Sentinel-1 InSAR Coherence를 이용한 태양광전지 패널 모니터링 효율화 연구

윤동현 ( Donghyeon Yoon ),이명진 ( Moungjin Lee ),이승국 ( Seungkuk Lee ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.2

태양광 패널은 중금속을 함유한 전자 폐기물이다. 전 세계적으로 매년 빠르게 증가하고 있으며 집중 강우 시 유실되는 태양광전지 패널은 토양 중금속 오염의 문제 및 소규모 태양광 발전은 관리 부재라는 문제가 있어, 이를 효율적으로 모니터링하기 위한 기술 개발이 요구된다. 본 연구에서는 Sentinel-1 위성의 SAR Temporal Baseline과 Coherence간의 상관관계를 이용한 태양광전지 패널 모니터링 방법을 연구하였다. 또한, 태양광 발전소와 주변의 Coherence 차이를 이용한 태양광전지 패널 탐지를 실험하였다. 실험결과 안정적 산란체로 가정한 태양광전지 패널의 Coherence가 0.50~0.65 분포 0.53의 중앙값으로 치우친 편향을 보이고 있어 처리과정에서 발생될 수 있는 오차를 개선할 추가 연구가 요구된다. 태양광전지 패널의 Coherence 시간적 감소 비율이 건물 등 인공물체와 다름에 따라 시간적 기준선을 이용한 변화탐지가 가능할 것으로 나타났다. 본 연구결과는 기존 광학영상을 활용한 대규모 태양광 발전 시설 위치정보 획득 연구에서, 소규모 태양광전지 패널 모니터링이 가능하도록 영상레이더를 적용한 초기 연구이다. 또한, 본 연구를 바탕으로 지속적 모니터링이 가능하고 태양광전지 패널 유실과 같은 상황에서 공간적 분포를 파악할 수 있는 효율적인 방안이 될 수 있을 것으로 사료된다. Photovoltaic panels are hazardous electronic waste that has heavy metal as one of the hazardous components. Each year, hazardous electronic waste is increasing worldwide and every heavy rainfall exposes the photovoltaic panel to become the source of heavy metal soil contamination. the development needs a monitoring technology for this hazardous exposure. this research use relationships between SAR temporal baseline and coherence of Sentinel-1 satellite to detected photovoltaic panel. Also, the photovoltaic plant detection tested using the difference between that photovoltaic panel and the other difference surface of coherence. The author tested the photovoltaic panel and its environment to calculate differences in coherence relationships. As a result of the experiment, the coherence of the photovoltaic panel, which is assumed to be a permanent scatterer, shows a bias that is biased toward a median value of 0.53 with a distribution of 0.50 to 0.65. Therefore, further research is needed to improve errors that may occur during processing. Additionally, the author found that the change detection using a temporal baseline is possible as the rate of reduction of coherence of photovoltaic panels differs from those of artificial objects such as buildings. This result could be an efficient way to continuously monitor regardless of weather conditions, which was a limitation of the existing optical satellite image-based photovoltaic panel detection research and to understand the spatial distribution in situations such as photovoltaic panel loss.

A Study on the Development Strategy for Future GeoSpatial Open Platform

김문기,윤동현,고준환,Kim, MoonGie,Yoon, DongHyeon,Koh, JuneHwan Korea Spatial Information Society 2015 한국공간정보학회지 Vol.23 No.2

