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CUDA 라이브러리를 이용한 위성영상 병렬처리 : NDVI 연산을 중심으로 (Parallel Processing of Satellite Images using CUDA Library: Focused on NDVI Calculation)

  • 이강훈;조명희;이원희
    • 한국지리정보학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.29-42
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    • 2016
  • 원격탐사는 넓은 지역을 직접 접촉하지 않고 정보를 취득할 수 있고 다양한 분야에 적용할 수 있음으로써 급속히 발전하게 되었다. 이에 따라 위성의 제원 또한 원격탐사의 발전과 함께 급속한 발전을 이루게 되었다. 이러한 이유로 여러 분야에서 활용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재 활용에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있지만, 자료처리에 관련된 연구가 부족한 실정이다. 예전보다 인공위성의 제원이 발전하면서 많은 양의 정보 획득이 가능해진 것과 동시에 데이터 크기 또한 매우 커졌다. 이는 과거에 비해 자료의 처리속도가 저하된다는 단점이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 병렬 처리의 한 가지 기법인 NVIDIA에서 제공하고 있는 CUDA (Compute Unified Device Architecture) 라이브러리를 활용하여 위성영상 자료처리 성능의 최적화를 목적으로 하고 있다. 본 연구의 순서는 다음과 같다. 다목적실용위성(Korea Multi-Purpose Satellite, KOMPSAT)의 영상을 크기를 기준으로 5가지 Type으로 나눈다. 이렇게 나누어진 영상을 원격탐사 분야의 한 가지 방법인 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)로 구현한다. 이때 CPU (Central Processing Unit, 중앙처리장치) 기반과 GPU (Graphic Processing Unit, 그래픽처리장치) 기반의 두 가지 방법과 상용 소프트웨어인 ArcMap을 이용하여 NDVI를 구현한다. 그리고 동일한 영상 유무를 판단하기 위해 구현된 결과 영상들을 히스토그램과 시각적으로 비교하고 CPU 버전과 GPU 버전의 처리속도를 비교 분석하였다. 연구결과 CPU 버전과 GPU 버전의 결과 영상은 ArcMap으로 구현한 영상과 시각적 그리고 히스토그램 비교를 통해 같은 결과를 나타내어 NDVI 코드는 올바르게 구현되었으며, 처리속도는 CPU보다 GPU가 약 5배 정도 빠른 것으로 확인하였다. 본 연구에서 병렬 처리의 한 기법인 CUDA 라이브러리를 활용하여 위성영상 자료처리 성능을 향상시킬 수 있었으며, 향후 NDVI와 같은 단순한 픽셀 연산 이외에도 다양한 원격탐사 기법의 적용이 필요할 것으로 사료된다.

자전거 도로의 물리적 환경에 대한 등급화 연구 -창원시 사례를 중심으로- (Classification Analysis of the Physical Environment of Bicycle Road -Focused on Chang Won City, Kyung Nam Province, S. Korea-)

  • 문호경;김동필;최송현;권진오
    • 한국환경생태학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.365-373
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    • 2014
  • 본 연구는 자전거도로 시스템이 활성화되어 있는 창원시를 대상으로 자전거 도로의 물리적 환경에 대한 공간 데이터를 구축하여 자전거도로 환경을 분석하고자 하였다. 물리적 환경을 평가하기 위한 지표는 문헌분석을 통하여 도출하였으며 각 평가 지표의 중요도 평가 및 가중치 설정을 위하여 전문가조사를 실시하였다. 최종적으로 도출된 8개의 물리적 환경 평가지표를 활용하여 현장 조사를 실시하였으며 수집된 자료는 ArcGIS Program을 이용하여 등급화 하였다. 평가지표별로 높은 점수를 획득한 구간의 면적비율은 녹시율(40%이상, 9.3%), 연결성(1.8이상, 9.8%), 자전거도로 유형(자전거 전용도로, 25.4%), 포장유형(아스팔트, 72.5%), 불법주차(무, 93.9%), 노면표시(유, 46.8%), 제한속도(30km 이하, 48.5%), 교통량(500/hr 이하, 44.3%)으로 나타났다. 8개의 평가지표를 중첩한 결과 1등급의 구간은 31-35점으로 대상지의 전체 도로 면적에서 12.4%로 나타났으며 득점요인은 도로의 유형과 녹시율로 나타났다. 또한 평균 녹시율이 35% 이상으로 나타나 자전거 이용에 있어 안전성과 쾌적성이 높은 것으로 분석되었다. 15점 미만을 획득한 5등급 구간의 경우 전체 도로면적의 24.5%를 차지하며 주요 요인은 불법 주정차, 노면표시 미비, 낮은 녹시율로 나타났다.

