• Title/Summary/Keyword: 결합확률분포

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Estimation and Assessment of Joint Distribution Function Between Extreme Rainfall and Extreme Flood Based on Copula Function (Copula 함수를 이용한 댐 유역의 극치강우량 및 극치홍수량의 결합분포함수 산정 및 평가)

  • Kim, Tae-Jeong;Kim, Ki-Young;Kwon, Hyun-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.414-414
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    • 2015
  • 최근 지구온난화로 인한 기상변동성 증가로 인해 극한기후현상의 발생빈도가 점차 증가하고 있으며 유역단위의 수자원을 효율적으로 운영하는데 문제점을 해소하고자 다양한 측면에서 체계적인 수자원 운영을 위한 연구가 이루어지고 있다. 수공구조물을 설계하는데 있어서 가장 일반적인 가정 사항은 수문모형에 사용되는 강우의 빈도와 유출의 빈도가 동일하다는 가정에 근거한다. 즉, 유역의 초기함수조건, 강우강도, 강우의 시간적 분포와 관계없이 동일한 빈도로 고려되는 문제점이 있다. 이러한 점에서 비교적 장기간의 자료를 확보하고 있는 계측유역에 대해서 다변량 확률밀도함수를 적용하여 비선형관계를 고려한 수문빈도해석기법을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 이변량 분석기법(bivariate analysis) 중 전통적인 이변량 분포에 비해 주변분포형(marginal distribution)을 자유롭게 선택할 수 있는 장점이 있는 추계학적 Copula 모형을 활용하여 댐 및 저수지 상류유역의 강우량과 유입량을 대상으로 이변량 분석을 수행하고자 한다. 최종적으로 비선형 관계에 있는 강수량과 유출량 사이에 이변량 빈도해석 모형을 개발하고 기존 해석방법과의 종합적인 비교를 실시하였다.

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A New Motion Vector Coding Scheme for Improving Video Coding Efficiency (동영상 부호화 성능 개선을 위한 새로운 움직임 벡터 부호화 기법)

  • Ki, Dae-Wook;Kim, Hyun-Tae;Moon, Yong-Ho
    • The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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    • v.8 no.5
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    • pp.659-664
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    • 2013
  • It is necessary to develop an efficient MVD coding scheme to improve the video coding performance. In this paper, combined codeword and joint codeword are suggested from analyses on statistical distributions of MVD according to the quantization steps and the conventional codeword structure. Based on these codewords, we propose new MVD coding scheme where one of the suggested codewords is employed to encode the MVD according to the coding environment. Simulation results show that the proposed scheme enhances the coding performance without the quality degradation.

Estimation of Markov Chain and Gamma Distribution Parameters for Generation of Daily Precipitation Data from Monthly Data (월 자료로부터 일 강수자료 생성을 위한 Markov 연쇄 및 감마분포 모수 추정)

  • Moon, Kyung Hwan;Song, Eun Young;Son, In Chang;Wi, Seung Hwan;Oh, Soonja;Hyun, Hae Nam
    • Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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    • v.19 no.1
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    • pp.27-35
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    • 2017
  • This research was to elucidate the generation method of daily precipitation data from monthly data. We applied a combined method of Markov chain and gamma distribution function using 4 specific parameters of ${\alpha}$, ${\beta}$, p(W/W) and p(W/D) for generation of daily rainfall data using daily precipitation data for the past 30 years which were collected from the country's 23 meteorological offices. Four parameters, applied to use for the combination method, were calculated by maximum likelihood method in location of 23 sites. There are high correlations of 0.99, 0.98 and 0.98 in rainfall days, rainfall probability and mean amount of daily rainfall between measured and simulated data in case of those parameters. In case of using parameters estimated from monthly precipitation, correlation coefficients in rainfall days, rainfall probability and mean amount of daily rainfall are 0.84, 0.83 and 0.96, respectively. We concluded that a combination method with parameter estimation from monthly precipitation data can be applied, in practical purpose such as assessment of climate change in agriculture and water resources, to get daily precipitation data in Korea.

