• 제목/요약/키워드: inversion modeling

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어드조인트 연산으로서의 역시간 구조보정 연산자 유도 (Derivation of Reverse-Time Migration Operator as Adjoint Operation)

  • 지준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제10권2호
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    • pp.111-123
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    • 2007
  • 본 논문에서는 파동장 외삽(wavefield extrapolation)의 방향을 단순히 역시간(reverse time)으로 하여 적용하는 기존의 역시간 구조보정법(reverse time migration method)이 아닌, 묵시적으로 가정된 순방향 모델링(forward modeling) 연산자에 대한 정확한 어드조인트(adjoint) 연산자로서의 역시간 구조보정 연산자를 유도한다. 어드조인트 연산자를 얻는 방법으로는 우선 해당하는 순방향 연산자를 명시적인 행렬식의 형태로 정의하고 이에 대한 전치행렬식을 구한 후, 이러한 전치행렬식에 해당하는 연산자를 정의하는 접근법을 사용하였다. 정확한 어드조인트 관계에 있는 역시간 구조보정 연산자는 기존의 역시간 구조보정 연산자와 마찬가지로 구조보정의 목적으로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 최소자승 구조보정(Least-squares migration)과 같은 역산을 통해서 지하구조 영상화를 할 때 필요로 하는 어드조인트 연산자를 정확하게 구현 할 수 있어 보다 정확한 역산 결과를 얻게 해준다.

수중 주파수영역표면파괴기법의 역해석 과정에서 적용되는 파동해석기법 (Theoretical Modeling of Surface Wave Propagation for SASW Testing Method)

  • 이병식
    • 지구물리
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    • 제3권4호
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    • pp.251-260
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    • 2000
  • 수중 SASW 실험에서 얻은 표면파의 실험분산곡선으로부터 지반의 강성을 추정하기 위한 역해석 과정에서 적용할 수 있는 파동해석기법인 로드해석법(2차원 해석법)과 변위해석법(3차원 해석법)의 적용성을 평가하였다. 그 결과 지반의 강성이 깊이에 따라 점진적으로 증가하고 지반 강성이 비교적 낮아 그 압축파 속도가 물의 압축파 속도보다 느린 경우에 대해서는 고유치 해석법을 적용할 수 있었다. 그러나 지반의 강성이 크거나 깊이에 따른 지반강설의 변화가 역전되는 경우에는 고차모트의 영향이나 고유치가 복소수가 되는 등의 문제가 발생하게 되므로 고유치 해석법으로 적절한 이론분산곡선을 얻을 수 없는 경우가 많고, 이 경우에는 변위해석법을 적용하여야 한다는 결론을 얻었다. 한편 수중 SASW 현장실험으로부터 얻은 결과를 제안된 변위해석법을 이용하여 분석한 결과 지반의 강성주상을 적절하게 추정한 수 있어 수중 SASW 실험의 현장 적용성을 확인할 수 있었다.

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2차원 전기비저항 탐사를 위한 변형된 전극배열법에 관한 연구 (A Study on the Modified Electrode Arrays in Two-Dimensional Resistivity Survey)

  • 김정호;이명종;송윤호;정승환
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제4권3호
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    • pp.59-69
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    • 2001
  • 2차원 전기비저항 탐사에 일반적으로 사용되는 전극배열들의 단점을 보완하기 위해 단극과 쌍극자를 사용하는 기존의 전극배열로부터 5 종류의 변형된 전극배열법을 제안하였다. 변형된 단극 배열법은 원거리 접지전극이 필요한 단극 배열법의 비효율성을 보완하기 위한 전극배열법이다. 4 종류의 쌍극자를 이용하는 변형된 전극배열법은 쌍극자 또는 단극-쌍극자 배열이 갖는 문제점, 즉 낮은 측정값에 의한 낮은 신호대 잡음비를 개선하여 높은 측정값의 획득이 가능하도록 설계하였다. 수치 모델링과 2차원 역산을 이용한 수치 실험을 수행하였으며, 전기적 잡음에 의한 영향과 분해능에 대하여 고찰하여 본 논문에서 제안된 전극배열의 효용성을 입증하였다.

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포텐셜 자료를 이용한 울릉분지와 독도 주변 지체구조 연구 (Tectonic Structure Modeling around the Ulleung Basin and Dokdo Using Potential Data)

  • 박계순;박준석;권병두;김창환;박찬홍
    • 한국지구과학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.165-175
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    • 2009
  • 연구지역을 포함하는 동해는 환태평양 화산 및 지진대 뒤쪽에 형성된 전형적인 후열도해이다. 기존 연구에 의하면 동해는 인장력을 받아 열리기 시작하여 현재 동해의 모습을 갖추었다고 알려져 있다. 이번 연구에서는 이러한 동해의 지체구조 특성을 연구하기 위하여 선상에서 측정된 중 자력 자료 및 인공위성 중력 자료를 이용하여 울릉분지와 독도 주변 동해 지역의 지체구조 연구를 수행하였다. 3차원 심도역산 결과, 연구지역의 모호면은 13-25km정도의 심도를 갖으며 지각의 두께와 반비례하는 경향을 보여주었다. 또한, 동해의 확장과 함께 생성된 울릉분지는 인장력으로 인해 그 중심으로 갈수록 지각 두께가 감소하는 특성을 확인할 수 있었다.