동중국해에서 위성에서 추정된 10년 동안의 표층 입자성 유기 탄소의 시/공간적 변화 (Spatial and Temporal Variations of Satellite-derived 10-year Surface Particulate Organic Carbon (POC) in the East China Sea)

  • 손영백;이태희;최동림;장성태;김철호;안유환;유주형;김문구;정섬규
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.421-437
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    • 2010
  • SeaWiFS자료를 Maximum Normalized Difference Carbon Index(MNDCI) 알고리즘을 이용하여 추정된 particulate organic carbon(POC)는 장강에서 유입된 담수의 영향을 받는 동중국해에서 시/공간적 해양환경 변화를 조사하는데 사용했다. 10년 평균한 POC 농도는 (1997년-2007년) 뚜렷한 계절적 변화를 보인다. POC 경년 변화는 전체 지역 평균값과 표준편차를 이용하여 세 개의 지역으로 나누어 평균한 결과에서 1998년 이후 꾸준한 감소를 보이는 장강과는 달리 감소되는 경향이 관측되지 않았다. 자세한 POC 시/공간적인 변화를 관측하기 위하여, 2000년부터 2007년까지 여름철 (6월-9월) 자료를 선정하여 empirical orthogonal function(EOF) 분석을 실시하였다. 첫 번째 성분은 장강으로부터 유입되는 담수의 영향으로 공간적인 변화가 이루어졌다. 두 번째 성분은 장강의 유출량과는 약한 상관관계를 보이고, 공간적으로 남-북 방향의 변화가 관측되었다. 2000년부터 2003년까지 상대적으로 높은 POC 분포는 연구지역 남쪽 부분에서 나타난다. 2004년부터 2007년까지 이런 변화는 연구지역 북쪽 부분에서 관측되었다. 장기적인 변화는 방류량의 감소에 의한 영향보다는 공간적인 변화에 기인한 것으로 사료되며, 이는 현장 관측자료에서 유사한 결과를 보였다.

한국과 일본 안경산업의의 경쟁력 비교 (Competitiveness Comparison between Korea and Japan in the Spectacles Industry)

  • 임준형;현승철
    • 한국안광학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.19-23
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    • 2010
  • 목적: 본 고는 한국 안경산업의 대 일본 경쟁력을 평가하는데 목적이 있다. 방법: 대 일본 안경산업의 경쟁력을 평가하기 위해서 시장점유율지수, 무역특화지수, 시장비교우위지수를 이용하여 수출경쟁력 지수를 분석한다. 결과: 한국 안경산업의 대 일본 시장비교우위지수 결과를 보면 안경렌즈와 콘택트렌즈가 경쟁력이 있는 것으로 나타났고, 또한 대 일본 무역특화지수 결과도 마찬가지로 안경렌즈와 콘택트렌즈가 수출경쟁력이 있는 것으로 나타났다. 결론: 따라서 한국 안경산업의 대 일본 주요 수출품목으로는 안경렌즈와 콘택트렌즈의 수출을 강화하면서 우리의 안경산업 이이지를 개선하는 것이 선행되어야 하며, 이후에 다른 품목으로 수출을 확대해가는 전략이 필요하다.

