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GOCI 위성영상과 기계학습 기법을 이용한 Ocean Colour-Climate Change Initiative (OC-CCI) Forel-Ule Index의 공간 상세화 (Spatial Downscaling of Ocean Colour-Climate Change Initiative (OC-CCI) Forel-Ule Index Using GOCI Satellite Image and Machine Learning Technique)

  • 성태준;김영준;최현영;임정호
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권5_1호
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    • pp.959-974
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    • 2021
  • Forel-Ule Index (FUI)는 자연에 존재하는 담수 및 해수의 색을 남색부터 고동색까지 21 가지의 등급으로 구분하는 지표이다. FUI는 여러 선행연구에서 수계의 부영양화 지수, 수질인자, 광 특성 등과 연관 지어 분석되었으며, 여러 수질인자의 광학적 정보를 동시에 가지고 있는 새로운 수질 지표로써의 가능성이 제시되었다. 본 연구에서는 500 m의 높은 공간해상도를 가지는 정지궤도 해양위성해색탑재체(Geostationary Ocean Color Imager; GOCI) 관측 자료와 Random Forest (RF) 기계학습 기법을 활용하여 Ocean Colour-Climate Change Initiative(OC-CCI) 기반의 4 km FUI 자료를 공간 상세화 시켰다. 이를 활용하여 우리나라 연안 해역에 대한 수질인자와의 상관관계와 주요 해역에 대한 FUI의 공간적 분포 및 계절별 특성 변화를 분석하였다. 검증 결과 RF 기법으로 추정한 RF FUI는 결정계수(R2)=0.81, 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error; RMSE)=0.7784로, Pitarch의 OC-CCI FUI 알고리즘을 적용하여 계산한 GOCI FUI 추정 정확도(R2=0.72, RMSE=0.9708) 대비 향상된 결과를 보였다. RF FUI는 총 질소(Total Nitrogen), 총 인(Total Phosphorus), 클로로필-a(Chlorophyll-a), 총 부유물질(Total Suspended Solids), 투명도(Secchi Disk Depth)를 포함하는 5가지 수질인자와 각각 0.87, 0.88, 0.97, 0.65, -0.98의 상관계수로 강한 상관성을 보였다. 산출된 FUI의 시간적 패턴 역시 여러 수질인자와의 물리적 관계를 반영하며 유의미한 계절적 패턴의 변화를 보였다. 본 연구의 결과로 한반도 연안 수질 관리에서 고해상도 FUI의 활용 가능성을 제시하였다.

GOCI-II 대기보정 알고리즘의 소개 및 초기단계 검증 결과 (Introduction of GOCI-II Atmospheric Correction Algorithm and Its Initial Validations)

  • 안재현;김광석;이은경;배수정;이경상;문정언;한태현;박영제
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권5_2호
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    • pp.1259-1268
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    • 2021
  • '천리안 해양위성 2호(2nd Geostationary Ocean Color Imager: GOCI-II)는 천리안 해양위성 1호(GOCI)의 후속위성으로 1개의 근자외 채널(380 nm), 8개의 가시광 채널(412, 443, 490, 510, 555, 620, 660, 680 nm), 3개의 근적외 채널(709, 745, 865 nm)의 총 12개 파장대에서 다분광 관측을 하며, 1시간 간격의 시간 해상도로 한반도 주변 동북아 해양, 1일 간격으로 반구(full disk)영역의 해양 환경 자료를 생산한다. 해색 자료처리의 첫 단계로 대기 상층 복사휘도에서 해수표면 반사도를 계산하는 대기보정을 수행하며, GOCI-II의 표준 대기보정은 GOCI 대기보정 방법에 이론적인 기반을 두고 있으며, GOCI-II에 새로 추가된 밴드 중 620, 709 nm를 이용하여 탁도가 높은 해역에서의 대기보정 성능을 향상시켰다. 본 연구에서는 GOCI-II 지상국 시스템에 구현 되어있는 대기보정 알고리즘을 우선 소개하고, 현장 측정 원격반사도 자료를 이용하여 초기단계 검증을 수행하였다. 검증은 1차적으로 대양에서 수집된 현장 자료와의 비교를 통해 수행하였으며 여기서의 대기보정 정확도는 대양 대기보정 정확도 요구범위인 청색 파장대 오차율 5% 이내의 범위를 만족시켰다. 그러나 연안의 해양관측타워에 설치된 무인 관측장비인 AERONET-OC로 수집된 원격반사도 자료를 이용한 추가적인 검증결과에서는 대양과 달리 높은 오차율을 보여주었다. 연안에서의 대기보정 정확도는 추후 추가적인 근적외 파장대 대리교정을 통해 보완이 가능할 것으로 보이며, 지속적인 검보정 활동을 통해 수집된 현장자료들을 이용할 경우 연안뿐 아니라 전체적인 대기보정 성능 향상이 가능할 것으로 기대된다. 이후 검보정 활동을 통해 개선된 대기보정은 주기적으로 GOCI-II 지상국 시스템에 반영하여 재처리 및 재 배포를 수행할 예정이다.

