• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2022

본 연구는 하천중심선을 활용하여 Sentinel-1 위성영상기반 중소규모 하천 수체(水體) 추출 방법을 제안한다. 한강 유역의 한탄강 일부를 연구지역으로 선정하였으며, 이 지역을 촬영한 Sentinel-1 위성영상자료를 수집하였다. 여기에 개발한 방법의 검증을 위하여 유사시간대의 고해상도 광학위성 PlanetScope을 함께 수집하였다. 본 연구에서는 하천의 수체를 효과적으로 추출하기 위하여 국토지리정보원에서 제공하는 하천중심선 자료를 활용하였다. 하천중심선을 따라 유클리드 거리를 가중치로 산정한 자료(DST)와 Sentinel-1의 VH, VV 편광을 조합한 k-means 방법을 통해 위성영상의 픽셀을 군집화하였고, 최적의 매개변수 값을 산출하였다. 이 매개변수를 활용하여 Sentinel-1의 VV편광, VH편광 그리고 DST의 상관관계에 따른 타원방정식 형태의 계산식을 도출할 수 있었다. 수집한 자료의 검증결과 평균적으로 정확도는 0.65~0.75, kappa 계수는 0.8 내외를 보여 상당히 일치함을 확인할 수 있었다. 또한, 추가 확보한 30여 개의 Sentinel-1 위성영상을 제안 방법으로 추출한 수체의 면적과 유량 값을 비교해 본 결과, 유사한 변화 양상을 보였다. 본 연구는 하천 중심선자료를 활용하여 참값이 없더라도 수체 면적 추정이 가능함을 확인하였다. 제안한 방법은 현존하는 수체추출 방법보다 간단하고 신속하게 수체를 추출할 수 있을 것으로 보인다. 추후, 딥러닝을 통한 수체 식별을 추가 진행을 통해. 정확도를 높일 수 있을 것으로 기대한다.

• Spatial Information Research
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• 제18권4호
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• pp.13-22
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• 2010

수질오염의 효율적 관리를 위한 오염총량관리제(TMDL)의 적용에는 하천 수질모델링이 우선 되어야 하며, 이러한 모델링은 하천중심선의 추출이 필수이다. 반면, 현재는 수질모델링을 수행하는 기관들이 제각기 다른 기준으로 하천중심선을 제작하여 정확도가 높지 않으며, 이로 인하여 수질모델링의 수행기관에 따라 통일 유역임에도 수질모델링 결과가 달라지는 문제점이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 정확한 하천중심선 추출방법의 개발을 주요 목표로 하였다. 이를 위하여 최대내접원을 활용한 중심선 추출방법을 GIS 기술과 결합하여 자동화 모듈을 개발하였다. 연구 결과 기존 방법의 하천중심선 추출보다 개발된 모듈을 이용한 하천중심선의 추출이 하천형상의 변화를 보다 세부적으로 표출하는 것이 가능하였으며, 정확도 역시 향상되었다. 또한, 기존 방법의 한계점이었던 섬을 포함한 하천의 중심선 추출도 가능하여 보다 정확한 수질모델링의 지원이 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.195-195
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• 2019