Optimal Poultry Litter Management through GIS-based Transportation Analysis System

  • Kang, M.S.;Srivastava, P.;Fulton, J.P.;Tyson, T.;Owsley, W.F.;Yoo, K.H.
    • 한국농공학회논문집
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    • 제48권7호
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    • pp.73-86
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    • 2006
  • Concentrated poultry production in the State of Alabama, U.S.A. results in excessive poultry litter. Application of poultry litter to pastures and row crops serves as a cheap alternative to commercial fertilizer. However, over the years, poultry litter application to perennial forage crops in the Appalachian Plateau region of North Alabama has resulted in phosphorus (P) buildup in soils. Phosphorus index (P-index) and comprehensive nutrient management plans (CNMP) are often used as a best management practice (BMP) for proper land application of litter. Because nutrient management planning is often not done for small animal feeding operations (AFOs), and also because, in case of excess litter, litter transportation infrastructure has not been developed, over application of poultry litter to near by area is a common practice. To alleviate this problem, optimal poultry litter management and transportation infrastructure needs to be developed. This paper presents a methodology to optimize poultry litter application and transportation through efficient nutrient management planning and transportation network analysis. The goal was accomplished through implementation of three important modules, a P-Index module, a CNMP module, and a transportation network analysis module within ArcGIS, a Geographic Information System (GIS). The CNMP and P-Index modules assist with land application of poultry litter at a rate that is protective of water quality, while the transportation network analysis module helps transport excess litter to areas requiring litter in the Appalachian Plateau and Black Belt (a nutrient-deficient area) regions. Once fully developed and implemented, such a system will help alleviate water quality problems in the Appalachian Plateau region and poor soil fertility problems in the Black Belt region by optimizing land application and transportation. The utility of the methodology is illustrated through a hypothetical case study.

폐암 환자의 정위적 체부 방사선 치료 시 IntraFraction CBCT를 이용한 치료 중 자세 오차 교정에 대한 고찰 (An investigation Of IntraFraction Motion Correction For Lung Stereotactic Body Radiation Therapy By Using IntraFraction Cone Beam Computed Tomography)

  • 송형석;조강철;박효국;윤종원;조정희
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.67-74
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    • 2019
  • 목 적: 폐암 환자의 정위적 체부 방사선 치료를 시행하는 동안 발생할 수 있는 표적의 움직임을 치료 중 CBCT를 사용하여 표적의 위치 변화를 재보정함으로써 긴 치료 시간에 의해 발생하는 치료 중 자세 오차를 교정하는데 목적이 있다. 대상 및 방법: 본원에서 시행한 폐암 정위적 체부 방사선 치료 시 치료 계획상 치료 Arc가 2개로 구성된 환자 14명의 데이터를 후향적으로 분석하였다. 치료 중 CBCT를 사용하여 영상을 획득하여 발생한 치료 중 자세 변화(IntraFraction Motion; IFM)를 분석하고 발생한 오차만큼 Arccheck 팬텀에 역으로 오차를 만들어 선량 분석을 실시하였다. 결 과: 첫번째 치료 중 CBCT의 Translation(x, y, z) 방향의 평균, 표준편차 그리고 최대 오차 값은 x(LR) 축에서 $0.16{\pm}0.05cm$, 0.72 cm, y(SI) 축에서 $0.2{\pm}0.14cm$, 1.26 cm, z(AP) 축에서 $0.24{\pm}0.08cm$, 0.82 cm로 나타났다. Rotation(x, y, z) 방향은 x(pitch) 축에서 $0.84{\pm}0.23^{\circ}$, $2.8^{\circ}$, y(yaw) 축에서 $0.72{\pm}0.23^{\circ}$, $2.5^{\circ}$, z(roll) 축에서 $0.7{\pm}0.19^{\circ}$, $2^{\circ}$로 나타났다. 두번째 치료 중 CBCT의 Translation(x, y, z) 방향의 평균, 표준편차 그리고 최대 오차 값은 x(LR) 축에서 $0.1{\pm}0.04cm$, 0.37 cm, y(SI) 축에서 $0.14{\pm}0.17cm$, 2 cm, z(AP) 축에서 $0.12{\pm}0.04cm$, 0.5 cm로 나타났다. Rotation(x, y, z) 방향은 x(pitch) 축에서 $0.45{\pm}0.12^{\circ}$, $1.3^{\circ}$, y(yaw) 축에서 $0.37{\pm}0.1^{\circ}$, $1^{\circ}$, z(roll) 축에서 $0.35{\pm}0.1^{\circ}$, $1.2^{\circ}$로 나타났다. IFM 값만큼 오차를 적용한 선량 비교에서 점 선량 값은 평균 $5.2{\pm}4.2%$의 차이가 발생했으며 감마 값은 $82.64{\pm}10.51%$로 나타났다. 결 론: 정위적 방사선 치료를 시행하는 폐암 환자의 있어서 치료 시간이 길어짐에 따라 발생하는 치료 중 자세오차의 크기를 줄이기 위해 개별 Arc CBCT를 사용해 추가적 자세 오차 교정을 하는 것이 치료 정확성과 효율성을 높일 것으로 사료된다.

