• 제목/요약/키워드: average slope

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Deep Neural Network와 Convolutional Neural Network 모델을 이용한 산사태 취약성 매핑 (Landslide Susceptibility Mapping Using Deep Neural Network and Convolutional Neural Network)

  • 공성현;백원경;정형섭
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_2호
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    • pp.1723-1735
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    • 2022
  • 산사태는 가장 널리 퍼진 자연재해 중 하나로 인명 및 재산피해 뿐만 아니라 범 국가적 차원의 피해를 유발할 수 있기 때문에 효과적인 예측 및 예방이 필수적이다. 높은 정확도를 갖는 산사태 취약성도를 제작하려는 연구는 꾸준히 진행되고 있으며 다양한 모델이 산사태 취약성 분석에 적용되어 왔다. 빈도비 모델, logistic regression 모델, ensembles 모델, 인공신경망 등의 모델과 같이 픽셀기반 머신러닝 모델들이 주로 적용되어 왔고 최근 연구에서는 커널기반의 합성곱신경망 기법이 효과적이라는 사실과 함께 입력자료의 공간적 특성이 산사태 취약성 매핑의 정확도에 중요한 영향을 미친다는 사실이 알려졌다. 이러한 이유로 본 연구에서는 픽셀기반 deep neural network (DNN) 모델과 패치기반 convolutional neural network (CNN) 모델을 이용하여 산사태 취약성을 분석하는 것을 목적으로 한다. 연구지역은 산사태 발생 빈도가 높고 피해가 큰 인제, 강릉, 평창을 포함한 강원도 지역으로 설정하였고, 산사태 관련인자로는 경사도, 곡률, 하천강도지수, 지형습윤지수, 지형위치 지수, 임상경급, 임상영급, 암상, 토지이용, 유효토심, 토양모재, 선구조 밀도, 단층 밀도, 정규식생지수, 정규수분지수의 15개 데이터를 이용하였다. 데이터 전처리 과정을 통해 산사태관련인자를 공간데이터베이스로 구축하였으며 DNN, CNN 모델을 이용하여 산사태 취약성도를 작성하였다. 정량적인 지표를 통해 모델과 산사태 취약성도에 대한 검증을 진행하였으며 검증결과 패치기반의 CNN 모델에서 픽셀기반의 DNN 모델에 비해 3.4% 향상된 성능을 보였다. 본 연구의 결과는 산사태를 예측하는데 사용될 수 있고 토지 이용 정책 및 산사태 관리에 관한 정책 수립에 있어 기초자료 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

한지 내절 강도 시험의 측정조건 제안 (Proposal of the Measurement Conditions for Hanji-Determination Folding Endurance)

  • 김명남;김지원;손하늘;정선화
    • 보존과학회지
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    • 제37권6호
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    • pp.689-700
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    • 2021
  • 본 연구는 수초지의 한지에 있어서도 다양한 평량에 맞는 기본적인 내절도 측정조건이 요구됨에 따라 내절도 범위 부합과 측정시간 단축을 목적으로 하였다. 연구대상으로 평량 17 g/m2, 30 g/m2, 45 g/m2에 해당하는 외발초지 6종과 쌍발초지 6종, 평량 75 g/m2 복사지 1종 등 총 13종을 선정하고 발촉방향(LD), 발끈방향(CD)으로 각 24매씩 준비하였다. 연구방법으로 종이-내절 강도 시험에 따라 4연식 MIT 내절도 측정기를 이용하여 하중별(14.72 N, 9.81 N, 4.91 N) 내절도 실험과 시편폭별(15 mm, 10 mm, 5 mm) 내절도 실험을 순차 수행하였다. 연구결과, 평량 17 g/m2~45 g/m2 범위의 한지에 대하여 하중 4.91 N 조건과 시편폭 15 mm, 10 mm 조건이 내절도 기준범위인 10~10000회에 부합하였으며, 특히 시편폭 10 mm에 하중 4.91 N 조건이 내절도의 범위 축소와 측정시간 단축이 가능하였다. 또한, 평균값 기준 하중별 내절도 추세선과 시편폭별 내절도 추세선의 감소기울기를 통해 하중 범위, 시편폭 범위 내의 내절도 예측이 가능해졌다. 하중 4.91 N, 시편폭 15 mm 조건에서도 비교군의 내절도가 35~17723회로 기준범위 10~10000회를 크게 상회하므로 내절도 기준범위 부합과 측정시간 단축을 고려하여 하중 4.91 N, 시편폭 10 mm의 내절도 측정조건을 제안한다.

