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이미지 프로세싱을 통한 토지피복 경계추출 알고리즘 개발
홍록기 ( Rokgi Hong ),박진석 ( Jinseok Park ),장성주 ( Seongju Jang ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-
Landcover classification is the most basic and essential process in the study of agriculture and spatial information. Recently, landcover classification has been automated through the application of artificial neural network (ANN) and image processing. However, there is a contradiction that different landcover classifications occur in the same parcel area. The objectives of this study were to develop a lot unit edge detection algorithm for the preprocessing of landcover classifications. Since paddy and upland exhibits similar properties in the image data, there exists a limit to extracting boundaries clearly only with the application of a single algorithm. This study solves this problem by applying computational and mathematical methodologies step by step, such as Suzuki85 algorithm, Canny edge detection, Hough transform. The correlation between the actual boundary and the extracted boundary was identified based on ‘intersection of union’ 0.5, and the precision of the algorithm was calculated. The precision of the algorithm for the six study areas was relatively high at 0.83 in Ganghwa, 0.78 in Asan, 0.80 in Seocheon, 0.81 in Gimje, 0.80 in Hwasun, and 0.74 in Miryang.
하천 수질에 대한 어류의 서식처적합도지수 산정 - 피라미를 대상으로 -
홍록기 ( Hong Rokgi ),박진석 ( Park Jinseok ),장성주 ( Jang Seongju ),송인홍 ( Song Inhong ) 한국농공학회 2021 한국농공학회논문집 Vol.63 No.6
The conservation of stream habitats has been gaining more public attention and fish habitat suitability index (HSI) is an important measure for ecological stream habitat assessment. The fish habitat preference is affected not only by physical stream conditions but also by water quality of which HSI was not available due to the lack of field data. The purpose of this study is to estimate the HSI of Zacco platypus for water quality parameters of water temperature, dissolved oxygen (DO), and biochemical oxygen demand (BOD) using the water environment monitoring data provided by the Ministry of Environment (ME). Fish population data merged with water quality were constructed by spatio-temporal matching of nationwide water quality monitoring data with bio-monitoring data of the ME. Two types of the HSI were calculated by the Instream Flow and Aquatic Systems Group (IFASG) method and probability distribution (Weibull) fitting for the four major river basins. Both the HSIs by the IFASG and Weibull fitting appeared to represent the overall distribution and magnitude of fish population and this can be used in stream fish habitat evaluation considering water quality.
Drone 영상을 이용한 논 필지 볏짚 환원-동계 재배 확인 및 CH<sub>4</sub> 배출량 산정
장성주 ( Jang Seongju ),박진석 ( Park Jinseok ),홍록기 ( Hong Rokgi ),홍주표 ( Hong Joopyo ),권채린 ( Kwon Chaelyn ),송인홍 ( Song Inhong ) 한국농촌계획학회 2021 농촌계획 Vol.27 No.3
Rice straw management and winter crop cultivation are crucial components for the accurate estimation of paddy methane emissions. Field-based extensive investigation of paddy organic matter management requires enormous efforts however it becomes more feasible as drone technology advances. The objectives of this study were to identify paddy fields of straw application and winter crop cultivation using drone images and to apply for the estimation of yearly methane emission. Total 35 sites of over 150ha in area were selected nationwide as the study areas. Drone images of the study sites were taken twice during summer and winter in 2018 through 2019: Summer images were used to identify paddy cultivation areas, while winter images for straw and winter crop practices. Drone-image-based identification results were used to estimate paddy methane emission and compared with conventional method. As the result, mean areas for paddy, straw application and winter crop cultivation were 118.9ha, 12.0ha, and 11.3ha, respectively. Overall rice straw application rate were greater in Gyeonggi-do(20%) and Chungcheongnam-do(12%), while winter crop cultivation was greatest in Gyeongsangnam-do(30%) and Jeolla-do(27%). Yearly mean methane emission was estimated to be 226.2kg CH<sub>4</sub>/ha/yr in this study and about 32% less when compared to 331.8kg CH<sub>4</sub>/ha/yr estimated with the conventional method. This was primarily because of the lower rice straw application rate observed in this study, which was less than quarter the rate of 55.62% used for the conventional method. This indicates the necessity to use more accurate statistics of rice straw application as well as winter crop practices into paddy methane emission estimation. Thus it is recommended to further study to link drone technology with satellite image analysis in order to identify organic management practices at a paddy field level over extensive agricultural area.
