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An Analysis of Soil Moisture Using Satellite Image and Neuro-Fuzzy Model (위성영상과 퍼지-신경회로망 모형을 이용한 토양수분 분석)

  • Yu, Myung-Su;Choi, Chang-Won;Yi, Jae-Eung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.154-154
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    • 2012
  • 지표에서의 토양수분은 작은 구성비를 가짐에도 불구하고 여러 수문 현상을 연계하는 매우 중요한 인자로써 최근 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 토양수분은 침투나 침루를 통하여 강우와 지하수를 연결하는 기능을 함과 동시에 강우사상에 따른 유출특성에 직접적인 영향을 미치며 증발산을 통하여 에너지 순환을 연결하는 중요한 기능을 한다. 토양수분을 측정하는 방법에는 세타 탐침(Theta Probe), 장력계, TDR(Time Domain Reflectrometry) 등이 이용되고 있으며, 광역 토양수분자료의 보다 정확한 공간 변동성의 관측을 위하여 항공원격탐사와 인공위성 원격탐사기술이 개발되어 적용되고 있다. 인공위성 영상은 자료의 분석이 간편하며, 공간자료이므로 공간 변화를 분석하는 데 있어 매우 편리하다. 그 중 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상은 저해상도 영상으로 극궤도 위성인 Terra와 Aqua 위성에 장착되어 있으며, NASA에서 필요한 정보를 받아 사용할 수 있다. 본 연구에서는 유역의 물리적 지형자료와 같은 방대한 양의 자료 수집 없이도, 모형이 구축되면 인공위성자료와 강우자료만으로도 신뢰성 높은 결과를 단시간 내에 효율적으로 산정할 수 있는 자료 지향형 모형인 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)를 사용하였다. 사용된 퍼지변수로는 시험유역의 토양수분 관측자료와 강수량 및 인공위성 자료인 MODIS NDVI(Normalize Difference Vegetation Index), MODIS LST(Land-Surface Temperature) 영상을 이용하였다. MODIS NDVI는 시간 해상도 8일, 공간해상도 250 인 Level 3 영상이며, MODIS LST는 시간 해상도 1일, 공간해상도 1 km인 Level 3 영상을 사용하였다. 위성자료를 사용하기 위해 Korea TM 좌표체계로 변환한 뒤, 토양수분 관측지점이 속한 각 셀의 속성값을 추출하였다. 위성자료와 수집된 자료 및 토양수분자료와의 관계를 분석하기 위하여 입력자료를 다양한 방법으로 구성하여 입력 변수를 생성하였다. 생성된 입력 변수와 ANFIS 모형을 연계하여 각각의 토양수분 산정모형을 구축하고 대상지점에 대한 토양수분을 산정 및 비교 분석하였다.

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추계학적 시강우모의 기법을 이용한 극한강우 발생 및 시간단위 설계강우량 산정기법에 대한 평가

  • Lee, Jung-Ki;Kim, Byung-Sik;Jun, Byong-Hee;Kim, Hung-Soo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.344-344
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    • 2012
  • 추계학적 강우모의발생기법은 수문학적 분석에 널리 이용되는 방법으로서 장기간의 강우입력 자료를 이용할 수 없는 경우 과거의 관측 자료를 반복하여 이용하기 보다는 과거 관측치의 통계학적 특성을 지니고 있는 합성강우량 시계열자료를 모의하여 설계 강우량 산정 및 강우-유출모형을 이용한 장기해석 등과 같은 수문학적 해석을 위한 입력 자료를 확충하기 위해 이용된다. 그러나 최근 기후변화로 인해 수문학적 설계 강우량 산정 시 가장 중요한 강우발생 특성과 극한치의 특성이 변화하고 있기 때문에 전통적인 추계학적 강우발생기법을 이용하여 강우 시계열자료를 확충하는 것은 한계가 있을 것으로 추정되고 있다. 이에 본 논문에서는 최근 유럽 등에서 도시배수체계의 설계를 위해 널리 이용되고 있는 Bartlett-Lewis rectangular pulse 모형을 이용하여 시간단위 강수량자료를 확충하고 모의된 강우량시계열자료와 실측 강우량자료를 통계학적으로 비교하였다. 또한, 극한치 분석을 통해 변화하는 기후상황에서 적합한지를 평가하였다.

