• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1077-1081
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• 2008

Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모형은 DEM(Digital Elevation Model)을 사용하여 지형인자를 추출하고 이를 바탕으로 수문 및 수질 모의가 이루어진다. 지형인자의 추출시 DEM 격자크기에 따라 상이한 결과를 초래할 수 있다. 그리하여 정확한 수문 및 수질 모델링에 있어 가능한 고해상도의 DEM을 사용하도록 권장하고 있다. 그러나 넓은 유역에서의 적용시 고해상도 DEM 사용에 따른 컴퓨터 처리 용량과 프로그램 실행 시 소요되는 시간상의 문제는 그 효율성에 있어서 문제시될 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 소양강댐, 임하댐 유역을 대상으로 SWAT 모형에서 저해상도 DEM 사용으로 고해상도 DEM의 지형인자를 추출하여 자동 입력될 수 있는 모듈을 개발 적용하였다. 본 연구의 결과 소양강댐 유역을 대상으로 격자크기 20m DEM과 100m DEM을 사용하였을 때 연평균 유사량이 83.8%의 큰 차이가 발생한 반면 격자크기의 20m DEM과 본 모듈을 적용하여 20m DEM의 지형인자로 자동 보정된 100m DEM을 사용하였을 때의 연평균 유사량이 4.4%로 차이가 상당히 줄어든 것을 볼 수 있었다. 임하댐 유역의 경우는 격자크기 10m DEM과 100m DEM을 사용하였을 때 연평균 유사량이 43.4% 큰 차이가 발생하였다. 반면 격자크기 10m DEM과 본 모듈을 적용하여 10m DEM의 지형인자로 자동 보정된 100m DEM을 사용하였을 때의 연평균 유사량이 0.3%로 차이가 크게 줄어든 것을 확인 할 수 있었다. 또한 본 모듈의 검정을 위해 소양강댐 유역의 지형 자료와 유사한 충주댐 유역을 대상으로 본 모듈을 적용하여 검정을 실시하였다. 그 결과 연간 평균 유사량이 격자크기 20m와 100m의 DEM을 이용하였을 때 98.7%의 큰 차이가 발생한 반면 격자크기 20m와 본 모듈을 적용하여 보정된 경사도 값의 100m DEM을 사용하였을 때 20.7%로 차이가 크게 줄어든 것을 볼 수 있었다. 그리하여 본 연구의 결과를 통해 SWAT 모형에서의 개선된 지형인자 추출 방식을 사용하여 저해상도의 DEM 사용으로 고해상도 DEM 사용의 효과를 볼 수 있을 것이고 이로 인해 넓은 유역에서 저해상도 DEM 사용으로 컴퓨터 사용용량과 프로그램 지연 시간을 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 향후 여러 유역을 대상으로 보정, 검정하여 보다 정확하고 통합적으로 적용될 수 있는 모듈의 개선이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.161-161
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• 2011

지진, 산사태, 액상화 등의 지질재해 예측을 위한 지역적 지반특성을 규명하기 위해서 지질도 또는 지형도를 이용하여 간접적인 방법이 사용되기도 한다. DEM에서 추출한 경사도는 지반분류 시 하나의 기준으로 사용되어질 수 있고, 이때 DEM의 해상력에 따라 그 결과가 다르게 산출될 수도 있다. 이번 연구에서는 DEM의 해상력에 따라 우리나라 일부지역의 지반분류 결과에 어떤 영향을 미치는지 살펴보았다. 각기 다른 해상도의 DEM을 적용하여 우리나라 동남부 지형을 경사도 기준으로 지반분류한 후 그 면적차이를 해상도별로 비교한 결과, 지반분류 C 지역의 면적 변화가 가장 뚜렷하였다. $V_s30$ 범위로 분류한 결과에서는 180 m/sec 이하의 지역에서 해상도별로 가장 큰 변화가 있었다. 고해상도에서는 지반분류 B와 E의 지역에서 면적이 저해상도 보다 크게 산출되는 경향이 있었고, 저해상도에서는 지반분류 C와 D 지역의 면적이 고해상도 보다 크게 산출되는 경향이 있었다. 이는 DEM의 해상도가 낮아질수록 각기 다른 지반정보를 함유한 작은 셀이 큰 셀로 만들어지는 과정에서 평균화되는 지반정보가 과대평가 또는 저평가되었기 때문이다. 연구지역 내 시추지역의 지반과 지반분류 결과를 비교하면 해상도별로 78%~52%까지 일치하였고, 고해상도에서 일치율이 더 높았다. 지형의 변화가 심하고 인구나 산업시설이 밀집된 재해 고위험군 지역은 고해상도의 지도를 이용하고, 지형의 변화가 없거나 단단한 지반의 지역은 재해가 상대적으로 작아서 저해상도의 사용으로 자료처리 시간의 효율성을 증대시키는 방안도 생각할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.8
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• pp.515-529
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• 2019