박진석 ( Jinseok Park ),신형진,김형준 ( Hyeongjun Kim ),장성주 ( Seongju Jang ),홍록기 ( Rokgi Hong ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
논지역 타작물 재배지원에 따라 밭재배 면적이 증가하는 추세이고 원활한 용수공급이 필요하다. 본 연구에서는 대표적 밭작물로 고추, 배추, 사과, 콩의 4가지 작물에 대해 개별 관개와 집단화 관개 2가지 용수공급 방법 시나리오를 구성하고 타당성을 비교 분석하고자 하였다. 작물별 대표경작지에 대해 10년 한발빈도 가뭄에 필요한 필요수량의 산정하고, 관개 방법의 물 공급효율을 고려하여 조용수량을 산정하였다. 필지별 관정을 이용하여 관개를 하는 개별 용수공급 방법, 하천 및 저수지의 인근 지표수를 이용하여 주로 관개를 하고 용수공급이 어려운 지역에 대규모 관정을 이용하여 관개를 하는 집단 용수공급방법의 두 가지 시나리오를 구성하여 경제성 평가를 진행하였다. 경제성 평가 결과 모든 작물에서 개별 용수공급 방법에 비해 집단화 용수공급 방법에서 경제적이었으며 각 작물의 b/c ratio 증가율은 고추 2.19, 배추 2.17, 사과 1.84, 콩 2.22로 산정되었다. 작물의 필요수량이 클수록, 경작지가 하천 인근에 위치할수록 개별 관개에 비해 집단화 관개에서 경제성이 큰 경향을 보였다. 본 연구는 현재 대상지역의 영농 설비 현황, 실제 작물의 경작 위치를 고려하지 못한 한계가 있으나, 밭 재배 면적이 증가하고 있는 상황에서 가뭄 대비를 위한 용수공급 방법의 결정에 기초자료로써 활용될 수 있을 것이다.
인공지능 기반의 토지피복분류 모델의 적용을 통한 농촌 용수구역 단위 토지이용 변화 분석
박진석 ( Jinseok Park ),김형준 ( Hyeongjun Kim ),장성주 ( Seongju Jang ),홍록기 ( Rokgi Hong ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
농촌 용수구역은 많은 용수공급이 필요한 논 벼작물에 맞추어 설계, 운영 되어오고 있으나 최근 쌀소비량의 감소 및 정부정책 등의 영향으로 논의 밭으로의 전용이 이루어 짐에 따라 적절한 용수공급을 위한 논의 밭전환 양상 분석이 필요하다. 본 연구에서는 저수지 용수구역에 대해 인공지능 기반의 토지피복분류모델을 적용하고 토지이용 변화를 분석하고자 하였다. 수혜면적 200ha 이상의 211개 저수지 용수구역을 선정하고 2010년, 2016년도 2개년간의 정사영상을 이용하여, 인공지능 중 Convolutional Neural Network(CNN)기반의 토지피복 분류 모델을 적용하여 토지이용을 분류하였다. 논과 밭의 면적변화 양상을 용수구역의 위치적 특성을 분석을 진행하였다. 본 연구를 통해 지역에 따른 논의 밭전환 특성을 반영한 용수공급 운영의 결정에 기초자료로써 활용될 수 있을 것이다.
드론영상 기반 색상·형태필터를 이용한 하상단면 상세화 알고리즘 개발
이혁진 ( Hyeokjin Lee ),박진석 ( Jinseok Park ),장성주 ( Seongju Jang ),홍록기 ( Rokgi Hong ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
하천의 하상은 매년 바뀌므로 수문-수질-수생태의 통합적 평가를 위한 주기적인 하상변동 조사는 필수적이다. 본 연구의 목적은 드론 영상에 기반한 RGB 포인트 클라우드를 획득하고, 색상·형태필터를 적용해 식생을 제거한 DTM (Digital Terrain Model) 상세화 알고리즘 개발이다. 대상구간은 복하천 중하류 3 km구간으로 상하 75 %, 좌우 60 %의 중첩도와 5 cm/pixel의 해상도로 드론 영상을 취득한 후 Pix4D mapper를 이용하여 정합해 RGB 포인트 클라우드를 획득하였다. 색상필터로 ExG와 VEG 필터를 적용하였고, 형태필터로 ATIN과 CSF 필터를 적용하였다. ExG는 0,VEG는 0.97을 기준으로 지면과 식생을 구분하였고, ATIN은 Lastools의 lasground를 이용하였으며 CSF는 cloth resolution 0.8 m, classification 0.2 m를 적용해 식생을 제거한 DTM을 추출하였다. 추출된 DTM은 2022년 1월 24일부터 26일까지 조사한 3개의 하상 단면 실측자료와 비교해 정확도 평가를 수행하였다. ATIN+CSF, CSF, ATIN, ExG, ExG + ATIN, VEG, VEG+ATIN 순으로 정확도가 우수했으며, 특히 ATIN, CSF 형태필터를 중첩한 DTM에서 평균오차 0.37 m, 최대 오차 1.15 m를 보여 최적의 하상단면 상세화 알고리즘으로 도출했다. 제안된 식생 제거 기법은 드론을 이용한 하천 하상측량의 정확도 개선에 도움이 될 것으로 기대된다.
