• 제목/요약/키워드: 회귀조류

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다중회귀분석을 이용한 남강댐 하류지역의 조류발생 특성 연구 (A Study on the Characteristics of Algae Occurrence in Lower Watershed of Nam River Dam by Using Multiple Regression Analysis)

  • 정우석;김영도
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.126-126
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    • 2016
  • 남강은 낙동강 주요 지류인 동시에 낙동강 하류지역의 유지용수, 생활, 공업, 농업용수 공급 등에 중요 역할을 하고 있어 오염원 및 수질관리가 매우 중요하다고 볼 수 있다. 최근 남강댐 하류 및 남강합류 후 낙동강 본류인 창녕함안보 지점에서의 녹조 발생이 빈번해지고 있으며, 녹조현상에 대한 관심과 우려가 높아지고 있는 실정이다. 따라서 기존 호소의 녹조관리는 '조류경보제'에 의해서 관리되고 있지만 4대강 16개의 보 건설 이후 '수질예보제'와 같이 녹조관리를 위한 제도 및 정책이 시행되면서 조류관리의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 기존의 많은 문헌들을 참고하여 조류의 영향인자를 파악하였으며, 남강유역의 물관리 기초자료를 수집하고 구축된 데이터 기반의 각 항목별 주요항목 영향인자 분석을 위한 상관성 분석을 실시하여 영향인자별 상관관계 우선순위를 선정하여 입력변수로 이용하였다. 그에 따른 데이터 마이닝을 통한 조류 발생특성을 고려하여 예측 모형인 다중회귀분석(Multiple Regression Analysis)을 구현하였다. 회귀분석 과정에서 다중공선성이 발생하는 변수에 대해서는 모형에서 제거하였으며, 잔차분석을 통해 이상치와 영향치를 검토하여 고려하였다.

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지리산국립공원의 산림환경에 따른 번식조류의 풍부도 (Abundance of Breeding Birds in Relation to Forest Environment in Jirisan National Park)

  • 이도한;송호경
    • 한국환경생태학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.320-324
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    • 2008
  • 본 연구는 지리산국립공원에서 번식기동안 산림환경에 따른 번식조류들의 풍부도를 조사하여, 번식조류 풍부도에 영향을 미치는 요인들을 밝히고 조류서식지의 효과적 관리를 위한 기초 자료를 얻기 위해 실시하였다. 조사를 위하여 주등산로 4개소를 조사지로 선정하고 2007년 4월부터 8월까지 번식조류 및 산림환경 조사를 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다. 지리산국립공원의 고도 300m부터 1900m에서 번식기동안 관찰된 조류는 총 33종이었으며, 전체 조사지점의 30%이상에서 출현한 13종과 종풍부도, 개체수풍부도로 회귀분석을 실시하였다. 단순회귀분석과 다중회귀분석으로 산림환경 인자들 중 조류들의 풍부도에 영향을 미치는 인자들을 분석한 결과 각 종들은 고도의 영향을 적게 받는 것으로 나타났다. 산림환경 인자들 중 교목층 12m이상 엽층피도율, 수구 관목층 엽층피도율, 경사도, 아교목층 4-2m 엽층피도율 등은 고도보다 더 많은 종의 풍부도 변화에 영향력 있는 인자들로 나타났다. 그러므로 지리산국립공원 번식기 조류의 보호 및 관리를 위해 교목층 12m이상 엽층피도율, 수고, 관목층 엽층피도율, 경사도, 아교목층 4-2m 엽층피도율 등의 유지 관리가 필요하다.

금강유역의 남조류 세포수와 수질인자 간의 상관관계 분석 (Analysis of Correlation Between the Number of Cyanobacterias and Water Quality Parameters in Geum River)