SSP 시나리오 상세화 자료 기반 생태기후지수를 활용한 고로쇠나무 분포 예측 (Prediction of Acer pictum subsp. mono Distribution using Bioclimatic Predictor Based on SSP Scenario Detailed Data)

  • 김휘문;김채영;조재필;허지나;송원경
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제9권3호
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    • pp.163-173
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    • 2022
  • 기후변화는 종의 생물계절 및 지리적 분포 변화에 많은 영향을 미치는 핵심 요인으로 생태 분야에서는 취약성 평가를 위해 생물의 생리적 특성과 가장 관련이 높은 생태기후지수 (BioClimatic predictor, 이하 BioClim)를 사용하고 있다. 그러나, Shared Socio-economic Pathways (SSPs) 시나리오에 대한 GCM별 미래 기간 기후평균값 이외에 BioClim 값들은 제공되지 않고 있다. 본 연구는 농촌진흥청에서 생산한 1 km 해상도의 SSPs 시나리오 상세화 자료를 이용하여 국내 여건에 적합한 BioClim 자료를 생산하고, 해당 자료를 기반으로 종 분포모형을 적용하여 주로 남부 및 경상북도, 강원도 및 습한 지역에서 생육 환경이 적합한 고로쇠나무의 기준년대 (1981 - 2010년) 및 미래년도 (2011 - 2100년)에 대해 30년 단위로 적합 서식지 분포를 예측했다. 전국자연환경조사자료를 통해 총 819개 지점에서 고로쇠나무 출현 자료를 수집했다. MaxEnt 모형의 성능을 높이기 위해 모형의 매개 변수 (LQH-1.5)를 최적화하고 상세화된 Biolicm 7개 지수와 지형지수 5개를 MaxEnt 모델에 적용했다. 국내 고로쇠나무 분포는 배수, 연 강수량 (Bio12), 경사가 크게 기여하는 것으로 나타났다. 적습하고 비옥한 토양을 선호하는 생육 특성이 반영된 결과로 기후 요인의 영향은 크지 않았다. 이에 따라 기준년도에 고로쇠나무의 높은 수준 적합 서식지는 우리나라 면적의 3.41%, 근미래 (2011 - 2040년) 및 먼미래 (2071 - 2100년)에서 SSP1-2.6은 0.01%, 0.02%를 차지하여 점차 감소하였으나, SSP5-8.5에서는 각각 0.01%, 0.72%로 오히려 기준년도 대비 근미래에는 감소되다가 먼미래로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였다. 본 연구는 기후변화에 보다 적응이 수월한 식생의 미래 분포 양상을 확인한 연구로 기후변화 적응 종이 미래 산림 복원 등에 활용 가능한 기초 연구로 의의가 있다.

동시베리아해 대륙붕에서 산출되는 망가니즈단괴의 수심에 따른 형태학적·지화학적 특성 변화 (Variations in Morphological and Geochemical Characteristics in Manganese Nodules from the East Siberian Arctic Shelf with Varying Water Depths)

  • 구효진;조현구;이상미;임기택;김효임
    • 자원환경지질
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    • 제56권1호
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    • pp.1-11
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    • 2023
  • 이번 연구에서는 2021년 ARA12B 탐사를 통해 동시베리아해 대륙붕의 서로 다른 수심을 갖는 2개의 정점에서 수집한 망가니즈단괴 440개[ARA12B-St52 (150 m, n = 239), ARA12B-St58i (73 m, n = 201)]에 대하여 형태학적·지화학적 분석을 수행하고, 수심에 따른 단괴의 특성 변화를 고찰하였다. 단괴의 크기는 두 정점 모두에서 3 cm 이상의 크기가 일반적이다. 그러나 단괴의 외형적 특징은 수심에 따라 크게 차이가 있다. 수심 150 m에서 획득된 단괴의 일반적인 형태는 거친 표면조직을 가지는 갈색-흑색의 판상형, 원통형 및 타원체형이다. 반면, 수심 73 m에서 회수된 단괴들은 매끄러운 표면을 가지는 노랑-갈색의 판상형 단괴가 대부분을 차지한다. 또한 단괴의 내부조직, 공극률 및 구성원소와 관련이 있는 크기와 무게 간 추세선의 기울기는 150 m의 단괴의 경우 약 1.60, 83 m 단괴는 약 0.84로 큰 차이가 있음이 확인되었다. 이는 단괴의 내부조직 및 화학조성에 차이로부터 기인한다. 단괴의 내부조직과 화학조성 분석 결과, 수심 150 m의 단괴들은 핵을 중심으로 두꺼운 Mn층과 얇은 Fe층들로 이루어진 반면, 83 m의 단괴들은 핵을 중심으로 얇은 Mn 및 Fe층이 교호하며 성장한다. 마이크로 X선 형광분석(µ-XRF)을 통해 단괴의 절개면에서 분석된 평균 화학조성은 150 m 단괴의 경우 Mn 40.6 wt%, Fe 5.2 wt%, Mn/Fe 비 7.9이며, 83 m 단괴의 경우 Mn 10.3 wt%, Fe 19.0 wt%, Mn/Fe 비 0.6이다. 타 해역 단괴들의 화학조성과 비교한 결과 수심 150 m에서 회수된 단괴의 조성은 태평양의 페루 분지의 단괴들과 유사한 반면, 83 m에서 획득된 단괴의 조성은 태평양의 쿡 섬 또는 발트해의 단괴들과 유사하다. 관찰된 단괴들의 형태학적·지화학적 특성은 두 정점에서 뚜렷한 차이를 나타내며, 이는 북극해 대륙붕의 수심에 따라 단괴의 형성 당시의 환경적 조건에 명확한 차이가 있음을 지시한다.

