인공신경망 모형을 활용한 하천건전화 단기 예측 연구 소개

이용관,정충길,김원진,김성준,Lee, Yong-Gwan,Jeong, Chung-Gil,Kim, Won-Jin,Kim, Seong-Jun 한국수자원학회 2020 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.53 No.3

수문인자 추출을 위한 원격탐사 활용기법 연구 소개

이용관,김묘정,김성준,김광섭,Lee, Yong-Gwan,Kim, Myo-Jeong,Kim, Seong-Jun,Kim, Gwang-Seop 한국수자원학회 2015 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.48 No.2

SEBAL 모형과 Terra MODIS 영상을 이용한 혼효림, 논 지역에서의 공간증발산량 산정 연구

이용관,정충길,안소라,김성준,Lee, Yong Gwan,Jung, Chung Gil,Ahn, So Ra,Kim, Seong Joon 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.3

본 연구는 Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) 모형을 이용해 국내의 혼효림(설마천)과 논(청미천) 유역에 대해 일 증발산량을 산정하고 각 유역의 플럭스 타워 실측 증발산량과 비교하였다. SEBAL 모형의 입력 자료로 위성자료는 2개년(2012-2013)의 Terra MODIS product 중 Albedo, Land Surface Temperature (LST), Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)를 활용하였으며, 기상자료는 유역 인근에 위치한 기상청 기상관측소로부터 풍속, 일사량 자료를 제공받아 공간 내삽(Interpolation)하여 활용하였다. 모의결과 플럭스 타워의 연평균 증발산량은 설마천에서 302.8 mm, 청미천에서 482.0 mm, SEBAL 모의 증발산량은 각각 183.3 mm, 371.5 mm로 산정되었다. 전체 모의기간에 대한 SEBAL 모의 증발산량의 실측 증발산량과의 결정계수는 설마천 플럭스 타워에서 0.54, 청미천 플럭스 타워에서 0.79로 나타났다. 두지점에서 SEBAL 모의 증발산량이 과소 추정된 주된 이유로는 일별 hot pixel과 cold pixel로부터 산정한 현열 플럭스의 과대추정으로 인한 것으로 판단된다. This study is to estimate Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) daily spatial evapotranspiration (ET) comparing with eddy covariance flux tower ET in Seolmacheon mixed forest (SMK) and Cheongmicheon rice paddy (CFK). The SEBAL input data of Albedo, Land Surface Temperature (LST), Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) from Terra MODIS products and the meteorological data of wind speed, and solar radiation were prepared for 2 years (2012-2013). For the annual average flux tower ET of 302.8 mm in SMK and 482.0 mm in CFK, the SEBAL ETs were 183.3 mm and 371.5 mm respectively. The determination coefficients ($R^2$) of SEBAL ET versus flux tower ET for total periods were 0.54 in SMK and 0.79 in CFK respectively. The main reason of SEBAL ET underestimation for both sites was from the determination of hot pixel and cold pixel of the day and affected to the overestimation of sensible heat flux.

APR1400 주제어실 인간공학 검증 시스템 개발

이용관,Lee, Yong-Gwan 한국원자력산업회의 2006 원자력산업 Vol.26 No.10

천리안 위성 자료를 활용한 한반도의 일별 지면 온도 산정을 위한 적정 관측시간 설정 연구

이용관,정충길,이지완,김성준,Lee, Yong Gwan,Jung, Chung Gil,Lee, Ji Wan,Kim, Seong Joon 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.4

This study is to estimate COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite) daily land surface temperature (LST) of Korea Peninsula from 15 minutes interval COMS LST (COMS LST-15) satellite data. Using daily observed LST data of Automated Agriculture Observing System (AAOS) 11 stations from January 2013 to May 2015, the COMS daily LST was compared and validated. For the representative time for daily mean LST value from COMS LST-15, the time of 23 : 45 and 0:00 showed minimum deviations with AAOS daily LST. The time zone from 23 : 45 to 1:15 and from 7 : 30 to 9 : 45 showed high determination coefficient (R2) of 0.88 and 0.90 respectively. The daily COMS LST by averaging COMS LST-15 of the day showed R2 of 0.83. From the 5 cases of results, the COMS daily LST could be extracted from the average LST by using 15 minutes data from 7 : 30 to 9 : 45.

GIS를 이용한 범용토양손실공식의 활용에 관한 연구

이용관,심명필,Lee, Yong-Gwan,Sim, Myeong-Pil 한국수자원학회 2000 한국수자원학회논문집 Vol.33 No.1

다중선형 회귀모형과 천리안 지면온도를 활용한 토양수분 산정 연구

이용관,정충길,조영현,김성준,Lee, Yong Gwan,Jung, Chung Gil,Cho, Young Hyun,Kim, Seong Joon 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.1

This study is to estimate the spatial soil moisture using multiple linear regression model (MLRM) and 15 minutes interval Land Surface Temperature (LST) data of Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS). For the modeling, the input data of COMS LST, Terra MODIS Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), daily rainfall and sunshine hour were considered and prepared. Using the observed soil moisture data at 9 stations of Automated Agriculture Observing System (AAOS) from January 2013 to May 2015, the MLRMs were developed by twelve scenarios of input components combination. The model results showed that the correlation between observed and modelled soil moisture increased when using antecedent rainfalls before the soil moisture simulation day. In addition, the correlation increased more when the model coefficients were evaluated by seasonal base. This was from the reverse correlation between MODIS NDVI and soil moisture in spring and autumn season.