최근 센싱 기술과 정보화의 영향으로 하천에서 발생하는 다양한 정보들이 디지털화되어 저장되고 있으며, 이를 효율적으로 저장하고 관리하고자 하는 연구가 수행되고 있다. 특히, 과거에는 점, 선, 면으로 구성된 자료 위주로 구성되어 있어 수집된 자료를 주제별로 관리하는 레이어 형식으로 저장하여 자료를 표출하기 위한 목적으로 설계되었지만, 최근에는 영상자료, 시계열자료 등 기존의 자료와 다른 비구조적 형태의 자료가 발생함에 따라 하천 네트워크를 기반으로 한 하천공간정보를 관계형 구조로 설계하고 있다. 하천의 경우, 각 하천공간정보가 가지는 고유의 값을 활용하여 인접한 하천 네트워크를 구성하는 하천의 중심선 혹은 최심선을 기준으로 하천공간정보들을 관계성을 부여한다. 하지만 이러한 관계성은 자료의 저장, 관리, 제공에는 유리한 측면이 있지만 기하학적인 고려가 없기 때문에 공간정보로서 활용하기에는 한계가 존재한다. 쉽게 설명하면, 1차원 점에 해당하는 공간좌표는 가장 가까운 하천 네트워크를 대상으로 관계성 부여가 가능하지만, 2차원 선과 3차원 면에 해당하는 도형을 대표하는 위치가 공간적으로 많기 때문이다. 본 연구에서는 하천 네트워크 기반 공간정보가 관계성을 부여하되 하천공간정보가 가지는 기하하적 구조를 반영하기 위해 하천 네트워크를 중심으로 한 곡선좌표계 부여 방법을 제시하고자 한다. 하천은 실제로 연속적으로 변화하며, 곡선으로 이루어져 있기 때문에 공간적으로 직교좌표계를 활용하기 보다는 곡선좌표계를 활용하는 것이 더 적합한 것으로 알려져 있다. 실제로 많은 수치해석 모형에서는 곡선좌표계를 고려하여 수치해석을 수행하고 있으며, 도로나 교통 분야의 공간정보에서도 공간적 고려를 위해 곡선좌표계를 활용하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 하천 중심선 혹은 최심선을 기준으로 흐름방향 거리를 S, 횡방향 거리를 N으로 설정하여 곡선좌표계를 정의하였으며, 직교좌표계와 곡선좌표계간의 좌표변환을 위해 이차원 변환방법인 투영변환을 활용하였다. 본 연구에서 제시된 방법을 활용할 경우, 하천 네트워크 기반 공간정보가 자료 간의 관계성을 유지하며, 기하하적 고려가 될 것으로 사료된다.

• 대한지리학회지
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• 제39권4호
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• pp.633-642
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• 2004

본 연구의 목적은 규칙기반 모델링을 구성하여 하계망을 일반화하고자 하였다. 그 동안 지도 일반화에 대한 연구는 제한된 지도요소를 대상으로 선형사상의 형태변형을 위한 알고리즘 개발과 평가에 집중되었다. 규칙 기반 모델링은 지도제작 원리와 공간현상의 분포패턴을 분석하여, 그 결과를 일반화 과정에 적용하기 때문에 기존의 일반화 알고리즘 개선에 도움이 된다. 규칙기반 모델링은 다양한 지도요소들을 대상으로 일반화를 적용할 수 있고, 디지털 환경하에서 다축척 지도제작에 효과적이다. 본 연구에서 개발된 하계망 규칙기반 모델링은 일반화 규칙, 중심선 추출 그리고 선형사상 일반화 알고리즘으로 구성된다. 일반화를 적용하기 앞서, 하계망은 논리적 오류를 최소화하기 위해 저수지와의 연결관계를 분석하였다. 모델을 적용한 결과, 108개의 실폭 하천 중 17개 하천이 중심선으로 추출되었다. 하천의 총길이는 1:25,000에서 17%, 1:50,000에서는 29%로 감소하였다. 선형사상 일반화를 위해 개발된 Simoo 알고리즘은 Douglas-Peucker 알고리즘과 비교하였다. Doug]as-Peucker 알고리즘은 자료점 간격과 편각이 커지게 되어 선의 형태가 거칠어지는 반면, Simoo 알고리즘에서 선형사상은 축척이 감소함에 따라 보다 완만해진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.12-12
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• 2021