봉선사천의 참갈겨니(Zacco koreanus) 재도입 개체군과 원개체군(조종천, 수동천) 간 생태학적 특징 (Ecological Characteristic between the Re-introduction Population and the Original Population (Jojong Stream, Sudong Stream) of Zacco koreanus in the Bongseonsa Stream, Korea)

  • 왕주현;최준길;이혁제;이황구
    • 한국환경생태학회지
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    • 제31권6호
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    • pp.537-548
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    • 2017
  • 본 연구는 봉선사천에 재도입된 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군과 복원 개체군의 원 서식처인 조종천과 수동천의 종조성 및 하천 수환경을 평가하고, 하천별 서식하고 있는 참갈겨니의 생육상태 및 생식능력을 비교 분석하고자 하였다. 현지조사는 참갈겨니의 산란시기를 고려하여 2016년 6월에 조사를 실시하였다. 물리적 수환경 분석 결과 하천별 모두 고도, 유폭, 수심의 차이는 적은 것으로 나타났으며, 하상구조는 Boulder, Cobble, Pebble의 비율이 높은 것으로 조사되었다. 이화학적 수환경 분석 결과 수온, pH, DO, BOD, EC 항목에서 하천별 모두 뚜렷한 차이를 보이지는 않는 것으로 분석되었다. 어류상 조사결과 봉선사천에서 총 3과 11종 530개체가 출현하였으며, 조종천에서 총 4과 12종 293개체, 수동천에서 총 4과 11종 361개체가 채집되었다. 하천별 모두 참갈겨니가 우점하고, 피라미(Zacco platypus)가 아우점하는 것으로 나타났다. 한국고유종은 하천별 모두 각각 6종씩 출현하여 50.0% 이상의 높은 고유종 빈도를 보였다. 군집지수 분석결과 평균 우점도지수는 0.63(${\pm}0.05$, BS)~0.72(${\pm}0.01$, JJ), 평균 다양도지수는 1.55(${\pm}0.06$, JJ)~1.78(${\pm}0.11$, BS), 평균 균등도지수는 0.71(${\pm}0.03$, JJ)~0.76(${\pm}0.02$, BS), 평균 풍부도지수는 1.61(${\pm}0.33$, JJ)~1.73(${\pm}0.24$, SD)의 범위로 분석되어 조사하천별 군집지수의 차이는 적은 것으로 나타났다. 유사도 분석결과 75.4%의 유사성을 기준으로 A와 B 두 개의 Group으로 구분되었으며, 조사지점별 어류상이 유사한 것으로 분석되었다. 정량적 서식처 평가 지수(QHEI) 분석 결과 QHEI는 평균 151.0(${\pm}46.0$)으로 양호한 서식처 환경을 가지고 있는 것으로 분석되었다. 참갈겨니 개체군의 Length-weight 분석 결과 복원 개체군과 원 서식처 개체군의 회귀계수 b값이 3.0 이상으로 나타났으며, 비만도 지수 기울기는 양의 기울기를 갖는 것으로 분석되었다. 또한 복원 개체군에 비해 상대적으로 원서식처 개체군의 회귀계수 b값 및 비만도 지수 기울기가 높은 것으로 나타났다. 참갈겨니 개체군의 Length frequency 분포를 분석한 결과 하천별 모두 안정적인 생활사를 유지하고 있는 것으로 분석되었으나 상대적으로 1년생 개체군에서 복원 개체군 보다는 원 서식처 개체군의 성장속도가 빠른 것으로 나타났다. 생식소중량 지수(GSI) 분석 결과 상대적으로 수컷과 암컷 모두 원 서식처인 조종천과 수동천의 개체군 보다 봉선사천 참갈겨니의 GSI median 값이 높은 것으로 분석되었다.