  • 박규태;장동우
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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    • pp.213-213
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    • 2020
  • 최근 나타나는 지구온난화와 이상기후로 인해 가뭄과 홍수피해 같은 자연재해 발생 빈도가 높아졌고, 하천에서는 오염된 수질과 수생태계 복원 및 수변공간 조성, 수자원 관리 등의 목적으로 수질환경 개선사업이 진행되고 있다. 수질환경 측면에서 하천에서 발생하는 가장 큰 문제점으로는 녹조 즉, 남조류의 발생을 예로 들 수 있다. 본 연구에서는 최근 보 개방을 통하여 수질개선 효과가 나타나고 있는 금강을 대상으로 세종보, 공주보, 백제보 구간에 대하여 주요 수질인자에 대한 상관관계 분석을 수행하였다. 특히 남조류 세포수와 주요 하천 수질인자를 Pearson's correlation analysis를 이용하여 상관관계를 분석하였고, 보 위치별 남조류 세포수를 종속변수로 하고, 상관도가 높은 수질인자를 독립변수로 하는 다중회귀식을 도출하여 금강 내 주요 하천 수질인자의 농도에 따른 남조류 세포수 관계를 규명하고자 하였다. 분석기간은 2012년 1월부터 2019년 12월까지 보 건설 이후 시점으로 선정하였고, 월 평균 남조류 개체수가 조류경보제 발령기준 관심단계이상에 해당하는 금강수계의 3개 보에 대하여 남조류 세포수와 수질에 영향을 끼치는 인자인 강수량, (수온)W·T, (수소이온농도)pH, (용존산소)DO, (생물화학적산소요구량)BOD, (화학적산소요구량)COD, (부유물질량)SS, (총질소)TN, (총인)TP, (클로로필-a)Chl-a, (전기전도도)EC, (질산성질소)NO3-N, (암모니아성 질소)NH3-N, (인산염 인)PO4-P, (용존총질소)DTN, (용존총인)DTP, (총유기탄소)TOC 와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과 측정 지점별 남조류 세포수와 상관관계가 있는 인자는 서로 상이했지만 (수온)W·T과 pH의 경우 모든 지점에서 남조류 세포수와 양의 상관관계가 나타났다. 세종보는 W·T(0.383, P<0.01), pH(0.391, P<0.05)의 양의 상관계수를 나타냈고, 공주보에서는 (수온)W·T(0.436, P<0.05), pH(0.412, P<0.05)의 양의 상관관계를 나타냈다. 백제보에서는 (수온)W·T(0.415, P<0.01), pH(0.221, P<0.01)의 양의 상관성을 나타냈다. 남조류 세포수와 수질인자 간의 상관관계 분석에 따라 통계적으로 유의한 인자 중 (수온)W·T과 pH에 영향을 받는 영양염류와 퇴적물에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 사료되며, 연구를 통해 제시된 남조류 세포수 다중회귀식은 주요 수질인자 농도에 따라 발생 가능한 남조류세포수를 예측하여 금강의 수질 관리에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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군체 크기와 세포수 상관관계를 이용한 녹조 유발 남조류의 세포수 산정 방법 (The Calculation Method of Cell Count for the Bloom-forming (Green tide) Cyanobacterium using Correlation between Colony Area and Cell Number in Korea)

  • 유경아;송미애;변명섭;이혜진;황순진
    • 생태와환경
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    • 제47권4호
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    • pp.350-357
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    • 2014
  • 국내 상수원을 대상으로 시행하고 있는 조류경보제는 남조류 발생 현황을 취 정수장 등 물관리 기관에 전파하여 대응조치를 유도하는 제도로 신속하고 정확한 남조류 계수를 필요로 한다. 따라서 조류경보제 발령 기준 대상 남조류인 Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Oscillatoria 속의 군체 크기와 세포수의 상관관계를 조사하고 회귀식을 도출하여 군체 크기로 세포수를 계산할 수 있는 방법을 알아보고자 하였다. 2013년 8월부터 10월까지 남조류가 과다증식한 시기에 한강(팔당호), 낙동강(달성보, 창녕함안보) 및 금강(고복저수지)의 대표지점에서 남조류 시료를 채집하였으며, 조류경보제 발령 기준 대상 남조류 속의 종별 군체 크기와 세포수의 상관 관계를 조사하여 종 및 속별 회귀식을 산정하였다. 남조류의 속별 상관분석 결과는 사상형인 Anabaena와 Aphanizomenon의 $r^2$값이 0.93 이상으로 높은 상관성을 보였으며 구형의 Microcystis는 0.76의 상관계수 값을 나타냈다. 종 별 상관분석 결과 사상형 남조류 Anabaena crassa, Aphanizomenon flos-aquae, A. issatschenkoi, Oscillatoria curviceps, O. mougeotii는 $r^2$값이 0.89~0.96의 범위로 높은 상관성을 나타냈으며, 구형인 Microcystis aeruginosa, M. wessenbergii, M. viridis는 0.76~0.88의 상관계수 값을 나타냈다. 다른 속에 비해 상대적으로 Microcystis의 상관성이 낮게 나타난 이유는 동일한 종, 동일한 크기의 군체라도 Microcystis strain에 따라 점액질 내의 세포 밀집 정도와 세포 크기에 차이가 있기 때문이다. 본 연구 결과 도출한 회귀식을 이용하여 군체 크기 측정값을 세포수로 환산하는 방법이 기존의 세포 계수법과 비교할 때 신속하고 간편할 것으로 보인다. 향후 남조류 종별 더 정확한 회귀식을 도출하기 위해서는 많은 시료수 확보와 더불어 다른 종들에 대한 조사 연구가 진행되어야 할 것이다.

