• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.378-378
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• 2019

본 연구에서는 용담댐 유역을 대상으로 저수위/저수량 모니터링 및 예측을 위하여 고해상도 위성관측 자료를 이용하는 방법과 위성으로부터 추출한 강수량 자료로부터 가뭄지수를 이용한 저수위를 모니터링하고 SSA를 이용한 PCA방법으로 예측모델을 구축하여 가뭄을 예측하는 방법을 개발하였다. 용담댐 저수위와 SPI(3)와의 상관계수가 0.78로 매우 높은 상관성을 보였으며, 위성자료를 통하여 산정한 가뭄지수를 활용하여 댐 저수위/저수량 모니터링 및 예측 가능성을 진단하였다. SSA에 의한 주성분 분석결과 SPI(3)과 각 RC자료의 상관관계를 분석한 결과 CC=0.87~0.99의 높은 상관성을 보였으며, 표준화된 댐 저수위(N-W.S.L.)와 RC자료의 상관관계를 분석한 결과 CC=0.83~0.97의 비교적 높은 상관성을 보임을 확인하였다. 또한, Sentinel-2 위성의 MSI (Multi-Spectral Instrument) 센서로 댐수위의 변화를 모니터링하기 위해 지수 기법을 적용하여 수체 탐지 알고리즘을 개발하였으며, 용담댐유역에 대해 2016년부터 2018년까지의 수계 면적 변화를 분석하였다. 이를 기반으로 Sentinel-2 위성영상으로 추출한 수계 면적 변화를 이용하여 가뭄감시 분야에 대한 활용 가능성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 다양한 위성관측자료로부터 미계측 지역의 저수량 모니터링과 수문학적 가뭄 모니터링/예측에 활용이 가능할 것이다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.2
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• pp.549-557
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• 2013

An flood inundation map is able to convey spatial distribution of inundation to a decision maker for flood risk management. A roughness coefficient with unclear values and a discharge obtained from the stage-discharge rating equation are key sources of uncertainty in flood inundation mapping by using a hydraulic model. Also, the uncertainty analysis needs an observation for the flood inundation, and satellite images is useful to obtain spatial distribution of flood. Accordingly, the objective of this study is to quantify uncertainty arising roughness and discharge in flood inundation mapping by using a hydraulic model and a satellite image. To perform this, flood inundations were simulated by HEC-RAS and terrain analysis, and ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis) was used to classify waterbody from Landsat 5TM imagery. The classified waterbody was used as an observation to calculate F-statistic (likelihood measure) in GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation). The results from GLUE show that flood inundation areas are 74.59 $km^2$ for lower 5 % uncertainty bound and 151.95 $km^2$ for upper 95% uncertainty bound, respectively. The quantification of uncertainty in flood inundation mapping will play a significant role in realizing the efficient flood risk management.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.55 no.4
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• pp.274-284
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• 2022

Through sample-size-based rarefaction analyses, we tried to suggest the appropriate degree of sample concentration and sub-sample extraction, as a way to estimate more accurate zooplankton species diversity when assessing biodiversity. When we collected zooplankton from three reservoirs with different environmental characteristics, the estimated species richness (S) and Shannon's H' values showed different changing patterns according to the amount of sub-sample extracted from the whole sample by reservoir. However, consequently, their zooplankton diversity indices were estimated the highest values when analyzed by extracting the largest amount of sub-sample. As a result of rarefaction analysis about sample coverage, in the case of deep eutrophic reservoir (Juam) with high zooplankton species and individual numbers, it was analyzed that 99.8% of the whole samples were represented by only 1 mL of sub-sample based on 100 mL of concentrated samples. On the other hand, in Soyang reservoir, which showed very small species and individual numbers, a relatively low representation at 97% when 10 mL of sub-sample was extracted from the same amount of concentrated sample. As such, the representation of sub-sample for the whole zooplankton sample varies depending on the individual density in the sample collected from the field. If the degree of concentration of samples and the amount of sub-sample extraction are adjusted according to the collected individual density, it is believed that errors that occur when comparing the number of species and diversity indices among different water bodies can be minimized.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.409-409
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• 2023