Planning and Dosimetric Study of Volumetric Modulated Arc Based Hypofractionated Stereotactic Radiotherapy for Acoustic Schwannoma - 6MV Flattening Filter Free Photon Beam

  • Swamy, Shanmugam Thirumalai;Radha, Chandrasekaran Anu;Arun, Gandhi;Kathirvel, Murugesan;Subramanian, Sai
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제16권12호
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    • pp.5019-5024
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    • 2015
  • Background: The purpose of this study was to assess the dosimetric and clinical feasibility of volumetric modulated arc based hypofractionated stereotactic radiotherapy (RapidArc) treatment for large acoustic schwannoma (AS >10cc). Materials and Methods: Ten AS patients were immobilized using BrainLab mask. They were subject to multimodality imaging (magnetic resonance and computed tomography) to contour target and organs at risk (brainstem and cochlea). Volumetric modulated arc therapy (VMAT) based stereotactic plans were optimized in Eclipse (V11) treatment planning system (TPS) using progressive resolution optimizer-III and final dose calculations were performed using analytical anisotropic algorithm with 1.5 mm grid resolution. All AS presented in this study were treated with VMAT based HSRT to a total dose of 25Gy in 5 fractions (5fractions/week). VMAT plan contains 2-4 non-coplanar arcs. Treatment planning was performed to achieve at least 99% of PTV volume (D99) receives 100% of prescription dose (25Gy), while dose to OAR's were kept below the tolerance limits. Dose-volume histograms (DVH) were analyzed to assess plan quality. Treatments were delivered using upgraded 6 MV un-flattened photon beam (FFF) from Clinac-iX machine. Extensive pretreatment quality assurance measurements were carried out to report on quality of delivery. Point dosimetry was performed using three different detectors, which includes CC13 ion-chamber, Exradin A14 ion-chamber and Exradin W1 plastic scintillator detector (PSD) which have measuring volume of $0.13cm^3$, $0.009cm^3$ and $0.002cm^3$ respectively. Results: Average PTV volume of AS was 11.3cc (${\pm}4.8$), and located in eloquent areas. VMAT plans provided complete PTV coverage with average conformity index of 1.06 (${\pm}0.05$). OAR's dose were kept below tolerance limit recommend by American Association of Physicist in Medicine task group-101(brainstem $V_{0.5cc}$ < 23Gy, cochlea maximum < 25Gy and Optic pathway <25Gy). PSD resulted in superior dosimetric accuracy compared with other two detectors (p=0.021 for PSD.

Evaluation of the hybrid-dynamic conformal arc therapy technique for radiotherapy of lung cancer

