Fully-Polarimetric ALOS-2 자료를 이용한 산사태 탐지 알고리즘 개발

박찬혁(Chanhyeok Park),유재형(Jaehyung Yu),김지은(Jieun Kim),양동윤(Dong-Yoon Yang) 대한자원환경지질학회 2019 자원환경지질 Vol.52 No.4

SAR (Synthetic Aperture Radar) 원격탐사 관측 자료는 폭우나 태풍으로 인해 넓은 지역에 걸쳐 발생할 수 있는 산사태 피해 지역을 신속하게 탐지하는데 매우 유용한 도구이다. 본 연구의 목적은 산사태 발생 이후에 관측이 수행된 다중 편광 SAR 자료를 이용하여 산사태 지역을 자동으로 분류하는 효과적인 알고리즘을 개발하는 것이다. 실험적인 분석을 바탕으로 SAR 관측 자료로부터 산사태를 탐지하기 위해서는 SAR 영상의 스펙클 현상을 줄여주는 스펙클 필터와 경사진 지형에서의 기하왜곡을 보정하는 정사보정이 필수적임을 확인하였고, IDAN 필터를 적용하여 스펙클을 줄이고 다중 편광 파라미터를 추정한 후에 정사보정을 수행하는 것이 산사태 탐지를 위해 적합한 처리 과정임을 제시하였다. 또한 다양한 다중 편광 파라미터에 대한 탐지 성능 분석을 통해 entropy 파라미터가 산사태 탐지에 좋은 성능을 보임을 파악하였다. 이러한 분석을 토대로 다중 편광 파라미터에 대한 자동적인 문턱값 설정과 DEM을 보조적으로 사용하는 산사태 탐지 알고리즘을 제안하였다. 탐지 알고리즘은 2011년 9월 태풍 탈라스에 의해 발생한 산사태에 대해 관측을 수행한 ALOS-2위성의 PALSAR-2 자료를 이용하여 실험적인 평가를 수행하였고, 약 82%의 탐지율과 3%의 오경보율로 산사태를 탐지 할 수 있음을 확인하였다. SAR (Synthetic Aperture Radar) remote sensing data is a very useful tool for near-real-time identification of landslide affected areas that can occur over a large area due to heavy rains or typhoons. This study aims to develop an effective algorithm for automatically delineating landslide areas from the polarimetric SAR data acquired after the landslide event. To detect landslides from SAR observations, reduction of the speckle effects in the estimation of polarimetric SAR parameters and the orthorectification of geometric distortions on sloping terrain are essential processing steps. Based on the experimental analysis, it was found that the IDAN filter can provide a better estimation of the polarimetric parameters. In addition, it was appropriate to apply orthorectification process after estimating polarimetric parameters in the slant range domain. Furthermore, it was found that the polarimetric entropy is the most appropriate parameters among various polarimetric parameters. Based on those analyses, we proposed an automatic landslide detection algorithm using the histogram thresholding of the polarimetric parameters with the aid of terrain slope information. The landslide detection algorithm was applied to the ALOS-2 PALSAR-2 data which observed landslide areas in Japan triggered by Typhoon in September 2011. Experimental results showed that the landslide areas were successfully identified by using the proposed algorithm with a detection rate of about 82% and a false alarm rate of about 3%.

분광분석과 기계학습기법을 활용한 조선누층군 타이타늄 함유 면산층 탐지

박찬혁(Chanhyeok Park),유재형(Jaehyung Yu),오민규(Min-Kyu Oh),이길재(Gilljae Lee),이기연(Giyeon Lee) 대한자원환경지질학회 2022 자원환경지질 Vol.55 No.2