Geospatial information for river network and watershed boundary have played a fundamental roles in terms of river management, planning and design, hydrological and hydraulic analysis. Irrespective of their importance, the lack of punctual update and improper maintenance in currently available river-related geospatial information systems has revealed inconsistency issues between individual systems and spatial inaccuracy with regard to reflecting dynamically transferring riverine geography. Given that digital elevation models (DEMs) of high spatial resolution enabling to reproduce precise river network are only available adjacent to national rivers, DEMs with poor spatial resolution lead to generate unreliable river network information and thereby reduce their extensible applicabilities. This study first of all evaluated published spatial information available in Korea with respect to their spatial accuracy and consistency, and also provides a methodology and tool to modify existing low resolution of DEMs by means of striation of conventional or digitized river network to replicate input river network in various degree of further delineation. The tool named FSND was designed to be operated in ArcGIS ModelBuilder which ensures to automatically simulate river network striation to DEMs and delineation with different flow accumulation threshold. The FNSD was successfully validated in Seom River basin to identify its replication of given river network manually digitized based on recent aerial photograph in conjunction with a DEM with 30 meter spatial resolution. With the derived accuracy of reproducibility, substantiation of a various order of river network and watershed boundary from the striated DEM posed tangible possibility for highly extending DEMs with low resolution to be capable of producing reliable riverine spatial information subsequently.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1157-1161
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• 2004

본 연구의 목적은 TIN(Triangulated Irregular Network)을 생성하고, GIS 기반의 지형도, 토양도 및 토지 이용도를 이용하여 WMS 6.1 모델로 홍수위별 홍수범람도를 작성하는데 있으며, 대상유역은 양화천 유역의 세1지류인 매류천과 안금천, 대신천 유역으로 선정하였다. 대상유역내의 실제 홍수범람자료를 조사하였고, Arc-view를 이용하여 DEM (Digital Elevation Model), 토지 이용도, 토양도의 GIS DB를 구축하였다. 본 연구에서 50년 빈도의 홍수위를 분석한 결과 모형을 사용한 피해 예상 지역과 실제 홍수위로 인한 피해지역이 유사하게 나타났다. 20년 빈도 홍수위에서 500년 빈도 홍수위로의 증가로 인한 침수면적의 증가율은 매류천이 가장 작았고, 안금천이 가장 컸다. 본 연구에서는 기존의 저해상도 DEM이 제외지 및 하천 제방의 영향을 전혀 고려하지 못 하였던 점을 개선하여 저해상도 DEM과 항공사진 측량자료인 고해상도 DEM을 합성하여 더욱 신뢰성 있는 홍수범람도를 작성하였다. 이 결과는 대상유역의 홍수발생시 홍수예경보 및 재해발생시 대피장소의 결정과 시설물 관리업무의 기초 자료로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 홍수피해의 판단자료로 이용될 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.3
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• pp.247-257
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• 2009

In this study, a distributed rainfall-runoff model is developed using a multi-directional flow allocation algorithm and the real-time runoff updating algorithm. The developed model consists of relatively simple governing equations of hydrologic processes in order to apply developed algorithms and to enhance the efficiency of computational time which is drawback of distributed model application. The variability of topographic characteristics and flow direction according to various spatial resolution were analyzed using DEM(Digital Elevation Model) data. As a preliminary process using fine resolution DEM data, a multi-directional flow allocation algorithm was developed to maintain detail flow information in distributed rainfall-runoff simulation which has strong advantage in computation efficiency and accuracy. Also, a real-time updating algorithm was developed to update current watershed condition. The developed model is able to hold the information of actual behavior of runoff process in low resolution simulation. Therefore it is expected the improvement of forecasting accuracy and computational efficiency.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.21 no.4
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• pp.287-302
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• 2005

