위성토양수분과 지점강우량을 이용한 지역 선행습윤조건 분석

선우우연 ( Woo Yeon Sunwoo ),김다은 ( Da Eun Kim ),황석환 ( Seok Hwan Hwang ),최민하 ( Min Ha Choi ) 대한원격탐사학회 2014 大韓遠隔探査學會誌 Vol.30 No.5

토양수분의 시공간적 변동성은 유역의 수문학적인 반응과 지표 대기간의 상호작용에서 중요한 관심사로 특히, 강우유출 예측 시 유역의 강우사상에서 사전 토양수분 상태 즉, 선행습윤조건(antecedent wetness conditions, AWC)이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 선행습윤조건을 알아보기 위한 지표로 토양 습윤지수(SWI), 5일 선행강우지수(API5), 위성토양수분(SMrs), 5일 지점토양수분(SMg5)을 선정하여 한반도 4개 지점에 대한 선행수분조건을 파악하였다. 토양수분 자료는 AMSR-E로 관측된 자료를 활용하였으며, 이에 따라 각 지역별로 2011년의 강우사상을 선택하여 Soil Conservation Service-Curve Number (SCSCN) 법과 강우량을 활용하여 직접유출고와 최대잠재보유량을 산정하였다. 이를 토양의 습윤상태를 나타내는 4개 지표와의 관계를 살펴본 결과 최대잠재보유량과 SWI가 평균 -0.73의 높은 상관계수를 보였다. 또한 토양수분의 시간적 변동성을 나타내는 time length를 산정한 결과 지역 별로 상이하게 나타났으며 이는 연구지역 및 토양 특성을 반영한 것으로 판단된다. 추후 관측된 토양수분이 지표의 습윤상태를 예측하는데 정량적인 정보를 제공할 수 있으므로 이에 대한 지속적인 모니터링 및 분석이 필요할 것으로 사료된다. Soil moisture is one of the most important interests in hydrological response and the interaction between the land surface and atmosphere. Estimation of Antecedent Wetness Conditions (AWC) which is soil moisture condition prior to a rainfall in the basin should be considered for rainfallrunoff prediction. In this study, Soil Wetness Index (SWI), Antecedent Precipitation Index (API5), remotely sensed Soil Moisture (SMrs), and 5 days ground Soil Moisture (SMg5) were selected to estimate the AWC at four study area in the Korean Peninsula. The remotely sensed soil moisture data were taken from the AMSR-E soil moisture archive. The maximum potential retention (Sobs) was obtained from direct runoff and rainfall using Soil Conservation Service-Curve Number (SCS-CN) method by rainfall data of 2011 for each study area. Results showed the great correlations between the maximum potential retention and SWI with a mean correlation coefficient which is equal to -0.73. The results of time length representing the time scale of soil moisture showed a gap from region to region. It was due to the differences of soil types and the characteristics of study area. Since the remotely sensed soil moisture has been proved as reasonable hydrological variables to predict a wetness in the basin, it should be continuously monitored.

빅데이터 기반의 가뭄지수 평가

선우우연(Sunwoo, Woo Yeon),전경수(Jun, Kyung Soo) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

서해연안 토지이용 및 토지피복 변화탐지를 위한 KOMPSAT-2 영상의 활용

선우우연 ( Woo Yeon Sunwoo ),김다은 ( Da Eun Kim ),강석구 ( Seok Koo Kang ),최민하 ( Min Ha Choi ) 대한원격탐사학회 2016 大韓遠隔探査學會誌 Vol.32 No.2