하천 수위는 합리적인 수자원의 이용 및 관리를 위해 반드시 필요한 수문 자료이다. 우리나라에서는 수위 측정을 위해 유역 내에 관측소를 설치하여 장비 또는 인력을 통해 수위를 측정하고 있다. 하지만, 많은 관측소를 운영하고 관리하기에는 예산과 인력이 소모되는 한계가 있다. 위성 영상을 통한 시계열 분석은 전지구적 모니터링과 관측 분야에 중요한 역할을 수행할 것으로 기대되고 있으며, 특히 위성 영상자료를 활용한 수자원 분야 연구가 활발히 진행되고 있다. 위성 영상을 활용하여 수면적을 감지하고 수위와 유량을 판별하는 많은 연구가 진행되었지만, 하천 하상의 경사와 단면 형태에 따라 수면적이 변하여 정량적인 수위 추정에는 한계가 존재한다. 본 연구에서는 Sentinel-1의 SAR 영상과 InSAR 기법을 통해 낙동강 유역의 홍수 전후의 하천 수위 변화를 분석하였다. Sentinel-1 IW 모드의 Single Look Complex(SLC) 영상 12장과 ESA 영상 처리 툴인 SNAP을 활용하여 VV(Vertical-Vertical) 데이터의 간섭을 통해 센티미터(cm) 단위지표 변화에 따른 수위 변위를 분석하였다. 위성 영상을 통해 추출한 수위 변위와 계측 수위 및 단면 자료의 정합성을 비교한 결과, 제방과 수체 경계면 식생과 하상 세굴로 인한 오차로 정량적이 수위의 정합성에는 한계가 존재하였지만, 수위의 정량적인 변동성을 확인할 수 있었으며, 수위 변화의 반응속도를 판별할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.760-760
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• 2012

도심 지역은 인구집중, 토지 피복의 변화 및 교통량 증가 등의 인공열 배출원의 다양화 등의 요인에 의해 주변지역보다도 기온이 높은 도시 열섬(Urban Heat Island) 현상에 의해 독특한 도시기후의 특색을 보이게 된다. 일반적으로 도시 열 환경에 대한 연구는 도시 열섬의 강도나 현상을 파악하는데 집중되어 왔다. 최근 들어 도시 열섬 현상 완화 또는 개선을 위한 관심이 높아지면서 도시내에 존재하는 수면이나 녹지를 이용한 기후개선에 대한 연구가 진행되고 있다. 하천은 다양한 생물이 서식하는 공간이면서 생물의 다양성이 풍부한 생태계의 보고로 인간과 환경이 조화를 이루어 온 공간이기도 하다. 이와 같이 하천은 지역의 다양성과 특수성에 따라 가지고 있는 기능이 다양하다. 그 중 하천의 환경 기능은 많은 열용량을 축적시켜 수면의 온도상승을 적게 하여 하천의 온도는 물론 주변지역의 온도를 낮추는 역할을 하게 된다. 특히 흐르는 물은 대류와 혼합과정을 거치며 열을 운반할 수 있으므로 효율적인 축열체가 된다. 또한 하천의 물 등은 광의 투과성이 높기 때문에 표면에서는 반사되지 않고 수체 내에 열을 저장한다. 따라서 이러한 현상이 종합적으로 작용하여 도심하천은 도심지에서 높게 형성된 온도를 낮추는 냉각효과가 있다고 판단된다. 이러한 영향을 알아보기 위해 본 연구에서는 원격탐사 기법을 이용하여 도심하천이 도시 열완경 완화에 미치는 영향을 분석하였다. 분석을 위해 2009년 9월 6일 Landsat 7 ETM+ 위성영상을 이용하여 LST (Land Surface Temperature)를 추출하고, SEBAL (Surface Energy Balance Algori- thms for Land) 모델을 이용하여 지표면 열수지 성분을 추출하였다. 그 결과, 도심하천 주변의 온도가 도심지에 비해 $2{\sim}3^{\circ}C$ 정도 낮게 형성되었으며, 잠열은 주변 도심지에 비해 하천에서 높은 분포를 나타내었다. 그러나 하천 둔치나 하천 주변의 콘크리트, 아스팔트 및 나대지 등의 토지피복은 지표면 온도가 높게 형성되어 도심의 heat spot으로 작용하여 열 환경을 악화시키나 도심하천은 cool spot 작용을 하여 도심의 열을 완화하는 기능을 갖는 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.25 no.2
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• pp.88-99
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• 2022

