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Korean Journal of Remote Sensing

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수록정보
18권4호(2002) |수록논문 수 : 5
간행물 제목
38권4호(2022년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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저자 : Soyeon Park , No-wook Park

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 327-341 (15 pages)

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Cloud removal is often required to construct time-series sets of optical images for environmental monitoring. In regression-based cloud removal, the selection of an appropriate regression model and the impact analysis of the input images significantly affect the prediction performance. This study evaluates the potential of Gaussian process (GP) regression for cloud removal and also analyzes the effects of cloud-free optical images and spectral bands on prediction performance. Unlike other machine learning-based regression models, GP regression provides uncertainty information and automatically optimizes hyperparameters. An experiment using Sentinel-2 multi-spectral images was conducted for cloud removal in the two agricultural regions. The prediction performance of GP regression was compared with that of random forest (RF) regression. Various combinations of input images and multi-spectral bands were considered for quantitative evaluations. The experimental results showed that using multi-temporal images with multi-spectral bands as inputs achieved the best prediction accuracy. Highly correlated adjacent multi-spectral bands and temporally correlated multi-temporal images resulted in an improved prediction accuracy. The prediction performance of GP regression was significantly improved in predicting the near-infrared band compared to that of RF regression. Estimating the distribution function of input data in GP regression could reflect the variations in the considered spectral band with a broader range. In particular, GP regression was superior to RF regression for reproducing structural patterns at both sites in terms of structural similarity. In addition, uncertainty information provided by GP regression showed a reasonable similarity to prediction errors for some sub-areas, indicating that uncertainty estimates may be used to measure the prediction result quality. These findings suggest that GP regression could be beneficial for cloud removal and optical image reconstruction. In addition, the impact analysis results of the input images provide guidelines for selecting optimal images for regression-based cloud removal.

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저자 : Yongseung Kim

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 343-353 (11 pages)

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An attempt to derive the surface temperature from the Korea Multi-purpose Satellite (KOMPSAT)-3A mid-wave infrared (MWIR) data acquired over the southern California on Nov. 14, 2015 has been made using the MODerate resolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN) radiative transfer model. Since after the successful launch on March 25, 2015, the KOMPSAT-3A spacecraft and its two payload instruments ― the high-resolution multispectral optical sensor and the scanner infrared imaging system (SIIS) ― continue to operate properly. SIIS uses the MWIR spectral band of 3.3-5.2 μm for data acquisition. As input data for the realistic simulation of the KOMPSAT-3A SIIS imaging conditions in the MODTRAN model, we used the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) atmospheric profiles, the KOMPSAT-3A sensor response function, the solar and line-of-sight geometry, and the University of Wisconsin emissivity database. The land cover type of the study area includes water, sand, and agricultural (vegetated) land located in the southern California. Results of surface temperature showed the reasonable geographical pattern over water, sand, and agricultural land. It is however worthwhile to note that the surface temperature pattern does not resemble the top-of-atmosphere (TOA) radiance counterpart. This is because MWIR TOA radiances consist of both shortwave (0.2-5 μm) and longwave (5-50 μm) components and the surface temperature depends solely upon the surface emitted radiance of longwave components. We found in our case that the shortwave surface reflection primarily causes the difference of geographical pattern between surface temperature and TOA radiance. Validation of the surface temperature for this study is practically difficult to perform due to the lack of ground truth data. We therefore made simple comparisons with two datasets over Salton Sea: National Aeronautics and Space Administration (NASA) Jet Propulsion Laboratory (JPL) field data and Salton Sea data. The current estimate differs with these datasets by 2.2 K and 1.4 K, respectively, though it seems not possible to quantify factors causing such differences.