  • Kim, Sung Joon;Lee, Jeong Won;Kang, Min Kyu;Kim, Jae-Chul;Lee, Jeong Eun;Park, Shin-Hyung;Kim, Mi Young;Lee, Seoung-Jun;Moon, Soo-Ho;Ko, Byoung-Soo
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제36권3호
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    • pp.241-247
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    • 2018
  • Purpose: A hybrid-dynamic conformal arc therapy (HDCAT) technique consisting of a single half-rotated dynamic conformal arc beam and static field-in-field beams in two directions was designed and evaluated in terms of dosimetric benefits for radiotherapy of lung cancer. Materials and Methods: This planning study was performed in 20 lung cancer cases treated with the VERO system (BrainLAB AG, Feldkirchen, Germany). Dosimetric parameters of HDCAT plans were compared with those of three-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) plans in terms of target volume coverage, dose conformity, and sparing of organs at risk. Results: HDCAT showed better dose conformity compared with 3D-CRT (conformity index: 0.74 ± 0.06 vs. 0.62 ± 0.06, p < 0.001). HDCAT significantly reduced the lung volume receiving more than 20 Gy (V20: 21.4% ± 8.2% vs. 24.5% ± 8.8%, p < 0.001; V30: 14.2% ± 6.1% vs. 15.1% ± 6.4%, p = 0.02; V40: 8.8% ± 3.9% vs. 10.3% ± 4.5%, p < 0.001; and V50: 5.7% ± 2.7% vs. 7.1% ± 3.2%, p < 0.001), V40 and V50 of the heart (V40: 5.2 ± 3.9 Gy vs. 7.6 ± 5.5 Gy, p < 0.001; V50: 1.8 ± 1.6 Gy vs. 3.1 ± 2.8 Gy, p = 0.001), and the maximum spinal cord dose (34.8 ± 9.4 Gy vs. 42.5 ± 7.8 Gy, p < 0.001) compared with 3D-CRT. Conclusions: HDCAT could achieve highly conformal target coverage and reduce the doses to critical organs such as the lung, heart, and spinal cord compared to 3D-CRT for the treatment of lung cancer patients.

지반의 지질공학적 특성분석을 위한 GIS 활용 연구 (GIS technology for geotechnical estimation of ground foundation)

  • 김윤종;김원영;유일현
    • Spatial Information Research
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    • 제2권1호
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    • pp.39-46
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    • 1994
  • 지반의 지질공학 특성분석을 위하여는 일반적으로 여러 방법들에 의하여 얻어진 다양한 지질공학 자료들이 각각 독립적으로 처리, 분석되며, 그렇게 분산되어 재처리, 가공된 자료들을 기초로 지반 설계가 이루어지고 있다. 금번 연구에서는 이러한 지질공학 자료들을 GIS에 의하여 설계된 환경지질정보시스템(Enviromental Geologic Information System)내에서 하나의 종합적 데이타베이스로 구축하여 지반의 지질공학 특성을 3차원적으로 분석할 수 있게 하였다. 이를 위하여 많은 양의 환경지질, 지질공학 정보들이 수치화 및 분석 과정을 거쳐 본 시스템 내에서 재생산되었다. 최종적으로 작성된 지반의 지질공학 특성 분석도(Geotechnical Estimation Index Map)는 지반의 안정성 및 기초 처리를 위한 1차 분석 도면이며, 개발사업이 수행되는 지역의 토지 이용 계획이나 지질공학적 문제점을 해결하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

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한국과 해외 우수 제조기업의 공급사슬 통합 현황에 대한 탐색적 고찰 : 자동차, 전자, 기계산업을 중심으로 (An Exploratory Comparison of Supply Chain Integration Practices of Korean and International Manufacturing Plants in Automotive, Electronics, and Machinery Industries)

  • 허대식;김길선;최정욱
    • 한국경영과학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.101-118
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    • 2008
  • This study compares supply chain integration practices of high performing manufacturing plants in Korea and those in the U.S., Japan, and six European countries. Data were drawn from the High Performance Manufacturing(HPM) Round 3, a joint data-collection effort on manufacturing and supply chain management. Specifically, in the automotive, electronics, and machinery industries, we selected twenty Korean plants with high performance reputation and chose the same number of non-Korean plants(HPM top 20), based upon their competitive manufacturing capability index and customer satisfaction index. The Korean plants do not significantly differ from HPM top 20 plants in that internal value creation activities are coordinated and integrated at the corporate level and between plants. The Korean plants, however, demonstrated more integration with suppliers than with customers, and only the two of them were classified as 'outward facing', which pursues greater integration with both customers and suppliers. Unbalanced and lower integration with customers of the Korean plants was attributed to the lower than expected manufacturing capability and customer satisfaction. Implications for supply chain professionals were discussed.