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문장 분류를 위한 정보 이득 및 유사도에 따른 단어 제거와 선택적 단어 임베딩 방안 (Selective Word Embedding for Sentence Classification by Considering Information Gain and Word Similarity)

  • 이민석;양석우;이홍주
    • 지능정보연구
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    • 제25권4호
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    • pp.105-122
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    • 2019
  • 텍스트 데이터가 특정 범주에 속하는지 판별하는 문장 분류에서, 문장의 특징을 어떻게 표현하고 어떤 특징을 선택할 것인가는 분류기의 성능에 많은 영향을 미친다. 특징 선택의 목적은 차원을 축소하여도 데이터를 잘 설명할 수 있는 방안을 찾아내는 것이다. 다양한 방법이 제시되어 왔으며 Fisher Score나 정보 이득(Information Gain) 알고리즘 등을 통해 특징을 선택 하거나 문맥의 의미와 통사론적 정보를 가지는 Word2Vec 모델로 학습된 단어들을 벡터로 표현하여 차원을 축소하는 방안이 활발하게 연구되었다. 사전에 정의된 단어의 긍정 및 부정 점수에 따라 단어의 임베딩을 수정하는 방법 또한 시도하였다. 본 연구는 문장 분류 문제에 대해 선택적 단어 제거를 수행하고 임베딩을 적용하여 문장 분류 정확도를 향상시키는 방안을 제안한다. 텍스트 데이터에서 정보 이득 값이 낮은 단어들을 제거하고 단어 임베딩을 적용하는 방식과, 정보이득 값이 낮은 단어와 코사인 유사도가 높은 주변 단어를 추가로 선택하여 텍스트 데이터에서 제거하고 단어 임베딩을 재구성하는 방식이다. 본 연구에서 제안하는 방안을 수행함에 있어 데이터는 Amazon.com의 'Kindle' 제품에 대한 고객리뷰, IMDB의 영화리뷰, Yelp의 사용자 리뷰를 사용하였다. Amazon.com의 리뷰 데이터는 유용한 득표수가 5개 이상을 만족하고, 전체 득표 중 유용한 득표의 비율이 70% 이상인 리뷰에 대해 유용한 리뷰라고 판단하였다. Yelp의 경우는 유용한 득표수가 5개 이상인 리뷰 약 75만개 중 10만개를 무작위 추출하였다. 학습에 사용한 딥러닝 모델은 CNN, Attention-Based Bidirectional LSTM을 사용하였고, 단어 임베딩은 Word2Vec과 GloVe를 사용하였다. 단어 제거를 수행하지 않고 Word2Vec 및 GloVe 임베딩을 적용한 경우와 본 연구에서 제안하는 선택적으로 단어 제거를 수행하고 Word2Vec 임베딩을 적용한 경우를 비교하여 통계적 유의성을 검정하였다.

간문맥종양혈전증을 동반한 간세포암에서의 방사선 치료 (Radiation Therapy for Hepatocellular Carcinoma with Portal Vein Tumor Thrombosis)