Digital Elevation Models (DEMs) were generated by ERS-l/2 and JERS-1 SAR interferometry in Daejon area, Korea. The quality of the DEM's was evaluated by the Ground Control Points (GCPs) in city area where GCPs were determined by GPS surveys, while in the mountain area with no GCPs, a 1:25,000 digital map was used. In order to minimize errors due to the inaccurate satellite orbit information and the phase unwrapping procedure, a Differential InSAR (DInSAR) was implemented in addition to the traditional InSAR analysis for DEM generation. In addition, DEMs from GTOPO30, SRTM-3, and 1:25,000 digital map were used for assessment the resolution of the DEM generated from DInSAR. 5-6 meters of elevation errors were found in the flat area regardless of the usage and the resolution of DEM, as a result of InSAR analyzing with a pair of ERS tandem and 6 pairs of JERS-1 interferograms. In the mountain area, however, DInSAR with DEMs from SRTM-3 and the digital map was found to be very effective to reduce errors due to phase unwrapping procedure. Also errors due to low signal-to-noise ratio of radar images and atmospheric effect were attenuated in the DEMs generated from the stacking of 6 pairs of JERS-1. SAR interferometry with multiple pairs of SAR interferogram with low resolution DEM can be effectively used to enhance the resolution of DEM in terms of data processing time and cost.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.24 no.4
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• pp.488-498
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• 2008

Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model have been widely used in simulating hydrology and water quality analysis at watershed scale. The SWAT model extracts topographic feature using the Digital Elevation Model (DEM) for hydrology and pollutant generation and transportation within watershed. Use of various DEM cell size in the SWAT leads to different results in extracting topographic feature for each subwatershed. So, it is recommended that model users use very detailed spatial resolution DEM for accurate hydrology analysis and water quality simulation. However, use of high resolution DEM is sometimes difficult to obtain and not efficient because of computer processing capacity and model execution time. Thus, the SWAT Topographic Feature Extraction Error (STOPFEE) Fix module, which can extract topographic feature of high resolution DEM from low resolution and updates SWAT topographic feature automatically, was developed and evaluated in this study. The analysis of average slope vs. DEM cell size revealed that average slope of watershed increases with decrease in DEM cell size, finer resolution of DEM. This falsification of topographic feature with low resolution DEM affects soil erosion and sediment behaviors in the watershed. The annual average sediment for Soyanggang-dam watershed with DEM cell size of 20 m was compared with DEM cell size of 100 m. There was 83.8% difference in simulated sediment without STOPFEE module and 4.4% difference with STOPFEE module applied although the same model input data were used in SWAT run. For Imha-dam watershed, there was 43.4% differences without STOPFEE module and 0.3% difference with STOPFEE module. Thus, the STOPFEE topographic database for Soyanggang-dam watershed was applied for Chungju-dam watershed because its topographic features are similar to Soyanggang-dam watershed. Without the STOPFEE module, there was 98.7% difference in simulated sediment for Chungju-dam watershed for DEM cell size of both 20 m and 100 m. However there was 20.7% difference in simulated sediment with STOPFEE topographic database for Soyanggang-dam watershed. The application results of STOPFEE for three watersheds showed that the STOPFEE module developed in this study is an effective tool to extract topographic feature of high resolution DEM from low resolution DEM. With the STOPFEE module, low-capacity computer can be also used for accurate hydrology and sediment modeling for bigger size watershed with the SWAT. It is deemed that the STOPFEE module database needs to be extended for various watersheds in Korea for wide application and accurate SWAT runs with lower resolution DEM.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.21 no.4
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• pp.366-372
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• 2019

The PRISM model has been used to estimate precipitation in South Korea where observation data are readily available at a large number of weather station. However, it is likely that the PRISM model would result in relatively low reliability of precipitation estimates in North Korea where weather data are available at a relatively small number of weather stations. Alternatively, a hybrid method has been developed to estimate the precipitation distribution in area where availability of climate data is relatively low. In the hybrid method, Regression coefficients between the precipitation-terrain relationships are applied to a low-resolution precipitation map produced using the PRISM. In the present study, a hybrid approach was applied to North Korea for estimation of precipitation distribution at a high spatial resolution. At first, the precipitation distribution map was produced at a low-resolution (2,430m) using the PRISM model. Secondly, a deviation map was prepared calculating difference between altitudes of synoptic stations and virtual terrains produced using 270m-resolution digital elevation map (DEM). Lastly, another deviation map of precipitation was obtained from the maps of virtual precipitation produced using observation data from the synoptic weather stations and both synoptic and automated weather station (AWS), respectively. The regression equation between precipitation and terrain was determined using these deviation maps. The high resolution map of precipitation distribution was obtained applying the regression equation to the low-resolution map. It was found that the hybrid approach resulted in better representation of the effects of the terrain. The precipitation distribution map for the hybrid approach had similar spatial pattern to that for the existing method. It was estimated that the mean annual cumulative precipitation of entire territory of North Korea was 1,195mm with a standard deviation of 253mm.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.26 no.1
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• pp.29-38
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• 2010