GK-2A/AMI와 융합을 통한 GOCI-II 해색 산출물 정확도 개선 가능성 (GOCI-II Capability of Improving the Accuracy of Ocean Color Products through Fusion with GK-2A/AMI)

  • 이경상;안재현;박명숙
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권5_2호
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    • pp.1295-1305
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    • 2021
  • 연안 및 대양의 효과적인 모니터링을 위해 여러 연구 분야에서 고품질의 위성 기반 해색 산출물들이 요구 있으며 이를 위해서는 정확한 대기 효과의 보정이 필수적이다. 현재 Geostationary Ocean ColorImage (GOCI)-II 지상시스템에서는 수증기 및 오존 등에 의한 가스 흡광 보정을 수행하기 위해 European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) 또는 National Centers for Environmental Prediction (NCEP) 기상장 자료를 사용하고 있다. 이 과정에서 기상장 자료의 낮은 시공간해상도로 인해 오차가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복사 전달 모델 모의를 통해 개발된 GOCI-II의 수증기 흡광 보정 모델 및 GeoKompsat (GK)-2A/Advanced Meteorological Imager (AMI)의 가강수량 자료를 이용하여 수증기 흡광 효과를 보정하고 이에 따른 영향력을 분석하였다. 개발된 수증기 흡광 보정 모델 적용 유무에 따른 오차는 수증기의 영향이 적은 620 nm와 680 nm의 대기 상한 반사도에서 최대 1.3%와 0.27%로 적은 오차를 보였다. 그러나 수증기 흡광의 경향이 큰 709 nm 채널의 경우 태양 천정각 및 가강수량에 따라 6~15%의 큰 오차를 나타냈다. 레일리 보정 반사도에서는 대기 상한 반사도에서 발생한 오차가 크게 증폭되어 태양 천정각에 따라 GOCI-II의 각 밴드(620~865 nm) 별로 1.46~4.98, 7.53~19.53, 0.25~0.64, 14.74~40.5, 8.2~18.56, 5.7~11.9%의 큰 오차를 보이고 있다. 이는 수증기 흡광 보정이 해색 산출물의 정확도와 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미하며, 향후 시공간 해상도가 높은 GK-2A/AMI와의 융합을 통해 GOCI-II 해색 산출물의 정확도 향상이 가능함을 시사한다.