드론영상을 사용한 경기도·충청도 지역의 논 유기물 관리 조사 및 메탄가스 배출계수 산정
장성주 ( Seongju Jang ),박진석 ( Jinseok Park ),김형준 ( Hyungjoon Kim ),홍록기 ( Rokgi Hong ),홍주표 ( Joopyo Hong ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-
논벼의 메탄가스 배출량을 산정하기 위한 인자 중 하나로는 유기비료의 사용이 있으며, 현재 유기비료의 사용에 대한 조사는 노동력과 시간이 많이 필요하다. 이에 본 연구는 드론을 사용하여 경기도 남부와 충청도 서부의 논에서 유기비료 사용 현황을 조사하였으며, 이를 통해 메탄가스의 배출계수를 산정하여 공간분포를 확인하였다. 농경지 중 논 면적 비율이 높은 지역 23지역을 대상으로 여름과 겨울에 드론영상 수집을 연 2회 수행하고, 여름의 영상으로 논을 분류하고 겨울의 영상으로 유기비료 사용을 분류하였다. 분류 결과를 바탕으로 메탄가스의 배출계수를 산정하고 역거리가중법을 통해 경기도·충청도 일대의 배출계수의 공간분포를 분석하였다. 드론영상의 분류결과 유기비료를 사용하지 않는 논, 볏짚을 환원하는 논, 동계작물을 재배하는 논의 비율이 각각 평균 82.4%, 13.8%, 3.8%로 대부분의 논은 유기비료를 사용하지 않는 것으로 나타났다. 메탄가스의 배출계수 산정결과 평균 1.89kg CH4/ha/day으로 나타났다. 메탄가스 배출계수의 공간분포는 유기비료 시용 비율에 따르는 경향이 나타났으며, 그중 동계작물 재배보다는 볏짚 환원에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 벼재배 부문의 메탄가스 배출량 산정을 위한 자료 수집에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
수리-수질-수생태를 연계한 시계열 기반 반변천 피라미의 생태유량 범위 제안
박진석 ( Jinseok Park ),장성주 ( Seongju Jang ),이혁진 ( Hyeokjin Lee ),홍록기 ( Rokgi Hong ),송인홍 ( Inhong Song ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
본 연구에서는 반변천의 수리-수질-수생태를 연계한 서식처 모의를 수행하고, 시계열 기반의 서식적합도 분석을 통한 생태유량 범위를 제안하였다. 서식환경에 영향을 주는 수리 인자로 수심과 유속을, 수질인자로 수온과 Dissolved oxygen (DO)을 선정하여 HEC-RAS (ver. 5.0.7)를 이용한 하천모의를 수행하였다. 하천의 면적에 수리, 수질 인자별서식적합도(Habitat suitability index, HSI)를 가중한 가중가용면적(Weighted usable area, WUA)을 산정하여, 반변천 우점종인 피라미의 하천 서식적합성을 분석하였다. 수리-수생태 모의결과와 비교하여 수질 인자 고려시 전체기간 중 79.5 %에서 WUA 감소가 발생하였으며, 특히 수온과 DO의 복합작용으로 여름철 저유량기에서 급격한 WUA 하락이 발생하였다. 시계열 Continuous above threshold (CAT) 분석으로 WUA<sub>max</sub> 대비 8, 14, 24, 32 %의 WUA 임계치에서 서식처를 효과적으로 개선할 수 있음을 확인하였고, 이때의 하천유량인 1.2, 1.8, 3.6, 6.2 m3/s를 하천생태유량 범위로 제안하였다. 제안된 하천유량 범위는 생태를 고려한 하천유지, 관리의 기초자료로 활용될 수 있을것으로 기대된다.