1995년 이후 수행된 국가지리정보체계(NGIS) 사업에 따라 중앙정부와 지방자치단체는 많은 공간정보를 축적하였으며, 국토교통부는 2012년 1월 공간정보 오픈플랫폼(V-World) 서비스를 시작하여 다양한 기능과 서비스를 제공하고 있다. 하지만 사용자가 실질적으로 원하는 데이터와 민간의 비즈니스 영역에서 활용하기 위한 데이터 부재, 지자체에서의 활용 및 홍보 부족 그리고 민간협력 미흡 등의 난제로 국가 공간정보 플랫폼으로써의 확실한 돌파구를 찾지 못하고 있는 실정이다. 공간정보 오픈플랫폼이 서비스 된지 3년이 지난 현재의 연구동향을 분석하면, 주로 해외진출, 연계, 서비스개선, 활용, 향후전략에 대한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 선진 해외의 공간정보 플랫폼 구축동향과 국내 연구동향을 분석하여, 신기술과 비즈니스 플랫폼의 개념, 서울시 공간정보 플랫폼 등을 종합하여 미래 공간정보 오픈 플랫폼의 구축을 위한 정책을 제시하고자 한다. According to the NGIS (National Geographic Information System) project conducted since 1995, the central and local government has been accumulating huge amount of geospatial data. Korean Ministry of Land, Infrastructure and Transport started its GeoSpatial open platform (V-World) service in January 2012, also offering a wide range of functions and services. However, the National GeoSpatial open platform is still woefully deficient for the users to find their desired data, lack of data for private business area, insufficient in publicity of local government and public-private partnerships. Through analyzing current research trend after GeoSpatial open platform served for three years, study on overseas expansion, system links, service improvement, utilization and future strategy has been mainly conducted. This study, by analyzing the advanced overseas GeoSpatial platform as well as domestic research trend and combining the concept of new technology, business platform and SMG (Seoul Metropolitan Government)'s GeoSpatial platform, proposes a policy for the construction of future GeoSpatial Open Platform model.

드론을 활용한 지표온도와 흡수일사 간 공간적 상관관계 분석 - 쿨루프 효과 분석을 중심으로 -

조영일,윤동현,이명진,Cho, Young-Il,Yoon, Donghyeon,Lee, Moung-Jin 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.6

The purpose of this study is to determine the actual performance of cool roof in preventing absorbed solar radiation. The spatial correlation between surface temperature and absorbed solar radiation is the method by which the performance of a cool roof can be understood and evaluated. The research area of this study is the vicinity of Jangyu Mugye-dong, Gimhae-si, Gyeongsangnam-do, where an actual cool roof is applied. FLIR Vue Pro R thermal infrared sensor, Micasense Red-Edge multi-spectral sensor and DJI H20T visible spectral sensor was used for aerial photography, with attached to the drone DJI Matrice 300 RTK. To perform the spatial correlation analysis, thermal infrared orthomosaics, absorbed solar radiation distribution maps were constructed, and land cover features of roof were extracted based on the drone aerial photographs. The temporal scope of this research ranged over 9 points of time at intervals of about 1 hour and 30 minutes from 7:15 to 19:15 on July 27, 2021. The correlation coefficient values of 0.550 for the normal roof and 0.387 for the cool roof were obtained on a daily average basis. However, at 11:30 and 13:00, when the Solar altitude was high on the date of analysis, the difference in correlation coefficient values between the normal roof and the cool roof was 0.022, 0.024, showing similar correlations. In other time series, the values of the correlation coefficient of the normal roof are about 0.1 higher than that of the cool roof. This study assessed and evaluated the potential of an actual cool roof to prevent solar radiation heating a rooftop through correlation comparison with a normal roof, which serves as a control group, by using high-resolution drone images. The results of this research can be used as reference data when local governments or communities seek to adopt strategies to eliminate the phenomenon of urban heat islands.

드론을 활용한 도시폭염지역의 열섬 저감기법 효과 비교 분석

조영일 ( Young-il Cho ),윤동현 ( Donghyeon Yoon ),신지영 ( Jiyoung Shin ),이명진 ( Moung-jin Lee ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.6