SEBAL 모형과 SWAT 모형에 의한 공간증발산량 산정결과 비교 연구

이용관 ( Yong-gwan Lee ),김상호 ( Sang-ho Kim ),조형경 ( Hyung-kyung Joh ),김성준 ( Seong-joon Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구의 목적은 용담댐 유역(922.3km²)을 대상으로 위성영상 기반의 SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land) 모형의 공간증발산량 결과와 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)유역 수문모형의 공간증발산량 비교를 통하여 각 모형의 적용성을 평가하고, 모형의 검보정 효율을 증대시키는 데 있다. 이를 위하여 SEBAL모형의 주요 입력자료인 Terra MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectrometer)의 Product 중 Surface Reflectance (SR), Land Surface Temperature(LST) 영상과 용담댐유역의 수문기상자료를 2012년부터 2013년까지 일별로 구축하였다. 유역의 유출량자료만을 이용하여 SWAT모형을 검보정하였을 때의 SWAT 공간증발산량 결과와 위성영상을 이용한 SEBAL 공간증발산량 결과간의 공간적 분포차이를 판단하여 증발산량에 미치는 SWAT매개변수들을 파악할 수 있었으며, 이들 매개변수들을 조정하여 SWAT모형에 의한 유역의 수문순환을 보정하는데 있어 크게 도움이 되었다. 본 연구를 통하여 유역수문모형에 의한 증발산량의 공간적 불확실성을 줄이는데 위성영상에 의한 정보들을 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

DrySAT-WFT 모형을 활용한 전국 하천건천화 분석: 전국 5대강 댐·보 유역의 유입량을 중심으로

이용관 ( Yong-gwan Lee ),정충길 ( Chung-gil Jung ),김원진 ( Won-jin Kim ),김성준 ( Seong-joon Kim ) 한국지리정보학회 2020 한국지리정보학회지 Vol.23 No.2

산업화와 도시개발로 인한 불투수층 면적의 증가는 수문순환 체계를 왜곡시켜 심각한 건천화를 야기한다. 이를 관리하기 위해 건천화의 정량적인 평가 및 예측이 가능한 하천건천화 영향평가 기술이 필요하다. 본 연구에서는 분포형 수문모형(Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking, DrySAT-WFT)과 시계열 GIS자료를 활용하여 전국 5대강 유역의 댐·보 유역을 대상으로 하천유입량 감소원인 평가를 실시하였다. 이를 위해 5개 하천건천화 영향요소(토양침식, 산림성장, 도로-하천 단절, 지하수이용, 도시개발)를 선정하여 1976년부터 2015년까지 GIS 기반의 시계열 공간자료를 연대별로 구축하였다. DrySAT-WFT는 2005~2015년까지 8개의 다목적댐(충주댐, 소양강댐, 안동댐, 임하댐, 합천댐, 섬진강댐, 주암댐, 용담댐) 및 4개의 유량 관측지점(오수천, 미호천, 마륵, 초강)에 대해 하천유량 검보정을 실시하였고, 검보정 결과 결정계수(R2)는 평균 0.76(0.66~0.84), Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.62(0.52~0.72)의 값을 보였다. 이를 토대로 2010년대(2006~2015)의 기상조건을 기준으로 연대별(1980년대: 1976~1985, 1990년대: 1986~1995, 2000년대: 1996~2005, 2010년대: 2006~2015) GIS자료를 이용하여 댐·보 유역의 하천유입량 변화를 계산하므로서 각 영향요소별 하천유입량 감소 기여비율을 산정하였다. 모의결과, 1980년대를 기준으로 5대강 유역평균 2010년대 풍수량(Q95)은 4.1~6.3%의 감소율을 보였고, 평수량(Q185)은 6.7~9.1%의 감소율을 보였으며, 갈수량(Q355)은 8.4~10.4%의 감소율을 보였다. 하천건천화 영향요소 중에서 지하수 이용량의 증가로 인한 기저유량 감소(하천건천화 기여율: 40.5%)가 가장 큰 영향을 주었으며, 다음으로는 산림성장에 의한 증발산량 증가(하천건천화 기여율: 29.0%)로 나타났다. The increase of the impermeable area due to industrialization and urban development distorts the hydrological circulation system and cause serious stream drying phenomena. In order to manage this, it is necessary to develop a technology for impact assessment of stream drying phenomena, which enables quantitative evaluation and prediction. In this study, the cause of streamflow reduction was assessed for dam and weir watersheds in the five major river basins of South Korea by using distributed hydrological model DrySAT-WFT (Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking) and GIS time series data. For the modeling, the 5 influencing factors of stream drying phenomena (soil erosion, forest growth, road-river disconnection, groundwater use, urban development) were selected and prepared as GIS-based time series spatial data from 1976 to 2015. The DrySAT-WFT was calibrated and validated from 2005 to 2015 at 8 multipurpose dam watershed (Chungju, Soyang, Andong, Imha, Hapcheon, Seomjin river, Juam, and Yongdam) and 4 gauging stations (Osucheon, Mihocheon, Maruek, and Chogang) respectively. The calibration results showed that the coefficient of determination (R2) was 0.76 in average (0.66 to 0.84) and the Nash-Sutcliffe model efficiency was 0.62 in average (0.52 to 0.72). Based on the 2010s (2006~2015) weather condition for the whole period, the streamflow impact was estimated by applying GIS data for each decade (1980s: 1976~1985, 1990s: 1986~1995, 2000s: 1996~2005, 2010s: 2006~2015). The results showed that the 2010s averaged-wet streamflow (Q95) showed decrease of 4.1~6.3%, the 2010s averaged-normal streamflow (Q185) showed decreased of 6.7~9.1% and the 2010s averaged-drought streamflow (Q355) showed decrease of 8.4~10.4% compared to 1980s streamflows respectively on the whole. During 1975~2015, the increase of groundwater use covered 40.5% contribution and the next was forest growth with 29.0% contribution among the 5 influencing factors.

