The vibration generated by the machinery on board is transmitted to the hull and into the water. At the early design stage, the prediction of the hull vibration and the radiated noise level is very important to reduce their levels. In this study, SAE(Statistical Energy Analysis) technique is applied to predict structureborne noise level of the hull considering fluid loading. Rayleigh integral is applied to predict the radiated noise level. The results of comparision between the predictions and measurements for the reinforced cylindrical shell have shown good agreements.
대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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pp.188-191
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2008
The Tonle Sap, Cambodia, is a huge lake and periodically flooded due to monsoon climate. The incoming water causes intensive flooding that expands the lake over vast floodplain and wetland consisting mainly of forests and shrubs. Monitoring the water-level change over the floodplain is essential for flood prediction and water resource management. A main objective of this study is flood monitoring over Tonle Sap area using ALOS PALSAR. To study double-bounce effects in the lake, backscattering effect using ALOS PALSAR dual-polarization (HH, HV) data was examined. InSAR technique was applied for detection of water-level change. HH-polarization interferometric pairs between wet and dry seasons were best to measure water level change around northwestern parts of Tonle Sap. The seasonal pattern of water-level variations in Tonle Sap studied by InSAR method is similar to the past and altimeter data. However, water level variation measured by SAR was much smaller than that by altimeter because the DInSAR measurement only represents water level change at a given region of floodplain while altimeter provides water level variation at the central parts of the lake.
In water resource management, data prediction is performed using artificial intelligence, and companies, governments, and institutions continue to attempt to efficiently manage resources through this. LSTM is a model specialized for processing time series data, which can identify data patterns that change over time and has been attempted to predict groundwater level data. However, groundwater level data can cause sen-sor errors, missing values, or outliers, and these problems can degrade the performance of the LSTM model, and there is a need to improve data quality by processing them in the pretreatment stage. Therefore, in pre-dicting groundwater data, we will compare the LSTM model with the MSE and the model after normaliza-tion through distribution, and discuss the important process of analysis and data preprocessing according to the comparison results and changes in the results.
The purpose of this study was to predict the water quality using the RNN (recurrent neutral network) and LSTM (long short-term memory). These are advanced forms of machine learning algorithms that are better suited for time series learning compared to artificial neural networks; however, they have not been investigated before for water quality prediction. Three water quality indexes, the BOD (biochemical oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), and SS (suspended solids) are predicted by the RNN and LSTM. TensorFlow, an open source library developed by Google, was used to implement the machine learning algorithm. The Okcheon observation point in the Geum River basin in the Republic of Korea was selected as the target point for the prediction of the water quality. Ten years of daily observed meteorological (daily temperature and daily wind speed) and hydrological (water level and flow discharge) data were used as the inputs, and irregularly observed water quality (BOD, COD, and SS) data were used as the learning materials. The irregularly observed water quality data were converted into daily data with the linear interpolation method. The water quality after one day was predicted by the machine learning algorithm, and it was found that a water quality prediction is possible with high accuracy compared to existing physical modeling results in the prediction of the BOD, COD, and SS, which are very non-linear. The sequence length and iteration were changed to compare the performances of the algorithms.
Among many UNESCO world heritage sites in Korea, "Historic Village: Hahoe" is adjacent to Nakdong River and it is imperative to monitor the water level near the village in a bid to forecast floods and prevent disasters resulting from floods.. In this paper, we propose a recurrent neural network with multiple hidden layers to predict the water level near the village. For training purposes on the proposed model, we adopt the sixth-order error function to improve learning for rare events as well as to prevent overspecialization to abundant events. Multiple hidden layers with recurrent and crosstalk links are helpful in acquiring the time dynamics of the relationship between rainfalls and water levels. In addition, we chose hidden nodes with linear rectifier activation functions for training on multiple hidden layers. Through simulations, we verified that the proposed model precisely predicts the water level with high peaks during the rainy season and attains better performance than the conventional multi-layer perceptron.
As a national river remediation project has been completed, this study has a special interest on the capabilities to predict water levels at various points of the Geum River. To be endowed with intelligent forecasting capabilities, the author formulate the neuro-genetic algorithm associated with the short-term water level prediction model. The results show that neuro-genetic algorithm has considerable potentials to be practically used for water level forecasting, revealing that (1) model optimization can be obtained easily and systematically, and (2) validity in predicting one- or two-day ahead water levels can be fully proved at various points.
