Waterbody Detection from Sentinel-2 Images Using NDWI: A Case of Hwanggang Dam in North Korea

In thisletter, we developed technology which can exclude effect of cloudsto perform remote waterbody detection based on Sentinel-2 optical satellite imagery to calculate the area of ungauged reservoirs and applied to the Hwanggang dam reservoir, a representative ungauged reservoir, to verify usability. The remote waterbody detection technology calculates the cloud blocking ratio by comparing the cloud boundary in the Sentinel-2 imagery and the reservoir boundary first. Next, itselects data whose cloud blocking ratio does not exceed a specific value and calculates NDWI (Normalized Difference Water Index) with selected imagery. In last, it calculatesthe area of the reservoir by counting the number of grids which have NDWI value considered as waterbody within the boundary of the target reservoir and correcting with cloud blocking ratio. To determine cloud blocking ratio threshold forselecting image, we performed the area calculation of Hwanggang dam reservoir from July 2018 to October 2021. As a result, when the cloud blocking ratio threshold wasset 10%, we confirmed that the result with large error due to clouds were filtered well and obtained 114 results that can show changes in Hwanggang dam reservoir area among 220 images.

Sentinel-2 기반 NDWI를 이용한 수체 탐지 연구: 북한 황강댐을 사례로

본 논문에서는 미계측 저수지에 대한 저수지 면적 계산을 위하 Sentinel-2 광학 위성 영상을 기반으로 한 원격 수체 탐지를 수행하는 과정에서 구름의 영향을 배제할 수 있는 기술을 개발하고, 이에 대한 활용성 확인을 위해 대표적인 미계측 저수지인 북한 황강댐 저수지에 적용해보았다. 원격 수체 탐지 기술은 가장 먼저 탐지 대상 저수지가 포함된 Sentinel-2 위성 자료의 구름 경계 정보와 저수지 경계를 비교하여 구름 차폐 비율을 계산하고, 그 값이 일정 값을 넘지 않는 자료를 선정한다. 그 후, 선정한 영상을 이용해 NDWI (Normalized Difference Water Index)를 계산해 대상 저수지 경계 내에서 수체로 간주할 수 있는 NDWI 값을 지니는 격자 수를 구하고 구름 차폐 비율을 이용해 보정하는 것으로 저수지의 수체 면적을 계산한다. 이를 토대로 황강댐 저수지에 대한 자료를 선정하기 위한 구름 차폐 비율 기준을 결정하기 위해 2018년 7월부터 2021년 10월까지의 자료에 적용해본 결과, 구름 차폐 비율 기준을 10%로 설정했을 때 구름으로 인한 왜곡이 크게 발생한 탐지 결과가 충분히 걸러지는 것을 확인하고, 총 220개 영상 중 수체면적 변화를 확인할 수 있는 114개의 황강댐 저수지 면적 계산 결과를 얻을 수 있었다.