낙동강 하구 새섬매자기 초기밀도, 생체량과 괴경량의 관계 (Relationship of Initial Density, Biomass and Tuber Productivity of Scirpus planiculmis in the Nakdong River Estuary)

  • 이용민;여운상;성기준
    • 한국습지학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.9-17
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    • 2013
  • 낙동강 하구에 우점하는 새섬매자기는 낙동강하구를 찾아오는 조류의 중요한 먹이원으로 알려져 있으며 1년을 주기로 성장과 생산, 분해 과정을 반복하면서 낙동강 하구의 물질순환과 먹이사슬에 있어서 중요한 역할을 담당한다. 따라서 하구생물이나 조류의 주요 먹이원인 새섬매자기 생체량이나 괴경생산량을 효과적으로 예측할 수 있다면 낙동강 하구관리에 매우 유용한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 생태계의 교란을 최소화 할 수 있으며 보다 빠르고 측정이 용이한 새섬매자기의 초기발생 밀도와 생체량을 이용하여 조류의 먹이인 괴경 생산량을 예측할 수 있는 회귀식을 구하였다. 상관분석 결과, 각 항목간의 상관계수가 0.6103~0.9950로서 조사시기가 다른 새섬매자기의 밀도, 생체량, 괴경 생산량에 있어 선형 관계가 강한 것으로 나타났다(p<0.0001). 또한 각 항목에 대한 회귀분석 결과 나타난 선형회귀식은 0.3696~0.7145의 높은 결정계수를 가짐으로써, 얻어진 추정 회귀식을 이용하여 생체량 또는 괴경생산량을 효과적으로 예측 할 수 있을 것으로 나타났다. 본 연구결과를 이용하여 새섬매자기 군락의 교란이나 훼손을 최소화하며 가능한 빠른 시기에 새섬매자기의 생체량이나 괴경생산량을 예측하여 낙동강 하구를 찾아오는 철새들의 먹이원의 관리 등 하구생태계의 관리에 유용하게 활용될 수 있으리라 기대된다.

6년 동안의 야생조류 변화와 기온과의 관계연구 - 월드컵공원을 대상으로 - (Relationship between the Distribution of Wildbirds and Temperature for Six Years - A Case Study of Worldcup Park in Seoul, Korea -)

  • 김지석;한봉호;곽정인
    • 한국환경생태학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.227-234
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    • 2010
  • 도시의 기온 변화에 따른 야생조류 종의 변화를 파악하기 위하여 월드컵공원을 대상으로 2003년부터 2008년까지 22회에 걸쳐 계절별 야생조류 출현현황을 조사하였으며 서울시 기온과의 관계를 분석하였다. 6년 동안 월드컵공원에서 출현한 야생조류는 총 15목 38과 102종이었다. 6년간 시간의 흐름과 통계적으로 유의미한 관계를 보인 야생조류는 직박구리였으며 점점 증가한 것으로 나타났다. 서울시의 계절별 평균기온과 야생조류 종과의 관계를 알아보기 위하여 출현종 중 30% 이상의 출현빈도를 보인 31종을 대상으로 회귀분석을 실시하였다. 회귀분석결과 31종 중 7종이 유의한 상관관계를 보였다. 까치, 쇠박새, 흰뺨검둥오리, 청둥오리, 말똥가리 5종은 유의한 음의 상관관계를 보여 지구온난화에 따른 기온 상승이 지속된다면 개체수가 감소하거나 서식지 이동 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 반면에 황조롱이와 꾀꼬리 2종은 유의한 양의 상관관계를 보여 기온 상승에 따른 개체수 증가로 서식지 확대 가능성이 있었다. 이러한 결과로 향후 지구온난화에 따른 온도 상승이 야생조류 종 구성 변화에 영향을 미칠 것으로 판단할 수 있었으며, 기온과 상관관계가 있는 7종의 야생조류는 기온 상승에 따른 서식지 변화 가능성이 높아 기후 변화에 따른 지표종이 될 가능성이 있었다.