It is necessary to develop an integration model which can account for various data acquired at different measurement scales in environmental thematic mapping with high-resolution ground survey data and relatively low-resolution remote sensing data. This paper presents and applies a multi-scale geostatistical methodology for downscaling of thematic maps generated from lowresolution remote sensing data. This methodology extends a traditional ordinary kriging system to a block kriging system which can account for both ground data and remote sensing data which can be regarded as point and block data, respectively. In addition, stochastic simulation based on block kriging is also applied to describe spatial uncertainty attached to the downscaling. Two downscaling experiments including SRTM DEM and MODIS Leaf Area Index (LAI) products were carried out to illustrate the applicability of the geostatistical methodology. Through the experiments, multi-scale geostatistics based on block kriging successfully generated relatively high-resolution thematic maps with reliable accuracy. Especially, it is expected that multiple realizations generated from simulation would be effectively used as input data for investigating the effects of uncertain input data on GIS model outputs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.142-146
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• 2016

최근 저해상도 기상자료를 바탕으로 한 단기간에 내린 폭우나 극심한 가뭄 등과 같은 국지적인 기상 예보는 한계가 있기 때문에 고해상도 기상자료에 대한 수요가 증대되고 있으며, 특히 지형이 복잡한 한반도의 경우 지형적인 영향을 고려한 고해상도 기상자료가 요구되고 있다. 하지만 현재 기상청에서 제공하는 남한 지역의 지상 관측 자료는 약 10km의 불규칙한 간격으로 분포하고 있으며 이는 복잡한 남한지역의 지형 특성을 고려하기에는 해상도가 낮아 상세한 기상 현상을 예측하기 힘들다. 또한, 북한의 경우 사용가능한 관측 자료가 부족하여 한반도 전체를 대상으로 한 기상 예보 및 기후 특성 분석에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 정량적 강수 예측 모형인 QPM(Quantitative Precipitation Model)을 이용하여 3시간 간격의 현재기후(2000-2014년)에 대한 한반도 지역의 1km 강우 자료를 복원하였다. 관측 자료가 부족한 북한의 경우 재분석 자료를 이용하여 1km 해상도의 강우 자료를 복원하였다. 이를 위해 몇 가지 특정한 강우 Case를 선별하였고, QPM 수행 시 필요한 강수, 상대습도, 지위고도, 연직 기온, 연직 바람장 등의 변수에 대하여 남한 지역에 해당하는 지점의 여러 재분석 자료와 실제 남한 지역의 지상/고층 관측 자료와의 비교 및 Correlation 분석을 통해 가장 적절하다고 판단되는 재분석 자료인 NASA에서 제공하는 MERRA Reanalysis data를 선정하였다. 또한, 소규모 지형효과를 고려하기 위한 상세 지형자료로 고해상도 지형 자료인 DEM(*Digital Elevation Model) 1km 자료를 사용하였다. 한반도의 강우를 복원하기 위하여 Barnes 기법을 이용하여 불규칙적으로 분포해 있는 강수량 데이터를 규칙적인 자료로 격자화 하였고, 격자화 한 10km 해상도의 자료를 QPM을 통해 복잡한 지형 특성을 고려한 1km 해상도의 강우 자료로 복원하였다. 또한, QPM의 모의 성능을 검증하기 위하여, 위에서 선별한 특정 강우 Case에 대하여 복원한 1km 강우자료와 200m 이내의 거리에서 겹치는 지상관측자료와의 비교를 통하여 모의 성능을 검증하였다. 본 연구를 통해 복원된 한반도 상세 강우 자료를 통해 통일을 대비한 기상, 농 수산업, 수자원 등 다양한 분야에서 활용 될 수 있으며, 국지적인 폭우 및 가뭄 등의 이상 기상 현상을 분석하는 데 참고 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.