본 연구는 조선누층군 내 타이타늄 광체의 모암이 되는 면산층 암석을 기계학습기법을 분광분석 결과에 적용하여 탐지하였다. 이를 위해 면산층과 타 층들의 구성 광물을 파악하고, 타이타늄 함량을 측정하였으며, 전자기파 반응 특성을 분석하였다. 면산층은 다른 층들에 비해 불투명 광물을 많이 함유하고, 석영 입자와 점토광물로 구성된다. X선 형광분석 결과, 면산층의 평균 타이타늄 함량은 타 층들에 비해 최소 10배 이상의 타이타늄 함량을 보이며 낮은 함량군과 높은 함량군의 다봉분포를 갖는다. 이는 면산층 내의 타이타늄이 함유되는 사질과 이질이 교호 반복되는데 사질 부분은 이질 부분보다 타이타늄의 함량이 상대적으로 높기 때문이다. 분광분석 결과, 면산층은 산화철의 흡광 특성이 근적외선 영역에서, 점토광물에 의한 흡광 특성이 단파적외선 영역에서 관찰되며, 풍화면의 경우 점토광물 특성이 보다 강해지는 경향을 보인다. 타이타늄 광화대의 탐지는 티탄철석 자체의 분광 특성이 특징적이지 않아 광체를 탐지의 대상으로 보기보다는 모암인 면산층을 탐지하는 것이 적절할 것으로 생각된다. 랜덤포레스트 기계학습 기법을 이용한 면산층의 탐지 정확도는 84%, 전체정확도 97%를 보였으며, 산화철의 분광 특성과 점토광물 분광 특성이 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 이는 분광 특성이 타이타늄 모암인 면산층 암석을 효율적으로 탐지할 수 있음을 지시하고, 확대 적용 될경우 무인항공기반 타이타늄 광체 탐사에 적용할 수 있을 것으로 기대한다. This study investigated spectroscopic exploration of Myeonsan formation, the titanium(Ti) ore hostrock, in Joseon supergroup based on machine learning technique. The mineral composition, Ti concentration, spectral characteristics of Myeonsan and non-Myeonsan formation of Joseon supergroup were analyzed. The Myeonsan formation contains relatively larger quantity of opaque minerals along with quartz and clay minerals. The PXRF analysis revealed that the Ti concentration of Myeosan formation is at least 10 times larger than the other formations with bi-modal distribution. The bi-modal concentration is caused by high Ti concentrated sandy layer and relatively lower Ti concentrated muddy layer. The spectral characteristics of Myeonsan formation is manifested by Fe oxides at near infrared and clay minerals at shortwave infrared bands. The Ti exploration is expected to be more effective on detection of hostrock rather than Ti ore because ilmenite does not have characteristic spectral features. The random-forest machine learning classification detected the Myeonsan fomation at 85% accuracy with overall accuracy of 97%, where spectral features of iron oxides and clay minerals played an important role. It indicates that spectral analysis can detect the Ti host rock effectively, and can contribute for UAV based remote sensing for Ti exploration.

입도분포 특성을 이용한 고창 연안의 과거 퇴적환경 변화 및 차이 분석

한민(Min Han),양동윤(Dong Yoon Yang),박찬혁(Chanhyeok Park) 대한지질학회 2018 대한지질학회 학술대회 Vol.2018 No.10

입도분포 특성을 기반으로 한 고창 연안의 과거 퇴적환경 분석

한민 ( Han Min ),양동윤 ( Yang Dong-yoon ),박찬혁 ( Park Chanhyeok ) 한국지형학회 2018 한국지형학회지 Vol.25 No.3

