• 제목/요약/키워드: Reservoir operation

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태풍 힌남노에 따른 왕신저수지의 10분 단위 홍수운영자료 생산 및 평가 (Generating and evaluating 10 min. flood operation data on Wangsin reservoir at typhoon Hinnamnor)

  • 노재경;이재남
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.60-60
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    • 2023
  • 태풍 힌남노에 경주에 위치한 총저수량 184만m3, 유역면적 22km2인 왕신저수지는 303m의 제체가 2시간여 동안 전면 월류하는 초유의 사태를 겪었다. 그때 다행히 저수지 수위는 10분 단위로 기록됐다. 이 자료를 이용하여 제체 월류현상을 평가하기 위해 저수지 운영의 기본자료인 유입량, 저수량, 방류량 등을 10분 단위로 생산코자 했다. 방법은 인근에 위치하고 운영자료가 있는 총저수량 260만m3, 유역면적 3.7km2인 감포댐에 대해 유입량 모의방법을 검증하고, 왕신저수지에 그대로 적용하여 유입량을 모의하고, 물수지에 의해 방류량을 계산하는 것으로 했다. 모의결과는 저수량 오차로 신뢰도를 확인했다. 여기서 저수지 유입량은 ONE 모형을 이용하여 10분 단위로 생산했다. 2022년 9월 5일부터 6일까지 10분 단위로 모의한 결과는 다음과 같다. 첫째, 감포댐 유역은 강우량은 10분 최대 32.3mm, 총강우량 196.0mm였고, 유입량은 10분 최대 80.1m3/s, 총유입량 59만m3로 모의됐고, 신뢰도는 RMSE 2.120mm, NSE 0.947, R2는 0.949로 매우 높게 나타났다. 그리고 저수량 모의 신뢰도도 RMSE 0.153m, NSE 0.993, R2는 0.997로 높았다. 둘째, 왕신저수지 유역은 강우량은 유역내에 위치한 환경부 관리의 화산리 관측소에서 10분 최대 21.0mm, 총강우량은 10시간 동안 422.0mm였고, 유입량은 10분 최대 716.5m3/s, 총유입량 904만m3로 모의됐고, 유출률은 95.7%로 강우량 거의가 유입되는 것으로 나타났다. 셋째, 왕신 저수지의 방류량은 10분 최대 610.8m3/s, 총방류량 848만m3로 계산됐고, 총유입량의 93.8%에 상당한 것으로 나타났다. 그리고 저수지 물수지에 의해 10분 단위 모의 저수위의 신뢰도는 RMSE 0.117m, NSE 0.994, R2는 0.999로 매우 높게 나타났다. 넷째, 왕신저수지의 제체고 EL.59.20m를 월류한 시간은 9월6일 5시50분부터 8시까지 2시간10분 동안였으며, 관측 저수위는 EL59.24m~EL.60.28m, 모의 저수위는 EL.59.31m~EL.60.29m로 나타났다. 월류되는 동안 총유입량은 544만m3, 총방류량은 527만m3로 나타나, 유입량의 96.8%가 월류되는 것으로 계산돼 저수지의 저류효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 이때 유입량은 전기간의 60.2%, 방류량은 62.1%에 상당했다. 다섯째, 힌남노에 따른 왕신저수지의 홍수조절효과는 첨두유입량을 105.7m3/s 저감시켰고, 홍수량을 56만m3을 저류시킨 것으로 분석됐다.