현행 하도현황조사는 조사망에 따라 조사대상 하천의 하천기본계획 등을 통해 조사지점을 선정하므로 전체 하천구간의 하도특성 파악에 어려움이 있고, 하천기본계획의 수립년도와 현황조사시 기간에 차이가 있을 경우, 하도특성의 경년적 변동성 파악이 어렵다. 최근 이러한 문제점을 극복하기 위하여 하천조사에 인공위성, 드론 등을 활용한 원격탐사방법이 증가하고 있으며, 유역 성과활용도 조사에서도 위성영상자료 활용의 확대요구가 있다. 본 연구는 중랑천을 대상으로 유럽우주국(ESA)의 Sentinel-1을 활용하여 하도현황조사의 기초가 되는 맞춤형 최적화 수체추출기법을 개발하였다. 이를 위하여 중랑천 지역에 대한 50여 장의 Sentinel-1 위성자료를 수집하였고, 하천 중심선에 대한 유클리드 거리를 가중치로 산정하여 K-mean 군집화를 진행하였다. 검증을 위하여 Sentinel-1과 24시간 이내 촬영된 PlanetLab사(社)의 PlanetScope 영상자료로 정확성을 평가하였다. 그 결과 최대 70%에 근접하는 정확도를 보였다. 본 방법은 현존하는 수체추출방법보다 간단하고 신속하게 수체를 추출할 수 있을 것으로 보인다. 추후 딥러닝을 통한 수체 식별을 추가 진행할 예정이며, 정확도를 높일 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.492-492
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• 2023

담수 생물종 시식역의 보전을 위해 하천 연결성 유지와 회복이 중요하지만, 하천관리에 있어 이를 고려하기 위한 기초자료나 관련 연구가 부족한 실정이다. 특히 인공장벽(artificial barrier) 영향에 대한 대부분의 연구는 어류이동에 초점을 두고 있거나, 그 공간적 범위를 제한하는 경향이 있다. 본 연구는 강과 하천을 연속체 개념으로 접근하여 생태학적 과정을 방해할 수 있는 모든 인위적 구조물을 인공장벽으로 간주하고, 댐과 저수지, 보와 같이 하천의 종적 연결성을 저해하는 3개 유형의 인공 구조물에 대해 공간자료를 구축하였다. 수치지형도로부터 하천중심선과 수리시설물(보), 호소 및 저수지 경계를 교차(intersection) 분석하여 유형별 구조물의 위치 정보를 추출하고, 기존 자료와의 비교·검증을 통해 자료의 신뢰성을 도모하였다. 인공장벽에 대한 공간자료는 구조물의 유형에 따라 국가하천과 지방하천, 소하천으로 구분하고 낙동강 대권역 내 총 195개 표준유역에 대해 밀도(barrier density)를 계산하였는데, 여기서의 밀도는 하천 연장에 대한 총 인공장벽의 수로 정의(barriers/km)된다. 본 연구의 주요 결과는 낙동강 유역 내 인공 장벽의 밀도와 유형, 하천별 공간분포에 대한 정량적 평가를 포함하고 있으며, 이를 기반으로 수생태계 연결성 회복을 위한 하천관리방안을 모색하고자 하였다. 분석 방법과 결과 등 자세한 내용은 발표를 통해 제시될 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2023

수제는 비용 대비 높은 효율을 가지는 수공 구조물로 하천과 해안에 많이 이용된다. 수제는 하천에서 식생물의 서식처, 유량 확보, 하천시설 보호 등의 목적으로 설치되며 해안에서는 해안선보호, 수심 확보 등의 다양한 목적으로 설치된다. 수제는 일반적으로 넓은 영역을 제어할 수 있도록 여러개의 군수제 형태로 설치한다. 수제설치 시 기존 하도나 수로의 흐름에 교란이 일어나는데 본류부에서는 하폭이 좁아져 수제선단부에 의한 영향으로 높은 유속이 발생되며 수제역내에서는 재순환흐름과 함께 다양한 형태의 유속분포가 형성된다. 이러한 수제에 의한 흐름은 수제 선단부의 영향으로 발생하는 흐름분리선(Separation Layer)을 기준으로 흐름중심선(Talweg Line)과 흐름분리영역(Separation area)을 만들어내며 수제역내의 재순환영역에서 완화된 유속은 제방을 침식으로부터 보호하며 식생물의 서식처를 제공한다. 기존의 연구는 대부분 단일수제에 대한 연구가 수행되었으며 연속된 군수제에 대한 연구는 다소 제한된 조건에서 수행되었다. 이에 본 연구에서는 연속된 수제가 설치된 경우 수리실험을 통해 수제주변의 흐름 변화 특성을 분석하였다. 수리실험은 30.0m(L')×1.52m(B')×1.10m(H')의 직선 개수로에 050m(l)×0.10m(b)×0.25m(h)의 수제를 수로측면을 따라 연속적으로 배열하여 설치하였다. 실험은 수심, 유량, 수제설치간격을 변화시키면서 수행했으며 마그네틱유속계를 사용해서 수제의 영향을 받지 않으며 벽면의 영향이 가장 적은 수로상류의 중앙지점에서 접근유속을 측정했다. 표면유속을 취득하기 위해 일반디지털카메라로 FHD(1920×1080) 해상도를 가진 영상을 각각의 조건마다 10~20분 촬영했다. 촬영된 영상을 연속된 정지영상으로 변환하고 영상해석 프로그램을 이용하여 표면유속을 도출했다. 표면영상유속계를 활용하여 도출한 결과로 각각 조건에 따라 발생하는 최대유속과 최대역방향유속, 와도(vorticity), 흐름중심선과 단면유속분포의 변화와 발생 위치를 분석했다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1348-1352
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• 2007