An increasing pattern of extreme rainfall recently affected the rural infrastructures with catastrophic damage, especially the overtopping of a fill dam embankment in the Republic of Korea. The overtopping was caused by the sudden increase in reservoir water level over the dam crest level, and it was not easy work to predict a priori because of its non-linear behavior. Fuzzy time series (FTS) is a fuzzy-logic inference procedure and is suited to apply to non-linear prediction methods such as machine learning. This study used the Wangshin reservoir and Goesan-dam cases, which experienced overtopping in 2023 and 2022, respectively. Wangshin Reservoir was a typical agricultural fill dam and needed to stack more available data, with only the daily storage rate (water level) of 7 years, starting on 2 May 2016. Therefore, we used Goesan-dam data to select appropriate variables and compare the analysis result, which was stacked with about 17 years of records. The analyses adapted LSTM to compare with FTS. As a result, the reservoir water level was applied to predict the overtopping water level, and it was shown that the FTS method could predict the actual water levels effectively according to the result of comparison with LSTM. Then, the FTS method was expected to predict reservoir water level a priori to make appropriate countermeasures on overtopping events as one of the alternatives.
활성화함수의 선택은 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델의 지하수위 예측성능에 큰 영향을 미친다. 특히 제주도의 중산간 지역과 같이 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡한 경우 적절한 지하수위 예측을 위해서는 다양한 활성화함수의 비교분석을 통한 최적의 활성화함수 선택이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡한 제주도 표선유역 중산간지역 2개 지하수위 관측정을 대상으로 5개의 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent (tanh), Rectified Linear Unit (ReLU), Leaky Rectified Linear Unit (Leaky ReLU), Exponential Linear Unit (ELU))를 ANN 모델에 적용하여 지하수위 예측결과를 비교 및 분석하고 최적 활성화함수를 도출하였다. 그리고 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory (LSTM) 모델의 결과와 비교분석하였다. 분석결과 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관측정과 상대적으로 작은 관측정에 대한 지하수위 예측에 대해서는 각각 ELU와 Leaky ReLU 함수가 최적의 활성화함수로 도출되었다. 반면 sigmoid 함수는 학습기간에 대해 5개 활성화함수 중 예측성능이 가장 낮았으며 첨두 및 최저 지하수위 예측에서 적절하지 못한 결과를 도출하였다. 따라서 ANN-sigmoid 모델은 가뭄기간의 지하수위 예측을 통한 지하수자원 관리목적으로 사용할 경우 주의가 필요하다. ANN-ELU와 ANN-Leaky ReLU 모델은 LSTM 모델과 대등한 지하수위 예측성능을 보여 활용가능성이 충분히 있으며 LSTM 모델은 ANN 모델들 보다 예측성능이 높아 인공지능 모델의 예측성능 비교분석 시 참고 모델로 활용될 수 있다. 마지막으로 학습기간의 정보량에 따라 학습기간의 지하수위 예측성능이 검증 및 테스트 기간의 예측성능보다 낮을 수 있다는 것을 확인하였으며, 관측지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡할수록 인공지능 모델별 지하수위 예측능력의 차이는 커졌다. 본 연구에서 제시한 5개의 활성화함수를 적용한 연구방법 및 비교분석 결과는 지하수위 예측뿐만 아니라 일단위 하천유출량 및 시간단위 홍수량 등 지표수 예측을 포함한 다양한 연구에 유용하게 사용될 수 있다.
Deep learning methods and their application have become an essential part of prediction and modeling in water-related research areas, including hydrological processes, climate change, etc. It is known that application of deep learning leads to high availability of data sources in hydrology, which shows its usefulness in analysis of precipitation, runoff, groundwater level, evapotranspiration, and so on. However, there is still a limitation on microclimate analysis and prediction with deep learning methods because of deficiency of gauge-based data and shortcomings of existing technologies. In this study, a real-time rainfall prediction model was developed from a sky image data set with convolutional neural networks (CNNs). These daily image data were collected at Chung-Ang University and Korea University. For high accuracy of the proposed model, it considers data classification, image processing, ratio adjustment of no-rain data. Rainfall prediction data were compared with minutely rainfall data at rain gauge stations close to image sensors. It indicates that the proposed model could offer an interpolation of current rainfall observation system and have large potential to fill an observation gap. Information from small-scaled areas leads to advance in accurate weather forecasting and hydrological modeling at a micro scale.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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