014년 고창군 가을배추 1개 필지와 2015년 고랭지 배추 주산지인 안반데기, 매봉산, 귀네미에 각 2개 필지를 대상으로 생육인자(초고, 엽폭, 엽수)를 조사하고 능동형 센서인 Crop Circle ACS-210(Holland, Inc) NDVI를 측정하였다. 지상 고정형 센서(SRS sensor)에 대한 현장 적용 평가로 기상요인(운량, 중하운량, 시정거리, 습도, 강수량)에 따른 보정계수의 변동과 능동형 센서 NDVI와 비교하여 모니터링 적용 가능성을 평가하였으며, 배추 생육인자를 조사하여 고정형 센서 NDVI의 활용성을 평가하였다. 검토 결과, 보정계수는 운량과 습도에서 -0.83, -0.72로 음의 상관관계나 나타났으며, 11:00~15:00 시간대에 측정한 평균 NDVI와 능동형 센서 사이에 RMSE는 0.071로 낮은 오차를 보여주지만, 이 시간대 누적강수량이 많은 경우에는 이상치가 발견되었다. 고정형 센서 NDVI와 배추의 생육인자의 선형회귀식 결과 결정계수는 초장 0.75, 엽폭 0.90, 엽수 0.82로 나타났다. 분광복사계를 이용한 NDVI 측정보다 효율적으로 NDVI 수집과 현장 적용이 가능한 것으로 판단된다.
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백신철 ( Shin Chul Baek ),박종화 ( Jong Haw Park ),나상일 ( Sang Il Na ),박진기 ( Jin Ki Park ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
지구 온난화와 더불어 우리나라의 기온 변화는 최근까지 지속적으로 증가 경향이다. 기온의 변화 중 일 최저기온의 상승률이 일 최고기온의 상승률보다 더 크게 나타나고 있다. 또한, 우리나라는 북태평양고기압의 세력이 강한 한여름이 되면 대기 중의 풍부한 수증기로 인하여 일 최저기온 25˚C 이상인 열대야가 출현한다. 해양성 기후의 영향이 적은 내륙지역인 충청북도(제천,보은,청주,충주)를 대상으로 여름철(6~8월) 일 최저기온과 열대야 변화경향을 표현하였다. 연구방법으로는 충청북도 4개의 기상관측소의 1971~2010년간 일 최저기온을 수집하여 평년값(1981~2010)과 10년 기간 평균값과 이동평균값을 비교하였다. 분석 결과, 최근 여름철 일 최저기온은 충청북도에서 평균 0.3˚C 증가하였으며, 변화가 큰 순서는 청주>보은>충주>제천 순으로 나타났다. 충청북도에서 비교적 도시화가 진행된 청주의 경우 1994년부터 여름철 연평균 최저기온이 20˚C 이상 지속적 발생하는 특징을 보인다. 또한, 열대야 발생현상은 1970년을 기준으로 청주(4.4일/년)와 충주(1.4일/년)에서 발생일이 증가하였다. 반면, 보은과 제천은 열대야 현상이 평년값에 비해 변동이 없었다. 변동이 적은 이유로는 기상 관측소의 해발고도에 따른 영향이 크다. 해발고도가 100m 상승시 온도는 0.5˚C감소하기 때문이다. 또한, 인위적인 토지피복변화에 따른 차이가 예상된다. 일 최저기온은 해당 지역에서 주간에 흡수한 태양복사에너지가 야간에 지구복사로 손실되는 양으로 결정되기에 토지피복별 특성에 따른다. 본 연구에서는 일 최저기온 자료를 수집하여 변화경향을 분석하고, 열대야 현상 일수를 산출하여 최근 변화특징을 표현하였다.