국내에서는 만곡 하천 횡단 구조물에 의한 흐름 분석이 대부분이며, 만곡부 상 하류에 걸쳐 사교(skew bridge)의 형태로 존재하는 교량에 의한 흐름 분석이 부족한 실정이다. 따라서 불규칙 삼각망을 이용하여 유한 체적법에 기반을 둔 2차원 모형으로 FLUMEN 모형을 선정하여 만곡부 상 하류에 사교형태로 위치한 교량에 의한 흐름 특성 변화를 분석하였다. 만곡부 상 하류부에 걸쳐 교량 건설 전후의 5개 횡단면과 하천중심선을 기준으로 3개의 종단면 흐름 특성을 분석하고, 1차원 수리모형 결과와 비교하였다. 만곡 상류부에 위치한 교량 상류 수심 분포는 대략 2.7%의 상승을 나타내고 유속은 우안에서 교량 건설 전보다 증가하며, 좌안 근처에서는 감소하여 분포하였다. 또한 만곡 출구부에 위치한 교량 하류부에서는 수심의 횡단분포는 교량 건설 전후 거의 일치하지만, 유속은 교량 건설 전보다 만곡 내측 주변에서 증가하고, 최대 유속 또한 약 6.5% 증가하여 만곡 내측에서의 단위 폭당 유량 증가가 명확하게 나타났다. 만곡부에서는 교량 건설 후 유속은 $4.39{\sim}7.02%$ 감소하며, 수심은 교량 건설 전에 비해 $3.27{\sim}4.76%$ 증가하여 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.1083-1095
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• 2003

중소하천의 건천화 원인분석 기술개발을 위해 500여개 하천에 대하여 19개 조사항목으로 현장조사를 통해 취득된 조사자료를 기반으로 건천화 하천특성을 분석하였고, 현지조사 대상 하천 중에서 가용할 수 있는 수문자료의 확보여부, 하천의 연장 및 유역면적, 지역별 특성에 대한 선정기준을 수립하여 최종적으로 8개의 대상하천을 선정하였다. 선정된 8개하천에 대하여 현장의 상세조사를 수행하였고, 하천 시설물 및 수문자료가 비교적 잘 구축된 5개 하천을 중심으로 GIS를 이용하여 건천화 하천의 특성을 분석하였다. GIS의 공간분석은 건천화 하천의 구간에 대한 경사분석, 하천의 시설물정보와 하천의 유심선을 중심으로 공간영역분석을 통하여 하천내 유수를 사용하기 위한 이수시설물이 하천에 주는 영향권분석, 건천화 하천의 사행도를 분석하였다. 본 연구 결과 500여개의 현지조사를 통한 건천화 하천의 특성은 대부분이 토사 및 자연제방, 하천단면은 사다리꼴, 사행하천, 하상재료는 자갈 및 모래, 하천시설물은 대부분이 보가 많이 존재하는 특성을 보여줬다. 또한 GIS를 이용한 공간분석결과 보가 있는 위치에서 하천의 상하류의 경사분포는 보에 가까운 경우 하류쪽의 경사가 심하고, 보에서 멀수록 상류쪽 기복이 심한 것으로 나타났다. 건천화 하천구간내 대부분의 관정은 하천중심선으로부터 반경 500m이내에 존재하였으며, 각 건천화 하천의 평균 사행도는 최소 1.229∼최대 1.475로서 비교적 사행도가 심한 것으로 나타났다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2007년도 GIS 공동춘계학술대회 논문집
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• pp.268-272
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• 2007