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준 실시간 저수지 운영자료 생산을 위한 물수지 모형 (Modeling reservoir water balance for generating quasi realtime operation data)

  • 노재경;이재남
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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    • pp.125-125
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    • 2022
  • 저수지 운영자료는 다목적 댐 경우와 마찬가지로, 유입량, 저수량, 방류량 자료로 구성된다. 여기에 강우량을 포함하여, 실시간으로 관리돼야 한다. 그러나 우리나라 저수지는 저수율 자료만 관리하고 있다. 유입량, 방류량이 없는 것이 아니고 관리를 하지 않는다. 강우량은 전혀 없다. 큰 문제인데, 아직도 그 심각성을 모르고, 대충하면 되는 줄 알고 있다. 가장 기초가 되는 일을 무시하고 물관리를 하고 있는 상황이고, 누구도 그 신뢰성을 믿지 않고 있다. 여기서는 이를 해결하는 방안으로 준 실시간 물수지 모형을 구축하여, 10분 단위, 30분 단위, 1시간 단위로 저수위, 저수량, 유입량, 방류량, 강우량을 연속하여 생산하고 검증하는 체제를 제시한다. 준 실시간의 뜻은 계산에 의하지 않고 유입량을 모의에 의해 적용하고 검증하는 과정이 필요하여, 실시간 보다 하루 이틀 늦게 자료를 생산한다는 의미다. 대상 저수지는 유역 내 강우량 수집이 가능한 유역면적 218.80km2, 유효저수량 3,494만m3, 수혜면적 5,117 ha인 탑정지를 선정했다. 탑정지 방류량은 탑정1(폭 7.5m×높이 1.5m), 탑정2(4m×1.6m), 양수장(3m×1.6m) 수로로 관개용수 공급량과, 9연의 수문(9m×7.5m)으로 홍수기 방류량으로 구성된다. 분석기간은 1월1일부터 1시간 단위로 연속하여 기간은 자유롭게 설정하여 검정하는 체제를 갖추고 검증된 결과를 제시토록 했다. 2021년 9월의 1시간 단위의 탑정지 저수지 물수지 모의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 탑정지 유역의 환경부 관리 장선, 양촌, 연산 관측소의 면적우량은 최대 15.3mm, 총 160.4mm(3,510만m3)였고, ONE 모형에 의해 연속유량을 모의한 결과, 유입량은 최대 35.6m3/s, 총 1,464만m3로 유출률 41.7%였다. 둘째, 탑정1, 탑정2, 양수장 수로의 수위자료에 수위-유량 관계식을 적용해 수로유량을 산정한 결과 합하여 최대 16.8m3/s였고, 총 548만m3였으며, 수문 방류량은 최대 20.0m3/s였고, 총 108만m3였다. 셋째, 저수지 수위는 관측수위는 EL.28.21~29.38m, 평균 EL.28.87m, 모의수위는 EL.28.08~29.62m, 평균 EL.28.80m로 나타났고, R2는 0.910로 만족한 결과를 얻었다. 정리하면 저수지 운영자료가 없는데도, 10분, 1시간 단위로 연속으로 유입량, 저수량을 모의하여 관측저수량과 비교한 결과가 괄목할 신뢰도를 나타냈다. 이를 바탕으로 저수량, 유입량, 방류량, 강우량 등 준 실시간 저수지 운영자료 생산체제를 마련한 것으로 결론을 내렸다.

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ONE 모형의 국내유역 적용 및 비교 분석 (Comparative analysis of ONE parameter hydrological model on domestic watershed)

  • 고희민;안현욱;노재경;이승준
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제57권1호
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    • pp.59-72
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    • 2024
  • 농업용저수지는 관개용수, 유지용수, 생활용수 등 다양한 목적을 가지고 용수공급을 수행한다. 농업용저수지는 계절과 기후 변화에 민감하게 반응하기 때문에 효율적으로 운용하기 위해선 공급량 및 유입량 계측은 필수적이며, 이러한 자료를 바탕으로 용수관리가 합리적으로 이루어져야 한다. 하지만 농업용저수지의 경우 다목적 댐에 비해 공급량 및 유입량에 대한 계측이 상대적으로 미비한 실정이며, 효율적이고 합리적인 용수 관리를 위해선 물수지 분석을 통한 농업용 저수지에서의 유입량-공급량 분석이 필요하다. 이에 ONE model, Tank model과 같은 강우유출해석모형이 개발되어 저수지 물수지 해석에 활용되고있으나, 미계측 유역에 대한 적용성 분석은 미비한 실정이다. ONE model은 기본적으로 일단위 유출계산을 위해서 설계되었으며, 해당 모형은 하나의 매개변수를 가지고 있어 Tank model의 한계로 지적되는 보정 및 미계측 유역 분석에 유리하다. 이에 15개의 댐상류 유역을 대상으로 ONE model과 Tank model을 통해 물수지를 분석하고, 두 모형의 성능을 정량적으로 비교분석하고자 R2와 NSE을 활용하였다. 모의결과에 따르면, ONE model의 R2와 NSE가 Tank model 보다 높게 나타났으며, 이는 ONE model이 미계측유역에 대한 유입량 예측에 더 적합할 것으로 평가된다.