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GIS-based Spatial Integration and Statistical Analysis using Multiple Geoscience Data Sets : A Case Study for Mineral Potential Mapping (다중 지구과학자료를 이용한 GIS 기반 공간통합과 통계량 분석 : 광물 부존 예상도 작성을 위한 사례 연구)

  • 이기원;박노욱;권병두;지광훈
    • Korean Journal of Remote Sensing
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    • v.15 no.2
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    • pp.91-105
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    • 1999
  • Spatial data integration using multiple geo-based data sets has been regarded as one of the primary GIS application issues. As for this issue, several integration schemes have been developed as the perspectives of mathematical geology or geo-mathematics. However, research-based approaches for statistical/quantitative assessments between integrated layer and input layers are not fully considered yet. Related to this niche point, in this study, spatial data integration using multiple geoscientific data sets by known integration algorithms was primarily performed. For spatial integration by using raster-based GIS functionality, geological, geochemical, geophysical data sets, DEM-driven data sets and remotely sensed imagery data sets from the Ogdong area were utilized for geological thematic mapping related by mineral potential mapping. In addition, statistical/quantitative information extraction with respective to relationships among used data sets and/or between each data set and integrated layer was carried out, with the scope of multiple data fusion and schematic statistical assessment methodology. As for the spatial integration scheme, certainty factor (CF) estimation and principal component analysis (PCA) were applied. However, this study was not aimed at direct comparison of both methodologies; whereas, for the statistical/quantitative assessment between integrated layer and input layers, some statistical methodologies based on contingency table were focused. Especially, for the bias reduction, jackknife technique was also applied in PCA-based spatial integration. Through the statistic analyses with respect to the integration information in this case study, new information for relationships of integrated layer and input layers was extracted. In addition, influence effects of input data sets with respect to integrated layer were assessed. This kind of approach provides a decision-making information in the viewpoint of GIS and is also exploratory data analysis in conjunction with GIS and geoscientific application, especially handing spatial integration or data fusion with complex variable data sets.

The water quality modeling by using EFDC-HEM3D in Nakdong river (EFDC-HEM3D를 이용한 낙동강 수질모델링)

  • Bae, Soon-Yim;Seo, Dong-Il
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.983-983
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    • 2012
  • EFDC의 수질모형인 HEM3D는 국내 해양수질모델링에는 적용된 사례가 많지만 담수에 적용된 사례는 거의 없으며, 우리나라 환경부 수질측정항목과 수질 INPUT 자료가 달라서 모델의 적용이 힘들었다. 그러나 HEM3D는 EFDC 수리모델을 연계하는 WASP에 비해 자체 3차원 수리동역학 모델이 있어 셀 개수의 제한이 없고 계산속도 또한 WASP 보다 2~3배 빠른 것으로 알려져 있다. 그러나 현재 우리나라의 수질측정항목은 HEM3D의 수질모의항목과 다소 차이가 있다. 특히 Carbon계열에서 실측수질항목은 BOD, COD인 반면 HEM3D의 모의가능항목은 RPOC, LPOC, DOC, COD로 바로 적용을 하기는 어렵다고 판단하였다. 따라서 환경부 수질자료를 HEM3D에 적용하기위해 문헌자료를 참고한 수질항목간의 분율을 사용하여 필요한 자료를 산출하였고, 환경부 수질자료의 HEM3D적용 결과를 알아보고 현재 자료 사용 시의 문제점과 향후 개선방안을 알아보고자 하였다. HEM3D의 모의 결과 TN, TP 보정에는 큰 문제가 없었으나 $BOD_5$와 세부수질항목의 영향을 많이 받는 조류 등의 항목 보정결과는 성공적이지 못했다. 이것은 분율을 적용해 각 유입지천의 세부항목별 수질 자료를 산출할 때 낙동강 전체 평균을 사용했기 때문에 조류성장에 직접적으로 영향을 받는 세부 항목별 영양염에 대한 실제 값과 산출된 농도 값 사이의 오차가 가장 큰 원인으로 판단된다. 한편 전체 대상지역중 일부구간에 대하여 동일한 수질입력자료를 이용하여 HEM3D와 WASP을 동시 적용하였다. 자료의 변환과정에서의 오차와 입력형태 및 각 모델 변수형태의 차이 등의 한계로 결과값에 차이가 있는 것으로 나타났으며, 본 연구결과 현재 확보된 수질측정망의 수질자료를 이용하여 HEM3D를 구축하는 것은 Carbon 계열과 조류(부영양화)모의에서 문제가 발생할 것으로 판단되며 추가 자료 확보가 필요할 것으로 보인다. 또한 필요한 입력자료가 충분히 확보가 된다면 추가연구결과에서 볼 수 있듯이 미국공변단과 미국 환경부수질모델 모두 동시적용이 가능하다고 판단되며 목적과 편의에 따라 선택적 모의가 가능하다고 판단된다.