  • 박승규;김진희;변상준;김옥배;황재석;오영기;최태진
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제29권1호
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    • pp.36-43
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    • 2011
  • 목 적: 간문맥종양혈전증을 동반한 간세포암에서 방사선 치료의 효과와 이에 영향을 미치는 인자들에 대해 알아보기 위하여 연구를 계획하였다 대상 및 방법: 2004년 12월부터 2009년 4월까지 계명대학교 동산의료원 방사선종양학과에서 간세포종양에 의한 간문맥 혈전부위에 방사선 치료를 받은 환자는 70명이었고 그 중 30 Gy 미만의 방사선 조사를 받은 19명의 환자와 간이식을 시행한 1명의 환자를 제외한 50명의 환자를 대상으로 하였다. 성별 구성은 남성이 45명, 여성이 5명이었고, 연령분포는 32세에서 79세(중앙값, 55세)이었다. 39명의 환자가 방사선 치료 전 간동맥 화학 색전술, 경피적 에탄올 주입술 등의 시술을 받았다. TNM 병기에 따른 분류는 III기 27명(54.0%), IV기 23명(46.0%)이었다. 방사선 치료는 총 조사선량 30~54 Gy(중앙값, 45)의 외부방사선을 조사하였으며, 이 중 동시항암화학방사선 치료를 받은 환자는 30명 (60.0%)이었다. 추적관찰기간은 3개월에서 70개월(중앙값, 13.5)이었다. 곁 과: 방사선치료 시작부터 전체 환자의 중앙생존기간은 9개월이었고, 1년 생존률은 24.9%, 2년 생존률은 11.2%이었다. 현재 무병생존은 3명(6.0%), 유병생존은 7명(14.0%), 질병악화로 인한 사망은 40명(80.0%)이었다. 생존율에 영향을 미치는 인자에 대한 단변량분석 상, 동시항암화학방사선 치료는 방사선치료 단독치료보다 낮은 생존율을 보였다(p=0.034). 방사선치료에 대한 종양의 반응(p=0.037), CLIP 병기(p=0.017), TNM 병기(p=0.041)가 통계적으로 유의한 결과를 보였다. 방사선에 의한 간독성은 관찰되지 않았다. 결론: 간문맥종양혈전을 동반한 간세포암에서 방사선치료는 안전하게 생존율의 향상을 얻을 수 있는 방법으로 생각된다. 향후 간문맥종양혈전을 동반한 간세포암에서 방사선치료의 역할을 알아보기 위한 무작위 전향적 임상연구가 필요하리라 생각된다.

소나무림에서 간벌강도에 따른 황소비단그물버섯(Suillus bovinus)의 균환과 genet 특성 (Characteristics of Suillus bovinus fairy rings and genets associated with thinning intensity in Pinus densiflora forests)

  • 박용우;이화용;구창덕
    • 한국버섯학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.125-134
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    • 2020
  • 소나무림에서 간벌 강도에 따른 황소비단그물버섯의 균사집단과 genet의 특징에 관하여 알아보고자 34%, 45%, 60%의 강도별 간벌이 이루어진 소나무 목재생산림에서 2018년 발생한 황소비단그물버섯을 대상으로 SSR(Simple sequence repeat) 분석을 실행한 결과 발생한 자실체의 개체수는 34% 간벌지역이 104개체로 다른 처리구 비하여 약 60~100개체 이상 많았다. 34% 간벌 지역에서 발생 균사집단의 형태는 임목을 기준으로 크게 약 5 m 직경의 원형의 형태로 발생하였고 일부 자실체는 바위 위에 약 3~4 cm 두께로 깔려진 낙엽위에 발생하기도 하였다. 45% 간벌 지역에서는 자실체가 6~7 m 범위에서 벌채된 그루터기를 포함하여 무작위적으로 분포되어 있었다. 60% 간벌지역에서는 입목과 입목 사이에 6 m 길이의 폭이 좁은 타원형이나 선형의 형태로 발생하였다. 대조구에서는 총 2개의 자실체가 입목의 근원부 주위에서 발생하였다. 각 처리구에서 SSR 분석결과 Sb-CA1과 Sb-CA3의 maker만이 잡종성을 확인 할 수 있었으며 그 결과 34% 간벌 처리구에서 발생한 황소비단그물버섯은 60% 간벌 처리구에 비하여 He/Ho의 값이 1정도 낮았다. 34% 간벌 처리구에서는 총 20개의 genet이 확인되었고 genet의 크기는 평균 14±11 ㎡ 였다. 단일 자실체로 형성된 genet은 전체 genet의 60% 였다. 45% 간벌 처리구에서는 총 6개의 genet이 확인되었고 평균 크기는 11±12 ㎡ 였다. 단일 자실체로 형성된 genet은 전체 genet의 50% 였다. 60% 간벌 처리구에서는 총 10개의 genet이 확인되었고 genet의 크기는 평균 1.1±0.8 ㎡였다. 단일 자실체로 형성된 genet은 전체 genet의 70%로 나타나 간벌의 강도가 작을수록 균사생장에 의한 genet의 크기는 더 크며 간벌 강도가 클수록 단일 genet의 형성율이 증가되었다.