현재 시행되고 있는 하천정비와 하도정비는 하천 흐름의 특성을 간과한 채 일괄적으로 진행되어 왔으며 그 결과로 하천의 인공화는 지금까지 계속되고 있다. 이에 따라 하천 및 하도의 물리, 화학, 생물에 미치는 영향은 심각하며, 그 동안 인위적인 하천교란의 요인과 하천교란에 따른 영향, 즉 하상변동, 외래종 식생 침입, 생태서식처 변화 등의 정량적 평가 기술의 수립은 매우 미흡한 상태이다. 뿐만 아니라 하천 교란 극복을 위한 저감기술, 복원기술 및 적응관리 기술 또한 체계적으로 정리되지 못하여 하천과 댐 관리당국이 어려움을 겪고 있다. 이러한 상황을 극복하기 위해서는 하천 교란에 대항하는 회복관리 기술 개발을 위한 교란 평가 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 항공사진 및 GIS기법을 이용하여 국내 주요하천의 원인별 교란실태를 조사하고 분석함으로써 하천교란 조사기술 개발에 응용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 분석을 위하여 댐 하류의 하천교란 및 적응현장 시범지역을 선정한 후 대상 지역의 항공사진을 GIS화하여 하천 교란 실태를 분석하는 데에 필요한 자료를 생성하였으며 생성된 자료를 바탕으로 하천의 평면 및 단면의 변화특성을 조사할 수 있었다. 또한 경년별 저수로 형태와 하천 중심선 비교 분석을 통하여 저수로의 이동 및 변화 양상을 규명해 낼 수 있었으며 그 결과 댐 하류지역에서 하도안정문제가 발생하였음을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 바탕으로 보다 효율적인 하도안정문제에 관한 대책수립이 가능하리라 보며, 이를 위해서는 하천 교란 조사기술 개발에 대한 연구가 뒤따라야 할 것이다.과적임을 알 수 있었다. 실험 결과 본 기법으로 유휴시간에 프로세서를 저전력모드로 바꾸는 기존의 고전적인 전력 관리 기법보다 전체 시스템 전력 소모를 9% 더 절약할 수 있었다. 위성영상과 DEM 개발기술이 87% 이상의 점수를 받아 가장 시장성 및 활용성이 높은 기술로 평가되었으며, 초다분광영상에 대한 기술은 70%를 겨우 넘는 수준에서 평가가 되었다. 멀티센서 공간영상정보 통합처리 기술 개발은 다목적 실용위성의 보유, 국가 NGIS 사업의 결과물이 상당히 축척이 되어 있고, 라이다(LiDAR) 기술의 도입을 위한 환경이 조성되었기에 다른 국가에 비해 멀티센서 기술의 적용과 산업화가 가시화 될 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 멀티센서 자료의 수급이 용이하지 못하고, 법 제도적인 한계, 시장의 성숙도가 기대이하라는 점 등의 한계를 노정하고 있다.a var. sieboldii 3. Pinus densiflora, Q. aliena, Q. acutissima, P. thunbergii, Q. acuta 4. Carpinus laxiflora, Camellia japonicas. C. tschonoskii community의 5개 그룹으로 나타났다. 하류의 부착돌말류는 상대적으로 양호한 수질을 가지고 있는 정점 1에서 다양한 생물상을, 탄천의 영향을 받는 정점 2는 상대적으로 수질이 악화되어 호오염성 종들이 높은 분포를 나타내고 있었다. 또한 부착돌말류 중 Cymbella minuta는 다른 부착돌말류에 비해 강한 오염지표성을 나타내고 있었다.p=0.000, $4.76{\pm}3.31$