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Design and Implementation of Optimal Bibliographic DB by SISAC Barcode (SISAC 바코드를 이용한 최적의 서지DB제작시스템 설계 및 구현)

  • Noh, Kyung-Ran;Kwon, Oh-Jin;Yae, Yong-Hee;Shin, Young-Ho
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2002.11c
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    • pp.2293-2296
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    • 2002
  • 과거 서지DB 제작시스템은 자료의 수집부터 DB제작에 이르기까지 자료입수지연 및 서지데이터입력오류, 중복레코드생성, 권호정보의 부정확한 기입, 철자오류와 관련된 많은 문제들을 내포하고 있었다. 본 연구는 이와같은 문제들을 최소화하기 위해 SISAC기반 서지DB 제작시스템을 설계 구현하였다. 이 시스템은 기존 가용자원을 최대한 활용하기 위해 SISAC 바코드를 스캐닝하여 자료의 입수처리를 신속하게 하고, 서지데이터를 입력할 때 기존에 구축된 데이터를 공유함으로써 데이터 중복입력으로 인한 시간소모적인 작업을 줄인다. 그리고 개방형 환경에서 양질의 능력을 지닌 DB제작 전문가를 선정하는데 투명성을 제공하고, 이들 DB제작전문가를 활용함으로써 데이터의 품질향상에 기여한다.

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A Preliminary Study on the Probabilistic Determination of Controlling Earthquakes for Nuclear Power Plant Sites in Korea (확률론적 방법에 의한 국내 원전 부지의 제어지진 결정에 대한 기초 연구)

  • 노명현
    • Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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    • 1997.04a
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    • pp.62-66
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    • 1997
  • 확률론적 방법을 적용하여 국내의 4개 원전 부지의 설계지진을 분석하였다. 본 연구에서 사용된 방법은, 지금까지 원전 부지의 안전성 분야에서 적용되어 왔던 기존의 확률론적 재해도분석과는 다른 새로운 방법으로서, 기준확률의 분석과 제어지진의 결정을 위한 지진재해도 분해의 두 과정으로 구성된다. 분석에 사용된 지진원과 지진활동 특성값은 기존의 확률론적 지진재해도 분석에 사용되었던 입력자료이다. 이로부터 계산된 기준확률은 스펙트럼 가속도 감쇄식에 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 기준확률1.0$\times$10-5에 대하여, 4개 원전 부지의 제어지진은 평균거리가 13~26kg, 평균 규모가 5.7~6.1 사이에 분포하는 것으로 나타났다. 이 값은 단지 현재의 입력자료에 근거하였을 때의 결과로서, 값 자체의 수치적인 의미보다는 전체적인 분석 과정을 검토하고 또한 현재의 입력자료와 새로운 방법이 조합되었을 때 산출되는 결과의 대략적인 수준을 파악하는데 더 큰 의미가 있다.