본 연구의 목적은 EPA(Environmental Protection Agency)에서 활용하는 도시열섬 저감기법(옥상녹화, 쿨루프, 차열도료포장 및 차열블럭포장 등)을 연구지역에 적용하여 토지피복 객체간 비교 분석으로 실질적 효과 파악을 목적으로 한다. 이를 위해, 경상남도 김해시 장유무계지역을 연구지역으로 선정하고, 드론 DJI Matrice 300 RTK에 열적외선 영역센서 FLIR Vue Pro R과 가시광선 영역센서인 H20T 1/2.3” CMOS, 12 MP를 활용하여 계측하였다. 계측 일정은 7월 27일 아침 7시 15분부터 저녁 7시 15분까지 1시간 30분 간격으로 총 9장의 열지도와 비교군 토지피복 객체(711개) 열섬 저감기법 토지피복 객체(180개) 를 추출하였다. 추출한 180개의 객체 별 효과값 산출 후, 기법 종류별 효과를 종합한 결과 주간시간 기준 쿨루프 4.71°C, 옥상녹화 3.40°C, 차열도료포장 0.43°C, 차열블록포장 -0.85°C의 열섬 저감효과가 있는 것으로 분석되었다. 시간대별 효과 비교 결과 촬영일 기준 남중시각 인근인 13시에서 기법들의 열섬 저감효과가 가장 높은 것으로 나타났으며, 해당 시각을 지난 13시에서 14:30분 사이에 쿨루프 -8.19°C, 옥상녹화 -5.56°C, 차열도료포장 -1.78°C, 차열블록포장 -1.57°C의 온도 저감의 효율이 변화하였다. 본 연구는 드론과 같은 고해상도 영상을 활용하여 도시열섬 저감기법을 검증한 사례 연구이다. 향후, 고정밀 공간해상도를 가지는 초소형 위성 등의 직접적인 활용 예시가 가능할 것으로 사료된다. The purpose of this study is to apply urban heat island reduction techniques (green roof, cool roof, and cool pavements using heat insulation paint or blocks) recommended by the Environmental Protection Agency (EPA) to our study area and determine their actual effects through a comparative analysis between land cover objects. To this end, the area of Mugye-ri, Jangyu-myeon, Gimhae, Gyeongsangnam-do was selected as a study area, and measurements were taken using a drone DJI Matrice 300 RTK, which was equipped with a thermal infrared sensor FLIR Vue Pro R and a visible spectrum sensor H20T 1/2.3” CMOS, 12 MP. A total of nine heat maps, land cover objects (711) as a control group, and heat island reduction technique-applied land covering objects (180) were extracted every 1 hour and 30 minutes from 7:15 am to 7:15 pm on July 27. After calculating the effect values for each of the 180 objects extracted, the effects of each technique were integrated. Through the analysis based on daytime hours, the effect of reducing heat islands was found to be 4.71°C for cool roof; 3.40°C for green roof; and 0.43°C and -0.85°C for cool pavements using heat insulation paint and blocks, respectively. Comparing the effect by time period, it was found that the heat island reduction effect of the techniques was highest at 13:00, which is near the culmination hour, on the imaging date. Between 13:00 and 14:30, the efficiency of temperature reduction changed, with -8.19°C for cool roof, -5.56°C for green roof, and -1.78°C and -1.57°C for cool pavements using heat insulation paint and blocks, respectively. This study was a case study that verified the effects of urban heat island reduction techniques through the use of high-resolution images taken with drones. In the future, it is considered that it will be possible to present case studies that directly utilize micro-satellites with high-precision spatial resolution.

원격탐사 및 시뮬레이션의 열지도 구축을 위한 공간정보 활용 효율화 연구

조영일 ( Young-il Cho ),윤동현 ( Donghyeon Yoon ),임영신 ( Youngshin Lim ),이명진 ( Moung-jin Lee ) 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.6