치근단 역충전용 포틀랜드 시멘트 신복합재료의 물리적 성질 고찰 (Physical properties of novel composite using Portland cement for retro-filling material)

  • 이상진;조옥인;염지완;박정길;허복;김현철
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제35권6호
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    • pp.445-452
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    • 2010
  • 연구목적: 이 연구의 목적은 새로운 근단 역충전 재료를 개발하기 위해 MTA, MTA와 AH-plus 혼합물 (AMTA), 그리고 실험적 개발재료인 Portland cement-Epoxy resin composite (EPPC)의 미세 누출 및 물리적인 성질을 비교하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 발거 치아 49개를 근관 성형하고 gutta-percha와 sealer로 충전하였다. 각 치아의 치근을 근단부 3 mm에서 절단하고 3 mm 깊이의 역충전 와동을 형성하였다. 15개씩 무작위로 분류한 치근을 세 군으로 나누어 각각 MTA, AMTA, EPPC로 충전하였고 네 개의 치근은 대조군으로 사용하였다. 각 군의 재료로 역충전이 완료된 모든 실험군을 젖은거즈로 덮고 24시간 동안 경화시켰다. 경화 후 72시간 동안 1% methylene blue 염색액에 담근 후, 치근단을 수직 절단하여 사진을 촬영하고 미세 누출을 평가하였다. Vicat apparatus를 사용하여 실험군 별로 경화시간을 측정하였으며, aluminum step wedge를 사용한 디지털 방사선 사진을 촬영하여 각 군의 방사선 불투과도를 평가하였다. 미세누출과 경화시간에 대해 각 군간의 차이를 일원배치분산분석 및 Scheffe 사후 검증으로 유의수준 95%에서 평가하였다. 결과: AMTA와 EPPC는 MTA군에 비해 적은 미세누출량을 보였다 (p < 0.05). AMTA는 가장 높은 방사선 불투과도를 보였으며 개발 재료인 EPPC군은 5 mm aluminum 두께의 방사선 불투과도를 보였다. MTA가 가장 긴 경화시간을 나타낸반면 EPPC군은 다른 군에 비해 초기경화와 최종경화 모두 가장 짧은 경화시간을 나타냈다 (p < 0.05). 결론: 이 연구 조건하에서, 신개발 재료인 EPPC는 치근단 역충전 재료로서 기존의 MTA보다 양호한 밀폐능력과 방사선 불투과성 및 짧은 경화시간 등의 역충전 재료로서 적절한 물리적 성질을 가진 것으로 보인다.

정상성인의 신경전도속도에 관한 연구 (A Study of Nerve Conduction Velocity of Normal Adults)

  • 최경찬;허종상;변영주;박충서;양창헌
    • Journal of Yeungnam Medical Science
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    • 제6권1호
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    • pp.151-163
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    • 1989
  • 건강한 성인 83명을 무작위로 선정하여 실시한 신경전도속도 검사에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 상지의 정중신경에서는 운동신경의 TL이 3.0-4.2msec 이고, MNCV는 각각 52.1-70.3m/sec(W-E), 44.6-71.0m/sec(E-Ax), 56.6-70.8m/sec(W-E), 50.5-75.1m/sec(E-Ax)이며, CNAP의 진폭은 $6.5-46.1{\mu}V$였다. 2) 척골신경에서는 운동신경의 TL이 2.4-3.4msec이고, MNCV는 각각 54.6-72.8m/sec(W-E), 41.1-64.9m/sec(E-Ax)이며, 진폭은 3.1-12.0mV였다. 척골신경의 MNCV는 각각 31.1-44.7m/sec(F-W)m, 55.9-70.9m/sec(W-E), 46.9-67.1m/sec(E-Ax)이며, CNAP의 진폭은 4.8-42.9${\mu}V$범위였다. 3) 요골신경에서는 운동신경의 TL이 1.9-2.7msec이고, MNCV는 53.1-77.5m/sec(W-E)이며, CMAP의 진폭은 1.1-6.6mV범위였다. 요골신경의 SNCV는 각각 38.5-52.1m/sec(F-V), 53.2-75.2m/sec(W-E) 이며, CNAP의 진폭은 $2.5-9.2{\mu}V$범위였다. 4) 하지의 비골신경에서는 운동신경의 TL이 3.5-5.7msec이며, MNCV는 각각 44.4-58.6m/sec(A-FH), 42.8-65.8m/sec(FH-PF)이며, CMAP의 진폭은 0.6-12.7mV 범위였다. 5) 후경골신경에서는 TL이 4.0-6.2m/sec이며, MNCV는 40.6-60.6m/sec이며, CMAP의 진폭은 3.9-29.2mV범위였다. 6) 비골신경의 SNCV는 37.5-49.5m/sec이며, CNAP의 진폭은 $0.7-17.1{\mu}V$범위였다. 7) H-반사의 평균 잠복기는 28.4msec였다.