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Comparison of Korean Standard Industrial Classification Automatic Classification Model on Deep Learning (딥러닝 기반 한국 표준 산업분류 자동분류 모델 비교)

  • Woo, Chan Kyun;Lim, Heui Seok
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2020.05a
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    • pp.516-518
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    • 2020
  • 통계청에서는 지역별고용조사, 인구총조사 등 다양한 조사를 실시하고 있다. 이러한 조사에서는 응답자의 사업체명, 사업체가 주로 하는 일, 응딥자가 한 일, 부서 및 직책 정보 등을 조사해서 조사되어진 자료를 토대로 한국 표준 산업분류 형태로 코드를 부여해 주고 있다. 각 조사에서는 자연어 형태로 입력을 받아서 자료처리 기간에 코딩작업을 하는 조사가 있고 조사원이 입력을 하면서 자동코딩시스템을 이용해서 산업분류 코드를 입력하는 방식도 있다. 본 연구에서는 전자의 방법을 자동화하는 것에 초점을 두었다. 딥러닝 알고리즘을 이용해서 기존에 코드부여가 완료된 자료를 가지고 실험을 해본 결과 조사된 모든 항목을 사용했을 때에는 CNN이 81.36%로 가장 좋은 성능을 보였고, 항목을 2가지로 (사업체가 주로 하는 일/응딥자가 한 일) 줄였을 경우 전체적으로 더 좋은 성능을 보였다. 그 중에 CNN-LSTM이 85.91%로 가장 좋은 성능을 보였다.

A Study on the Prosody Generation of Korean Sentences using Neural Networks (신경망을 이용한 한국어 운율 발생에 관한 연구)

  • Lee Il-Goo;Min Kyoung-Joong;Kang Chan-Koo;Lim Un-Cheon
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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    • spring
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    • pp.65-69
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    • 1999
  • 합성단위, 합성기, 합성방식 등에 따라 여러 가지 다양한 음성합성시스템이 있으나 순수한 법칙합성 시스템이 아니고 기본 합성단위를 연결하여 합성음을 발생시키는 연결합성 시스템은 연결단위사이의 매끄러운 합성계수의 변화를 구현하지 못해 자연감이 떨어지는 실정이다. 자연음에 존재하는 운율법칙을 정확히 구현하면 합성음의 자연감을 높일 수 있으나 존재하는 모든 운율법칙을 추출하기 위해서는 방대한 분량의 언어자료 구축이 필요하다. 일반 의미 문장으로부터 운율법칙을 추출하는 것이 바람직하겠으나, 모든 운율 현상이 포함된 언어자료는 그 문장 수가 극히 방대하여 처리하기 힘들기 때문에 가능하면 문장 수를 줄이면서 다양한 운율 현상을 포함하는 문장 군을 구축하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 음성학적으로 균형 잡힌 고립단어 412 단어를 기반으로 의미문장들을 만들었다. 이들 단어를 각 그룹으로 구분하여 각 그룹에서 추출한 단어들을 조합시켜 의미 문장을 만들도록 하였다. 의미 문장을 만들기 위해 단어 목록에 없는 단어를 첨가하였다. 단어의 문장 내에서의 상대위치에 따른 운율 변화를 살펴보기위해 각 문장의 변형을 만들어 언어자료에 포함시켰다. 자연감을 높이기 위해 구축된 언어자료를 바탕으로 음성데이타베이스를 작성하여 운율분석을 통해 신경망을 훈련시키기 위한 목표패턴을 작성하였다 문장의 음소열을 입력으로 하고 특정음소의 운율정보를 발생시키는 신경망을 구성하여 언어자료를 기반으로 작성한 목표패턴을 이용해 신경망을 훈련시켰다. 신경망의 입력패턴은 문장의 음소열 중 11개 음소열로 구성된다. 이 중 가운데 음소의 운율정보가 출력으로 나타난다. 분절요인에 의한 영향을 고려해주기 위해 전후 5음소를 동시에 입력시키고 문장내에서의 구문론적인 영향을 고려해주기 위해 해당 음소의 문장내에서의 위치, 운율구에 관한 정보등을 신경망의 입력 패턴으로 구성하였다. 특정화자로 하여금 언어자료를 발성하게 한 음성시료의 운율정보를 추출하여 신경망을 훈련시킨 결과 자연음의 운율과 유사한 합성음의 운율을 발생시켰다.