신라 전기 적석목곽분의 묘형과 집단복합묘군의 성격 (The Nature of the Tomb Form and the Group Tomb Complex of the Wooden Chamber Tombs with Stone Mound in the Early Silla Phase)

  • 최병현
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제50권4호
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    • pp.168-197
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    • 2017
  • 본고에서는 경주 월성북고분군에서 조영된 적석목곽분의 존재 양태의 두 측면, 즉 묘형과 집단복합묘군에 대해 고찰하였다. 적석 목곽분은 호석으로 한정된 봉분 안에 단위묘곽이 설치된 원형의 단위고분이 기본형으로, 그 묘형은 단일원분, 연접분, 다곽분으로 구분된다. 단일원분은 피장자 1인의 단장분이고, 연접분은 일반적으로 부부나 혈연관계인 가족의 합장분이다. 다곽분도 대개 최하위 랭크의 묘곽들로 구성된 합장분으로, 월성북고분군의 왕릉구역에만 존재했던 것으로 보인다. 한편 현재 조사가 진행 중인 경주 월성북고분군의 쪽샘지구에서는 미고지를 따라 고분들의 소구역 군집현상이 보인다. 이는 당시 사람들이 친연관계에 따라 소집단별로 미고지를 점유하여 그 축선 방향으로 중형급 단일원분이나 연접분을 조영하고 그 주변으로 다수의 소형분들을 위성처럼 배치하여 집단복합묘군을 형성해 나갔기 때문이다. 대릉원지구를 비롯한 경주 월성북고분군의 왕릉구역에서도 고분들은 집단복합묘군을 형성하였다. 왕릉구역의 집단복합묘군은 마립간 왕릉인 초대형 단일원분이나 왕과 왕비의 합장릉인 초대형 표형분을 주분(主墳)으로 그 주변에 대소형 고분들을 배치하여 형성되었다. 집단복합묘군의 피장자 중에는 신분이나 사회적 인격이 대등한 부부나 혈연관계의 가족이 포함되었겠지만, 고분들 사이의 랭크 차이가 현저하여 피장자 모두가 혈연관계였다고 볼 수는 없다. 집단복합묘군에 포함된 하위 랭크 고분의 피장자들은 주분 피장자 및 그 가족과 주종관계의 '소속인'들이었다고 판단된다. 경주 월성북고분군의 적석목곽분에서 보이는 이와 같은 묘형과 집단복합묘군은 신라 마립간시기 중앙의 사회집단과 그 성격을 말해준다. 앞으로 이에 대한 좀 더 정밀한 분석은 당시 신라사회의 여러 측면을 밝히는 데 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

태봉 철원도성의 고지형과 구조 분석 연구 (A Study on the Paleotopographic and Structural Analyses of Cherwon Castle in Taebong)

  • 허의행;양정석
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제54권2호
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    • pp.38-55
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    • 2021
  • 태봉 철원도성은 현실적 접근의 어려움으로 인해 조사와 연구에 제약이 있다. 따라서 현재 고고학계에서 이용되고 있는 고지형분석 방법론의 적용과 해석을 통해 도성의 구조와 내부 공간 구획의 여러 모습을 파악하였다. 태봉 철원도성은 외성의 북쪽 구릉지성 지형에서 시작하여 남서방향으로 흘러 내려온 다섯 줄기의 평탄한 구릉지형을 이용하여 축조하였다. 내·외성벽은 각 구릉의 능선 줄기를 중심으로, 궁성벽은 그러한 능선 줄기의 중심 구릉지에 축조하였다. 각 성벽에는 여러 방향의 성문과 문지 등이 확인되는데, 도성 내부 건물의 방향과 지형 형태에 맞추어 설치한 것으로 파악된다. 도성 내 궁성은 평면 사다리꼴의 형태이며, 그 내부에는 궁전지와 관련 건물지 그리고 배수관련 지형 등이 확인된다. 궁전의 동서방향으로는 추정 도로와 함께 성문의 위치도 확인되었다. 궁성과 내성의 공간은 각각의 구릉 지형에 맞추어 평탄대지를 조성하고 건물지를 배치하였다. 내성의 남쪽에는 연못지로 추정되는 저수지가 궁성에서 내성의 중심을 잇는 수직 선상에 자리하는 모습이다. 내성과 외성 사이에는 건물지 흔적은 잘 관찰되지 않지만 평탄한 대지 지형의 존재로 그 가능성을 파악할 수 있다. 태봉 철원도성의 전체적인 구조는 북동 방향으로 약 9도 치우쳐 평면 장방형의 형태를 띠고 있다. 구릉성 지형의 형태를 따라 설계하였던 것으로 보이며, 남서벽의 꺽임 현상 또한 습지성 지형을 회피를 의도한 것으로 파악된다. 아직 도성 내부의 건물지 기능과 성격이 불명확하여 이를 바탕으로 한 공간 활용의 모습도 분명치 않다. 하지만 내성은 궁전과 함께 관아 건물지로서의 이용 공간으로서, 외성과 내성 사이 공간은 일반민의 생활 공간으로서 구분되었을 것으로 추정된다. 방리제로서의 구획 흔적도 구릉성 지형의 존재로 인해 그 가능성은 낮아 보이지만, 일부 지형은 평탄한 지대가 넓게 확인되고 있어 정연한 공간 구획의 모습을 배제할 수는 없다. 각 성벽의 축조 선후 시기나 방식 등도 아직 명확치 않지만, 적어도 지형을 이용한 도성의 축조와 내부 공간 구조의 활용을 이해할 수 있다.