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대량 모근 시료 DNA 분리 체계 확립과 11 microsatellite maker를 사용하는 한우 생산이력제로의 적용가능성 검증 (Establishment of the High-Throughput Hair Roots' DNA Isolation System and Verification of Its Appicability for Hanwoo Traceability Using the 11 Microsatellite Makes)

  • 임현태;이상호;유채경;선두원;조인철;윤두학;양대용;정일정;이정규;전진태
    • 농업생명과학연구
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    • 제44권6호
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    • pp.91-99
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    • 2010
  • 한우 이력추적제에 적용되는 11개의 MS marker (TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA126, TGLA122, ETH3, ETH225, BM1824 and INRA23)와 성감별을 위한 2개의 sexing primer로 조합된 하나의 Multiplex PCR set를 이용하여 모근에서 추출한 genomic DNA를 이용해 3510두의 대량 시료를 분석한 결과 3.93%의 genotyping 실패율로 성공적인 분석결과를 얻었다. 무작위교배집단으로 가정 시 동일개체출현확률 (PI)은 $1.31{\times}10^{-23}$, 반형매교배집단으로 가정 시 동일개체출현확률 ($PI_{half-sibs}$)은 $2.52{\times}10^{-16}$ 그리고 전형매교배집단으로 가정 시 동일개체출현확률 ($PI_{sibs}$)은 $1.09{\times}10^{-6}$으로 나타나 현재 사용 중인 11종의 MS marker는 범용적으로 사용하여도 무방할 것으로 재확인 되었다. 또한 생산 및 사육단계의 생우의 경우 모근을 이용하여 DNA를 추출하는 것은 시료 채취 시 소에게 주어지는 스트레스를 최소화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 대립유전자형 분석에 있어서 시간적, 경제적인 효율성을 높일 수 있었다. 또한 모근 채취 부위 중 등, 배, 꼬리상부와 꼬리하부를 이용하여 검정한 결과 꼬리하부의 모근을 이용하여 5~13가닥을 사용했을 때 최적의 분석결과를 보였다. 최종적으로 한우의 사육단계 대량 유전자형 분석에 적용 가능한 96 well 단위를 기본으로 하는 모근 DNA분리 체계를 확립하였다.

노인의 사회적 자본이 건강 관련 삶의 질에 미치는 영향 - 2019년 지역사회건강조사를 중심으로 - (The Effect of Social Capital on Health-related Quality of Life - Using the Data of the 2019 Community Health Survey -)

