• 한국습지학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.105-115
• /
• 2018

수문기상자료의 빈도해석은 풍수해에 따른 대응 및 시설물의 설계기준에 있어 중요한 요소 중 하나이다. 일반적으로 수문기상자료에 대한 빈도해석의 경우 관측자료는 통계적으로 정상성을 가진다고 가정하고, 확률분포의 매개변수를 고려하는 매개변수적 방법을 적용하고 있다. 이러한, 매개변수적 빈도해석을 위해서는 신뢰성 있는 충분한 자료의 수집이 필요하지만, 강수량과 다르게 적설량의 경우 계절적 특성과 함께 최근에는 기후변화로 인한 적설량 관측일수 및 평균 최심신적설량이 감소하기 때문에 부족한 자료에 대한 문제점을 보완할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 매개변수 빈도해석 방법과 부족한 자료의 문제점을 보완할 수 있는 표본 재추출 기법인 Bootstrap방법과 SIR(Sampling Importance Resampling)알고리즘을 적용하여 적설량의 빈도해석을 실시하였다. 58개 기상관측소에 대해 재추출된 일 최대 최심신적설량 자료를 이용한 비매개변수적 빈도해석을 통해 확률적설량을 산정하고 이를 비교 분석하였다. 빈도별 확률적설량의 증감률을 검토한 결과 매개변수적 빈도해석과 비매개변수적 빈도해석에서 증감률을 나타내는 지점들이 대부분 일치하는 것으로 나타났다. 확률적설량은 관측 자료와 Bootstrap방법에서 -19.2%~3.9%, Bootstrap방법과 SIR알고리즘에서 -7.7%~137.8% 정도의 차이를 보였다. 표본 재추출 기법은 관측표본이 적은 적설량의 빈도해석 및 불확실성 범위의 제시가 가능함을 확인할 수 있었고, 이는 여름철 태풍과 같이 계절적 특성을 지닌 다른 자연재난의 해석에도 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한전자공학회논문지SP
• /
• 제44권5호
• /
• pp.1-10
• /
• 2007

대부분의 자연 영상은 프랙탈 이론의 기반이 되는 자기 유사성이라는 특징을 가지고 있다. 비록 국부적으로 영상을 정상 신호라고 가정할 수 있지만 일반적으로 영상 신호는 에지나 코너 부분과 같은 불연속성을 가지고 있는 비정상 신호이다. 이 때문에 대부분의 선형 알고리즘의 성능 저하가 나타난다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 영상 내에 포함되어 있는 자기 유사성을 이용하는 새로운 비선영 잡음 제거 알고리즘을 제안 한다. 이를 위해 우선 잡음 제거를 수행 할 위치의 화소 주변 화소들을 이용하여 평탄 영역인지를 판단한다. 평탄 영역일 경우 그 주변 픽셀들의 평균으로 잡음을 제거하고, 평탄 영역이 아닌 경우, 블록 MSE(block Mean Square Error) 관점에서 유사도가 높은 블록을 탐색하여 그 블록들의 중심 화소값들을 이용하여 잡음 제거를 수행한다. 실험 결과는 PSNR 측면에서 잡음 제거 성능이 약 $1{\sim}3dB$ 정도 향상됨을 보여준다. 또한 추정 이론 관점에서 추정자의 분산 분석 결과 가장 낮은 분산을 갖음을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제47권9호
• /
• pp.825-838
• /
• 2014

