Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.23
no.4
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pp.283-294
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2021
Solar radiation is an important meteorological factor in the agricultural sector. The ground exposed to sunlight is highly influenced by the surrounding terrains especially in South Korea where the topology is complex. The solar radiation on an inclined surface is estimated using a solar irradiance correction factor for the slope of the terrain along with the solar radiation on a horizontal surface. However, such an estimation method assumes that there is no barrier in surroundings, which blocks sunlight from the sky. This would result in errors in estimation of solar radiation because the effect of shading caused by the surrounding terrain has not been taken into account sufficiently. In this study, the shading effect was simulated to obtain the brightness value (BV), which was used as a correction factor. The shaded relief images, which were generated using a 30m-resolution digital elevation model (DEM), were used to derive the BVs. These images were also prepared using the position of the sun and the relief of the terrain as inputs. The gridded data where the variation of direct solar radiation was quantified as brightness were obtained. The value of cells in the gridded data ranged from 0 (the darkest value) to 255 (the brightest value). The BV analysis was performed using meteorological observation data at 22 stations installed in study area. The observed insolation was compared with the BV of each point under clear and cloudless condition. It was found that brightness values were significantly correlated with the solar radiation, which confirmed that shading due to terrain could explain the variation in direct solar radiation. Further studies are needed to accurately estimate detailed solar radiation using shaded relief images and brightness values.
As the era of space technology utilization is approaching, the launch of CAS (Compact Advanced Satellite) 500-1/2 satellites is scheduled during 2021 for acquisition of high-resolution images. Accordingly, the increase of image usability and processing efficiency has been emphasized as key design concepts of the CAS 500-1/2 ground station. In this regard, "CAS 500-1/2 Image Acquisition and Utilization Technology Development" project has been carried out to develop core technologies and processing systems for CAS 500-1/2 data collecting, processing, managing and distributing. In this paper, we introduce the results of the above project. We developed an operation system to generate precision images automatically with GCP (Ground Control Point) chip DB (Database) and DEM (Digital Elevation Model) DB over the entire Korean peninsula. We also developed the system to produce ortho-rectified images indexed to 1:5,000 map grids, and hence set a foundation for ARD (Analysis Ready Data)system. In addition, we linked various application software to the operation system and systematically produce mosaic images, DSM (Digital Surface Model)/DTM (Digital Terrain Model), spatial feature thematic map, and change detection thematic map. The major contribution of the developed system and technologies includes that precision images are to be automatically generated using GCP chip DB for the first time in Korea and the various utilization product technologies incorporated into the operation system of a satellite ground station. The developed operation system has been installed on Korea Land Observation Satellite Information Center of the NGII (National Geographic Information Institute). We expect the system to contribute greatly to the center's work and provide a standard for future ground station systems of earth observation satellites.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.18
no.4
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pp.131-144
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2015
This research proposes a prototype for visualizing radar rainfall data using the unity 3D engine. The mashup of radar data with topographic information is necessary for the 3D visualization of the radar data with high quality. However, the mashup of a huge amount of radar data and topographic data causes the overload of data processing and low quality of the visualization results. This research utilized the Unitiy 3D engine, a widely used engine in the game industry, for visualizing the 3D topographic data such as the satellite imagery/the DEM(Digital Elevation Model) and radar rainfall data. The satellite image segmentation technique and the image texture layer mashup technique are employed to construct the 3D visualization system prototype based on the topographic information. The developed protype will be applied to the disaster-prevention works by providing the radar rainfall data with the 3D visualization based on the topographic information.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.20
no.3
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pp.141-152
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2017
This paper presents a technical method for flood estimation based on satellite rainfall and satellite rainfall correction method for watersheds lacking measurement data. The study area was the Sebou Watershed, Morocco. The Integrated Flood Analysis System(IFAS) and Grid-based Rainfall-Runoff Model(GRM) were applied to estimate watershed runoff. Daily rainfall from ground gauges and satellite-derived hourly data were used. In the runoff simulation using satellite rainfall data, the composites of the daily gauge rainfall and the hourly satellite data were applied. The Shuttle Radar Topographic Mission Digital Elevation Model(SRTM DEM) with a 90m spatial resolution and 1km resolution data from Global map land cover and United States Food and Agriculture Organization(US FAO) Harmonized World Soil Database(HWSD) were used. Underestimated satellite rainfall data were calibrated using ground gauge data. The simulation results using the revised satellite rainfall data were $5,878{\sim}7,434m^3/s$ and $6,140{\sim}7,437m^3/s$ based on the IFAS and GRM, respectively. The peak discharge during flooding of Sebou River Watershed in 2009~2010 was estimated to range from $5,800m^3/s$ to $7,500m^3/s$. The flood estimations from the two hydrologic models using satellite-derived rainfall data were similar. Therefore, the calibration method using satellite rainfall suggested in this study can be applied to estimate the flood discharge of watersheds lacking observational data.