  • 김지희;박종
    • 농촌의학ㆍ지역보건
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    • 제46권4호
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    • pp.280-294
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    • 2021
  • 본 연구의 목적은 초고령사회를 대비해 사회적으로 소외되고, 신체적 능력이 퇴화하는 노인의 건강 관련 삶의 질에 미치는 영향 요인들을 알아보기 위해 사회적 자본 특성, 건강행태 특성, 사회인구학적 특성 변수를 구축하여 각 요인이 노인의 건강 관련 삶의 질에 미치는 영향력을 분석하고자 하였다. 결론적으로 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 먼저 특성에 따른 복합표본 T-검정과 ANOVA 분석 결과 사회적 자본 특성에 따라 건강 관련 삶의 질에 차이가 있는 것으로 나타났고, 신체상태 및 건강행태 특성, 사회인구학적 특성 또한 마찬가지로 건강 관련 삶의 질 차이가 있는 것으로 나타났다. 복합표본 회귀분석 결과 수도권 거주, 아파트 거주, 배우자 존재, 가구 수입(만원/월), 경제활동 여부, 고학력, 수면시간, 걷는 시간, 폭음, 주기적으로 건강검진 검사, 네트워크 존재, 신뢰 존재, 사회참여를 할수록 건강 관련 삶의 질에 유의하게 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났고, 나이, 여자, BMI, 만성질환 개수 증가, 인지장애 존재, 주관적 스트레스 증가할수록 건강관련 삶의 질에 유의하게 부정적인 영향으로 미친것으로 나타났으며 흡연 여부의 경우 유의하지 아니하였다. 연구 결과 65세 이상 노인의 사회적 자본 특성, 신체 상태 및 건강행태 특성, 사회인구학적 특성 수준에 따라 노인들의 건강 관련 삶의 질이 차이가 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 노인의 건강 관련 삶의 질에 영향을 주는 요소가 단순히 신체 상태와 건강행태 요소뿐만이 아닌 사회적 자본 및 사회인구학적 특성이 영향을 미치는 것을 증명하였고, 이로 인해 노년의 삶에 있어 사회구성원으로의 역할이 중요한 것을 알 수 있다. 이에 따라 노인의 건강 관련 삶의 질을 향상을 도모하기 위한 노인복지정책을 수립 및 시행에 있어 신체적, 정신적인 요소뿐만 아닌 사회적 요소에 대한 강건한 실증적 자료를 제공하고, 이를 토대로 노인의 사회구성원의 역할 기대와 참여 독려 및 기회 제공의 영역을 기관, 단체, 사회적 기업 등으로 확대하여 반영함으로써 유효한 노인복지정책 활성화에 이바지할 수 있다. 본 연구의 한계점으로는 첫째, 지역 건강사회 조사는 매년 대상을 무작위 추출하여 선정하기 때문에 동일 대상의 추적이 어렵다. 그 결과, 본 연구의 대상자들은 1개년도의 노인들을 연구 대상으로 선정하여 분석한 단면적 연구이기 때문에 노인들에게 중요한 시간의 흐름에 대한 영향을 분석할 수 없다. 둘째, 전국 단위의 전(全) 연령의 국민을 대상으로 한 설문이고, 그 문항 수가 많으므로 노인들에 대한 세부적인 정보를 구축할 수 있는 문항보단 포괄적인 문항들로 인하여 노인특성에 따른 세부적인 변수 구축하는데 제한이 있다. 따라서 신체적, 정신적, 사회적 상태를 고려하여 노인의 건강 관련 삶의 질적 수준을 향상을 모색하는 방법을 고안해야 하며 추후 다양한 노인에 대하여 특화된 변수의 보강과 본 연구의 단면적 연구에서 시간의 흐름에 따른 영향을 분석할 수 있는 패널 연구 또는 코호트 연구 등이 필요할 것이라 사료 된다. 또한 노년의 경우 청년보다 이동 능력이 떨어지기 때문에 거주 및 환경의 지역성이 영향을 미칠 것으로 예상되며 공간분석을 통한 후속 연구 및 분석이 필요할 것이라 사료 된다.