농업용수의 가격구조에 관한 연구 (A Study On Irrigation Water Price Structure and Prescription)

  • 심기영
    • 한국농공학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.3170-3180
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    • 1973
  • This study of the subject will review past and present irrigation development in Korea. Particular attention will be given to water pricing structure and a case study on the purpose of rational operation and management of irrigation water and organizations, and the optimum irrigation water and organizations, and the optimum irrigation water fee inorder to reduce farmers burden and to rationalize the farmland associations management so as to achieve development of the rural environment. In 1971, the reservoir of the Farmland Improvement A sociation (FIA) produced only 775 millison $m^3$ of irrigation water or 77% of planned capacity of 1,015 million $m^3$. It was caused by inefficient maintenance of irrigation facilities; for instance, about 21% of reservoirs, pumping stations and weirs in Korea have been silted by soil erosion which hinder to water production according to an ADC survey. The first Irritation Association was established in 1906, whcih was renamed the Farmland Assoeiation by the Rural Development Enouragement Law in 1970. By the end of 1971, 411,000 ha of rice paddies were under the control of 267 associations nationwide. The average water price assessed by Associations nationwide rose from 790 won per 0.1 ha. in 1966 to 1,886 won in 1971. The annual growth rate was 20%. The highest water price in 1971 was 4,773 won her 0.1 ha. and the lowest was 437 won. This range was caused by differences in debt burden, geographic conditions and management efficiency among the Associations. In 1971, the number of Associations which exceeded the average water price of 1,886 won per 0.1 ha. was 144, or 55.1% of all Association. In determination of water price, there are two principles; one is determined by production cost such as installation cost of irrigation facilities, maintenance cost, management cost and depreciation ect. For instance, the Yong San River Development project was required 33.7 billion won for total construction and maintenance cost is 3.1 billion won for repayment, maintenance and management cost per year. The project produces 590 million $m^3$ of irrigation water annually. Accordingly, the water price per $m^3$ is 5.25 won. The other principle is determined by water value in the crop products and in compared with production of irrigated paddy and non-irrigated paddy. By using this method, water value in compared with paddy rice vs. upland rice(Average of 1967-1971) was 14.15 won per $m^3$ and irrigated paddy vs. non-irrigated paddy was 2.98 won per $m^3$. In contrast the irrigation fee in average association of 1967-1971 was 1.54 won per $m^3$. Accordingly, the current national average irrigation fee(water price) is resonable compared with its water value. In this study, it is found that the ceiling of water price in terms of water value is 2.98 won per $m^3$ or 2,530 won per 0.1 ha. However, in 1971 55% of the associations were above the average of nationwide irrigation fees. which shows the need for rationalization of the Association's management. In connection with rationalization of the Association's management, this study recommends the following matters. (1) Irrigation fee must be assessed according to the amount of water consumption taking intoaccount the farmer's ability. (2) Irrigation fee should be graded according to behefits and crop patterns. (3) Training personnel in the operation and procedures of water management to save O&M costs. (4) Insolvent farmland association should be integrated into larger, sound associations in the same GUN in order to reduce farmers' water cost. (5) The maintenance and repair of existing irrigation facilities is as important as expansion of facilities. (6) Establishment of a new Union of Farmland Association is required to promoted proper maintenance and to protect the huge investment in irrigation facilities by means of technical supervision and guidance.

