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머신러닝 기법을 활용한 유황별 LOADEST 모형의 적정 회귀식 선정 연구: 낙동강 수계를 중심으로
김종건,박윤식,이서로,신용철,임경재,김기성,Kim, Jonggun,Park, Youn Shik,Lee, Seoro,Shin, Yongchul,Lim, Kyoung Jae,Kim, Ki-sung 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.4
This study is to determine the coefficients of regression equations and to select the optimal regression equation in the LOADEST model after classifying the whole study period into 5 flow conditions for 16 watersheds located in the Nakdonggang waterbody. The optimized coefficients of regression equations were derived using the gradient descent method as a learning method in Tensorflow which is the engine of machine-learning method. In South Korea, the variability of streamflow is relatively high, and rainfall is concentrated in summer that can significantly affect the characteristic analysis of pollutant loads. Thus, unlike the previous application of the LOADEST model (adjusting whole study period), the study period was classified into 5 flow conditions to estimate the optimized coefficients and regression equations in the LOADEST model. As shown in the results, the equation #9 which has 7 coefficients related to flow and seasonal characteristics was selected for each flow condition in the study watersheds. When compared the simulated load (SS) to observed load, the simulation showed a similar pattern to the observation for the high flow condition due to the flow parameters related to precipitation directly. On the other hand, although the simulated load showed a similar pattern to observation in several watersheds, most of study watersheds showed large differences for the low flow conditions. This is because the pollutant load during low flow conditions might be significantly affected by baseflow or point-source pollutant load. Thus, based on the results of this study, it can be found that to estimate the continuous pollutant load properly the regression equations need to be determined with proper coefficients based on various flow conditions in watersheds. Furthermore, the machine-learning method can be useful to estimate the coefficients of regression equations in the LOADEST model.
김종건(Jonggun Kim),박영곤(Youngkon Park),윤희택(Heetaek Yoon),박윤식(Younshik Park),장원석(Wonseok Jang),유동선(Dongseon Yoo),임경재(Kyoung Jae Lim) 한국철도학회 2009 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.5월
최근 들어 한국철도기술연구원 (KRRI) 에서는 자동운행이 가능한 바이모달 트램 시스템을 개발하고 있다. 이 바이모달 트램 시스템은 노선에 설치된 센서를 자동으로 인식하여 자동 운행을 하며, 재해 발생시 수동으로 운행될 수도 있다. 바이모달 트램 시스템이 노선에 설치된 센서를 인식하여 자동운행을 하기 때문에, 기후패턴 변화에 따른 집중강우로 인해 예기치 않은 홍수 발생시 바이모달 트램 시스템 승객 및 차량의 안전이 확보되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 Web GIS 기반의 트램 재해관리 시스템 (Bi-modal Tram Disaster Management System: BTDMS) 프로토타입 버전을 개발하였다. 이 BTDMS 시스템은 US EPA에서 개발한 SWMM 모형을 핵심 엔진으로 활용하여 지표면 유출 및 관거 해석을 수행한다. 본 연구에서는 기상청 예측 강우량 자료를 이용하여 실시간 내수침수 예측을 수행할 수 있는 모듈, 지표면 유출수의 흐름을 고려할 수 있는 모듈, 그리고 지역별로 유출심을 산정하여 바이모달 트램 시스템 운행 판단의 기준자료로 활용할 수 있는 모듈을 개발하여 BTDMS 에 추가하였다. 이러한 모듈을 이용하여 예측된 자료는 바이모달 트램 시스템의 운행 속도를 늦추거나 우회노선을 선택하는데 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서 개발한 Web GIS 기반의 BTDMS는 2009년 상반기 밀양 지역에 설치될 바이모달 트램 시범지역에 적용되어 그 적용성이 평가될 것이다.
바이모달 트램 재해관리 시스템 입력자료 구축을 위한 AV2SWMM 모듈 개발
김종건(Jonggun Kim),박영곤(Youngkon Park),윤희택(Heetaek Yoon),박윤식(Younshik Park),장원석(Wonseok Jang),박준호(Junho Park),임경재(Kyoung Jae Lim) 한국철도학회 2008 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-
With unexpected torrential rainfall, flash flooding is occurring frequently and its impacts are tremendous. Thus proper natural disaster management plans are required. The disaster management system of the Bimodal tram utilizes the SWMM as a core engine to simulate runoff and urban sewer networks for flooding simulation. To develop the efficient Bimodal tram disaster management system, very detailed subcatchment boundaries and flow networks have to be developed in a GIS data format. Thus the objective of this study is to develop ArcView GIS based module (AV2SWMM) for easy preparation of model input for the tram disaster management system. With the AV2SWMM module, very detailed subcatchment boundaries and flow networks can be developed for accurate simulation of flash flooding at the study site, which were not/hardly possible with SWMM 5.0 interface. The AV2SWMM can be used in developing accurate model input for other regions where the Bimodal tram system is expected to be introduced.