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저자 : Won-jun Choi , Chan-su Yang

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 355-364 (10 pages)

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In this study a tendency of abnormal sea surface temperature (SST) occurrence in the seas around South Korea is analyzed from daily SST data from satellite and 14 buoys from August 2020 to July 2021. As thresholds 28℃ and 4℃ are used to determine marine heatwaves (MHWs) and abnormal low water temperature (ALWT), respectively, because those values are adopted by the National Institute of Fisheries Science for the breaking news of abnormal temperature. In order to calculate frequency of abnormal SST occurrence spatially by using satellite SST, research area was divided into six areas of coast and three open seas. ALWT dominantly appeared over a wide area (7,745 km2) in Gyeonggi Bay for total 94 days and it was also confirmed from buoy temperature showing an occurrence number of 47 days. MHWs tended to be high in frequency in the coastal areas of Chungcheongdo and Jeollabukdo and the south coastal areas while in case of buoy temperature Jupo was the place of high frequency (32 days). This difference was supposed to be due to the low accuracy of satellite SST at the coasts. MHWs are also dominant in offshore waters around Korean Peninsula. Although detecting abnormal SST by using satellite SST has advantage of understanding occurrence from a spatial point of view, we also need to perform detection using buoys to increase detection accuracy along the coast.

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저자 : Da-woon Jung , Hoonyol Lee

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 365-374 (10 pages)

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Mining activity causes environmental pollution and geological hazards such as ground subsidence or landslide of which continuous monitoring is necessary. In this study, the activity on the Fushun West Open- Pit Mine (FWOPM), one of the largest open-pit coal mines in Asia located in Fushun, Liaoning Province, China, was analyzed by using a time-series Sentinel-1 InSAR coherence dataset. By using the difference between the two Digital Elevation Models (DEM) of the area, it was possible to confirm that there was a stockpiling activity in the western area of the FWOPM while excavation activity in the eastern area. By using RGB composite images using the yearly-averaged InSAR coherence images, the activity of the mine was confirmed by period, which was confirmed by Google Earth optical images. As a result, it was possible to confirm three landslides and the related activities on the northwest slope and the dumping activity on the west slope of FWOPM.

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저자 : Yongjae Chu , Hoonyol Lee

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 375-386 (12 pages)

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The city of Khartoum, the capital of Sudan, was heavily damaged by the flood of the Nile in 2020. Classification using satellite images can define the damaged area and help emergency response. As Synthetic Aperture Radar (SAR) uses microwave that can penetrate cloud, it is suitable to use in the flood study. In this study, Random Forest classifier, one of the supervised classification algorithms, was applied to the flood event in Khartoum with various sizes of the training dataset and number of images using Sentinel-1 SAR. To create a training dataset, we used unsupervised classification and visual inspection. Firstly, Random Forest was performed by reducing the size of each class of the training dataset, but no notable difference was found. Next, we performed Random Forest with various number of images. Accuracy became better as the number of images increased, but converged to a maximum value when the dataset covers the duration from flood to the completion of drainage.

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저자 : Deoksu Kim , Dukwon Bae , Jang-geun Choi , Young-heon Jo

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 387-394 (8 pages)

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Coastal upwelling is a significantly imperative process for understanding the interactions between physical and ecological processes and has been investigated incessantly. In this study, we explored the upwelling index, specifically upwelling age (UA). UA enabled us to observe the initiating, sustaining, and decaying upwelling processes. Although the sensitivity of many other geophysical parameters to estimate UA has been investigated, the wind direction has not been evaluated. Thus, we assessed the appropriate wind direction for the UA and obtained efficient upwelling signals from the four coastal stations. Furthermore, we applied the UA and compared it with the satellite sea level anomaly, sea surface temperature, and chlorophyll-a changes to validate how UA depicts their spatial extents. Thus, UA can predict the timing of coastal upwelling events using predicted geophysical parameters.