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Sentinel-1 SAR 시계열 영상을 이용한 캐나다 앨버타 오일샌드 지역의 지표변위 분석 (Analysis of Surface Displacement of Oil Sands Region in Alberta, Canada Using Sentinel-1 SAR Time Series Images)

  • 김태욱;한향선
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.139-151
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    • 2022
  • 오일샌드 채굴에 널리 이용되고 있는 증기 주입식 중력 배수(Steam-Assisted Gravity Drainage, SAGD) 공법은 지표의 변형을 야기하며, 이는 오일샌드 플랜트의 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 다양한 지질 재해의 원인이 되므로 지속적인 모니터링이 필요하다. 이 연구에서는 캐나다 앨버타의 Athabasca 오일샌드 지역에 대해 2016년부터 2021년까지 획득된 Sentinel-1 시계열 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 자료에 고정산란체 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR, PSInSAR)을 적용하여 SAGD 운용에 의한 지표변위를 관측하였다. 그리고 SAGD의 건설 및 확장을 Landsat-7/8 시계열 영상으로부터 파악하고, 이를 통해 SAGD의 원유 생산성에 따른 지표변위의 특성을 분석하였다. Athabasca 오일샌드 지역의 SAGD 및 그 주변에서는 레이더 관측방향으로 0.3-2.5 cm/yr의 지반융기가 관측된 반면, SAGD에서 수 km 이상 떨어져 있고 오일샌드 채굴의 영향이 없는 지역에서는 -0.3--0.6 cm/yr의 침하가 관측되었다. Landsat-7/8 시계열 영상 분석을 통해 2012년 이후에 건설되어 높은 생산성을 보이는 SAGD는 증기의 주입으로 인해 1.6 cm/yr 이상의 지반융기를 야기하는 반면에 더 오랜 기간 동안 운용되어 생산성이 상대적으로 낮은 SAGD에서는 증기 주입에도 불구하고 지속적인 원유 회수에 따른 사암의 압축 때문에 연간 수 mm의 매우 작은 융기가 발생함을 추정할 수 있었다. SAGD 및 그 주변을 제외한 대부분의 지역에서 관측된 침하는 동토층의 융해에 의한 점진적 지반침하로 추정되었다. 동토층의 침하를 고려할 때 SAGD 운용에 기인하는 지반의 융기는 관측된 것보다 더 클 것이라고 예상되었다. 이 연구의 결과를 통해 PSInSAR 기법이 극한지 오일샌드 SAGD의 생산성과 안정성 평가에 유용한 수단으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

CROM를 이용한 부영양 저수지의 유기물 제어: 이매패의 종 특이성에 대하여 (Continuous Removal of Organic Matters of Eutrophic Lake Using Freshwater Bivalves: Inter-specific and Intra-specific Differences)

  • 이주환;황순진;박선구;황수옥;유춘만;김백호
    • 생태와환경
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    • 제42권3호
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    • pp.350-363
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    • 2009
  • 부영양 저수지의 수질개선을 목적으로 연속형 유기물제어(CROM)기술을 이용하여 이미 제어능이 밝혀진 국내산 이매패 말조개와 펄조개를 대상으로 이종간 또는 동종간의 유기물 섭식 특성을 비교 조사하였다. CROM은 매일 저수지 표층수를 직접 실내로 유입하였으며 저장소 및 조절조, 처리조, 분석조 등으로 구성하였다. 섭식실험은 온도와 광도가 일정하게 조절된 실험실에서 실시하였으며, 패류 처리 후 여과율, 제어능, 수질(영양염) 및 배설물 생산량 등을 측정하였다. 실험결과 패각길이가 비슷할 경우 이종간에 유기물 제어능은 서로 비슷하였으나 여과율의 경우에는 말조개가 더 높게 나타났다. 동일종(동밀밀도)내에서는 패각길이가 긴 개체들이 더 높은 제어능을 나타냈으며, 반대로 여과율은 패각길이가 짧은 개체가 높았다. 한편 동일종에서 처리밀도가 다를 경우 저밀도 처리군이 고밀도 처리군 보다 더 높은 여과율을 나타냈다. 배설물 생산은 여과율과 유사한 패턴을 보였으며 처리밀도와 먹이농도 변화가 배설물 생산에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 두 종류의 패류는 평균 70% 이상의 뚜렷한 유기물(Chl-$\alpha$, SS) 제어율을 나타냈으며 섭식활동에 따른 $NH_4$-N나 $PO_4$-P과 같은 무기영양염의 배출량은 패각길이나 처리밀도에 따라 크게 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 결론적으로 CROM기술을 이용한 부영양 저수지의 유기물 제어는 적절한 패류의 종류나 밀도의 결정을 통하여 충분히 현장에 적용 가능한 생물학적 기법으로 판단되며, 부산물 처리 및 자원화를 비롯한 추후 연구가 필요하다고 사료되었다.