경사지에서의 정확한 토양유실 및 유사량 분석을 위한 SWAT ArcView GIS Extension Patch 개발
김종건 ( Kim Jonggun ),박윤식 ( Park Younshik ),장원석 ( Jang Wonseok ),유동선 ( Yoo Dongsun ),김기성 ( Kim Ki-sung ),임경재 ( Lim Kyoung Jae ) 한국농공학회 2008 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2008 No.-
The watershed scale SWAT model divides the watershed into smallersubwatersheds for rainfall-runoff and pollutant generation at the field level and routing though stream networks. The SWAT model first needs to be calibrated and validated for accurate estimation through adjustment of various input parameters. However, in some instances the SWAT simulated results are greatly affected by the watershed delineation and DEM cell size. In this study, the SWAT ArcView GIS Patch II was developed for steep sloping watershed and its performance was evaluated for various thresholdvalue and DEM cell size scenarios when delineating subwatersheds using SWAT. The SWAT ArcView GIS Patch II was developed using the ArcView GIS Avenue program and Spatial Analyst library. The SWAT ArcView GIS Patch II is better than the SWAT ArcView GIS Patch I by Lim et al. (2007) because it reflects the topographic factor in calculating the field slope length of the HRU in the SWAT model. The simulated sediment value for 321 watershed (threshold value of 200 ha) is greater than that for 43 subwatershed (threshold value of 25ha) by 201% without applying the SWAT ArcView GIS Patch II. However, when the SWAT ArcView GIS Patch II was applied, the difference decreases (12% difference) for the same scenario. The simulated sediment value for DEM cell size of 50m is greater than that for DEM cell size of 10m by 19.80% without the SWAT ArcView GIS Patch II. However, the difference becomes smaller (3.41% difference) between 50m and 10m DEM scenarios. As shown in this study, the SWAT ArcView GIS Patch II can reduce differences in simulated sediment values for various watershed delineation and DEM cell size scenarios. Without the SWAT ArcView GIS Patch II, variations in the SWAT simulated results using various watershed delineation and DEM cell size scenarios could be greater than those from input parameter calibration. The results obtained in this study show that the SWAT ArcView GIS Patch II needs to be used when simulating hydrology and water quality for steep sloping watersheds (especially if average slope ofthe subwatershed is greater than 25%) for accurate simulation of hydrology and water quality using the SWAT model.
농촌비점오염관리를 위한 농업배출수 수량 및 수질관리 방안
김종건 ( Jonggun Kim ),양동석 ( Dongseok Yang ),최완민 ( Wanmin Choi ),최선화 ( Seonhwa Choi ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-
최근 물관리기본법 시행에 따른 통합물관리체제로 전환되면서 농업용수에 대한 가치가 재평가되고 있고 농업용수의 효율적 활용을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 2019년 기준 우리나라 수자원 총량 대비 총 이용량은 약 28%(372억 ㎥)를 차지하고 있으며, 그 중 농업용수는 총 이용량의 약 61%(152억 ㎥)를 차지하고 있다. 또한 농업용수 이용량의 약 80%가 논에서 사용되고 있다. 우리나라에서는 논에서 사용되고 있는 용수가 상대적으로 많은 부분을 차지하고 있으며, 그에 따라 사용되고 배출되는 수량은 하류 하천의 수량 및 수질, 수생태에 영향을 미치고 있다. 현재 농업용수 배출수의 수량 및 수질에 대해 정량화할 수 있는 정보가 부족하여 농업용수의 효율적인 이용을 저해하고 있다. 농업용수 배출수는 하류 하천 수질에 영향을 미쳐 농촌지역에서의 주요 비점오염원으로 인식되고 있다. 따라서 통합물관리체제에서 농업용수 배출수에 대한 수량 및 수질 관리가 필요한 시점이며, 농업용수의 효율성, 안전성, 안정성을 확보하기 위해 정밀한 농업배출수 산정 및 양질의 농업용수 확보를 위한 다양한 노력이 필요하다. 우선 농업배출수의 수량적인 측면에서 농업용수 수원공에서의 정확한 공급량 산정 기술이 필요하며, 이를 기반으로 농경지 공급 후 하류 하천으로 배출되는 회귀수의 정량적 산정 방법이 필요하다. 이를 통해 농업용수가 하류 하천의 환경유지용수로서의 가치 평가가 가능할 것이다. 농업배출수의 수량확보를 위해서는 용수 재이용, SRI 기법 적용, 효율적 용수공급 등 용수의 수요를 줄이고 환경유지용수를 확보하여야 할 것이다. 농업용수 배출수의 수질측면에서는 농업용수 수원공을 대상으로 상·하류 유역단위모니터링 연구를 통해 기초자료를 수집하고, 이를 통해 농업용수의 맑은 물을 확보할 수 있는 통합관리 체계 구축 방안이 마련되어야 할 것이다. 기존의 단순 수질개선대책 중심에서 수량·수질·수생태 통합물관리 측면 유황별 또는 영농기간별 특성을 고려한 종합적 관리 체계 구축, 그리고 이를 통한 실질적인 농업용수 관리 대책 수립이 필요할 것이다.