자기공명확산강조영상에서 SE-EPI 와 SSH-TSE 기법을 이용한 영상의 질 평가 (Evaluation of Image Quality using SE-EPI and SSH-TSE Techniques in MRDWI)

  • 구은회
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제15권7호
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    • pp.991-998
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    • 2021
  • 본 연구의 목적은 뇌 자기공명영상에서 확산강조 검사에 대한 SE-EPI 기법과 SSH - TSE 기법에 대한 영상의 질을 알아보고자 한다. MRDWI 검사를 시행한 환자를 무작위로 선정한 PACS 전송 데이터 35명 중 정상 남자 12명, 정상 여자 13명, 뇌경색 10명 중 남자 5 여자 5, 평균나이 68 ± 7.32를 대상으로 데이터를 분석하였다. 사용된 장비는 Ingenia CX 3.0T을 사용하였고 데이터 획득을 위하여 SSH-TSE, SE-EPI 펄스시퀀스와 32 Channel Head Coil를 이용하였다. 영상평가는 paired t-test와 Wilcoxon 검정을 하였으며 p 값이 0.05 이하 일 때 유의성이 있는 것으로 간주하였다. DWI 영상에 대한 SNR대한 정량적 분석 결과 ADC(s/mm2), Diffusion b=0, 1000영상에서 4 부위(WM, GM, BG, Cerebellum)의 평균 및 표준편차 값이 SE-EPI기법(ADC:120.50 ± 40, b=0: 54.50 ± 35.91, b=1000: 91.61 ± 36.63)이 SSH-TSE(ADC:99.69 ± 31.10, b=0: 43.52 ± 25.00 , b=1000: 60.74 ± 24.85) 보다 높게 나타났다(p<0.05). GM-WM, BG-WM 부위에 대한 CNR 값 또한 SE-EPI기법(ADC:116.08 ± 43.30 , b=0: 27.23 ± 09.10 , b=1000: 78.50 ± 16.56)이 SSH-TSE(ADC:101.08 ± 36.81, b=0: 23.96 ± 07.79 , b=1000: 74.30 ± 14.22) 보다 높게 나타났다(p<0.05). 관찰자의 시각적 평가로서 SSH-TSE, SE-TSE에 대한 Ghost 인공물 자화율 인공물, 전반적인 영상의질 모두 SSH-TSE 기법이 높은 결과를 얻었다(ADC:3.6 ± 0.1, 2.8 ± 0.2, b=0: 4.3 ± 0.3, 3.4 ± 0.1 b=1000: 4.3 ± 0.2, 3.5 ± 0.2, p=0.000). 결론적으로, SSH-TSE, SE-EPI를 사용한 SNR, CNR 측정에서 SE-EPI 기법이 우위의 결과를 얻었다. 정성적 분석에서는 펄스시퀀스 특성에 따라 SSH-TSE 펄스시퀀스가 높은 결과를 얻었다.

기계학습을 활용한 동아시아 지역의 TROPOMI 기반 SO2 지상농도 추정 (Estimation of TROPOMI-derived Ground-level SO2 Concentrations Using Machine Learning Over East Asia)

  • 최현영;강유진;임정호
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.275-290
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    • 2021
  • 대기 중의 이산화황(SO2)은 주로 인위적 배출원에 의해 발생하며 화학 반응을 통해 (초)미세먼지를 형성하여 직간접적으로 주변 환경 및 인체 건강에 해로운 영향을 주는 물질이다. 특히 지상에서의 농도는 인간 활동과 밀접한 관련이 있어 모니터링의 필요성이 매우 크다. 따라서, 본 연구에서는 TROPOMI SO2 연직 컬럼 농도 산출물 및 타 위성 산물과 모델 산출물 등을 융합 활용하여 기계학습 기법에 적용하여 SO2 지상 농도 추정모델을 개발하였다. 기계학습 기법으로는 널리 활용되고 있는 RF(Random Forest)에 잔차 보정 과정을 결합한 2-step 잔차 보정 RF를 적용하였다. 개발된 모델은 무작위, 공간 및 시간별 10-fold 교차 검증을 통하여 검증하였으며, 기울기(slope) 값이 1.14-1.25, 상관계수(R) 값이 0.55-0.65, rRMSE 값이 약 58-63% 정도로 나타났다. 이는 잔차 보정이 적용되지 않은 기존의 RF 대비 slope의 경우 약 10%, R과 rRMSE의 경우 약 3% 가량 향상된 결과를 보인다. 국가별로 나누어 분석하였을 때에는 샘플 수가 적고 SO2의 전반적인 농도가 낮은 일본 지역에서의 공간별 10-fold 교차검증 성능이 소폭 감소하는 것으로 나타났다. SO2 지상농도 분포를 계절별로 표출하였을 때, 일본의 경우 다른 지역 대비 연중 저농도가 관찰되며 높은 결측 값 비율로 인하여 관측소 농도 대비 2-step 잔차 보정 RF 모델에서 과대 모의하는 경향이 관찰되었다. 대표적 고농도 발생지인 중국의 YRD(Yangtze River Delta) 와 한국의 SMA(Seoul Metropolitan Area)의 계절적 분포 변화를 추가적으로 분석하였을 때, 연료 연소로 인한 겨울철 농도 증가 패턴이 나타났다. 이는 인위적 배출원의 영향을 크게 받는 SO2의 시공간적인 분포 특성을 잘 반영하고 있는 결과이다. 따라서, 본 연구를 통하여 제안한 모델은 장기적으로 SO2 지상 농도의 시공간적 분포를 파악하는 데에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