노인들이 지각하는 건강상태, 미래전망, 건강증진, 삶의 질의 관계 (Relationship Between Perceived Health Status, Future Time Perspective, Health Promoting Behaviors and Quality of Life in the Elderly)

  • 윤정식;고대선;원영신
    • 한국노년학
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    • 제36권4호
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    • pp.1191-1206
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 노인들의 건강상태, 미래전망, 건강증진행위, 삶의 질의 관계를 알아보는 데 있으며, 2013년 현재 서울 및 수도권 지역에 거주하는 60세 이상 총 497명의 노인들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문자료를 이용하여 확인적 요인분석, 신뢰도분석, 빈도분석, 상관관계분석, 단순회귀분석, 다중회귀분석, 구조방정식 모형분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 노인들의 건강상태는 미래전망에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강상태 하위 요인인 주관적 건강상태, 질병상태는 미래전망에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 노인들의 건강상태는 건강증진행위에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강상태하위 요인 중 주관적 건강상태는 영적성장, 영양, 신체활동, 스트레스, 대인관계 요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 질병상태는 영적성장, 신체활동, 스트레스, 대인관계 요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 노인들의 건강상태는 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강상태 하위요인 중 주관적 건강상태는 신체적, 사회적, 정서적, 경제적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 질병상태는 삶에 질에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 넷째, 노인들의 미래전망은 건강증진행위에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 미래전망은 영적성장, 건강책임, 신체활동, 스트레스, 대인관계 요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 다섯째, 노인들의 미래전망은 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 미래전망은 신체적, 사회적, 정서적, 경제적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 여섯째, 노인들의 건강증진행위는 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강증진행위 하위요인인 영적성장은 신체적, 사회적, 정서적, 경제적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 영양은 사회적 요인에, 건강책임은 정서적 삶의 질에, 신체활동은 신체적 삶의 질에, 스트레스는 신체적, 사회적, 경제적 삶의 질에 마지막으로 대인관계는 신체적, 사회적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

Landsat 위성 영상으로부터 Modified U-Net을 이용한 백두산 천지 얼음변화도 관측 (Observation of Ice Gradient in Cheonji, Baekdu Mountain Using Modified U-Net from Landsat -5/-7/-8 Images)