Evolutionary Algorithms with Distribution Estimation by Variational Bayesian Mixtures of Factor Analyzers (변분 베이지안 혼합 인자 분석에 의한 분포 추정을 이용하는 진화 알고리즘)

  • Cho Dong-Yeon;Zhang Byoung-Tak
    • Journal of KIISE:Software and Applications
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    • v.32 no.11
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    • pp.1071-1083
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    • 2005
  • By estimating probability distributions of the good solutions in the current population, some researchers try to find the optimal solution more efficiently. Particularly, finite mixtures of distributions have a very useful role in dealing with complex problems. However, it is difficult to choose the number of components in the mixture models and merge superior partial solutions represented by each component. In this paper, we propose a new continuous evolutionary optimization algorithm with distribution estimation by variational Bayesian mixtures of factor analyzers. This technique can estimate the number of mixtures automatically and combine good sub-solutions by sampling new individuals with the latent variables. In a comparison with two probabilistic model-based evolutionary algorithms, the proposed scheme achieves superior performance on the traditional benchmark function optimization. We also successfully estimate the parameters of S-system for the dynamic modeling of biochemical networks.

Analytical Solutions for Predicting Movement Rate of Submerged Mound (수중둔덕의 이동율 예측을 위한 해석해)

    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.10 no.4
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    • pp.165-173
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    • 1998
  • Analytical solutions to predict the movement rate of submerged mound are derived using the convection coefficient and the joint distribution function of wave heights and periods. Assuming that the sediment is moved onshore due to the velocity asymmetry of Stokes' second order nonlinear wave theory, the micro-scale bedload transport equation is applied to the sediment conservation. The nonlinear convection-diffusion equation can then be obtained which governs the migration of submerged mound. The movement rate decreases exponentially with increasing the water depth, but the movement rate tends to increase as the spectral width parameter, $ u$ increases. In comparison of the analytical solution with the measured data, it is found that the analytical solution overestimates the movement rate. However, the agreement between the analytical solution and the measured data is encouraging since this over-estimation may be due to the inaccuracy of input data and the limitation of sediment transport model. In particular, the movement rates with respect to the water depth predicted by the analytical solution are in very good agreement with the estimated result using the discritization technique with the hindcast wave data.

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Improvement of streamflow forecast using a Bayesian inference approach (베이지안 기법을 통한 유량예측 정확도 개선)

  • Seo, Seung Beom;Kim, Young-Oh;Kang, Shin-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.303-303
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    • 2018
  • 안정적인 수자원 운용을 위해서는 정확한 유량예측 기술이 필요하다. 본 연구에서는 유량예측 정확도의 개선을 위해 베이지안 추론(Bayesian inference) 기법과 앙상블 유량 예측(Ensemble Streamflow Prediction, ESP) 기법의 결합을 통한 새로운 유량예측 기법(Bayesian ESP)을 제안하였다. ESP를 통한 유량 예보 앙상블은 베이지안 추론의 사전정보로 활용되며, 관측 유량과 ESP 전망 결과의 선형관계를 통해 우도함수가 추정된다. 우도함수는 관측 유량이 존재하는 과거 기간에 대한 ESP를 수행한 후 예보 시점의 관측 유량(concurrent observed flow)과 선행 관측 유량(lagged observed flow)과의 다중선형회귀 모형을 통해 추정된다. 사전정보와 우도함수는 정규분포로 가정되며, 따라서 최종 유량예측인 사후정보 역시 정규분포함수로 산정되게 된다. Bayesian ESP은 ESP에서 발생하는 강우-유출모형 오차의 개선을 통해 수문예측의 정확도를 개선하게 되며 정규분포함수로 최종 결과가 산정되므로 확률예보 형태의 수문 전망도 가능하다. 본 기법을 전국 35개 댐 유역에 시범적용을 한 결과, 모든 유역에서 기존 ESP 기법 대비 수문예측 정확도의 개선을 가져왔으며, 우도함수 추정에 있어 선행 유량의 포함 여부가 수문 예측 정확도의 추가적인 개선을 가져왔다. 본 기법은 주간 예보부터 계절 예보까지 탄력적으로 구축이 가능하며 적용 결과 리드 타임이 길어질수록 예측 능력이 감소되었지만 전체 구간에 있어서 Bayesian ESP 기법이 가장 우수한 예측 정확도를 보여주었다.