정상성 마코프 연쇄 모형은 일강우모의 모형으로 광범위하게 이용되고 있다. 하지만 정상성 마코프 연쇄 모형의 기본가정은 통계학적 특성이 시간에 따라 변화하지 않는 것으로, 일강우모의 시에 평균 또는 분산의 경향적 변화를 효과적으로 반영할 수 없다. 이러한 문제점을 인지하여 본 연구에서는 연주기 및 계절변화에 대하여 우수한 모의 능력을 나타내는 GCM의 모의결과를 입력자료로 이용하여 일강우량을 모의하기 위한 통계학적 상세화(downscaling) 기법인 비정상성 은닉 마코프 모형을 개발하였다. 개발된 모형을 낙동강 유역에 존재하는 영주지점, 문경지점 및 구미지점의 관측강우량에 적용한 결과, 일단위 및 계절단위의 강우량의 통계적 특성을 기존 모형에 비하여 개선된 결과를 도출할 수 있었으며, 또한 개발된 모형은 극치강수량 복원에 있어서도 관측값과 보다 유사한 결과를 보여 주었다. 이러한 점에서 정확성이 확보된 GCM 계절예측자료가 입력자료로 NHMM 모형에 활용된다면 예측기반의 일강수 상세화 모형으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 이와 더불어, 기후변화 시나리오 입력자료가 사용된다면 기후변화 상세화 모형으로서도 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 응용통계연구
• /
• 제26권2호
• /
• pp.335-347
• /
• 2013

다양한 분야에서 시그널(signal) 형태로 자료들이 표현된다. 예를 들면 심전도(electrocardiogram)는 심근에서 발생하는 활동 전류를 나타내는데, 심장의 박동에 따라 수축과 이완을 반복하는 과정을 시간에 따른 활동 전류량의 변동으로 나타낸다. 현실세계에서 측정하거나 관찰되는 시그널에는 다양한 형태의 시그널들이 혼합되어 있는 경우가 흔하다. 예를 들어 오케스트라 연주의 아름다운 선율은 고유한 주파수(frequency)를 지닌 악기들의 다양한 소리로 구성되어 있으며, 각기 다른 음조(note)가 하나로 모여 완벽한 하모니를 형성하게 된다. 시그널이 정상인(stationary) 경우에 혼합된 시그널들을 분해하여 분석하는 방법에 대해 현재까지 다양하게 연구되어 왔다. 자료가 비정상(non-stationary)일 경우에는 기존의 방법론들을 적용시키기에는 한계가 있다. 비정상성 자료를 다루기 위해 Huang 등 (1998)은 경험적 모드분해법(empirical mode decomposition)이라는 방법을 제안하였다. 자료에 내포되어 있는 국소적인 파동(oscillation)을 국소 극값들(local extrema)을 식별하여 자료 적응적으로 추출한다. 경험적 모드분해법은 잡음(error)에 의해 자료가 오염되어 있는 경우에는 국소 극값들을 통하여 국소적인 파동을 추정하기 어려우며, 자료의 크기가 커짐에 따라 계산량도 크게 늘어나는 단점 등이 있다. 본 연구에서는 이차 미분을 이용하여 국소적인 파동을 식별하고 추정하는 새로운 방법론을 제시하고자 한다.

• 한국임상수의학회지
• /
• 제36권1호
• /
• pp.7-14
• /
• 2019

In South Korea, six large outbreaks of highly pathogenic avian influenza (HPAI) have occurred since the first confirmation in 2003 from chickens. For the past 15 years, HPAI outbreaks have become an annual phenomenon throughout the country and has extended to wider regions, across rural and urban environments. An understanding of the spatial epidemiology of HPAI occurrence is essential in assessing and managing the risk of the infection; however, local spatial variations of relationship between HPAI incidences in Korea and related risk factors have rarely been derived. This study examined whether spatial heterogeneity exists in this relationship, using a geographically weighted Poisson regression (GWPR) model. The outcome variable was the number of HPAI-positive farms at 252 Si-Gun-Gu (administrative boundaries in Korea) level notified to government authority during the period from January 2014 to April 2016. This response variable was regressed to a set of sociodemographic and topographic predictors, including the number of wild birds infected with HPAI virus, the number of wintering birds and their species migrated into Korea, the movement frequency of vehicles carrying animals, the volume of manure treated per day, the number of livestock farms, and mean elevation. Both global and local modeling techniques were employed to fit the model. From 2014 to 2016, a total of 403 HPAI-positive farms were reported with high incidence especially in western coastal regions, ranging from 0 to 74. The results of this study show that local model (adjusted R-square = 0.801, AIC = 954.5) has great advantages over corresponding global model (adjusted R-square = 0.408, AIC = 2323.1) in terms of model fitting and performance. The relationship between HPAI incidence in Korea and seven predictors under consideration were significantly spatially non-stationary, contrary to assumptions in the global model. The comparison between global Poisson and GWPR results indicated that a place-specific spatial analysis not only fit the data better, but also provided insights into understanding the non-stationarity of the associations between the HPAI and associated determinants. We demonstrated that an empirically derived GWPR model has the potential to serve as a useful tool for assessing spatially varying characteristics of HPAI incidences for a given local area and predicting the risk area of HPAI occurrence. Considering the prominent burden of HPAI this study provides more insights into spatial targeting of enhanced surveillance and control strategies in high-risk regions against HPAI outbreaks.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.249-256
• /
• 2019