SWAT을 이용한 기후변화가 충주댐 및 조정지댐 저수량에 미치는 영향 평가 (Assessment of Climate Change Impact on Storage Behavior of Chungju and the Regulation Dams Using SWAT Model)

  • 정현교;김성준;하림
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제46권12호
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    • pp.1235-1247
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    • 2013
  • 본 연구에서는 충주댐($2750{\times}10^6m^3$) 및 조정지댐($30{\times}10^6m^3$)을 포함한 유역을 대상으로 미래 기후변화가 댐 저수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 활용하였다. 3지점의 9개년(2002~2010)동안의 자료를 이용하여 검보정을 실시한 결과 유출량에 대해서는 Nash-Sutcliffe 모델 효율(NSE)이 0.73으로, 두 댐의 저수위에 대해서는 0.86으로 나타났다. 미래 기후변화 시나리오자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 GCMs (General Circulation Models) 중 HadCM3 모델의 SRES(Special Report on Emission Scenarios)에 의한 B1과 A2 시나리오를 구축하였다. 미래 월별 기온과 강수자료는 과거 30개년(1977~2006, baseline period) 자료는 편의보정(bias-correction) 기법을 이용하여 오차보정 후, Change Factor (CF) method를 이용하여 상세화 하였다. 미래 연평균 기온은 2040s (2031~2050)에 $0.9^{\circ}C$, 2080s (2071~2099)에는 $4.0^{\circ}C$까지 증가할 것으로 예측되었고, 연평균 강수량은 2040s에 9.6%, 2080s에 20.7% 증가하는 것으로 나타났다. 과거 대비 미래 증발산량은 15.3%까지 증가하고, 토양수분은 최대 2.8% 감소하였다. 과거 9개년 평균 댐 방류스케줄에 따른 미래 댐 연평균 유입량은 가을철을 제외한 대부분 기간에 최대 21.1%까지 증가하는 경향을 보였다. 미래 가을철 댐 유입의 감소로 인해 현재 방류 패턴으로는 연말까지 결국 저수량을 회복하지 못하는 것으로 나타났다. 미래 풍수년과 갈수년에는 댐 저수량의 시간적 변동이 더욱 불안정해지므로 각각 저수량의 상향 및 하향 조정에 주의를 기울여야 한다. 따라서 기후변화 적응을 위한 댐 방류 패턴 조절이 필요하다고 판단된다.

한성부 동촌(東村) 어의동지(於義洞池) 일대의 환경 특성과 장소적 의미 (A Study on Environmental Traits and Significance of Eouidongji Pond(於義洞池) Area in Dongchon(東村), Hanseong-bu(漢城府))

