• 한국산업융합학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.343-350
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• 2021

Unmanned aerial vehicles(UAV) photogrammetry provides a cost-effective option for collecting high-resolution 3D point clouds compared with UAV LiDAR and aerial photogrammetry. The main objectives of this study were to (1) validate the accuracy of 3D site model generated, and (2) determine the differences between Digital Elevation Model(DEM) and Digital Surface Model(DSM). In this study, DEM and DSM were shown to have varying degree of accuracy from observed data. The results indicated that the model predictions were considered tend to over- and under-estimated. The range of RMSE of DSM predicted was from 8.2 and 21.3 when compared with the observation. In addition, RMSE values were ranged from 10.2 and 25.8 to compare between DEM predicted and field data. The predict values resulting from the DSM were in agreement with the observed data compared to DEM calculation. In other words, it was determined that the DSM was a better suitable model than DEM. There is potential for enabling automated topography evaluation of the prior-harvest areas by using UAV technology.

• 상하수도학회지
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• 제35권6호
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• pp.417-424
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• 2021

Algal bloom is an ongoing issue in the management of freshwater systems for drinking water supply, and the chlorophyll-a concentration is commonly used to represent the status of algal bloom. Thus, the prediction of chlorophyll-a concentration is essential for the proper management of water quality. However, the chlorophyll-a concentration is affected by various water quality and environmental factors, so the prediction of its concentration is not an easy task. In recent years, many advanced machine learning algorithms have increasingly been used for the development of surrogate models to prediction the chlorophyll-a concentration in freshwater systems such as rivers or reservoirs. This study used a light gradient boosting machine(LightGBM), a gradient boosting decision tree algorithm, to develop an ensemble machine learning model to predict chlorophyll-a concentration. The field water quality data observed at Daecheong Lake, obtained from the real-time water information system in Korea, were used for the development of the model. The data include temperature, pH, electric conductivity, dissolved oxygen, total organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, and chlorophyll-a. First, a LightGBM model was developed to predict the chlorophyll-a concentration by using the other seven items as independent input variables. Second, the time-lagged values of all the input variables were added as input variables to understand the effect of time lag of input variables on model performance. The time lag (i) ranges from 1 to 50 days. The model performance was evaluated using three indices, root mean squared error-observation standard deviation ration (RSR), Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency (NSE) and mean absolute error (MAE). The model showed the best performance by adding a dataset with a one-day time lag (i=1) where RSR, NSE, and MAE were 0.359, 0.871 and 1.510, respectively. The improvement of model performance was observed when a dataset with a time lag up of about 15 days (i=15) was added.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1125-1139
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• 2022

무인항공기에 부착된 위성 항법 시스템/관성 측정 센서(global positioning system/inertial measurement unit, GPS/IMU)와 관측 센서 사이에는 물리적인 위치와 자세 오차가 존재한다. 해당 물리 오프셋으로 인해, 관측 데이터는 비행 방향에 따라 서로 위치가 어긋나는 이격 오차가 발생한다. 특히나, 다중 센서를 활용하여 데이터를 취득하는 다중 센서 무인항공기의 경우, 관측 센서가 변경될 때마다 고액의 비용을 지불하고 외산 소프트웨어 의존하여 물리 오프셋을 조정하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 다중 센서에 적용 가능한 초기 센서 모델식을 수립하고 물리 오프셋 추정 방법을 제안한다. 제안된 방안은 크게 3가지 단계로 구성된다. 먼저, 직접지리 참조를 위한 회전 행렬 정의 및 초기 센서 모델식을 수립한다. 다음으로, 지상기준점과 관측 센서에서 취득된 데이터 간의 대응점을 추출하여 물리 오프셋 추정을 위한 관측방정식을 수립한다. 마지막으로, 관측 자료를 기반으로 물리 오프셋을 추정하고, 추정된 파라미터를 초기 센서 모델식에 적용한다. 전주, 인천, 알래스카, 노르웨이 지역에서 취득된 데이터셋에 적용한 결과, 4개 지역 모두 물리 오프셋 적용 전에 발생되던 영상 접합부의 이격 오차가 물리 오프셋을 적용 후 제거되는 것을 확인했다. 인천 지역의 지상기준점 대비 절대 위치 정확도를 분석한 결과, 초분광 영상의 경우, X, Y 방향으로 약 0.12 m 위치 편차를 보였으며, 라이다 포인트 클라우드의 경우 약 0.03 m의 위치 편차를 보여줬다. 더 나아가 영상 내 특징점에 대하여 초분광, 라이다 데이터의 상대 위치 정확도를 분석한 결과, 센서 데이터 간의 위치 편차가 약 0.07 m인 것을 확인했다. 따라서, 제안된 물리 오프셋 추정 및 적용을 통해 별도 기준점 없이 정밀한 데이터 매핑이 가능한 직접 지리 참조가 가능하다는 것을 확인했으며, 다중 센서를 부착한 무인항공기에서 취득된 센서 데이터 간의 융합 가능성에 대해 확인하였다. 본 연구를 통해 독자적인 물리 파라미터 추정 기술 보유를 통한 경제적 비용 절감 효과 및 관측 조건에 따른 유연한 다중 센서 플랫폼 시스템 운용을 기대한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권4호
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• pp.376-385
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• 2018