The river network is one of the essential topographical characteristics in river management. The river network which as previously constructed by the ground surveying method has recently begun to be efficiently constructed using the remote sensing datasets. Since it is difficult to remove these obstacles such as bridges in the urban rivers, it is rare to construct the urban river networks with the various obstacles. In this study, the Sentinel-2 satellite imagery was used to develop the automatic method for detecting the urban river networks without the obstacles and with the preserved boundaries as follows. First, the normalized difference water index image was generated using the multispectral bands of the given Sentinel-2 satellite imagery, and the binary image that could classify the water body and other regions was generated. Next, the morphological operations were employed for detecting the complete river networks with the obstacles removed and the boundaries preserved. As a result of applying the proposed methodology to Han River in Seoul, the complete river networks with the obstacles removed and the boundaries preserved were well constructed.

• Spatial Information Research
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• v.23 no.2
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• pp.31-38
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• 2015

Remote sensing data is used to increasing efficiency on benthic cover type survey. Satellite and aerial imagery has variance of reflectance by water column effect even if bottom is consisted with same cover type and condition. This study tried to analyze advances of surveying extent and accuracy through water column correction of CASI-1500 hyperspectral image. Study area is coast of Gangneung city, South Korea where benthic environment is rapidly changing with bleaching of coral reef. Water column correction coefficient was estimated using regression models between water reflectance ($R_W$) and depth for sand bottom then the coefficients were applied to whole image. The results shows that expanded interpretable depth from 6-7m to 15m and decreased variation of reflectance by depth. Additionally, water column corrected reflectance image shows 13%p increased accuracy on benthic cover type classification.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.101-101
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• 2017

근래에 대한민국 담수계에 조류 대발생으로 인한 수질악화 문재가 대두되고 있다. 또한 독성물질을 생성하는 남조류종이 우점하는 현상으로인해 수질문제와더불에 생태계와 인간의 건강도 잠재적인 위험을 받고있는 실정이다. 이와같은 조류 대발생으로인한 피해를 최소화하기위해 효과적인 수질관리가 필수적이다. 원격탐사기술은 조류의 공간적인 분포를 해석하고 농도를 정량화하기위해 이용되고 있다. 현재까지 많은 분광알고리즘들이 개발되어 담수유역에 적용이 되고 있다. 수체마다 다른 분광특성 때문에 알고리즘내의 파라미터 및 분광밴드 조정이 필수적이다. 하지만 대부분의 연구에선 파라미터와 밴드의 변경에 따른 결과향상에만 초점이 맞춰지고 있어 분광알고리즘내의 파라미터와 분광밴드사이의 관계 이해 뿐만아니라 알고리즘 최종 산출물에 대한 영향에 관한 설명이 전무한 실정이다. 본 연구에선, 대한민국 백제보를 대상으로 현장모니터링 및 조류추출 실험을 진행하였고, 이를 기반으로 5가지 클로로필a 알고리즘과 2가지 피코시아닌 알고리즘을 구축하였다. 알고리즘내에서 변수들의 관계와 영향을 알아보기위해 민감도 분석을 실시하였다. 민감도 분석 조건을 기반으로 one-objective 최적화 및 multi-objective 최적화를 실시하여 백제보수계를 대표할 수 있는 최적 변수들을 모의하였다. 민감도 분석결과 후방산란계수에 영향을 미치는 파라미터와 조류 생체량에 영향을 미치는 파라미터가 다른 변수들 및 알고리즘 농도산정결과에 가장 민감한 것으로 나타났다. multi-objective 최적화 결과가 one-objective 결과 및 reference 결과보다 대부분 정확도가 향상되었고 흡광도 계수를 함께 고려할 수 있기 때문에 백제보 수계의 분광특성을 함께 고려하여 대표할 수 있는 장점을 가지는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구는 민감도 분석을 활용하여 분광알고리즘 내의 변수들의 이해를 도모하였고, 최적화 기법 중, multi-objective 최적화 기법이 백제보의 분광특성을 대변하는 최적변수를 제시할 수 있음과 동시에 보다 나은 정확성을 제고할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.44 no.1
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• pp.31-41
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• 2011

