전 지구 범위의 토양수분 데이터 산출 인공위성 현황

선우우연,백종진,정재환,최민하,SeonU, U-Yeon,Baek, Jong-Jin,Jeong, Jae-Hwan,Choe, Min-Ha 한국수자원학회 2015 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.48 No.12

고해상도 KOMPSAT 시리즈 이미지를 활용한 서해연안 습지 변화 모니터링

선우우연,김다은,김성균,최민하 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.6

대한민국 서해안의 4개 갯벌에 대한 변화 탐지를 위해 다중분광 고해상도 다목적 위성인 KOMPSAT 시리즈 영상 자료를 분석하였다. 무감독 분 류법을 이용하여 고해상도 위성 이미지에서 생성된 토지이용 및 토피피복 지도의 활용성과 연안 습지 변화의 경향을 결정할 때 시간 궤적 분석과 통합된 변화 탐지 방법론을 평가했다. 자연 현상과 인위적 활동에 대한 토지이용 및 토지피복 변화 분석을 통해 갯벌면적을 추출하고, 양질의 주제 지도를 제공하기 위한 고해상도 KOMPSAT 데이터의 실질적인 적용 가능성을 확인하였다. 경기도와 전라북도의 갯벌 지역은 조석 차에 영향으로 면적 변화가 나타난 것으로 추정되었으며, 새만금 지역의 갯벌지역은 대규모 매립 및 도시화로 인한 인위적 활동에 따른 것으로 나타났다. 또한 전 라남도 증도 갯벌지역의 경우 연안습지보호지역으로 지정되어 연안 갯벌 보전에 대한 사회적, 환경적 정책의 효과를 확인하였다. 따라서 고해상도 KOMPSAT를 이용한 습지변화 모니터링은 연안환경 관리 및 정책결정을 위해서 유용할 것으로 기대된다. A series of multispectral high-resolution Korean Multi-Purpose Satellite (KOMPSAT) images were analyzed to detect the geographical changes in four different tidal flats in the west coast of South Korea. The method of unsupervised classification was used to generate a series of land use/land cover (LULC) maps from the satellite images, which were used as the input of the temporal trajectory analysis to detect the temporal change of coastal wetlands and its association with natural and anthropogenic activities. The accurately classified LULC maps extracted from the KOMPSAT images indicate that these multispectral high-resolution satellite data is highly applicable to generate good quality thematic maps for extracting wetlands. The result of the trajectory analysis showed that, while the tidal flat area of Gyeonggi and Jeollabuk provinces was estimated to have changed due to tidal effects, the reductive trajectory of the wetland areas belonging to the Saemangeum province was caused by a high degree of human-induced activities including large reclamation and urbanization. The conservation of the Jeungdo Wetland Protected Area in Jeollanam province revealed that the social and environmental policies can effectively protect coastal wetlands from degradation. Therefore, monitoring for wetland change using high resolution KOMPSAT is expected to be useful to coastal environment management and policy making.

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.

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.

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

빅데이터 기반의 가뭄지수 평가

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

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

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 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 지점들 의 토질 분석결과, Sand에서 Loamy Sand까지의 다양한 토질이 불균질한 층을 이루어 분포되어 있는 것으로 판단되었다. 측정된 토양수분 데이 터는 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 중성자데이터 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 연구 지역이 될 것으로 기대된다. 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.

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.

위성정보 융복합을 활용한 연안 갯벌 및 간석지 변화 탐지와 매핑시스템 개발 연구 소개

이종혁,이재희,최규철,선우우연,Lee, Jong-Hyeok,Lee, Jae-Hui,Choe, Gyu-Cheol,SeonU, U-Yeon 한국수자원학회 2015 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.48 No.12