모델트리를 활용한 죽산보 단기조류예측에 관한 연구 (Study on the Prediction of short-term Algal Bloom in Juksan weir Using the Model Tree)

  • 이보미;이혜숙;정선아;주용은;김호준;최광순
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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    • pp.450-450
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    • 2018
  • 최근 기후변화와 수온상승으로 인한 녹조발생이 빈번하게 나타나며, 녹조발생에 관한 관심은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 효율적인 녹조관리를 위하여 모델트리를 활용하여 클로로필-a 단기조류예측 기법을 개발하였다. 대상지역으로 영산강수계의 죽산보를 선정하였으며, 2013년 1월부터 2016년 12월까지 나주 수질자동측정망의 일 단위자료와 동일기간 광주 기상청의 일별 기상자료를 이용하였다. 상관 분석을 통해 T-N, T-P, N/Pratio와 클로로필-a, 수온, 일사량, 강수량을 독립변수로, 단기(t+1일, t+3일, t+5일, t+7일) 클로로필-a를 종속변수로 선정하여 단기조류예측기법을 개발하였다. 수집한 자료의 데이터세트는 격일 간격으로 Training, Testing 기간으로 구분하여 적용한 결과, 상관계수는 1일 예측 시, Training 기간에 0.89, Testing 기간에 0.91, 3일 예측 시, Training 기간에 0.74, Testing 기간에 0.68, 5일 예측 시, Training 기간에 0.70, Testing 기간에 0.66, 7일 예측 시, Training 기간에 0.63, Testing 기간에 0.62로 나타났다. RMSE(Root Mean Square Error)는 1일 예측 시, Training 기간에 13.96, Testing 기간에 12.22, 3일 예측 시, Training 기간에 20.03, Testing 기간에 22.14, 5일 예측 시, Training 기간에 21.32, Testing 기간에 22.57, 7일 예측 시, Training 기간에 23.52, Testing 기간에 23.45로 나타났다. 예측주기에 따라 모델트리와 회귀식에서 활용한 독립변수는 1일 예측 시, 모델트리는 N/Pratio, 클로로필-a, 회귀식은 클로로필-a로 다르게 나타났다. 반면, 3일, 5일, 7일 예측 시, 모델트리와 회귀식에 활용된 변수는 같게 나타났다. 클로로필-a, 수온, 일사량은 5일 예측 시 활용된 변수로, 3일 예측 시에는 기상항목인 강수량이, 7일 예측 시에는 수질항목인 T-N, N/Pratio가 추가되었다. 특히 1일 예측 시 일 때, 높은 예측정도와 활용된 변수의 수가 적게 나타나는 것을 확인하였으며, 예측기간이 길어질수록 예측의 정확성이 낮아지고, 활용된 변수의 수가 많아지는 것을 확인하였다. 향후 적정한 예측기간을 판단하고 예측가능성을 높이기 위해서는 지속적인 자료취득 및 개선이 필요하며, 이를 바탕으로 적절한 단기조류예측이 가능할 것으로 판단된다.

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한국산 희귀조류 수 종에 대한 중금속 축적 (Heavy Metal Accumulation in Some Korean Rare Bird Species)

  • 이두표
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제27권3호
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    • pp.141-146
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    • 2004
  • 본 연구는 여러 가지 원인으로 사망한 한국산 희귀조류 4목 16종 76개체를 이용하여 납과 카드뮴의 조직 축적레벨을 밝히고 오염수준을 비교 검토하였다. 남의 경우 전반적으로 간보다 신장과 뼈에서 높은 농도를 나타냈다. 간조직에는 평균농도는 0.47 ㎍/wet g(큰고니 Cygnus cygnus)∼3.74 ㎍/et g(쇠부엉이 Asio flammeus)의 범위를 나타냈고, 납의 독성 여부를 수준별로 보면 비오염수준인 2 ㎍/wet g 이하에 해당하는 개체가 51.3%(39개체), 오염수준이 10 ㎍/wet g 이상에 해당하는 개체가 2.6%(2개체)로 나타났다. 따라서 상당수의 한국산 희귀조류가 만성적인 납 오염에 노출되어 있는 것으로 판단된다. 카드뮴의 경우 신장조직에서 가장 높게 나타났으며 간과 뼈에서는 비슷한 경향을 보였다. 신장조직에서의 평균농도는 0.06 ㎍/wet g(수리부엉이)∼1.75 ㎍/wet g(새홀리기 Falco subbuteo)의 범위를 나타냈고 소쩍새 1개체를 제외하고 모두 비오염 수준에 해당하였다.