To optimize the natural chemical agents against nuisance phytoplankton, we examined algal removal activity (ABA) of Plant-Mineral Composite (PMC), which already developed by our teams (Kim et al., 2010), on various conditions. The PMC are consisted of extracted-mixtures with indigenous plants (Camellia sinensis, Quercusacutissima and Castanea crenata) and minerals (Loess, Quartz porphyry, and natural zeolite), and characterized by coagulation and floating of low-density suspended solids. A simple extraction process was adopted, such as drying and grinding of raw material, water-extraction by high temperature-sonication and filtering. All tests were performed in 3 L plastic chambers varying conditions; six different concentrations ($0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$), six light intensities ($8{\sim}1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$), three temperatures ($10{\sim}30^{\circ}C$), four pHs (7~10), five water depths (10~50 cm), and three different waters dominated by cyanobacteria, diatom, and green algae, respectively. Results indicate that the highest ABA of PMC was seen at $0.05\;mL\;L^{-1}$ in treatment concentrations, where showed a reduction of more than 80% of control phytoplankton biomass, while $1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ in light intensity (>90%), $20{\sim}30^{\circ}C$ temperature (>60%), 7~9 in pH (>90%), below 50 cm in water depth (>90%), and cyanobacterial dominating waters (>80%), respectively. Over the test, ABA of PMC were more obvious on the algal biomass (chlorophyll-${\alpha}$) than suspended solids, suggesting a selectivity of PMC to particle size or natures. These results suggest that PMC agents can play an important role as natural agents to remove the nuisant algal aggregates or seston of eutrophic lake, where occur cyanobacterial bloom in a shallow shore of lake during warm season.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.12 no.4
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• pp.716-723
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• 2008

With rapid development of science and technology and recent widening of mankind's range of activities, development of coastal waters and the environment have emerged as global issues. In relation to this, to allow more extensive analyses, the use of satellite images has been on the increase. This study aims at utilizing hyperspectral satellite images in determining the depth of coastal waters more efficiently. For this purpose, a partial image of the research subject was first extracted from an EO-1 Hyperion satellite image, and atmospheric and geometric corrections were made. Minimum noise fraction (MNF) transformation was then performed to compress the bands, and the band most suitable for analyzing the characteristics of the water body was selected. Within the chosen band, the diffuse attenuation coefficient Kd was determined. By deciding the end-member of pixels with pure spectral properties and conducting mapping based on the linear spectral unmixing method, the depth of water at the coastal area in question was ultimately determined. The research findings showed the calculated depth of water differed by an average of 1.2 m from that given on the digital sea map; the errors grew larger when the water to be measured was deeper. If accuracy in atmospheric correction, end-member determination, and Kd calculation is enhanced in the future, it will likely be possible to determine water depths more economically and efficiently.