Multi-temporal Remote Sensing Data Analysis using Principal Component Analysis

정종철,Jeong, Jong-Chul The Korean Association of Geographic Information S 1999 한국지리정보학회지 Vol.2 No.3

본 연구의 목적은 Landsat TM 자료를 이용하여 시화호로부터 황해로 방류되는 오염된 시화호물의 방류범위를 해석하는 것이다. 본 연구지역은 Case 2 water에 속하는 지역이기 때문에 엽록소와 부유사의 정량적인 해석을 위한 알고리듬을 적용하는데는 한계가 있다. 본 연구의 초점은 다중시기의 Landsat TM 자료를 이용하는데 있다. 즉, 시화호로부터 방류되는 방류수의 공간적인 확산범위를 관측하기 위해 주성분분석을 적용하였다. 주성분분석의 결과는 엽록소, 부유사, 투명도, 표층수온, SeaWiFS 채널의 수중광학 측정결과인 반사치와 비교하였다. 그리고, PRR-600에 의해 얻어진 수중 광학 반사치는 Landsat TM 자료에서 얻어진 주성분분석 결과와 함께 분석되었다. 이러한 현장관측자료를 바탕으로 비록 다른 현장관측 측정변수가 낮은 상관관계를 나타냈음에도 불구하고 투명도(Secchi Disk Depth)와 주성분분석의 제 1 성분이 $R^2$=0.7631의 좋은 상관관계를 나타내었다. 또한 본 연구에서는 다중시기의 원격탐사자료를 사용하여 주성분분석을 할 때 나타나는 여러 문제를 토의하였다. The aim of the present study is to define and tentatively to interpret the distribution of polluted water released from Lake Sihwa into the Yellow Sea using Landsat TM. Since the region is an extreme Case 2 water, empirical algorithms for detecting concentration of chlorophyll-a and suspended sediments have limitations. This work focuses on the use of multi-temporal Landsat TM data. We applied PCA to detect evolution of spatial feature of polluted water after release from the lake Sihwa. The PCA results were compared with in situ data, such as chlorophyll-a, suspended sediments, Secchi disk depth(SDD), surface temperature, remote sensing reflectance at six channel of SeaWiFS. Also, the in situ remote sensing reflectance obtained by PRR-600(Profiling Reflectance Radiometer) was compared with PCA results of Landsat TM data sets to find good correlation between first Principal Component and Secchi disk depth($R^2$=0.7631), although other variables did not result in such a good correlation. Therefore, Problems in applying PCA techniques to multi-spectral remotely sensed data were also discussed in this paper.

The Measurements of Data Accuracy and Error Detection in DEM using GRASS and Arc/Info

조성민,Cho, Sung-Min The Korean Association of Geographic Information S 1998 한국지리정보학회지 Vol.1 No.1

GIS 데이타의 정확도 문제는 DEM과 같은 데이터의 유용성과 적용에 대한 서로 다른 견해를 불러 일으킨다. 데이터의 정확성은 좌표의 정확한 위치와 속성정보를 무작위적으로 검색하여 결정할 수 있다. DEM은 과거 보다는 손쉽게 취득할수 있고 이를 처리할수 있는 소프트웨어도 다양해 졌으나 GIS의 응용은 이미 만들어진 데이터에 따라 그 결과가 달라질수 있으므로 데이터의 정확도와 에러에 대한 주의를 기울일 필요가 있다. 본 연구의 목적은 1:24,000과 1:250,000 DEM 데이터를 이용하여 DEM의 정확도를 검색하고 데이터가 지닌 에러를 찾아내는 방법을 모색하는데 있다. GRASS와 Arc/Info를 이용하여 DEM을 레이어로 만들어내는 과정 또한 연구 되었다. 연구지역은 250 $km^2$의 면적을 지녔으며 연구 결과 1:250,000 DEM에서는 실제 등고값이 정상적으로 처리 되었으나 1:24,000 DEM에서는 실제의 등고값이 아닌 0으로 표현된 에러가 발견되었다. The issue of data accuracy brings a different perspective to the issue of GIS modeling, calls into a question the usefulness of data models such as DEM. Accuracy can be determined by randomly checking positional and attribute accuracy within a GIS data layer. With the increasing availability of DEM and the software capable of processing them, it is worthwhile to call attention for data accuracy and error analysis as GIS application depends on the priori established spatial data. The purpose of this paper was to investigate methods for data accuracy measurement and error detection methodology with two types of DEM's: 1 to 24,000 and 1 to 250,000 DEM released by U.S. Geological Survey. Another emphasis was given to the development of methodology for processing DEM's to create Arc/Info and GRASS layers. Data accuracy analysis with DEM was applied to a 250 sq.km area and an error was detected at a scale of 1:24,000 DEM. There were two possible reasons for this error: gross errors and blunders.

