평면최단거리를 활용한 Sentinel-1 영상의 중소규모 하천 수체 추출

• 영문명: Small- to Medium-Sized Stream Waterbody Extraction Using Sentinel-1 Images Based on Shortest Plane Distance
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김수현 김동균
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』22권6호, 363~376쪽, 전체 14쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.12.31

국문 초록

본 연구는 평면최단거리를 활용하여 Sentinel-1으로 중소규모 하천의 수체 추출 방법을 검증하였다. 연구지역으로 한강유역의 한탄강과 중랑천 일부를 선정하였다. Sentinel-1의 수체 추출 방법 검증을 위해 고해상도 광학위성인 PlanetScope를 함께 활용하였다. 수집한 SAR 위성영상자료(Sentinel-1)는 전처리과정 후, 히스토그램 매칭기법을 통해 영상의 밝기 분포를 동일시하였다. 그리고 효율적인 하천추출을 위하여 하천중심선에서의 평면최단거리를 활용한 가중치를 추가하였다. 이 가중치 값과 Sentinel-1의 VH, VV 편광과의 조합을 통해 k-mean 방법으로 최적의 매개변수 값을 얻을 수 있었다. 이는 해상도의 한계에 따라 Sentinel-1에서 최대 정확도의 수체를 추출할 수 있는 값이며, 이 수준에 해당하는 수체 추출을 VV, VH, 평면최단거리의 상관관계에 근거하여 타원방정식으로 계산식을 도출할 수 있다. 그 결과 평균 정확도가 0.45~0.75 사이에서 도출되었고, 평균 Kappa 계수가 0.60~0.85에 근접함을 확인하였다. 본 연구는 평면최단거리 값을 활용하여 참값이 없더라도 수체면적의 추정을 보여준다. 또한, 현존하는 수체 추출 방법보다 간단하고 신속하게 수체를 추출할 수 있음을 증명하였다.

영문 초록

In this study, a method for extracting the waterbody of small- to medium-sized streams is verified using SAR (Synthetic Aperture Radar) images based on the shortest plane distance (DST). The areas investigated are the Hantangang River and Jungnangcheon stream. To verify the waterbody extraction method, SAR satellite image data (Sentinel-1) and PlanetScope, which is a high-resolution optical satellite, are used simultaneously. After preprocessing the Sentinel-1 images, their brightness distribution is equalized via histogram matching. To realize an efficient stream extraction, a weight, which is the DST from the stream centerline, is added. After combining this weight value and Sentinel-1's VH and VV polarizations, the optimal parameter value is obtained using the k-means method. This value allows the waterbody to be extracted from Sentinel-1 images with maximum accuracy, depending on the resolution limit. Based on the correlation among the VV, VH, and DST, the waterbody extraction can be calculated using an elliptic equation. Results show that the average accuracy is 0.45-0.75, and the average Kappa coefficient is 0.60-0.85. This study shows that the waterbody area can be estimated using the DST. Additionally, the proposed method extracts the waterbody more simply and rapidly than the existing waterbody extraction method.

목차

1. 서론

2. 연구 방법

3. 연구 결과

4. 고찰

5. 결론

감사의 글

References

키워드

하천 위성영상 Sentinel-1 K-mean 평면최단거리 Stream Satellite Image Sentinel-1 K-mean Shortest Pplane Ddistance