  • 이어루;이하성;박순천;정형섭
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_2호
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    • pp.1691-1707
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    • 2022
  • 한반도와 중국 경계에 위치한 백두산의 칼데라호인 천지호는 계절에 따라 해빙과 결빙을 반복한다. 천지 아래에는 마그마 챔버가 존재하며 마그마 챔버의 변화에 의해 온천수의 온도 및 수압 변화와 같은 화산 전조현상이 발생한다. 이에 따라, 천지호 내에서 다른 부분보다 해빙이 빠르며 결빙기에도 늦게 얼며 물표면 온도가 높은 이상지역이 존재하게 된다. 해당 이상지역은 온천수 방출 지역으로, 이상지역의 얼음변화도 값을 통해 화산활동을 모니터링 할 수 있다. 그러나 지리적, 정치적 그리고 공간적 문제로 천지의 이상지역을 주기적으로 관측하기에는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 Landsat -5/-7/-8 광학위성영상으로부터 Modified U-Net 회귀모델을 이용하여 이상지역내의 얼음변화도를 정량적으로 관측하였다. 1985년 1월 22일부터 2020년 12월 8일까지 이상지역을 갖는 83장의 Landsat 영상의 Visible and Near Infrared (VNIR)대역을 활용하였다. 얼음 변화도를 정량적으로 관측을 위해 VNIR대역에서 수체와 얼음과의 상대적인 분광반사도를 활용하여 새로운 데이터를 만들었다. 가시광선대역과 근적외선 대역이 가지고 있는 정보를 최대한 유지하기 위해 2개의 인코더를 가진 U-Net에 적용하여 얼음변화도를 관측하였으며 Root Mean Square Error (RMSE) 140, 상관계수 0.9968의 높은 예측 성능을 보여주었다. 따라서 Modified U-Net을 활용하면 추후 Landsat 영상으로부터 얼음변화도 값을 높은 정확도로 관측하므로 백두산 화산활동을 모니터링하는 방법 중 하나로 사용될 수 있으며, 다른 화산 모니터링 기법과 더불어 활용한다면 더욱 정밀한 화산감시체계 구축이 가능할 것이다.

SNPP/VIIRS 야간조도와 식생지수를 활용한 한반도 CO2 배출량 매핑 (Mapping CO2 Emissions Using SNPP/VIIRS Nighttime Light andVegetation Index in the Korean Peninsula)

  • 박성우;정대성;우종호;심수영;김나연;한경수
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.247-253
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    • 2023
  • 최근 기후변화 문제가 심각해짐에 따라 이산화탄소(carbon dioxide, CO2) 배출량 감소를 위한 CO2 배출량 역학 위성자료를 기반으로 파악하는 연구가 진행되고 있다. 또한 수치로 제공되는 CO2 배출량을 추정 및 매핑(mapping)하여 공간적인 패턴을 분석하는 것은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2013년부터 2020년까지 한반도의 CO2 배출량을 추정 및 매핑하였다. CO2 배출량을 공간적으로 추정 및 매핑하기 위해서 야간 조도(nighttime light, NTL)와 식생지수를 결합한 지수 enhanced vegetation index adjusted nighttime light index를 사용하여 NTL이 관측된 지역과 관측되지 않은 지역 모두를 매핑하였다. 공간적으로 CO2 배출량을 추정 및 매핑하기 위해 한반도의 연간 총 배출량을 계산한 결과 2013년부터 2017년까지 11% 증가, 2017년부터 2020년까지 13% 감소하였다. 매핑 결과로 한반도 CO2 배출량 공간적 패턴이 도심지에 집중되어 있는 것을 확인하였다. 지역별 증가와 감소를 분석하기 위해 도심지를 포함한 17개의 지역으로 나눈 결과로는 수도권에서 한반도 CO2 배출량의 약 40%를 차지하고, 2013년 대비 2020년에 가장 큰 변화를 보이는 지역은 세종시가 96% 증가를 나타내고 있다.