일출 이후부터 일몰 전까지 낮 동안 태양 일사로 인한 복잡지형 내 산사면 매시 기온 분포를 추정하기 위해, 동향사면과 서향사면 간 대표 기상관측지점에 대하여 매시 일사량 편차에 따른 관측기온의 편차(기온변화량)로 경험식을 산출하였다. 해당 경험식으로 일사효과를 모의하여 2015년 1월부터 2017년 12월까지 농산촌 지역 기상관측지점 11곳에 대해 매시 기온을 추정한 후 검증하였다. 매시 기온감률로 해발고도 보정만을 수행한 결과와 대조하였을 때, 일차식 형태의 경험식을 이용할 경우, 오전 9시부터 오후 3시까지 기온의 과소추정경향이 감소되어 추정오차를 줄일 수 있었다. 다만, 오후 5~6시에는 관측값 대신 기하학적 조건으로 계산된 경사면 일사량 편차로 도출된 hyperbolic equation이 더 추정오차가 작았다. 오후 3시 기준의 한낮기온은 선행연구에서 제시한 기존 모형과 추정신뢰도를 대조하였는데, 기존 모형의 추정오차(ME $-1.20^{\circ}C$, RMSE $2.01^{\circ}C$)를 ME $-0.28^{\circ}C$, RMSE $1.29^{\circ}C$까지 개선시킬 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.469-476
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• 2022

본 연구는 조위 관측자료를 이용하여 부산항에서의 장기 조위 자료를 생성하는 Long Short-Term Memory (LSTM)으로 구현된 순환신경망 모델을 개발하였다. 국립해양조사원의 부산 신항과 통영에서 관측된 조위 자료를 모델 입력 자료로 사용하여 부산항의 조위를 예측하였다. 모델에 대하여 2019년 1월 한 달의 학습을 수행하였으며, 이후 2019년 2월에서 2020년 1월까지 1년에 대하여 정확도를 계산하였다. 구축된 모델은 부산 신항과 통영의 조위 시계열을 함께 입력한 경우에 상관계수 0.997 및 평균 제곱근 오차 2.69 m로 가장 성능이 높았다. 본 연구 결과를 바탕으로 딥러닝 순환신경망 모델을 이용하여 임의 항만의 장기 조위 자료 예측이 가능함을 알 수 있었다.

• 대기
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• 제33권4호
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• pp.423-440
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• 2023

The updated version of Global Ocean Data Assimilation and Prediction System (GODAPS) in the NIMS/KMA (National Institute of Meteorological Sciences/Korea Meteorological Administration), which has been in operation since December 2021, is being introduced. This technical note on GODAPS2 describes main progress and updates to the previous version of GODAPS, a software tool for the operating system, and its improvements. GODAPS2 is based on Forecasting Ocean Assimilation Model (FOAM) vn14.1, instead of previous version, FOAM vn13. The southern limit of the model domain has been extended from 77°S to 85°S, allowing the modelling of the circulation under ice shelves in Antarctica. The adoption of non-linear free surface and variable volume layers, the update of vertical mixing parameterization, and the adjustment of isopycnal diffusion coefficient for the ocean model decrease the model biases. For the sea-ice model, four vertical ice layers and an additional snow layer on top of the ice layers are being used instead of previous single ice and snow layers. The changes for data assimilation include the updated treatment for background error covariance, a newly added bias scheme combined with observation bias, the application of a new bias correction for sea level anomaly, an extension of the assimilation window from 1 day to 2 days, and separate assimilations for ocean and sea-ice. For comparison, we present the difference between GODAPS and GODAPS2. The verification results show that GODAPS2 yields an overall improved simulation compared to GODAPS.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제37권2호
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• pp.105-115
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• 2020