This study aimed to identify different sedimentary environments of Gochang coast according to geomorphic conditions of each bore hole. To achieve the aim, this study utilized the classification of sedimentary environmental conditions of surface sediment, which was based on grain size distribution characteristics. In other words, three sedimentary environmental conditions of sandy flat + sand beach, coastal sand dune and weathered bedrock soil, which were distinguished based on grain size distribution characteristics of mean-sorting for surface sediments, were applied to the sediments of bore holes. Four sedimentary environments could be identified in Gochang coast. First, the lake sedimentary environment originated from terrestrial sediments seems to have been dominated by weathered bedrock soil that the surface flow has deposited in a coastal wetland or a boundary, which is affected by the sea. Second, the lake sedimentary environment that is little affected by coastal sand dunes is located at the center of a valley, which is connected to the land, and the dune slack of Saban-ri. The surface flow of weather bedrock soil is the main source of deposits. However, there seems to have been a temporary influence of the sea. Third, the lake sedimentary environment that is strongly affected by coastal sand dunes is located at the dune slack of Yeongjeong-ri. This environment shows traces of a change from a coastal sand dune into the dune slack. Finally, the coastal sand dune sedimentary environment, which was investigated by boring the current coastal sand dune, shows a temporary influence of the land but seems to have maintained the overall stability. Consequently, this study demonstrated that the grain size distribution characteristics of the present surface sediments could be effectively applied to identify the sedimentary environments of the paleo bore hole sediments. In addition, the paleo change of sedimentary environment could also be identified in many places of Gochang coast. If the results of this study are combined with the age dating and geochemical analysis in future works, the paleo environmental change in Gochang coast will be restored more precisely.

고환경 변화 및 폭풍 퇴적층 분석을 통한 고대 포구 입지 가능성 예비 연구

한민(Min Han),양동윤(Dong Yoon Yang),박찬혁(Chanhyeok Park),정아름(A-Rum Jung) 대한지질학회 2017 대한지질학회 학술대회 Vol.2017 No.10

인공위성 영상 분석을 통한 가뭄피해지역 정의 및 농업용수 공간정보 연계

김지은(Jieun Kim),유재형(Jaehyung Yu),박찬혁(Chanhyeok Park),서상기(San Kee Seo),전병칠(Byung Chil Jeon),백진희(Jin-Hee Baek) 대한지질학회 2019 대한지질학회 학술대회 Vol.2019 No.10

해양물리모델을 이용한 화성 연안 고대포구의 선박 이동 모의

이승태(Seungtae Lee),한민(Min Han),양동윤(Dong-Yoon Yang),조양기(Yang-Ki Cho),박찬혁(Chanhyeok Park),유재형(Jaehyung Yu) 대한자원환경지질학회 2022 자원환경지질 Vol.55 No.2

본 연구는 화성 연안 지역을 대상으로 삼국 및 통일신라시대의 환경 조건에서의 해양물리모델 기반의 선박 이동을 모의하여 고대포구 추정지의 자연과학적 해석을 통한 증거를 제시하고자 하였다. 이를 위하여 연구지역의 시추공 퇴적물 분석을 통한 고지형면 복원 및 과거 지형도 기반 해안선 자료를 구축하였고, 과거 환경 조건을 기반으로 하여 FVCOM 해양물리모델을 통한 표층 조류 흐름 및 고대 선박으로 가정한 부유물질 이동 경로에 대한 모의를 수행하였다. 그 결과로, 고대포구 위치로 추정되는은수포 일대에서 포구에서부터 외해로 선박이 이동하는 경로의 모의가 잘 이루어졌으며, 자연과학적인 방법으로 고대포구 입지 추정의 신뢰성을 확보하였다. In this study, ship movement simulation was performed based on a marine physics model for the ancient port presumed under the past environmental conditions in the coastal area of Hwaseong, which played an important role as a center of trade in the Three Kingdoms and Unified Silla periods. The paleo topographical surface was reconstructed through the analysis of borehole sediments, and the paleo coastline was extracted through the geomorphological maps published during before independence. Based on the established paleo environmental conditions of the Hwaseong coast, the marine physics model (FVCOM) was used to simulate the flow of surface currents and the route of floating materials assumed to be ancient ships. As a result, the processes of moving ships from the port to the open sea in the Eunsupo area, which is estimated location of the ancient port related to Dangseong, was well simulated, and thus the reliability of the location of the ancient port estimated by the scientific method was secured. This study is significant as a result of convergence research that encompasses archeology, history, geomorpology, geology, and oceanography.