토지이용 및 토지피복변화에 대한 신뢰성 높은 평가는 수로학 및 지리학적 연구에서 침식 및 퇴적, 해안 모니터링, 생태영향평가와 같은 다양한 실질적인 사안들을 발전시켰다. 원격탐사 이미지는 시간 변화에 따른 자연 및 토지변화를 살펴보는데 있어 뛰어난 잠재력을 지니고 있다. 따라서 최근에서는 환경 모니터링을 위해 고해상도의 원격탐사 영상 이미지를 활용한 보다 정확한 연구가 요구되고 있다. 본 논문에서는 갯벌보호지역이 위치한 한반도의 전라남도, 전라북도 일부지역의 토지이용 및 토지피복 변화에 대한 맵핑 및 변화탐지 방법을 실시하였다. 이를 위하여 2008년부터 2015년에 촬영된 KOMPSAT-2 위성의 다중분광 이미지를 사용하였다. 토지이용 및 토지피복변화 맵핑은 무감독 토지분류방법으로 분석하였으며, postclassification 변화탐지 방법으로 평가하였다. 전라북도와 전라남도의 연안지역에 대한 토지이이용 및 토지피복변화에 대한 평가결과는 시간변화에 따라 큰 차이가 나타나지는 않았으나 각각 약 1.97%, 4.34% 정도의 변화를 보였다. 본 연구결과는 연구지역의 토지피복 변화 양상을 정량화 하였으며, 특히, 화소기반 분석을 통해 연안지역에 대한 KOMPSAT-2 다중분광 이미지의 효율적이고 경제적인 활용 가능성을 확인하였다. 이러한 토지이용 및 토지피복변화 정보는 연안환경 관리 및 정책결정을 위해서 환경 및 정책관리자들에게 유용할 것으로 기대된다. Reliable assessment of Land Use and Land Cover (LULC) changes greatly improves many practical issues in hydrography, socio-geographical research such as the observation of erosion and accretion, coastal monitoring, ecological effects evaluation. Remote sensing imageries can offer the outstanding capability to monitor nature and extent of land and associated changes over time. Nowadays accurate analysis using remote sensing imageries with high spatio-temporal resolution is required for environmental monitoring. This study develops a methodology of mapping and change detection in LULC by using classified Korea Multi-Purpose Satellite-2 (KOMPSAT-2) multispectral imageries at Jeonbuk and Jeonnam provinces including protected tidal flats located in the west coasts of Korean peninsula from 2008 to 2015. The LULC maps generated from unsupervised classification were analyzed and evaluated by post-classification change detection methods. The LULC assessment in Jeonbuk and Jeonnam areas had not showed significant changes over time although developed area was gradually increased only by 1.97% and 4.34% at both areas respectively. Overall, the results of this study quantify the land cover change patterns through pixel based analysis which demonstrate the potential of multispectral KOMPSAT- 2 images to provide effective and economical LULC maps in the coastal zone over time. This LULC information would be of great interest to the environmental and policy mangers for the better coastal management and political decisions.

An Estimaion of Grid-based Surface Runoff using Data Assimilation System

Sunwoo, Woo Yeon(선우우연),Jun, Kyung Soo(전경수) 대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

개념적 강우-유출 모형의 매개변수 최적화에 관한 연구

선우우연(Sunwoo, Woo Yeon),전경수(Jun, Kyung Soo),이규민(Lee, Gyu Min),오영록(Oh, Yeoung rok) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

위성 토양수분 데이터 및 COSMIC-ray 데이터 보정/검증을 위한 성균관대학교 내 FDR 센서 토양수분 측정 연구(SM-FC) 및 데이터 분석

김형록,선우우연,김성균,최민하,Kim, Hyunglok,Sunwoo, Wooyeon,Kim, Seongkyun,Choi, Minha 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.2

본 연구에서는 수원 성균관대학교 내 Frequency Domain Reflectometry (FDR) 토양수분 측정 장비 및 COSMIC-ray 중성자 측정 장비를 통한 토양수분 지점 관측 사이트를 확립하였다. 또한 양질의 토양수분 데이터 확보를 위해 연구지역 내 토질실험, 토질별 FDR 토양수분 데이터 및 COSMIC-ray 중성자 개수의 시계열 분석, 관측한 토양수분 데이터와 위성 기반 토양수분 데이터와의 비교분석을 실시하였다. 2014년도부터 6개 지점에서 표층으로부터 5 cm에서 40 cm까지 총 24개의 FDR 센서를 5~10 cm 깊이별로 설치하여 토양수분 데이터를 측정하였다. 해당 지점들의 토질 분석결과, Sand에서 Loamy Sand까지의 다양한 토질이 불균질한 층을 이루어 분포되어 있는 것으로 판단되었다. 측정된 토양수분 데이터는 강우 데이터와 높은 상관성을 보이며, 위성 산출 토양수분 데이터와의 비교에서도 상대적으로 높은 상관관계와 낮은 평균제곱근편차(Root mean square deviation, RMSD)값을 보여주었다. 2014년도 설치 지역 토양수분 데이터의 신뢰도가 확보됨에 따라 2015년도에는 10개의 FDR 토양수분 측정 장비 및 COSMIC-ray 중성자 측정 장비가 추가로 설치되어 성균관대학교의 Soil Moisture site with FDR and COSMIC-ray(SM-FC) 연구지역이 구축되었다. SM-FC에 설치된 COSMIC-ray 중성자 측정 장비의 최초 검증을 위해 2015년 8~11월의 COSMIC-ray 중성자 데이터 및 FDR 토양수분 데이터가 활용되었다. 중성자기반 토양수분 값과 전체 지점 FDR 토양수분 평균값을 비교한 결과 매우 높은 상관관계를 볼 수 있었다 (상관계수 0.95). 이러한 연구를 통해 성균관대학교 SM-FC는 향후 한반도 지역 위성 및 모델 토양수분 데이터를 검증하는 대표 연구지역이 될 것으로 기대된다. In this study, Frequency Domain Reflectometry (FDR) and COSMIC-ray soil moisture (SM) stations were installed at Sungkyunkwan University in Suwon, South Korea. To provide reliable information about SM, soil property test, time series analysis of measured soil moisture, and comparison of measured SM with satellite-based SM product are conducted. In 2014, six FDR stations were set up for obtaining SM. Each of the stations had four FDR sensors with soil depth from 5 cm to 40 cm at 5~10 cm different intervals. The result showed that study region had heterogeneous soil layer properties such as sand and loamy sand. The measured SM data showed strong coupling with precipitation. Furthermore, they had a high correlation coefficient and a low root mean square deviation (RMSD) as compared to the satellite-based SM products. After verifying the accuracy of the data in 2014, four FDR stations and one COSMIC-ray station were additionally installed to establish the Soil Moisture site with FDR and COSMIC-ray, called SM-FC. COSMIC-ray-based SM had a high correlation coefficient of 0.95 compared with mean SM of FDR stations. From these results, the SM-FC will give a valuable insight for researchers into investigate satellite- and model-based SM validation study in South Korea.