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Statistical Modeling of Joint Distribution Functions for Reliability Analysis (신뢰성 해석을 위한 결합분포함수의 통계모델링)

  • Noh, Yoojeong;Lee, Sangjin
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.15 no.5
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    • pp.2603-2609
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    • 2014
  • Reliability analysis of mechanical systems requires statistical modeling of input random variables such as distribution function types and statistical parameters that affect the performance of the mechanical systems. Some random variables are correlated, but considered as independent variables or wrong assumptions on input random variables have been used. In this paper, joint distributions were modeled using copulas and Bayesian method from limited number of data. To verify the proposed method, statistical simulation tests were carried out for various number of samples and correlation coefficients. As a result, the Bayesian method selected the most probable copula types among candidate copulas even though the candidate copula shapes are similar for low correlations or the number of data is limited. The most probable copulas also yielded similar reliabilities with the true reliability obtained from a true copula, so that it can be concluded that the Bayesian method provides accurate statistical modeling for the reliability analysis.

A Bayesian Approach to Storm Water Management Model (SWMM) for the Estimation of Parameters and Their Uncertainty (Bayesian 기법과 연계한 SWMM 매개변수 추정 및 불확실성 분석)

  • Kim, Jang-Gyeong;Ban, U-Sik;Kwon, Hyun-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.110-110
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    • 2016
  • 도시 유역의 강우-유출 모의에는 지표 투수율 및 하수관거 영향 등 인위적 배수계통의 영향을 고려할 수 있는 도시유출모형이 널리 이용되고 있으며, 모형 검증을 통해 모의 성능을 평가한다. 도시유출모형의 검증은 일반적인 강우-유출 모형과 같이 강우사상별 유량의 관측시계열과 모의시계열의 목적함수가 최소가 되는 최적 매개변수를 탐색하는 과정이다. 도시유출모형의 검증에서 발생하는 문제점은 크게 다음과 같다. 첫째, 대규모 도시 유역의 복잡하고 다양한 하수관거에 대한 최적매개변수를 관거별로 구하는 것은 물리적으로 불가능하다. 따라서 동일 배수분구내 하수관거의 매개변수 값은 동일하다고 가정하거나, 모형 단순화 과정을 통해 매개변수의 물리적 범위 내에서 최적해를 탐색해야 하는 단순화에서 기인한 불확실성이 있다. 둘째, 다양한 매개변수들의 물리적 범위를 고려하기 위해서는 전역최적화기법이 유효하다. 그러나 전역최적화 종류, 목적함수, 모의횟수, 목표성능별 최적 매개변수 결과가 각각 다르므로 추정된 최적 매개변수의 범위에 대한 불확실성이 있다. 이에 본 연구에서는 Bayesian 모형과 EPA SWMM(Storm Water Management Model)을 연계하여 도시유출모형의 매개변수 불확실성을 정량적으로 분석할 수 있는 모형을 제안하고자 한다. 이를 위해 서울 우이천 유역을 대상으로 SWMM 모형을 구축하고, 절단 정규분포(truncated Gaussian distribution)를 사전분포(prior)로 가정하여 매개변수의 물리적 범위를 고려하였다. 최종적으로 결합확률분포로 계산된 각 매개변수간 사후분포를 통해 모의된 유출량의 불확실성을 정량적으로 분석하였다. 본 연구에서 제안된 모형은 대규모 도시 유역의 도시유출모형 구축 시 다양한 매개변수의 물리적 범위를 고려한 최적화와 동시에 내재된 불확실성을 정량적으로 분석할 수 있으므로, 침수예측 및 홍수예경보 등의 문제에서 상당한 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