Various geological thematic maps have been generated by interpolating sparsely sampled ground survey data and geostatistical kriging that can consider spatial correlation between neighboring data has widely been used. This paper applies multi-variate geostatistical algorithms to integrate secondary information with sparsely sampled ground survey data for geological thematic mapping. Simple kriging with local means and kriging with an external drift are applied among several multi-variate geostatistical algorithms. Two case studies for spatial mapping of groundwater level and grain size have been carried out to illustrate the effectiveness of multi-variate geostatistical algorithms. A digital elevation model and IKONOS remote sensing imagery were used as secondary information in two case studies. Two multi-variate geostatistical algorithms, which can account for both spatial correlation of neighboring data and secondary data, showed smaller prediction errors and more local variations than those of ordinary kriging and linear regression. The benefit of applying the multi-variate geostatistical algorithms, however, depends on sampling density, magnitudes of correlation between primary and secondary data, and spatial correlation of primary data. As a result, the experiment for spatial mapping of grain size in which the effects of those factors were dominant showed that the effect of using the secondary data was relatively small than the experiment for spatial mapping of groundwater level.
An area's topography refers to the shape of the earth's surface, described by its elevation, slope, and aspect, among other features. The topographical conditions determine energy flowsthat move water and energy from higher to lower elevations, such as how much solar energy will be received and how much wind or rain will affect it. Another common factor, the topographic wetness index (TWI), is a calculation in digital elevation models of the tendency to accumulate water per slope and unit area, and is one of the most widely referenced hydrologic topographic factors, which helps explain the location of forest vegetation. Analyses of topographical factors can be calculated using a geographic information system (GIS) program based on digital elevation model (DEM) data. Recently, a large number of free open source software (FOSS) GIS programs are available and developed for researchers, industries, and governments. FOSS GIS programs provide opportunitiesfor flexible algorithms customized forspecific user needs. The majority of biodiversity in island areas exists at about 20% higher elevations than in land ecosystems, playing an important role in ecological processes and therefore of high ecological value. However, island areas are vulnerable to disturbances and damage, such as through climate change, environmental pollution, development, and human intervention, and lacks systematic investigation due to geographical limitations (e.g. remoteness; difficulty to access). More than 4,000 of Korea's islands are within a few hours of its coast, and 88% are uninhabited, with 52% of them forested. The forest ecosystems of islands have fewer encounters with human interaction than on land, and therefore most of the topographical conditions are formed naturally and affected more directly by weather conditions or the environment. Therefore, the analysis of forest topography in island areas can be done more precisely than on its land counterparts, and therefore has become a major focus of attention in Korea. This study is focused on calculating the performance of different topographical factors using FOSS GIS programs. The test area is the island forests in Korea's south and the DEM of the target area was processed with GRASS GIS and SAGA GIS. The final slopes and TWI maps were produced as comparisons of the differences between topographic factor calculations of each respective FOSS GIS program. Finally, the merits of each FOSS GIS program used to calculate the topographic factors is discussed.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.32
no.4_1
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pp.319-326
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2014
The accurate geo-referencing processes that apply ground control points is prerequisite for effective end use of HRSI (High-resolution satellite imagery). Since the conventional control point acquisition by human operator takes long time, demands for the automated matching to existing reference data has been increasing its popularity. Among many options of reference data, the airborne LiDAR (Light Detection And Ranging) data shows high potential due to its high spatial resolution and vertical accuracy. Additionally, it is in the form of 3-dimensional point cloud free from the relief displacement. Recently, a new matching method between LiDAR data and HRSI was proposed that is based on the image projection of whole LiDAR data into HRSI domain, however, importing and processing the large amount of LiDAR data considered as time-consuming. Therefore, we wmotivated to ere propose a local LiDAR chip generation for the HRSI geo-referencing. In the procedure, a LiDAR point cloud was rasterized into an ortho image with the digital elevation model. After then, we selected local areas, which of containing meaningful amount of edge information to create LiDAR chips of small data size. We tested the LiDAR chips for fully-automated geo-referencing with Kompsat-2 and Kompsat-3 data. Finally, the experimental results showed one-pixel level of mean accuracy.