기후변화로 인해 폭염 발생 빈도 및 강도가 심해지고 있다. 도시지역은 도시열섬현상과 맞물려 폭염에 의한 피해가 더욱 심하기 때문에 면밀한 대비가 필요하다. 국외 많은 지자체에서는 폭염 대비 및 대책을 위해 다양한 공간정보를 이용하여, 열 지도를 구축 및 도시 내 서로 다른 공간적 특징을 가지는 지역별 적합한 폭염 대책을 세워 대비를 하고 있다. 열지도 구축은 폭염 대비를 위해 우선적으로 수행되어야 할 단계이며 중요하다. 열지도 구축 및 열 환경 분석 사례는 넓은 면적을 가지는 도시단위부터 좁은 면적을 가지는 지역단위까지 다양한 면적 분포를 가진다. 열지도 구축 방법은 원격탐사를 통한 방법부터 시뮬레이션을 활용하는 방까지 다양하지만, 공간적 규모에 따른 차별화된 공간정보 활용 기준은 잡혀져 있지 않아 연구자마다 각기 다른 방법을 통해 열 지도를 구축 및 열 환경을 분석하고 있다. 전술된 사유로 인해 분석 규모에 적합한 열지도 구축에 필요한 공간정보 기준이 수립될 필요가 있다. 이에 본 연구는 도시 열지도 구축을 위해 활용되는 공간정보 활용 효율화 방안을 제시하기 위해 국내외 폭염 및 도시 열 환경 분석 연구를 공간정보, 분석방법론, 최종결과물을 살펴보았다. 분석결과 공간정보 활용에 있어서는 원격탐사를 활용한 열지도 구축을 위해서는 기본 해상도인 공간, 시간, 분광해상도가 필요한 것으로 파악되었다. 시뮬레이션은 구동을 위한 입력 조건 정보인 기상데이터의 종류와 공간해상도가 분석 대상지의 규모별 상이함이 있음이 파악되었다. 따라서 원격탐사를 활용한 열지도의 경우는 공간·분광·시간 해상도를 고려해야 하며, 시뮬레이션은 구동을 위한 입력 조건인 공간해상도와 입력하는 기상 정보의 조건을 사전에 고려해야 할 것으로 사료된다. 그리고 폭염 분석을 위한 모니터링 요소의 종류를 파악한 결과 토지피복, 도시 공간적 특징, 건축물, 지형, 식생, 그림자 관련 19가지 요소 종류를 파악했으며 규모별 요소의 종류가 차이가 있는 것이 파악되었다. 본 연구를 통해 폭염 분석 시, 수행하려는 연구 대상지의 면적 규모에 적합한 공간정보 활용 및 모니터링 요소 설정에 있어 연구의 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대한다. The frequency and intensity of heatwaves have been increasing due to climate change. Since urban areas are more severely damaged by heatwaves as they act in combination with the urban heat island phenomenon, every possible preparation for such heat threats is required. Many overseas local governments build heat maps using a variety of spatial information to prepare for and counteract heatwaves, and prepare heatwave measures suitable for each region with different spatial characteristics within a relevant city. Building a heat map is a first and important step to prepare for heatwaves. The cases of heat map construction and thermal environment analysis involve various area distributions from urban units with a large area to local units with a small area. The method of constructing a heat map varies from a method utilizing remote sensing to a method using simulation, but there is no standard for using differentiated spatial information according to spatial scale, so each researcher constructs a heat map and analyzes the thermal environment based on different methods. For the above reason, spatial information standards required for building a heat map according to the analysis scale should be established. To this end, this study examined spatial information, analysis methodology, and final findings related to Korean and oversea analysis studies of heatwaves and urban thermal environments to suggest ways to improve the utilization efficiency of spatial information used to build urban heat maps. As a result of the analysis, it was found that spatial, temporal, and spectral resolutions, as basic resolutions, are necessary to construct a heat map using remote sensing in the use of spatial information. In the use of simulations, it was found that the type of weather data and spatial resolution, which are input condition information for simulation implementation, differ according to the size of analysis target areas. Therefore, when constructing a heat map using remote sensing, spatial, spectral, and temporal resolution should be considered; and in the case of using simulations, the spatial resolution, which is an input condition for simulation implementation, and the conditions of weather information to be inputted, should be considered in advance. As a result of understanding the types of monitoring elements for heatwave analysis, 19 types of elements were identified such as land cover, urban spatial characteristics, buildings, topography, vegetation, and shadows, and it was found that there are differences in the types of the elements by spatial scale. This study is expected to help give direction to relevant studies in terms of the use of spatial information suitable for the size of target areas, and setting monitoring elements, when analyzing heatwaves.