이 논문은 재료의 전기 전도도 분포를 재구성하는 전기임피던스 단층이미지 기법(electrical impedance tomography; EIT)을 제시한다. 이 문제는 구조물 표면의 전극에서 측정된 전위와 계산된 전위의 차를 최소화하여 전기 전도도의 공간적 분포를 재구성하는 최적화 문제로 정의된다. 전류 입력 시 전위를 구하는 정해석 문제의 수학적 모델로서 완전전극모델(complete electrode model; CEM)을 사용하였다. 완전전극모델은 전기 포텐셜에 대한 라플라스 방정식과 전류 입력에 따른 경계조건들로 구성되는 경계값 문제이다. 완전전극모델 해의 정확성을 검증하기 위하여 유한요소법을 이용해 구한 원형 구조물의 전위해와 Technology Computer Aided Design(TCAD) 소프트웨어를 사용해 얻은 결과를 비교하였다. 완전전극모델의 지배방정식과 경계조건을 구속조건으로 하는 최적화 문제를 라그랑주 승수법(lagrange multiplier method)을 이용해 비구속 최적화 문제로 전환하고 라그랑지안의 1차 최적화 조건으로부터 전극에서의 전위 차를 최소화하는 최적의 전기전도도 분포를 도출하였다. 원형 균일영역의 전기 전도도 분포를 재구성하는 역해석 예제를 통해 완전전극모델 기반 EIT 프레임워크의 적용성을 검토하였다.

• 디지털융복합연구
• /
• 제18권12호
• /
• pp.87-95
• /
• 2020

인천공항은 대한민국으로 들어오거나 나가는 관문으로 나라의 이미지에 큰 영향을 미치므로 공항의 서비스 질을 유지하기 위해선 장기적인 공항 이용객 수 예측이 필요하다. 본 연구에서는 인천공항의 이용객 수요를 예측하기 위한 다양한 시계열 모형의 예측성능을 비교하였다. 인천공항 이용객 자료를 2002년 1월부터 2019년 12월까지 월 단위로 수집하여 살펴보면 일반적인 시계열자료에서 보이는 추세성과 계절성을 지니고 있다. 본 연구에서는 추세성과 계절성이 고려된 나이브 기법, 분해법, 지수 평활법, SARIMA, 그리고 PROPHET을 이용하여 단기, 중기, 장기예측 시계열모형을 비교하였다. 분석결과 단기예측은 최근 자료에 가중치를 준 지수 평활법이 우수했고 예상 2020년 연간 이용객 수는 약 7,350만명이다. 3년 후 인 2022년 중기예측은 정상성이 고려된 SARIMA모형이 우수하였고 예상 연간 이용객 수는 약 7,980만명이다. 4단계 인천공항 건설사업이 완료되는 2024년 예상 연간 여객수용 인원은 9,910만명이고 PROPHET모형이 가장 우수하였다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.163-172
• /
• 1989