Developing a Hybrid Web-based GIS for Improving Access to Distributed Spatial Data and Spatial Modeling Tools

전병운,박찬석,조명희,Jun, Byong-Woon,Park, Chan-Suk,Jo, Myung-Hee The Korean Association of Geographic Information S 2000 한국지리정보학회지 Vol.3 No.2

The maturation of the Web technology has reshaped the ways in which data are accessed, disseminated, and shared. Thanks to its popularity along with the advance of spatial information technology, four major changes have been further made in traditional geographic information systems (GIS) in relation to access to data, distribution of data, access to GIS functionality, and visualization of multimedia data. Although access to and dissemination of spatial data over the Web has in recent years been addressed in the literature, little research effort has addressed the issue of access to and processing of GIS analysis functions over the Web. This research explores the potential use of Web-based GIS in improving accessibility to distributed spatial data and spatial modeling tools. A prototype Web-based GIS developed in this study focuses on Web-based location-allocation modeling for spatial decision support, and employs a hybrid approach that uses the Arc/Info software as a GIS server and CGM viewer as a client-side plug-in. This research shows that Web-based GIS is a useful vehicle in conducting spatial modeling in the particular user community. In addition, this study represents the possibility of Web-based GIS in developing open spatial decision supporting systems. 웹기반 기술의 발달은 데이터의 엑세스와 분산 및 공유를 하는 방법들을 급격하게 변화시키고 있다. 더욱이, 웹의 대중화와 더불어 공간정보기술의 발달은 전통적인 지리정보시스템에 있어서 지리정보 및 데이터에 대한 엑세스, 공간 데이터의 배분, GIS 기능들에 대한 엑세스, 그리고 멀티미디어 데이터의 비주얼화 같은 네가지 큰 변화들을 야기해 오고 있다. 최근 연구 웹 상에서 공간정보 및 데이터에 대한 엑세스 및 분산에 관한 연구는 다수 수행되었으나, 웹 상에서 GIS의 분석기능들에 대한 엑세스와 프로세싱에 관한 연구는 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 분산형 공간정보 및 데이터와 공간모델링 툴들에 대한 사용자들의 접근성을 향상시키는데 있어서 웹기반 GIS의 적용 가능성을 타진하고자 한다. 본 연구에서 개발된 실험단계의 웹기반 GIS는 공간의사결정을 지원하기 위한 웹기반 변이할당모델링에 초점을 두고 있다. 그리고 본 연구는 GIS 서버로서 Arc/Info 소프트웨어와 클라이언트측의 프러그인으로서 CGM 뷰어를 사용하는 하이브리드 접근법을 채택한다. 본 연구는 웹기반 GIS가 특정한 사용자그룹간에 분산형 공간정보 및 데이터에 대한 엑세스를 증대시키고, 공간모델링을 수행하는데 있어서 유용한 도구라는 사실을 보여준다. 또한, 본 연구는 개방형 공간의사결정 지윈시스템을 개발하는데 있어서 웹기반 GIS의 잠재적 가능성에 대한 좋은 시사점을 제시한다.