The Korean Institute of Technology Satellite (KITSAT-1) is the first satellite developed by the Satellite Technology Research Center and the University of Surrey. KITSAT-1 is orbiting the Earth's orbit as space debris with a 1,320 km altitude after the planned mission. Due to its relatively small size and altitude, tracking the KITSAT-1 was a difficult task. In this research, we analyzed the tracking results of KITSAT-1 for one year using the Midland Space Radar (MSR) in Texas and the Poker Flat Incoherent Scatter Radar (PFISR) in Alaska operated by LeoLabs, Inc. The tracking results were analyzed on a weekly basis for MSR and PFISR. The observation was conducted by using both stations at an average frequency of 10 times per week. The overall corrected range measurements for MSR and PFISR by LeoLabs were under 50 m and 25 m, respectively. The ionospheric delay, the dominant error source, was confirmed with the International Reference of Ionosphere-16 model and Global Navigation Satellite System data. The weekly basis orbit determination results were compared with two-line element data. The comparison results were used to confirm the orbital consistency of the estimated orbits.

• 대기
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• 제24권1호
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• pp.101-110
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• 2014

This study estimates and evaluates the daily January temperature from 2003 to 2012 with 30 m-resolution over South Korea, using a modified Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model (K-PRISM). Several factors in K-PRISM are also adjusted to 30 m grid spacing and daily time scales. The performance of K-PRISM is validated in terms of bias, root mean square error (RMSE), and correlation coefficient (Corr), and is then compared with that of inverse distance weighting (IDW) and hypsometric methods (HYPS). In estimating the temperature over Jeju island, K-PRISM has the lowest bias (-0.85) and RMSE (1.22), and the highest Corr (0.79) among the three methods. It captures the daily variation of observation, but tends to underestimate due to a high-discrepancy in mean altitudes between the observation stations and grid points of the 30 m topography. The temperature over South Korea derived from K-PRISM represents a detailed spatial pattern of the observed temperature, but generally tends to underestimate with a mean bias of -0.45. In bias terms, the estimation ability of K-PRISM differs between grid points, implying that care should be taken when dealing with poor skill area. The study results demonstrate that K-PRISM can reasonably estimate 30 m-resolution temperature over South Korea, and reflect topographically diverse signals with detailed structure features.

• 한국대기환경학회지
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• 제25권4호
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• pp.304-315
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• 2009

Numerical simulations were carried out to understand the effect of Sea Surface Temperature (SST) spatial distribution on regional circulation. A three-dimensional non-hydrostatic atmospheric model RAMS, version 6.0, was applied to examine the impact of SST forcing on regional circulation. New Generation Sea Surface Temperature (NGSST) data were implemented to RAMS to compare the results of modeling with default SST data. Several numerical experiments have been undertaken to evaluate the effect of SST for initialization. First was the case with NGSST data (Case NG), second was the case with RAMS monthly data (Case RM) and third was the case with seasonally averaged RAMS monthly data (Case RS). Case NG showed accurate spatial distributions of SST but, the results of RM and RS were $3{\sim}4^{\circ}C$ lower than buoy observation data. By analyzing practical sea surface conditions, large difference in horizontal temperature and wind field for each run were revealed. Case RM and Case RS showed similar horizontal and vertical distributions of temperature and wind field but, Case NG estimated the intensity of sea breeze weakly and land breeze strongly. These differences were due to the difference of the temperature gradient caused by different spatial distributions of SST. Diurnal variations of temperature and wind speed for Case NG indicated great agreement with the observation data and statistics such as root mean squared error, index of agreement, regression were also better than Case RM and Case RS.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.522-527
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• 2022

객체추적은 이전시간에서 추정한 위치와 현재 관측 데이터를 바탕으로 객체의 위치를 연속적으로 추적하는 신호처리 분야이다. 이 논문에서는 3개의 RNN을 서브모듈로 가지는 적응형 스케일조절 신경망을 이용해 입력 데이터의 스케일을 스스로 조절하여 추적할 수 있는 신경망을 제안한다. 객체 추적 성능을 평가하기 위해 객체가 조각별 등가속운동을 하는 1차원 객체 운동 모델에서 제안하는 시스템, 칼만 필터와 최대우도기법의 추적 성능을 비교한다. 그 결과 제안하는 알고리듬의 성능이 평균제곱근오차 기준으로 최대우도기법과 칼만필터보다 다양한 상황에서 전반적으로 우수하며 관측잡음이 커질수록 성능격차가 더 커지는 것을 보인다.