다종 위성자료와 인공지능 기법을 이용한 한반도 주변 해역의 고해상도 해수면온도 자료 생산 (Generation of Daily High-resolution Sea Surface Temperature for the Seas around the Korean Peninsula Using Multi-satellite Data and Artificial Intelligence)

  • 정시훈;추민기;임정호;조동진
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권5_2호
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    • pp.707-723
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    • 2022
  • 위성기반 해수면온도는 광역 모니터링이 가능한 장점이 있지만, 다양한 환경적 그리고 기계적 이유로 인한 시공간적 자료공백이 발생한다. 자료공백으로 인한 활용성의 한계가 있으므로, 공백이 없는 자료 생산이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 한반도 주변 해역에 대해 극궤도와 정지궤도 위성에서 생산되는 해수면온도 자료를 두 단계의 기계학습을 통해 융합하여 4 km의 공간해상도를 가지는 일별 해수면온도 합성장을 만들었다. 첫번째 복원 단계에서는 Data INterpolate Convolutional AutoEncoder (DINCAE) 모델을 이용하여 다종 위성기반 해수면온도 자료를 합성하여 복원하였고, 두번째 보정 단계에서는 복원된 해수면온도 자료를 현장관측자료에 맞춰 Light Gradient Boosting Machine (LGBM) 모델로 학습시켜 최종적인 일별 해수면온도 합성장을 만들었다. 개발된 모델의 검증을 위해 복원 단계에서 무작위 50일의 자료 중 일부분을 제거하여 복원한 뒤 제거된 영역에 대해 검증하였으며, 보정 단계에서는 Leave One Year Out Cross Validation (LOYOCV) 기법을 이용하여 현장자료와의 정확도를 검증하였다. DINCAE 모델의 해수면온도 복원 결과는 상당히 높은 정확도(R2=0.98, bias=0.27℃, RMSE=0.97℃, MAE=0.73℃)를 보였다. 두번째 단계의 LGBM 보정 모델의 정확도 개선은 표층 뜰개 부이와 계류형 부이 현장자료와의 비교에서 모두 상당한 향상(RMSE=∆0.21-0.29℃, rRMSE=∆0.91-1.65%, MAE=∆0.17-0.24℃)을 보여주었다. 특히, 모든 현장 자료를 이용한 보정 모델의 표층 뜰개 부이와의 정확도는 동일한 현장 자료가 동화된 기존 해수면온도 합성장보다 나은 정확도를 보였다. 또한 LGBM 보정 모델은 랜덤포레스트(random forest)를 사용한 선행연구에서 보고된 과적합의 문제를 상당부분 해결하였다. 보정된 해수면온도는 기존의 초고해상도 해수면온도 합성장들과 유사한 수준으로 수온 전선과 와동 등의 중규모 해양현상을 뚜렷하게 모의하였다. 본 연구는 다종위성 자료와 기계학습 기법을 사용해 시공간적 공백 없는 고해상도 해수면온도 합성장 제작 방법을 제시하였다는 점에서 가치가 있다.