Comparison of ASTER Satellite and Ground-Based Surface Temperature Measurements for Urban Heat Island Studies

송봉근,박경훈,Song, Bong-Geun,Park, Kyung-Hun The Korean Association of Geographic Information S 2017 한국지리정보학회지 Vol.20 No.3

본 연구는 대한민국 창원시의 도시지역을 대상으로 현장에서 측정된 표면온도자료를 활용하여 토지이용유형별로 ASTER 표면온도 자료의 정확성을 분석하고 보정모형을 도출하고자 하였다. 토지이용유형은 공원과 상업시설, 단독주택, 아파트를 고려하여 총 8개를 선정하였다. ASTER 표면 온도는 2012년부터 2014년까지 6월과 9월에 촬영된 주간 및 야간의 8개 영상을 수집하였고, 현장측정은 위성영상이 촬영된 시간과 동일한 시기에 실시하였다. 또한 현장에서 측정된 표면온도의 방사보정을 위해 5일 동안 21개의 토지피복재질에 대해 방사율을 측정하였다. 주간시간은 현장에서 측정된 표면온도가 위성영상의 것보다 약 $5{\sim}10^{\circ}C$ 정도 높았고, 건물의 밀집된 지역일수록 차이가 큰 것으로 분석되었다. 표면온도 보정모형은 도시공원을 제외한 나머지 지역에서 설명력이 60%로 모형의 신뢰성이 있다고 분석되었다. 야간시간은 여름철인 8월을 제외하고 주간시간과 반대로 ASTER 표면온도가 약 $2^{\circ}C$ 다소 높은 것으로 분석되었다. 그러므로 위성영상의 표면온도를 활용하기 위해서는 반드시 현장자료를 바탕으로 정확성을 검증하고 보정할 필요가 있다. 본 연구의 결과는 이러한 측면에서 매우 의미가 있으며, 앞으로 도시지역의 열섬 문제를 개선하기 위해 도시 및 환경계획 분야에서 활용가치가 뛰어날 것으로 생각된다. This study aimed to validate the ASTER surface temperature using field measurements over various land use types in the urban area of Changwon City, South Korea. The ASTER surface temperature was measured by collecting eight images during daytime and nighttime in June and September from 2012 to 2014, and field measurements were conducted over the same period when the satellite images were taken. The analyses showed that the surface temperature measured in the field during the daytime was higher than that of satellite imageries by $5{\sim}10^{\circ}C$, and the gap was higher in built-up areas. The calibration models of surface temperature showed a 60% explanatory power in areas other than parks, indicating that the models are reliable. During nighttime, except for the summer month of August, ASTER surface temperature was determined to be approximately $2^{\circ}C$ higher in contrast to daytime.

Estimating Sea Surface Temperature Change after Tide Embankment Construction using Landsat Data

신동훈,이규석,Shin, Dong-Hoon,Lee, Kyoo-Seock The Korean Association of Geographic Information S 2006 한국지리정보학회지 Vol.9 No.4

본 연구는 Landsat Thematic Mapper (TM) 영상의 열적외선 (Thermal Infrared: TIR) 밴드 자료를 이용하여 시화호와 그 주변지역의 해수면 온도 (SST: sea surface temperature)를 검출하고, 시화방조제 공사 후의 토지피복변화를 파악하기 위해 수행되었다. 해수면 온도의 측정은 해양체계 뿐만 아니라 해양과 대기 사이의 열적인 경계범위 연구에 있어 중요하다. 1970년대 이후, AVHRR (advanced very high resolution radiometer)과 Landsat TM (Thematic Mapper)과 같은 인공위성 영상의 원격탐사기법을 이용한 해수면 온도의 추출이 이루어졌다. 그러나 AVHRR 영상은 우리나라의 서해안 지역과 같은 매우 복잡한 해안선을 가지고 있는 지역에서는 조악한 공간 해상도로 인해 해수표면온도 추출에 한계가 있다. Landsat TM 위성영상은 본 연구지역과 같이 복잡하고 좁은 해안지역의 해수면 온도 추출에 유용하게 사용된다고 판단된다. This study investigates to detect Sea Surface Temperature (SST) and land cover change after tide embankment construction using Landsat Thematic Mapper (TM) Thermal Infrared (TIR) band data at Shihwa Lake and surrounding area. SST measurement is important for studies of both the structure of the ocean and as the thermal boundary between the ocean and the atmosphere. Since 1970s, the derivation of SST by satellite remote sensing (RS) has been applied to earth surface using Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) and Landsat TM. However, AVHRR has restriction in deriving SST in the area whose shoreline is complicated like western coast in South Korea because of coarse spatial resolution. The TIR band of TM images can be used to detect SST change whose shoreline is complicated and narrow like the study site. Thus, multi-temporal TM images were used for SST change detection in this study.