본 연구는 구획경계선(區劃境界線)이 토양물리성(土壤物理性)의 공간변이(空間變異)에 미치는 영향을 알기 위하여 10년전 구획정리(區劃整理)로 논을 전전환(田轉換)한 맥류연구소(麥類硏究所)의 시험포지 화동(華東)미사질식양토(Fine clayey, mixed, mesic family of Aquic Hapludalfs)를 공시토양으로 하여 필지경계선(筆地境界線)을 횡단(橫斷)하여 토양물리성(土壤物理性)을 조사하고 조사성적을 고여(古與) 통계학적(統計學的) 방법(方法)과 지질(地質) 통계학적(統計學的) 방법(方法)으로 공간변이성을 해석하였다. 토양입경분포(土壤粒徑分布)는 10m 간격으로 $15{\times}15$ Grid의 교차 225 지점에서 채취한 토양시료를 이용하였고 포장용수량(圃場容水量), 전용적밀도(全容積密度), 포화수리전도도(飽和水理傳導度)등에 대한 물리성은 조사대상면적의 일부분에 대하여 2.5m 간격으로 $18{\times}33$ Grid의 교차지점중 594지점에서 포장조사법으로 직접 측정하였다. 시험 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 토양물리성(土壤物理性)의 변이계수(變異係數)는 4.8%에서 128.8%범위였다. 변이계수(變異係數)는 크기로 보아 포화수리전도도(飽和水理傳導度)는 고변이군(高變異群)으로 분류되었고, 전용적밀도(全容積密度)는 저변이군(低變異群) 그리고 기타 다른 물리성은 중변이군(中變異群)으로 분류할 수 있다. 2. 측정된 값의 평균치로부터 신뢰수준 95%에서 허용오차 10%이내의 정확성을 나타낼 수 있는 시료수는 포장용수량(圃場容水量)이 1개로 가장 적었고 포화수리전도도(飽和水理傳導度)는 687개로 가장 많은 시료수가 요구되었다. 기타 다른 물리성(物理性)은 6-69개의 범위를 나타내었다. 3. 도수분포곡선(度數分布曲線)과 Fractile diagram의 분석 결과 포화수리전도도(飽和水理傳導度)는 대수변환시(對數變換時) 정규분포성(正規分布性)을, 기타 다른 물리성은 실측치(實測値)가 정규분포성을 보였다. 도수분포곡선(度數分布曲線)상에서 평균치(平均値), 중앙치(中央値) 및 최빈치(最頻値)가 차이를 나타내는 특성의 산술평균(算術平均)은 곡선상의 평균에 비해 오차를 유발할 가능성이 컸다. 4. 계열상관(系列相關) 분석(分析)에 의하면 토양물리성(土壤物理性)은 모두 유의성 있는 종속성(從屬性)이 인정되었다. 자기상관(自己相關) 분석(分析) 결과(結果)는 남북방향으로 정상성(定常性)을 가지며 7.5~40m의 영향권(影響圈)을 보였고 토양 깊이간에도 차이가 있었다. 특히 토양의 깊이 50~60cm에서 대부분의 물리성이 비정상성(非定常性)을 보였다. 동서방향으로는 30㎝의 주기성(週期性)을 보이는 것이 특징적이며 구획폭(區劃幅)과 일치하여 구획에 따른 영농관리가 토양의 공간변이성(空間變異性)을 유발하는 원인들중 하나로 생각되었다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권2호
• /
• pp.107-119
• /
• 2020

본 연구는 한반도의 관측 강우자료를 기반으로 하여 과거의 가뭄 특성을 파악함과 동시에 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 활용한 장래 발생 가능한 극치 가뭄에 대한 장기전망을 수행하였다. 정량적인 가뭄 분석을 위해 기상학적 가뭄지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 적용하였으며 일단위 강우 관측 자료 및 RCP 시나리오를 단일한 장기 시계열 자료로 구축하여 1, 3, 6, 9, 12개월 지속기간의 SPI 입력인자로 활용하였다. 한반도의 지역별 가뭄특성 분석을 위한 대상 강우관측소는 1954년 시점부터 강우 자료를 보유하고 있는 12개 관측 지점을 선정하였으며, 동일 지점의 10개 GCM(General Circulation Model)을 적용하였다. 기후변화에 따른 가뭄 특성 변화 분석을 위해 강우발생일수와 총강수량에 대한 12개 강우관측소별 추세 변동 분석 및 군집화를 수행하였다. 샘플링 기법을 활용한 비정상성 빈도분석을 위해 베이지안 기반의 DE(Differential Evolution)와 MCMC(Markov Chain Monte Carlo)를 결합한 DEMC 기법을 채택하였고, 비정상성 가뭄빈도해석을 통하여 12개 지점별 SDF(Severity-Duration-Frequency) 곡선을 유도하였다. 비정상성을 가정한 장기 수문자료를 보유한 지점들의 SDF 곡선 산정을 통해 미래의 가뭄에 대한 정량적인 전망을 수행하였다. 장기시계열 자료를 보유한 12개 지점의 군집분석을 수행한 결과 Zone 1-2, 2, 3-2에 해당하는 제주를 제외한 전주, 광주, 여순, 목포, 추풍령 등에서 장래에 가뭄발생 위험이 높은 것으로 분석되었다. 장래 발생 가능한 가뭄 위험성을 정량적으로 파악함으로써 미래 가뭄관리 정책에 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.257-264
• /
• 1989