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백신철 ( Shin-chul Baek ),박종화 ( Jong-hwa Park ),나상일 ( Sang-il Na ),박진기 ( Jin-ki Park ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
최근 경제성장에 따른 인간의 활동이 활발해 짐에 따라 도시화와 산업화가 급속도로 진행되고 있다. 이로 인하여 아스팔트 및 콘크리트와 같은 인위적인 토지피복이 증가하고 농경지의 비닐하우스화가 진행되는 등 유역내 불투수면이 증가하고 있다. 불투수면의 증가는 토양의 침투력을 상실하게 하여, 강우시 첨두유량을 증가시킬 뿐 아니라 고농도의 오염물질을 수계로 유입시켜 수질악화에 영향을 주는 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 금강유역의 Landsat TM 영상을 이용하여 불투수율을 추정하고 불투수면과 하천수의 수질변화를 모니터링 하였다. 1991년과 2006년 영상을 이용하여 금강유역내 중권역별 불투수면의 증가율을 산정하였고, 환경부의 수질자료는 유역별 유출지점에서 실측하여 연평균 값으로 제공되는 자료를 이용하였다. 모니터링 결과, 유역내 불투수율은 평균 3.16% 증가하였고 불투수율에 따른 수질농도는 총질소(TN), 총인(TP), 부유물질(SS)에서 증가하였다. 따라서 불투수율의 증가가 수질에 영향을 미치는 것이 확인되었으며, 추후 토지피복 변화에 따른 하천수질농도 변화 연구에 대한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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백신철,신형섭,박종화,Baek, Shin Chul,Shin, Hyoung Sub,Park, Jong Hwa 한국관개배수위원회 2012 한국관개배수논문집 Vol.19 No.1
Information of local solar radiation is essential for many field, including water resources management, crop yield estimation, crop growth model, solar energy systems and irrigation and drainage design. Unfortunately, solar radiation measurements are not easily available due to the cost and maintenance and calibration requirements of the measuring equipment and station. Therefore, it is important to elaborate methods to estimate the solar radiation based on readily available meteorological data. In this study, two empirical equations are employed to estimate daily solar radiation using Cheongju Regional Meteorological Office data. Two scenarios are considered: (a) sunshine duration data are available for a given location, or (b) only daily cloudiness index records exist. Simple linear regression with daily sunshine duration and cloudiness index as the dependent variable accounted for 91% and 80%, respectively of the variation of solar radiation(H) at 2011. Daily global solar radiation is highly correlated with sunshine duration. In order to indicate the performance of the models, the statistical test methods of the mean bias error(MBE), root mean square error(RMSE) and correlation coefficient(r) are used. Sunshine duration and cloudiness index can be easily and reliably measured and data are widely available.
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나상일 ( Sang Il Na ),홍석영 ( Suk Young Hong ),이경도 ( Kyoung Do Lee ),백신철 ( Shin Chul Baek ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-