Distributions of Hydrogeological Variables and Flow Field on GIS Digital Map

이처경,Lee, Cheo K. The Korean Association of Geographic Information S 1999 한국지리정보학회지 Vol.2 No.2

경북 포항 북부 지역의 지하수면고도(수두)와 로그-투수량계수의 분포 상황을 효과적으로 나타내기 위해 수치지도를 활용하였다. 특히 분포 상황 구현을 위해 자연 지하수층내의 유한한 측정치들에 지하탐사 통계학적 방법 kriging을 이용하였다. 계산된 variogram들은 spherical model로 근사하였으며 nugget과 range는 각각 0과 6km로 취하였다. 수두의 분포는 북서쪽의 peak로부터 대체로 동쪽 방향으로 낮아지며, 로그-투수량계수는 중심부근에서 최대값을 보이고 외곽쪽으로 감소한다. 지하수면고도와 로그 투수량계수의 분포로부터 지하수의 동쪽 및 북쪽 방향 유량을 유한차분법을 이용하여 계산하였다. 유동의 방향은 peak로부터 대체로 동향이고 peak의 동쪽방면에서 발산하는 경향을 보인다. 지역내의 몇 지점에서는 수렴하는 유동이 나타나기도 한다. Digital map is utilized for an effective display of the distributions of the hydrogeological variables such as water table height(hydraulic head) and log-transmissivity(lnT) in north Pohang, KyungBug. Specifically the geostatistical method kriging is used to construct the distributions in an unconfined aquifer from a finite set of measured data. The experimental variograms for both the head and lnT suggest spherical models with nugget of 0 and range of 6km. The kriged results by using these variograms show that the head decreases primarily from the west to the east with a large peak in the north-western part and lnT is at the maximum level in the central part with outwardly decreasing trend. The constructed delineation is also used to calculate the flow field in the region. Finite differences with second order consistency are used to calculate the fluxes in the east(x) and north(y) across a vertical cross-section of unit width and height equal to the thickness of the wet zone in the aquifer. It is demonstrated that the flow is dominantly in the east with diverging trend on the eastern hillside of the water table peak. A few convergent spots also appear.

Multi-temporal NDVI Change Patterns and Global Land Cover Dynamics

성정창,Seong, Jeong-Chang The Korean Association of Geographic Information S 2000 한국지리정보학회지 Vol.3 No.3

이 연구에서는 NOAA/NASA Pathfinder AVHRR Land Data Sets를 이용하여 시계열 NDVI 자료를 분석하였다. 1982년부터 1994년까지의 자료를 분석한 결과, 연평균 NDVI의 경우, 1982년, 1989년 및 1990년의 자료에서 심각한 계통적 편차가 나타났다. 이 연구에서는 엘니뇨와 위성 센서, 위성자료 처리 알고리듬 및 지표피복의 변화를 통하여 어느 정도의 계통적 편차를 설명할 수 있었다. 한편 식물 성장기의 자료를 이용한 연구기간 동안의 NDVI 변화 추세는 아시아 지역의 토지피복 변화와 많은 관련이 있는 것으로 나타났다. Average annual NDVI values from the NOAA/NASA Pathfinder AVHRR Land Data Sets from 1982 to 1994 showed comprehensive systematic displacement patterns in Asia. Inter-annual growing season data, however, did not show such systematic patterns. The most likely cause for the abrupt displacements, which appear especially in 1982, 1989 and 1990, may be changes in satellite sensors, although global warming, El Ni$\tilde{n}$o-Southern Oscillation events, changes in processing algorithms, and changes in land-use patterns in various parts of Asia may also play some role. The results suggest that researchers must be extremely careful in their inter-annual global change research, since direct use of the raw data could cause unexpected results. Growing-season NDVI shows decreases throughout most of Southeast Asia and modest gains in northern China and some parts in India, which could be related to land-use and land-cover changes.