다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정방법론 비교 연구-해외사례를 중심으로 (Comparative Study on the Carbon Stock Changes Measurement Methodologies of Perennial Woody Crops-focusing on Overseas Cases)

  • 이해인;이용주;이경학;이창배
    • 한국농림기상학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.258-266
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    • 2023
  • 본 연구는 다년생 목본작물 바이오매스에 대한 해외 주요국가들의 산정 방법과 연구사례를 분석하였다. 주요국별 다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정 방법을 살펴본 결과, 호주, 캐나다, 일본, 불가리아 등은 축적차이법을 적용하고 있는 것으로 확인되었으며, 독일, 오스트리아와 덴마크 등은 획득손실법을 기반으로 탄소축적 변화량을 산정하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 해외의 경우, 2단계 고도화연구를 통해 계수를 자체 개발하는 단계를 넘어 영상자료를 활용한 탄소축적 변화량 추정 연구를 진행하고 있는 반면, 국내의 경우 2단계 고도화연구를 시작하는 단계인 것으로 나타났다. 이러한 결과를 기반으로, 국내에서 향후 필요한 연구 네 가지를 제안하고자 한다: 1) 배출·흡수량 통계의 완전성 제고를 위한 과수별 바이오매스 상대생장식 및 탄소전환계수와 이를 활용하여 산출된 단위면적(ha)당 탄소축적량 같은 국가고유계수에 대한 자체 개발, 2) 과수별 바이오매스 기준 성목 및 벌채 주기에 대한 정의와 고도화된 연령별 재배면적 산정방법론에 대한 정책연구, 3) 2025년 발사 예정인 농림위성을 기반으로 상대생장식 및 원격탐사기법을 활용하여 농경지 부문 다년생 목본작물의 고도화된 산정기법을 개발하는 연구, 그리고 농경지 부문 다년생 목본작물 재배지 매트릭스 구축 및 모니터링 체계를 확립하는 연구, 마지막으로, 4) 동적탄소순환모형을 구현하기 위해, 현재 전체 농경지들을 하나로 취급하여 산정하고 있는 토양의 탄소축적 변화량을 하위 토지분류별로 구분하여 산정하는 연구들이 반드시 필요할 것이다. 본 연구는 비교대상 국가가 8개국으로 한정되어 전세계 국가의 다년생 목본작물에 대한 정의 및 탄소축적 변화량 연구에 대한 일반화에 한계점이 존재한다. 그러나, 주요국별 다년생 목본작물 탄소축적 변화량 산정방법 비교·분석을 통해, 국내 다년생 목본작물의 관련 연구를 위해 필요한 단계별 접근방식과 탄소축적 변화량 산정방법을 제안하였다. 이는 2050 농식품부 탄소중립 추진전략, 농업분야 탄소중립 실현을 위한 기반 구축 및 관련 연구 활성화에 기여할 것으로 기대된다.

Sentinel-1 레이더 식생지수와 AutoML을 이용한 Sentinel-2 NDVI 결측화소 복원 (Gap-Filling of Sentinel-2 NDVI Using Sentinel-1 Radar Vegetation Indices and AutoML)

  • 윤유정;강종구;김서연;정예민;최소연;임윤교;서영민;원명수;천정화;김경민;장근창;임중빈;이양원
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권6_1호
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    • pp.1341-1352
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    • 2023
  • 위성영상 기반의 정규식생지수(normalized difference vegetation index, NDVI)는 넓은 영역에서 주기적인 정보를 수집할 수 있어 산림 및 농업 모니터링에 주로 사용된다. 그러나 광학센서 기반 식생지수는 구름 등의 영향으로 일부 지역에서 결측을 가지기 때문에, 본 연구는 전천후 및 주야에 관계없이 관측 가능한 Sentinel-1의 합성 개구 레이더(synthetic aperture radar, SAR) 영상을 활용하여 Sentinel-2 NDVI 결측값을 복원하는 모델을 개발하였다. 이는 광학적으로 관측이 어려운 구름 조건이나 야간에도 NDVI를 추정할 수 있는 잠재력을 보여준다. Automated machine learning (AutoML)을 활용한 비선형 결측복원모델의 5폴드(fold) 교차검증 결과, 절대오차 7.214E-05, 상관계수 0.878의 NDVI 복원 성능을 보였다. 이를 통해 시공간 연속적인 NDVI 생산 방법론을 발전시켜, 전천후 식생 모니터링에 필요한 정보 생산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.