본 연구는 최근 급속한 기술발전이 이루어지고 있는 무인항공기 (UAV)를 채소 작황평가에 적용하기 위한 실증연구로 현장에 설치한 타프 (Tarp)를 이용하여 시계열 영상에 대한 검보정을 수행하였다. UAV로부터 취득된 영상을 채소 등의 생육 모니터링 및 작황평가에 활용하기 위해서는 UAV에 장착된 카메라의 정확한 제원과 현장 분광반사율 등의 보조자료가 필요하다. UAV에 장착된 카메라는 대기 중의 구름, 스모그, 에어로졸 및 지표상의 물리적인 상태 등으로 인하여 객체에 대한 정보전달과 기록과정에서 불가피하게 오차가 포함될 수 있기 때문이다. 또한, 작물의 생육주기에 따른 작황의 변이를 파악하고 평가하기 위해서는 시계열 영상의 활용이 필수적이다. 그러나 UAV 영상을 취득하는 시기에 따라 기상 및 대기 상태가 서로 다르기 때문에 검보정 과정을 거치지 않은 시계열 영상의 상대적인 비교는 작황평가에 잘못된 결과를 나타내는 주원인이 된다. 따라서 UAV로 취득한 영상은 반드시 보정여부를 확인하고 분석에 적용하는 것이 필수적이다. 이를 위해서 본 연구에서는 영상 내 대리보정을 수행하기 위하여 각각 5%, 23%, 88%의 균일한 반사율을 가지는 Tarp를 현장에 설치하고 UAV 영상을 취득하였다. Tarp의 분광반사율은 지상분광복사계 (Fieldspec Pro)를 이용하여 UAV 촬영과 동일한 날짜에 취득하였으며, 100%의 에너지를 반사할 수 있는 표준반사판 (reflectance standard)을 기준으로 동일한 시간동안 측정된 상대적인 에너지를 측정하여 분광반사율을 계산하였다. 이와 같이 얻어진 Tarp의 분광반사율과 UAV를 통하여 촬영된 Tarp의 화소값 간의 상대적인 관계식을 통하여 대리복사보정을 실시하였으며, 가장 대표적인 대리보정 기법인 경험적 선형 보정 기법을 각 영상에 적용하였다. 그 결과, 3개 Tarp의 반사율을 이용한 대리보정 후 영상내 스펙트럼과 분광복사계를 이용한 스펙트럼의 형태와 경향성이 유사한 결과를 나타내었으며, 파장에 따른 상관계수 (R<sup>2</sup>)는 Green > Red > NIR 순으로 나타나 짧은 파장일수록 검보정의 효과가 크게 나타나는 것을 확인하였다.
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기상요소와 일사율의 상관 및 회귀 분석을 통한 일사량 추정
오시영 ( Si-young Oh ),박종화 ( Jong-hwa Park ),나상일 ( Sang-il Na ),박진기 ( Jin-ki Park ),백신철 ( Shin-chul Baek ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
전 세계적으로 지구온난화와 같은 이상기후 현상에 의해 재해가 발생되면서 대두되고 있는 것이 신재생에너지의 개발과 활용이다. 그중 태양에너지는 지구상에 존재하는 가장 깨끗하고 안전한 자원으로 건강과 생명을 위협하지 않는 순수 자원이다. 태양에너지는 농업과도 밀접한 관련성을 갖고 있다. 특히 증발산과 용수공급량에 많은 영향을 미치고 있어 이에 대한 이해와 관련성파악이 필요하다. 또한 태양광시스템의 이용이 점차 늘어나면서 일사량에 관한 정보의 필요성이 높아지고 있다. 우리나라 기상관측소에서 일사량을 측정하는 지점은 22곳으로, 미관측 지점이 관측지점보다 더 많은 실정이다. 이에 일사량 미관측 지역에 대해 일사량을 추정하는 모델 개발 연구가 활발해지고 있다. 주요 연구는 일조율이나 운량 등의 요소에 대한 회귀방정식을 이용하여 지표면에서의 전일사량을 계산하는 연구사례가 많고, 일교차를 이용한 연구도 종종 볼 수 있다. 본 연구에서는 일사량 관측을 수행중인 지역에 대해서 일사자료를 추정하여 그 지역 측정자료의 질적 수준을 평가하고자 하였다. 기상데이터는 일사량 관측지점 중 청주지역을 대상으로 최근 10년간 일조율, 운량, 일교차(℃)를 이용하였다. 관측된 수평면 전 일사량 값과 경험공식을 통한 대기권 밖 일사량과의 비율인 일사율과 세 가지 기상요소들과 상관 및 회귀 분석을 실시하였다. 일사율과 일조율은 상관계수 R=+0.9466을 보였고, 일사율과 운량의 상관계수는 R=-0.8877로 역 상관관계를 나타냈다. 일사율과 일교차의 상관계수는 R=+0.7722로 나타났다. 2002∼2010년 기상요소를 이용하여 도출한 회귀모델에 2011년 데이터를 적용한 신뢰도 평가결과 일조율을 이용해 추정한 일사량의 MBE는 -0.54MJ/m²·day, RMSE는 1.89MJ/m²·day로 나타났다. 운량을 이용한 일사량의 MBE는 -0.25MJ/m²·day, RMSE는 3.0MJ/m²·day이었다. 일교차를 이용한 MBE는 -1.18MJ/m²·day, RMSE는 3.87MJ/m²·day를 나타냈다.
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