본(本) 연구는 구획경계선(區劃境界線)이 토괴(土壞)의 화학성(化學性)의 공간변이(空間變異)에 미치는 영향을 알기 위하여 10년전 구획정리로 논을 회전환(回轉換)한 맥류연구소 시험원지(試驗園地)중 화동(華東) 미사질 식양토(Fine clayey, mixed, mesic family of Aquic Hapludalfs)를 공시토양으로 하여 필지경계선(筆地境界線)을 횡단(橫斷)하여 토양화학성건(土壤化學性健)을 조사하고 각 측정자료를 고전통계적방법(古典統計的方法)과 지질통계적(地質統計的) 방법(方法)으로 각 측정치의 변이성과 공간변이성(空間變異性)을 해석하였다. 토양화학성은 $10m{\times}10m$ 등거리 정방형 gird의 225개 교차지점에서 토심 0-10cm, 25-35cm 및 50-60cm으로부터 토양시료를 채위하여 분석조사하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 토양(土壤)의 화학성(化學性)의 변이계수(變異係數)는 5.4%에서 72.7%의 범위이었다. 변이계수(變異係數)의 크기로 보아 pH는 C.V가 10% 이하인 저변이군(低變異群)에 속하였으나 기타 화학성(化學性)은 C.V.가 10-100%인 중변이군(中變異群)으로 분류(分類)되었다. 2. 측정된 평균치(平均値)로부터 신뢰수준(信賴水準) 5%의 유의수준에서 허용오차(許容誤差) 10% 이내의 정확성(正確性)을 나타낼 수 있는 시료수는 화학성중 pH는 2개로서 가장 적었으나 CEC는 10개, 치환성 Ca는 15개 전질진함량(全窒秦含量)은 32개, 치환성 Mg, K 및 Na는 각각 39, 40, 61개였으며 유가물함량은 82개로서 중간정도의 범위를 보였고 유효소산(有效燒酸)은 212개로 가장 많은 시료수가 요구되었다. 3. 도수분포곡선(度數分布曲線)과 fractile diagram의 분석결과(分析結果) 유효련산함량(有效憐酸含量)은 대수변환시(對數變換時) 정규분포성(定規分布性)으로 기타, 다른 화학성(化學性)은 정규분포성(定規分布性)으로 분류하는 것이 좋을 것으로 생각 되었다. 도수 분포곡선상에서 평균치(平均値), 중앙치(中央値) 및 최빈치(最頻値)가 차이를 나타내고 Fractile diagram상의 직선회귀식(直線回歸式)에서 실측치보다 대수변환치에서 적중률이 더 높은 화학성은 각 특성의 산술평균치가 오차를 유발할 가능성이 높았다. 4. 계렬상관(系列相關) 분석(分析)에 의하면 토양의 화학성위(化學性位)은 측정지점문(測定地點問)에 모두 유의성 있는 종응성(從膺性)이 인정되었다. 자기상관(自己相關) 분석(分析) 결과(結果) 화학성위(化學性位)은 모두 정상성(定常性)을 나타내 20-50m의 영향단(影響團)을 보여 동서방향(東西方向)보다 남북방향(南北方向)에서 비슷한 특성(特性)을 나타내는 거리 즉 영향권(影響圈)이 큰 것으로 나타나 필지(筆地)의 구획크기가 관련성성(關聯性性)이 있었다.