지질불연속면에 대한 탄성파 굴절법탐사 자료처리 고찰 - GRM, GLI, Tomography (A Model Study of Processing Methods of Seismic Refraction Data for Mapping Geological Discontinuities - GRM, GLI, Tomography)

  • 김지수;김수현;이준호;김원기;이용재
    • 지질공학
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    • 제16권4호
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    • pp.327-335
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    • 2006
  • 지하 불연속면의 탐지를 위한 굴절법 탄성파 자료에 대하여 3가지의 중요한 자료처리기법을 속도와 심도의 관점에서 비교 관찰하였다. 즉 수치모델링으로 생성된 수평 3층, 경사 3층, 수직단층, 매몰 수직 파쇄대 구조에 대한 발파점 자료들을 일반화된 역행 주시법(GRM), 일반화된 선형 역산법(GLI), 토모그래피를 적용하여 그 자료처리 결과들을 서로 비교 분석하였다. 토모그래피는 수직단층, 매몰 파쇄대등의 복잡한 지형기복에서 보다 정확한 지하속도구조를 파악할 수 있는 반면에 일반화된 역행 주시법(GRM)과 일반화된 선형 역산법(GLI)은 수평구조와 경사 경계면 등의 평면 불연속면에 효과적으로 나타나는데 이것은 이들 방법이 주시곡선의 초동 분석위주로 수행되기 때문인 것으로 해석된다.

HWAW 기법의 비수평 출상구조지반 적용에 대한 고찰 (A Study on Application of HWAW Method to the Non-horizontally Layered Soil Structure)

  • 방은석;박헌준;박형춘;김동수
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제25권4호
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    • pp.5-17
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    • 2009
  • HWAW 기법은 시간-주파수 해석을 통해 신호/잡음비가 최대가 되는 부분을 이용하여 실험 분산곡선을 획득하고 full wavefield를 고려하는 정모델링 기법을 통해 역산을 수행한다. 따라서 다른 표면파 기법에 비해 짧은 측선 설정이 가능하며 2차원 전단파 속도 분포를 도출하기에 유리하다. 수평층 가정이 성립되지 않는 지반에서의 HWAW 기법 적용성을 평가하기 위해서 수치해석 검증 연구를 수행하였다. HWAW 기법을 통해 각 거 리별로 획득한 실험 분산곡선들은 전반적으로 full wavefield를 고려한 이론 분산곡선과 유사한 형태를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 경사면 반사파에 의한 분산곡선의 왜곡현상은 적절한 감지기 간격 조절을 통해 줄여줄 수 있음을 확인할 수 있었다. 도출된 실험 분산곡선은 가진 원으로부터 감지기까지의 영역보다는 감지기 사이 영역에 주되게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이로써 HWAW 기법으로 합리적인 전단파 속도 분포의 도출이 가능한 것으로 판단되었으며 고찰한 결과를 바탕으로 실제 현장에서 지반 영상화를 시도하였다.

근거리장에서 HWAW 기법의 수치해석적 검증 (Numerical Verification of HWAW Method in the Near Field)

  • 방은석;박형춘;김동수
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.5-17
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    • 2007
  • 기존의 표면파 기법들은 근거리장 효과를 피하기 위하여 적절한 실험 방법 및 필터 기준을 제시하고 있다. HWAW 기법은 다른 표면파와는 다르게 이러한 근거리장 영역에서의 파의 거동을 적극적으로 활용하여 지반의 전단파 속도 주상도를 도출한다. 에너지가 작은 저주파 신호를 시간-주파수 해석을 통해 획득하며 체적파의 영향을 고려한 단일 배열 역산을 통해 가능하다. 이러한 사항을 검증하기 위해서 근거리장에서의 탄성파의 전파 형상을 수치해석을 통하여 모사하였으며 다양한 지반 형태를 대표하기 위해 5개의 지반모델을 구성하였다. 수치모델링을 통해 획득한 시간영역 신호를 이용하여 HWAW 기법으로 실험분산곡선을 도출하였다. 도출된 실험 분산곡선과 3차원 정모델링(Kausel의 방법)을 통해 계산된 이론 분산곡선의 형상이 각 위치에서 저의 일치하였다. 그러므로 HWAW 기법을 수행하는데 있어 근거리장 영역이 포함된 실험 분산곡선을 획득하여도 Kausel의 방법을 이용하여 역산을 수행할 경우 신뢰성 있는 지반의 전단파 속도를 도출하는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

Backward estimation of precipitation from high spatial resolution SAR Sentinel-1 soil moisture: a case study for central South Korea