불량환경하(不良環境下)에서의 제초제(除草劑) 약해(藥害)와 경감기술(輕減技術) (Herbicidal Phytotoxicity under Adverse Environments and Countermeasures)

  • 권용웅;황형식;강병화
    • 한국잡초학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.210-233
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    • 1993
  • The herbicide has become indispensable as much as nitrogen fertilizer in Korean agriculture from 1970 onwards. It is estimated that in 1991 more than 40 herbicides were registered for rice crop and treated to an area 1.41 times the rice acreage ; more than 30 herbicides were registered for field crops and treated to 89% of the crop area ; the treatment acreage of 3 non-selective foliar-applied herbicides reached 2,555 thousand hectares. During the last 25 years herbicides have benefited the Korean farmers substantially in labor, cost and time of farming. Any herbicide which causes crop injury in ordinary uses is not allowed to register in most country. Herbicides, however, can cause crop injury more or less when they are misused, abused or used under adverse environments. The herbicide use more than 100% of crop acreage means an increased probability of which herbicides are used wrong or under adverse situation. This is true as evidenced by that about 25% of farmers have experienced the herbicide caused crop injury more than once during last 10 years on authors' nationwide surveys in 1992 and 1993 ; one-half of the injury incidences were with crop yield loss greater than 10%. Crop injury caused by herbicide had not occurred to a serious extent in the 1960s when the herbicides fewer than 5 were used by farmers to the field less than 12% of total acreage. Farmers ascribed about 53% of the herbicidal injury incidences at their fields to their misuses such as overdose, careless or improper application, off-time application or wrong choice of the herbicide, etc. While 47% of the incidences were mainly due to adverse natural conditions. Such misuses can be reduced to a minimum through enhanced education/extension services for right uses and, although undesirable, increased farmers' experiences of phytotoxicity. The most difficult primary problem arises from lack of countermeasures for farmers to cope with various adverse environmental conditions. At present almost all the herbicides have"Do not use!" instructions on label to avoid crop injury under adverse environments. These "Do not use!" situations Include sandy, highly percolating, or infertile soils, cool water gushing paddy, poorly draining paddy, terraced paddy, too wet or dry soils, days of abnormally cool or high air temperature, etc. Meanwhile, the cultivated lands are under poor conditions : the average organic matter content ranges 2.5 to 2.8% in paddy soil and 2.0 to 2.6% in upland soil ; the canon exchange capacity ranges 8 to 12 m.e. ; approximately 43% of paddy and 56% of upland are of sandy to sandy gravel soil ; only 42% of paddy and 16% of upland fields are on flat land. The present situation would mean that about 40 to 50% of soil applied herbicides are used on the field where the label instructs "Do not use!". Yet no positive effort has been made for 25 years long by government or companies to develop countermeasures. It is a really sophisticated social problem. In the 1960s and 1970s a subside program to incoporate hillside red clayish soil into sandy paddy as well as campaign for increased application of compost to the field had been operating. Yet majority of the sandy soils remains sandy and the program and campaign had been stopped. With regard to this sandy soil problem the authors have developed a method of "split application of a herbicide onto sandy soil field". A model case study has been carried out with success and is introduced with key procedure in this paper. Climate is variable in its nature. Among the climatic components sudden fall or rise in temperature is hardly avoidable for a crop plant. Our spring air temperature fluctuates so much ; for example, the daily mean air temperature of Inchon city varied from 6.31 to $16.81^{\circ}C$ on April 20, early seeding time of crops, within${\times}$2Sd range of 30 year records. Seeding early in season means an increased liability to phytotoxicity, and this will be more evident in direct water-seeding of rice. About 20% of farmers depend on the cold underground-water pumped for rice irrigation. If the well is deep over 70m, the fresh water may be about $10^{\circ}C$ cold. The water should be warmed to about $20^{\circ}C$ before irrigation. This is not so practiced well by farmers. In addition to the forementioned adverse conditions there exist many other aspects to be amended. Among them the worst for liquid spray type herbicides is almost total lacking in proper knowledge of nozzle types and concern with even spray by the administrative, rural extension officers, company and farmers. Even not available in the market are the nozzles and sprayers appropriate for herbicides spray. Most people perceive all the pesticide sprayers same and concern much with the speed and easiness of spray, not with correct spray. There exist many points to be improved to minimize herbicidal phytotoxicity in Korea and many ways to achieve the goal. First of all it is suggested that 1) the present evaluation of a new herbicide at standard and double doses in registration trials is to be an evaluation for standard, double and triple doses to exploit the response slope in making decision for approval and recommendation of different dose for different situation on label, 2) the government is to recognize the facts and nature of the present problem to correct the present misperceptions and to develop an appropriate national program for improvement of soil conditions, spray equipment, extention manpower and services, 3) the researchers are to enhance researches on the countermeasures and 4) the herbicide makers/dealers are to correct their misperceptions and policy for sales, to develop database on the detailed use conditions of consumer one by one and to serve the consumers with direct counsel based on the database.

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