Photogrammetry using drone can produce high-resolution ortho image and acquire high-accuracy 3D information, which is useful. Therefore, this study attempted to determine the possibility of using drone-photogrammetry in park construction by producing a topographic map using drone-photogrammetry and analyzing the problems and accuracy generated during production. For this purpose, we created ortho image and DSM (digital surface model) using drone images and created topographic status map by vectorizing them. Accuracy was compared based on topographic status map by GPS (global positioning system) and TS (total station). The resulting of analyzing mean of the residuals at check points showed that 0.044 m in plane and 0.066 m in elevation, satisfying the tolerance range of 1/1,000 numerical maps, and result of compared lake size showed a difference of about 4.4%. On the other hand, it was difficult to obtain accurate height values for terrain in which existed vegetation when producing the topographic map, and in the case of underground buried objects, it is not possible to confirm it in the image, so direct spatial information acquisition was necessary. Therefore, it is judged that the topographic status map using drone photogrammetry can be efficiently constructed if direct spatial data acquisition is achieved for some terrain.
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.23
no.2
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pp.39-48
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2015
Lately, Unmanned Aerial Vehicles(UAV), Unmanned Aerial Systems(UAS) or also often known as drones, as a data acquisition platform and as a measurement instrument are becoming attractive for many photogrammetric surveying applications, especially generation of the high density point clouds(HDPC). This paper presents the performance evaluation of a low-cost rotary wing quadrocopter UAS for generation of the HDPC in a test bed environment. Its performance was assessed by comparing the coordinates of UAS based HDPC to the results of Network RTK GNSS surveying with 62 ground check points. The results indicate that the position RMSE of the check points are ${\sigma}_H={\pm}0.102m$ in Horizonatal plane, and ${\sigma}_V={\pm}0.209m$ in vertical, and the maxium deviation of Elevation was 0.570m within block area of ortho-photo mosaic. Therefore the required level of accuracy at NGII for production of ortho-images mosaic at a scale of 1:1000 was reached, UAS based imagery was found to make use of it to update scale 1:1000 map. And also, since this results are less than or equal to the required level in working rule agreement for airborne laser scanning surveying of NGII for Digital Elevation Model generation of grids $1m{\times}1m$ and 1:1000 scale, could be applied with production of topographic map and ortho-image mosaic at a scale of 1:1000~1:2500 over small-scale areas.
The method of selecting an existing flood hazard area via a numerical model requires considerable time and effort. In this regard, this study proposes a method for selecting flood vulnerable areas through topographic analysis based on a surface runoff mechanism to reduce the time and effort required. Flood vulnerable areas based on runoff mechanisms refer to those areas that are advantageous in terms of the flow accumulation characteristics of rainfall-runoff water at the surface, and they generally include lowlands, mild slopes, and rivers. For the analysis, a digital topographic map of the target area (Seoul) was employed. In addition, in the topographic analysis, eight topographic factors were considered, namely, the elevation, slope, profile and plan curvature, topographic wetness index (TWI), stream power index, and the distances from rivers and manholes. Moreover, receiver operating characteristic analysis was conducted between the topographic factors and actual inundation trace data. The results revealed that four topographic factors, namely, elevation, slope, TWI, and distance from manholes, explained the flooded area well. Thus, when a flood vulnerable area is selected, the prioritization method for various factors as proposed in this study can simplify the topographical analytical factors that contribute to flooding.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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