  • Nguyen, Hoang Hai;Han, Byungjoo;Oh, Yeontaek;Jung, Woosung;Shin, Daeyun
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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    • pp.329-329
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    • 2022
  • Accurate characterization of terrestrial precipitation variation from high spatial resolution satellite sensors is beneficial for urban hydrology and microscale agriculture modeling, as well as natural disasters (e.g., urban flooding) early warning. However, the widely-used top-down approach for precipitation retrieval from microwave satellites is limited in several hydrological and agricultural applications due to their coarse spatial resolution. In this research, we aim to apply a novel bottom-up method, the parameterized SM2RAIN, where precipitation can be estimated from soil moisture signals based on an inversion of water balance model, to generate high spatial resolution terrestrial precipitation estimates at 0.01º grid (roughly 1-km) from the C-band SAR Sentinel-1. This product was then tested against a common reanalysis-based precipitation data and a domestic rain gauge network from the Korean Meteorological Administration (KMA) over central South Korea, since a clear difference between climatic types (coasts and mainlands) and land covers (croplands and mixed forests) was reported in this area. The results showed that seasonal precipitation variability strongly affected the SM2RAIN performances, and the product derived from separated parameters (rainy and non-rainy seasons) outperformed that estimated considering the entire year. In addition, the product retrieved over the mainland mixed forest region showed slightly superior performance compared to that over the coastal cropland region, suggesting that the 6-day time resolution of S1 data is suitable for capturing the stable precipitation pattern in mainland mixed forests rather than the highly variable precipitation pattern in coastal croplands. Future studies suggest comparing this product to the traditional top-down products, as well as evaluating their integration for enhancing high spatial resolution precipitation over entire South Korea.

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분산 전개법에 의한 주파수-시간 영역 변환 (Frequency-to-time Transformation by a Diffusion Expansion Method)

  • 조인기;김래영;고광범;유영준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제17권3호
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    • pp.129-136
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    • 2014
  • 전자 탐사는 신호원의 파형에 따라 주파수 영역과 시간 영역법으로 나누어진다. 주파수 영역과 시간 영역은 수학적으로 Fourier 변환 관계에 있으므로, 주파수 영역 자료를 Fourier 변환하여 시간 영역 자료를 얻어낼 수 있다. 즉, 시간 영역 전자 탐사의 모델링 자료는 주파수 영역에서 수행한 모델링 자료의 적절한 변환을 통해 얻어질 수 있다. 따라서 주파수-시간 영역 변환은 전자 탐사에서 매우 중요한 부분이다. 분산 전개법(DEM)은 신속하고 효과적인 주파수-시간 영역 변환 기법 중의 하나이다. 분산 전개법에서는 전자기장은 분산 함수와 분산 시간의 급수로 전개하며, 분산 시간은 주어진 주파수 자료에 의해 결정된다. 특히 적정 분산 시간의 설정은 분산 전개법의 정확성을 결정하는 주요 요소이다. 이 연구에서는 급수 전개에 의해 얻어진 주파수 영역 자료의 오차를 최소화하는 방법을 사용하여 적정 분산 시간의 설정 방법을 개발하였다. 반무한 공간 및 2층 구조 모델에 대하여 이 방법을 적용한 결과, 분산 전개법은 상당히 넓은 시간 대역에서 정확한 결과를 나타냄을 확인하였다.

네트워크에 기반한 중력.자력 자료의 처리기술 개발 연구 (Development of Network based Gravity and Magnetic data Processing System)

  • 권병두;이희순;오석훈;정호준;임형래
    • 지구물리
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    • 제3권4호
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    • pp.235-244
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    • 2000
  • 급속도로 확산되고있는 인터넷 망을 이용하여 중력 자력 자료의 제 처리 및 순산 역산 모델링 과정을 서버/클라이언트(server/client) 모델과 데이터베이스 구축에 의한 자료처리기술 개발에 관한 기초연구를 하였다. 본 연구 모델에서는 최근 네트워크 환경에서 최고의 용이성이 인정되고 있는 자바(JAVA) 언어를 이용하여 구현하며, 소켓(socket) 방식과 자바 데이터베이스 연결(JDBC : Java Database Connectivity) 기술의 적용성을 논하였다. 또한 본 연구에서는 계산과정에서 가장 많은 시간을 요구하는 순산 및 역산 모델링에 병렬 처리 기술의 적용을 전제로 한다. 이를 위해 MPI(Message Passing Interface) 표준에 의한 알고리듬을 제시하고 이의 작동을 위한 컴퓨터 시스템의 제반 조건에 대해 논의하였다. MPI에 의한 병렬 처리 코드의 개발은 그 표준성이 인정되어 있으므로, 향후 유지 및 보수에 매우 용이할 것으로 기대된다. 인터넷 망에 기반한 처리 기술의 개발은 각종 보정 및 모델링 기술의 표준화를 통해 자료의 공유 및 데이터베이스화에 기초를 제공하게 될 것이며, 역산과 같이 많은 계산이 요구되는 기술에 대해 현장 혹은 해석 소프트웨어가 설치되지 않은 어느 장소에서도 이용이 가능하게 할 것이다.

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