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Three-Dimensional Offshore Wind Turbine Blade Design by using Efficient Two Step Optimization (효율적인 2단계 최적화를 통한 3차원 해상풍력터빈 블레이드 설계)

  • Lee, Ki-Hak;Hong, Sang-Won;Jeong, Ji-Hoon;Kim, Kyu-Hong;Lee, Dong-Ho;Lee, Kyung-Tae
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2007.06a
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    • pp.432-436
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    • 2007
  • 본 연구의 목적은 3차원 풍력터빈 블레이드 최적형상설계를 위한 실용적이고 효율적인 설계 과정을 구현하는 것이다. 국내 연안의 해상풍력에 적용하기 위해서 통계적 모델을 이용하여 풍황 자료를 분석하였다. 설계에 관련된 많은 수의 설계변수를 효과적으로 관리하기 위해서 설계과정은 운용조건 최적화와 블레이드 형상설계의 2단계로 구성하였다. 실험계획법에 의해 추출된 각 운용조건점은 형상설계를 위한 입력값으로 제공된다. 형상설계 단계에서는 최소에너지손실 조건과 결합된 BEMT를 이용하여 각 블레이드 단면에서의 시위길이와 피치각 분포를 최적화하였다. 블레이드 단면 익형은 NREL S830을 이용하였고, 익형의 공력성능은 XFOIL을 이용하여 예측하였다. 설계된 블레이드 형상의 성능해석을 수행하고 그 결과를 바탕으로 반응면을 구성하였다. 좀 더 나은 성능을 가진 블레이드 형상을 찾기 위해서 초기설계공간에서 확률적 방법을 이용하여 타당성 있는 설계공간까지 운용조건 설계변수를 이동시키고 구배최적화 기법을 통해 각각의 제약함수를 만족하면서 연평균발생에너지를 최대로 하는 최적블레이드 형상을 구현하였다. 제시된 최적설계과정은 풍력터빈블레이드 개발에 실용적이고 신뢰성 있는 설계툴로서 사용이 가능하다.

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Korean Part-of-Speech Tagging using Automatically Acquired Lexical Information (어휘 정보의 자동 추출과 이를 이용한 한국어 품사 태깅)

  • Kang, In-Ho;Kim, Do-Wan;Lee, Sin-Mok;Kim, Gil-Chang
    • Annual Conference on Human and Language Technology
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    • 1999.10d
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    • pp.117-122
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    • 1999
  • 본 연구는 형태소 분석에 필요한 언어 지식과 품사 태깅에 필요한 확률 정보를 별도의 언어 지식 추가 없이 학습 말뭉치를 통해서 얻어내는 방법을 제안한다. 먼저 품사 부착된 학습 말뭉치로부터 형태소 사전과 결합 정보를 추출한다. 그리고 자주 발생하는 어절 및 해석상 모호성이 많은 어절에 대해서는 학습 말뭉치에서 발견된 형태소 분석 결과를 저장하여 형태소 분석에 소요되는 시간과 형태소 분석의 정확률을 높인다. 또한 미등록어의 많은 부분을 차지하는 인명, 지명, 조직명에 대해서는 정보 추출 분야에서 사용하는 고유 명사 분류법으로 해결한다. 품사 태깅을 위해서는 품사열 정보와 품사열 정보로는 해결할 수 없는 경우를 위한 어휘 정보를 학습 말뭉치에서 추출한다. 품사열 정보와 어휘 정보는 정형화 과정을 거쳐 최대 엔트로피 모델의 자질로 사용되어 품사 태깅 시스템을 위한 확률 분포를 구성한다. 본 연구에서 제안하는 방법은 학습 말뭉치를 기반으로 한다는 특성에 의해 다양한 영역에 사용하기 쉽다. 또한 어휘 정보로 품사 문맥 정보를 보완하기 때문에 품사 분류 체계와 형태소 해석 규칙에 영향을 적게 받는다는 장점을 가진다. MATEC '99 데이터 실험 결과 형태소 단위로 94%의 재현률과 93%의 정확률을 얻을 수 있었다.

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