[논문]Sentinel-2 위성영상을 활용하여 국가하천망 제작을 위한 자동화 기술 개발 -서울시 한강을 사례로-

김선우; 권용하; 정연인; 정윤재

doi:10.11108/kagis.2022.25.2.088

Sentinel-2 위성영상을 활용하여 국가하천망 제작을 위한 자동화 기술 개발 -서울시 한강을 사례로-
Development of the Automatic Method for Detecting the National River Networks Using the Sentinel-2 Satellite Imagery -A Case Study for Han River, Seoul- 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.25 no.2, 2022년, pp.88 - 99

김선우 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소) , 권용하 ((주)지오씨엔아이 공간정보솔루션센터) , 정연인 (계명대학교 토목공학과) , 정윤재 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소)

초록
AI-Helper

하천망은 하천 관리에 있어서 필수적인 지형특성 중 하나이다. 기존에 현장조사를 통해 구축되었던 하천망은 최근에 원격탐사 자료를 활용하여 효율적으로 구축되기 시작하였다. 교량 등 장애물이 많은 도시 하천망의 경우, 하천 내 장애물 제거에 어려움이 있어 온전한 하천망을 구축한 사례는 드물다. 본 연구는 Sentinel-2 위성영상을 활용하여 도시 내 하천에 존재하는 장애물을 제거하고 경계선이 보전된 온전한 하천망을 자동으로 추출하는 기술을 개발하였다. 우선 Sentinel-2 위성영상의 다중분광 밴드를 활용하여 정규수분지수 영상을 제작하고 수체와 그 외 지역을 구분할 수 있는 이진화 영상을 제작하였다. 그리고 모폴로지 연산을 이진화 영상에 적용하여 장애물이 제거되고 경계선이 보전된 온전한 하천망을 추출하였다. 본 연구에서 개발한 기술을 서울시 한강에 적용한 결과, 경계선은 보존되고 교량 등 장애물이 제거된 온전한 하천망을 추출할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The river network is one of the essential topographical characteristics in river management. The river network which as previously constructed by the ground surveying method has recently begun to be efficiently constructed using the remote sensing datasets. Since it is difficult to remove these obstacles such as bridges in the urban rivers, it is rare to construct the urban river networks with the various obstacles. In this study, the Sentinel-2 satellite imagery was used to develop the automatic method for detecting the urban river networks without the obstacles and with the preserved boundaries as follows. First, the normalized difference water index image was generated using the multispectral bands of the given Sentinel-2 satellite imagery, and the binary image that could classify the water body and other regions was generated. Next, the morphological operations were employed for detecting the complete river networks with the obstacles removed and the boundaries preserved. As a result of applying the proposed methodology to Han River in Seoul, the complete river networks with the obstacles removed and the boundaries preserved were well constructed.

주제어

표/그림 (10)

그림 FIGURE 1. Han River, Seoul shown on Open Street Map(a) and Google Satellite Map(b)
그림 FIGURE 2. Example of the Sentinel-2A satellite imagery acquired on April 17, 2022
표 TABLE 1. Multispectral bands of Sentinel-2A satellite imagery (ESA, 2020)
그림 FIGURE 3. NDWI image generated from the given Sentinel-2A imagery
그림 FIGURE 4. First binary image generated from the NDWI image
그림 FIGURE 5. First binary image(a), second binary image(b), third binary image(c) and the complete river networks(d)
그림 FIGURE 6. River networks generated from the Sentinel-2 satellite imagery(a) and National River Networks(b)
표 TABLE 2. Characteristics of both river networks generated from the Sentinel-2A satellite imagery and National River Networks
그림 FIGURE 7. Locations of the reference bridges for measuring the widths of the river networks
표 TABLE 3. Accuracy of the river networks generated from the multitemporal Sentinel-2A satellite imagery and National River Networks

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