기상데이터 통계를 활용한 일 단위 융설 깊이 예측 가능성 검토

오영록(Oh, YeoungRok),이규민(Lee, Gyumin),전경수(Jun, Kyung Soo),선우우연(Sunwoo, Wooyeon),백승우(Baek, SeungWoo),정건희(Chung, Gunhui) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6

본 연구에서는 기상자료를 활용한 융설 깊이 예측 가능성에 대해 검토하였다. 분석 방법으로는 다중회귀분석을 이용하였다. 분석기간은 2000년부터 2020년까지이며, 분석 지점은 대관령, 광주, 서산, 목포, 전주 등 총 5지점을 선정하였다. 분석에 적용된 종속변수는융설 깊이, 독립변수는 적설량, 기온변화량, 기온 절편, 습도변화량, 습도 절편, 일사량 등 6개를 적용하였다. 수집한 데이터의 약70%를 다중회귀식 구축에 이용하고, 나머지 30%를 이용해 검증을 실시하였다. 수정된 결정계수와 Root Mean Square Deviation (RMSE)을검증 방법으로 이용하였다. 검증 결과 대관령 지점에서 수정된 결정계수가 0.589로 다소 가장 낮게 나타났지만, 다른 모든 지점에서수정된 결정계수가 0.769 이상으로 나타났으며, 전주 지점은 0.869 값을 나타내는 등 다수의 지점에서 1과 가까운 값을 나타냈으므로, 모형이 적합한 것으로 판단된다. RMSE 검증 결과 모든 지점에서 약 2.5 cm 미만의 오차를 기록하였고, 서산 지점에서 약 1.7 cm의오차를 기록하였다. 두 종류의 검증 결과에서 모형이 적합한 것으로 판단되었으므로, 본 연구에서 제시한 방법은 일일 융설량 깊이를예측할 수 있는 하나의 접근법으로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 그러나 이용된 변수 다수에서 다중회귀식의 성능을 떨어트리는다중공선성에 대한 문제가 의심되었고, 기온의 급상승이나, 지속되는 고온을 제대로 반영하지 못하는 문제점이 발견되었다. 향후이러한 문제들을 해소한다면 오차를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. In this study, daily snowmelt was predicted using observed meteorological data and multiple regression analysis. Five observation stations (located in Daegwallyeong, Gwangju, Seosan, Mokpo, and Jeonju) were selected to analyze fresh snow depth from 2000 to 2010. The dependent variable used in the multiple regression analysis was daily snowmelt depth, and the independent variables were fresh snow depth, diurnal temperature range, temperature interception, diurnal humidity range, humidity intercept, and solar radiation. Seventy percent of the total observed data was used to develop a multiple regression model and the regression model was verified using the 30% of remaining data. The adjusted R-squared and Root Mean Square Deviation (RMSE) were used to examine the developed regression model. As a result, the adjusted R-squared was higher than 0.769 (except Daegwallyeong); thus the developed model represented well the daily snowmelt depth. Even Jeonju had an adjusted R-squared of 0.869. Also, the RMSE in all of the five stations was lower than 2.5 cm. The lowest value in Seosan was 1.7 cm. From the two types of verification, the developed multiple regression model was judged to be suitable to predict the daily snowmelt depth. However, multicollinearity should be explained, as rapid increases in temperature and sustained high temperature could not be reflected in the model. Therefore, if the limitations were resolved in further research, the model could be used to predict the amount of daily snowmelt depth more reliably.

지역 특성을 고려한 농업가뭄 취약성 평가 방법

이규민(Lee, Gyumin),신형진(Shin, Hyungjin),김진수(Kim, Jinsoo),오영록(Oh, Yeoungrok),선우우연(Sunwoo, Woo Yeon),전경수(Jun, Kyung Soo) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10