  • 길지혜;손용훈;황기원
    • 한국전통조경학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.1-14
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    • 2017
  • 본 연구는 고지도에서 한성부 성내 동쪽인 '동촌(東村)'에 표기된 못의 환경 특성과 장소적 의미를 파악하는 데 목적을 두고 있다. 여러 문헌과 지도 자료를 검토하여 못의 명칭을 정리하였고, 연구에서는 그중 국가 공식기록과 지리적 명칭을 따라 '어의동지(於義洞池)'로 명명하였다. 연구 결과, 첫째, 입지 및 환경 특성을 보면 어의동지 일대는 도성 내에서 전원적 정취가 있는 지역이었다. 산자락 계곡부 물이 많이 모이는 지대에 있었고, 약 2천 평 정도의 필지 안에서 수위에 따라 못 경계가 변화하였다. 둘째, 조성 배경을 볼 때 어의동지는 자연적으로 형성된 못을 국초 도성 내 수체계를 관리하면서 함께 정비한 것으로 보인다. 유수지 역할과 함께 연(蓮) 관련 부산물을 진상하는 연지(蓮池)로 운영되었고, 인근에 별궁이 활발히 이용되면서 함께 관리된 것으로 판단한다. 20세기 초 이미 매몰된 상태였고, 연지를 다시 수축하고자 했으나 식민지기 학교 부지로 편입되며 소멸하였다. 셋째, 어의동지는 개인이 완상하거나 멀리서 조망하며 자연경관 일부로 감상하는 경우가 많았다. 또한, 동촌에 진입하는 가로 가까이 있는 진입경관이었고, 주변 다른 행락지와 연계해 방문하기 좋았다. 어의동지의 입지 및 환경 특성, 조성 및 소멸 배경과 시대별 운영 관리, 당대의 이용과 경관 감상의 특성을 고찰한 결과, 어의동지는 국가적으로는 도성 내 수체계를 보완하면서 국용 연 수확물을 제공할 수 있는 실용적 가치가 높은 못이었다. 또한, 도시환경 차원에서는 넓은 면적으로 펼쳐진 수평적 랜드마크이자 효과적인 경계지물이었다. 그리고 한성부 지역민이 자유롭게 이용할 수 있는 열린 장소였고, 접근성이 높아 공공적 가치도 높았다.

Sentinel-1 SAR 영상과 AI 기법을 이용한 국내 중소규모 농업저수지의 수표면적 산출 (An Artificial Intelligence Approach to Waterbody Detection of the Agricultural Reservoirs in South Korea Using Sentinel-1 SAR Images)

  • 최소연;윤유정;강종구;박강현;김근아;이슬찬;최민하;정하규;이양원
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권5_3호
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    • pp.925-938
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    • 2022
  • 농업용 저수지는 전국적으로 중요한 수자원으로 기후변화에 따른 가뭄과 같은 이상기후의 영향에 취약한 특성을 가지며 적절한 운영을 위해 강화된 관리가 필요하다. 지속적인 모니터링을 통한 수위 추적(water level tracking)이 필요하지만 현실적인 문제로 현장 실측 및 관측이 어려운 실정이다. 본 연구는 저수지 수표면적을 측정하기 위해 광역 모니터링이 가능한 위성레이더 자료를 이용하여 4가지 AI 모델 간의 수체 탐지 성능에 대해 객관적인 비교를 제시한다. 위성 레이더자료는 Sentinel-1 SAR 이미지를 사용하였으며, 광학영상과 달리 기상환경에 영향을 적게 받기 때문에 장기 모니터링에 적합하다. 드론 이미지, Sentinel-1 SAR 그리고 DSM 데이터를 사용하여 Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), Artificial Neural Network (ANN), Automated Machine Learning (AutoML)의 4가지 AI 모델을 구축했다. 연구대상 저수지는 총 22개소로 유효저수량이 30만톤 미만의 중소형 저수지이다. 총 45개 이미지가 모델 훈련과 검증에 사용되었으며, 연구 결과 AutoML 모델이 Accuracy=0.92, mIoU=0.81로 다른 3가지 모델에 비해 수체 픽셀 분류에서 0.01-0.03 더 나은 것을 보여주었다. 해당 결과는 SAR 영상으로부터 AutoML을 이용한 중소형 저수지 대상의 수체 분류 기법이 기존의 머신러닝 기법만큼의 성능을 보이는 것을 보여주었고, 학습을 통한 수표면적 분류 기술의 저수지 모니터링에 대한 적용 가능성을 보여주었다.