도시성장 시나리오와 CLUE-s 모형을 이용한 우리나라의 토지이용 변화 예측

이용관 ( Yong-gwan Lee ),조영현 ( Young-hyun Cho ),김성준 ( Seong-joon Kim ) 한국지리정보학회 2016 한국지리정보학회지 Vol.19 No.4

본 연구는 도시성장 시나리오와 CLUE-s 모형을 이용해 한반도의 시공간적인 미래 토지이용 변화를 예측하였다. 이를 위한 CLUE-s 모형의 입력 자료로 2008년 환경부 토지이용도와 국가수 자원관리종합시스템(WAMIS)에서 1980년부터 2011년까지 5년 간격의 토지이용 통계 자료를 구축하였다. 토지이용 항목은 총 6개(수역, 시가지, 논, 밭, 산림, 초지)로 분류하였으며, 다양한 토지 변화요소(Driving Factor)와 특별토지이용 정책 자료로 환경부의 국토환경성평가 지도를 적용하였다. 시나리오 예측 결과는 각 도별로 2008년의 토지피복 통계와 비교를 통해 검증하였다. 시가지를 대상으로 한 실측값과의 오차율은 경기도(9.47%), 강원도(9.96%), 충청북도(10.63%), 충청남도(7.53%), 전라북도(9.48%), 전라남도(6.92%), 경상북도(2.50%), 경상남도(8.09%)로 나타났다. 이러한 오차의 원인은 미래 도시성장을 수학적으로 예측하기 위해 모형 내에서 조정된 성장률과 국가 정책으로 인한 실제 성장률의 차이로 인한 것으로 판단된다. 2100년의 미래 토지 이용 변화 예측 결과 시가지는 2008년에 비해 28.24% 상승할 것으로 예측되었으며 논, 밭, 산림은 각각 8.27%, 6.72%, 1.66% 감소할 것으로 예측되었다. In this study, we used the CLUE-s model to predict the future land-use change based on the urban growth scenario in South Korea. The land-use maps of six classes (water, urban, rice paddy, upland crop, forest, and grass) for the year 2008 were obtained from the Ministry of Environment (MOE), and the land-use data for 5-year intervals between 1980 and 2010 were obtained from the Water Resources Management Information System (WAMIS), South Korea. For predicting the future land-use change, the MOE environmental conservation value assessment map (ECVAM) was considered for identifying the development-restricted areas, and various driving factors as location characteristics were prepared for the model. The predicted results were verified by comparing them with the land-use statistics of urban areas in each province for the year 2008. The prediction error rates were 9.47% in Gyeonggi, 9.96% in Gangwon, 10.63% in Chungbuk, 7.53% in Chungnam, 9.48% in Jeonbuk, 6.92% in Jeonnam, 2.50% in Gyeongbuk, and 8.09% in Gyeongnam. The sources of error might come from the gaps between the development of political decisions in reality with spatio-temporal variation and the mathematical model for urban growth rate in CLUE-s model for future scenarios. Based on the land-use scenario in 2008, the land-use predictions for the year 2100 showed that the urban area increased by 28.24%, and the rice paddy, upland crop, and forest areas decreased by 8.27, 6.72, and 1.66%, respectively, in South Korea.