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Comparing the Performance of a Deep Learning Model (TabPFN) for Predicting River Algal Blooms with Varying Data Composition (데이터 구성에 따른 하천 조류 예측 딥러닝 모형 (TabPFN) 성능 비교)

  • Hyunseok Yang;Jungsu Park
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.26 no.3
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    • pp.197-203
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    • 2024
  • The algal blooms in rivers can negatively affect water source management and water treatment processes, necessitating continuous management. In this study, a multi-classification model was developed to predict the concentration of chlorophyll-a (chl-a), one of the key indicators of algal blooms, using Tabular Prior Fitted Networks (TabPFN), a novel deep learning algorithm known for its relatively superior performance on small tabular datasets. The model was developed using daily observation data collected at Buyeo water quality monitoring station from January 1, 2014, to December 31, 2022. The collected data were averaged to construct input data sets with measurement frequencies of 1 day, 3 days, 6 days, 12 days. The performance comparison of the four models, constructed with input data on observation frequencies of 1 day, 3 days, 6 days, and 12 days, showed that the model exhibits stable performance even when the measurement frequency is longer and the number of observations is smaller. The macro average for each model were analyzed as follows: Precision was 0.77, 0.76, 0.83, 0.84; Recall was 0.63, 0.65, 0.66, 0.74; F1-score was 0.67, 0.69, 0.71, 0.78. For the weighted average, Precision was 0.76, 0.77, 0.81, 0.84; Recall was 0.76, 0.78, 0.81, 0.85; F1-score was 0.74, 0.77, 0.80, 0.84. This study demonstrates that the chl-a prediction model constructed using TabPFN exhibits stable performance even with small-scale input data, verifying the feasibility of its application in fields where the input data required for model construction is limited.

Estimation of High-Resolution Soil Moisture Using Sentinel-1A/B SAR and Deep Learning Regression Model (딥러닝 모형을 이용한 Sentinel SAR 기반 고해상도 토양수분 산정)

  • Lee, Taehwa;Kim, Sangwoo;Chun, Beomseok;Jung, Younghun;Shin, Yongchul
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.114-114
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    • 2021
  • 본 연구에서는 Sentinel-1 SAR 센서 기반 이미지자료와 딥러닝기법을 이용하여 고해상도 토양수분을 산정하였다. 입력자료는 지표특성(모래함량, 점토함량, 경사도), 인공위성 기반의 강우와 LANDSAT 기반의 이미지자료(NDVI, LST, 공간분포 토양수분)를 사용하였다. 강우자료의 경우 GPM(Global Precipitation Measurement) 일강우 자료를 사용하였으며, 관측일 기준으로 5일전까지의 강우자료와 5일평균강우를 구분하여 사용하였다. LANDSAT 기반의 토양수분 이미지자료와 지점관측 토양수분을 이용하여 검·보정 이후 딥러닝 모형의 입력자료로 사용하였다. 입력자료는 30m × 30m 해상도로 Resample 하여 딥러닝 모형의 학습을 진행하였으며, 학습에 사용된 모형을 이용하여 Sentinel-1 기반의 고해상도(10m × 10m) 토양수분이미지를 산정하였다. 검증지점은 거창군 거창읍, 계룡시 두마면, 장수군 장수읍 및 무주군 무주읍 토양수분 관측지점을 선정하였다. 거창군 거창읍의 산정결과, LANDSAT 기반의 토양수분 이미지와 DNN 기반의 토양수분 이미지가 매우 유사하게 나타났으며, 모의값(DNN 기반 토양수분)이 실측값(LANDSAT 기반의 토양수분)을 잘 반영한 것(R: 0.875 ; RMSE: 0.013)으로 나타났다. 또한 학습모형을 토지피복이 유사한 지역에 적용하여 토양수분을 산정한 결과 검증지점 계룡시(R: 0.897 ; RMSE: 0.014), 장수군(R: 0.770 ; RMSE: 0.024) 및 무주군(R: 0.909 ; RMSE: 0.012)의 모의값이 실측값과 매우 유사한 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 Seninel-1 SAR센서 이미지자료와 딥러닝기법을 연계한 고해상도 토양수분자료가 농업, 수문, 환경 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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