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Im, Jungho
Intelligent Remote sensing and geospatial Information Science (IRIS) Lab
Research Interests
  • Remote sensing, Geospatial modeling, Disaster monitoring and management, Climate change

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위성 자료와 수치모델 자료를 활용한 스태킹 앙상블 기반 SO2 지상농도 추정

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Title
위성 자료와 수치모델 자료를 활용한 스태킹 앙상블 기반 SO2 지상농도 추정
Other Titles
Monitoring Ground-level SO2 Concentrations Based on a Stacking Ensemble Approach Using Satellite Data and Numerical Models
Author
최현영강유진임정호신민소박서희김상민
Issue Date
2020-10
Publisher
대한원격탐사학회
Citation
대한원격탐사학회지, v.36, no.5, pp.1053 - 1066
Abstract
이산화황(SO2)은 대기 중 화학 반응을 통해 2차 대기오염물질을 생성하는 전구체로, 주로 산업활동이나주거 및 교통 활동 등을 통해 배출된다. 장기간 노출 시 호흡기 질환이나 심혈관 질환 등을 유발하여 인체 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 우리나라에서는 SO2에 대해 관측소 기반의 모니터링이 수행되고 있으나 이는 공간적으로 연속적인 정보를 제공하는 데에 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 위성자료와 수치모델 자료를 융합하여 일별 13시를 타겟으로 하는 1 km의 고해상도로공간적으로 연속적인 SO2 지상농도를 산출하였다. 2015년 1월부터 2019년 4월까지의 기간 동안 남한 지역에대하여 스태킹 앙상블 기법을 이용하여 SO2 지상농도 추정 모델을 개발하였다. 스태킹 앙상블 기법이란 여러가지 기계학습 기법을 두 단계로 쌓는 방식으로 융합하여 단일 모델 대비 더 향상된 성능을 도출하는 방법이다. 본 연구에서는 베이스 모델로는 RF (Random Forest)와 XGB (eXtreme Gradient BOOSTing) 기법이, 메타모델로는 MLR (Multiple Linear Regression) 기법이 사용되었다. 구축된 모델의 교차검증 결과 메타 모델은 상관계수(R) = 0.69와 root-mean-squared-error(RMSE) = 0.0032 ppm의 결과를 보였으며 이는 베이스 모델의 평균 대비 약 25% 향상된 안정성을 보였다. 또한 모델 구축에 사용되지 않은 기간에 대한 예측 검증을 수행하여 모델의 일반화 가능성을 평가하였다. 구축된 모델을 이용하여 남한 지역의 SO2 지상농도 공간분포를 분석한 결과일반적인 계절성과 배출원의 변화를 잘 반영하는 패턴을 보임을 확인하였다.
URI
https://scholarworks.unist.ac.kr/handle/201301/49504
DOI
10.7780/kjrs.2020.36.5.3.5
ISSN
1225-6161
Appears in Collections:
UEE_Journal Papers
Files in This Item:
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