Sentinel-2 MSI를 활용한 남양 간척담수호의 조류발생 특성 분석 (Analysis of Algal Bloom Occurrence Characteristics Namyang Lake using Sentinel-2 MSI)

  • 장원진;김진욱;이지완;박용은;김성준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.56-56
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    • 2023
  • 남양호는 농업용수 공급을 위해 건설된 하구 담수호로 과도한 영양물질 축적으로 인해 매년 여름 녹조류가 번성한다. 따라서 본 연구에서는 조류발생 특성을 분석하고자 식물성 플랑크톤 및 관련 분해 산물에 의해 고유 광학특성을 가지고 있는 Chlorophyll-a(Chl-a)의 추정을 통한 녹조 발생을 파악하고자 Sentinel-2 Multi Spectral Image(MSI)의 원격 반사율 광학 스펙트럼을 사용하였다. Chl-a 추정알고리즘 개발을 위하여 Sentinel-2 A, B의 교차 방문주기인 5일 간격에 맞추어 현장수질자료(2022년: 27회 2023년: 27회)를 측정하였다. Chl-a 농도는 EXO-YSI를이용하여 측정하였으며 해당기간동안 9.4 ~ 127.1 mg/L의 범위를 보였으며, Sentine-2 자료는 A, B자료에서 B1(443 nm) ~ B8A(865 nm)파장의 값을 기상조건(구름, 안개, 강수)을 고려하여 현장수질측정 위치에서 반사도를 추출하였다. 입력자료는 대기 및 방사영향을 고려해 반사도 간의 비율자료와 선행연구에서 활용된 반사도를 활용하였으며 알고리즘은 다중선형회귀분석(Multi Linear Regression Model)과 Random Forest를 활용하였다. MLR의 경우 결정계수(R2)가 학습 및 검증에서 각각 0.68, 0.59의 성능을 보였으며, RF의 경우 각각 0.94, 0.85의 성능을 보였다. 해당알고리즘으로 생성된 Chl-a 시공간농도 자료는 담수호내 조류발생 특성을 분석하고 효율적 조류관리 및 대처에 활용될 것으로 판단된다.

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수질예측 정확도를 위한 최적화 기법 개발 (Development of optimization method for water quality prediction accuracy)

  • 이승재;김현식;손병용;한지현
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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    • pp.41-41
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    • 2018
  • 하천과 저수지의 수질을 예측하고 관리하는데 수리 수질예측모형이 널리 활용되고 있다. 수질예측모형은 유역이나 수체 내의 오염물질 이동경로나 농도를 수치해석 방법으로 계산하여 사용자가 필요로 하는 지점과 시점에서의 수질자료 생산하는데 활용되고 있다. 수질예측모형은 검 보정을 통해 정확도를 확보하며, 정확도의 확보를 위해서는 높은 수준의 전문성을 필요로 한다. 특히 시행착오법으로 모형을 보정하는 경우 많은 시간과 노력을 필요로 하게 되며, 보정계수를 과대 혹은 과소로 모형에 적용하는 오류를 범하기 쉽고 모델러의 주관이 관여되기 쉽다. 그래서 본 연구에서는 CE-QUAL-W2모형의 조류항목에 대한 모형 보정을 위하여 Chl-a와 남조류세포수에서 주로 활용되고 있는 보정계수에 대한 민감도 분석 결과를 토대로 매개변수별 모의결과 변화율을 산정하였으며, 시기적 경향성을 재현하기 위해 Ensemble-Bagging 기법과 머신 러닝 기법을 적용하여 모형 구동횟수를 최소화 할 수 있는 방법으로 구성하였다. Chl-a를 보정하기 위한 매개변수는 9개를 선정하였으며, 규조류, 남조류, 녹조류에 총 27개 매개 변수를 민감도 분석으로 도출 한 후 예상 변화율 대비 이벤트별 모의치와 실측치 간 %difference가 유사하도록 매개변수를 조정하였다. 또한 각 이벤트 조합의 매개변수 빈도수와 매개변수별 예상변화율, 시기적 조류특성을 고려하여 가중치를 도출하였으며, 1회 보정에 맞춰 Chl-a 모델 실행결과를 %difference로 평가한 후 "good"등급을 만족할 때까지 반복 적용하였다. 남조류세포수의 경우 Chl-a에 맞춰 매개변수 최적화 이후 남조류세포수 농도를 세포수로 환산하기 위한 CACEL에 대해 머신러닝 기법을 적용하였으며, CACEL 추정변화율 회귀식에 따라 평가 한 후 %difference "good"등급 이상을 만족할 때까지 반복 수행하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 수질예측모형의 정확도를 확보하기 위하여 최적화 기법을 적용하였으며, 이를 통해 모형을 보정하는 과정에서 요구되는 시간과 노력을 줄일 수 있도록 하였으며, Ensemble기법과 머신러닝 기법을 적용하여 모형보정계수 적용에 객관성을 확보할 수 있도록 하였다.

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