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저자 : Seong-hyeok Lee , Soojeong Myeong , Donghyeon Yoon , Moung-jin Lee

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 395-409 (15 pages)

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The purpose of this study is to evaluate the classification performance and applicability when land cover datasets constructed for AI training are cross validation to other areas. For study areas, Gyeongsang-do and Jeolla-do in South Korea were selected as cross validation areas, and training datasets were obtained from AI-Hub. The obtained datasets were applied to the U-Net algorithm, a semantic segmentation algorithm, for each region, and the accuracy was evaluated by applying them to the same and other test areas. There was a difference of about 13-15% in overall classification accuracy between the same and other areas. For rice field, fields and buildings, higher accuracy was shown in the Jeolla-do test areas. For roads, higher accuracy was shown in the Gyeongsang-do test areas. In terms of the difference in accuracy by weight, the result of applying the weights of Gyeongsang-do showed high accuracy for forests, while that of applying the weights of Jeolla-do showed high accuracy for dry fields. The result of land cover classification, it was found that there is a difference in classification performance of existing datasets depending on area. When constructing land cover map for AI training, it is expected that higher quality datasets can be constructed by reflecting the characteristics of various areas. This study is highly scalable from two perspectives. First, it is to apply satellite images to AI study and to the field of land cover. Second, it is expanded based on satellite images and it is possible to use a large scale area and difficult to access.

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저자 : Soojeong Myeong

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 411-419 (9 pages)

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DPR Korea has been creating cropland across the country due to its chronic food shortage. Cropland was about 17.4% at the end of the 1980s, but it increased steadily to 19.6% at the end of the 1990s, 24.8% at the end of the first decade of 2000s, and 25.4% at the end of the 2010s. On the other hand, the forest land declined from about 74.8% in the late 1980s to 69.5% in the late 2010s. Urbanization is also progressing, increasing from about 1.15% at the end of the 1980s to 1.68% at the end of the 2010s. Most of the deforestation that occurred in DPR Korea was caused by conversion to cropland. These characteristics of land cover changes in DPR Korea provide useful information and implications for international and inter-Korean cooperation for DPR Korea.

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저자 : Chul-hee Lim

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 421-434 (14 pages)

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Fine particulate matter (PM2.5) has been the biggest environmental problem in Korea since the 2010s. The present study considers the value of urban forests and green infrastructure as an ecosystem service (ES) concept for PM2.5 reduction based on satellite and spatial data, with a focus on Seoul, Korea. A method for the spatial ES assessment that considers social demand variables such as population and land price is suggested. First, an ES assessment based on natural environment information confirms that, while the vitality of vegetation is relatively low, the ES is high in the city center and residential areas, where the concentration of PM2.5 is high. Then, the ES assessment considering social demand (i.e., the ESS) confirms the existence of higher PM2.5 values in residential areas with high population density, and in main downtown areas. This is because the ESS of urban green infrastructure is high in areas with high land prices, high population density, and above-average PM2.5 concentrations. Further, when a future green infrastructure improvement scenario that considers the urban forest management plan is applied, the area of very high ESS is increased by 74% when the vegetation greenness of the green infrastructure in the residential area is increased by only 20%. This result suggests that green infrastructure and urban forests in the residential area should be continuously expanded and managed in order to maximize the PM2.5 reduction ES.

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저자 : Ho-kun Jeon , Jae Rim Han

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 435-446 (12 pages)

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Identifying ship types is an important process to prevent illegal activities on territorial waters and assess marine traffic of Vessel Traffic Services Officer (VTSO). However, the Terrestrial Automatic Identification System (T-AIS) collected at the ground station has over 50% of vessels that do not contain the ship type information. Therefore, this study proposes a method of identifying ship types through the Random Forest Classifier (RFC) from dynamic and static data of AIS and V-Pass for one year and the Ulsan waters. With the hypothesis that six features, the speed, course, length, breadth, time, and location, enable to estimate of the ship type, four classification models were generated depending on length or breadth information since 81.9% of ships fully contain the two information. The accuracy were average 96.4% and 77.4% in the presence and absence of size information. The result shows that the proposed method is adaptable to identifying ship types.

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저자 : 서영상 ( Young Sang Suh ) , 이나경 ( Na Kyung Lee ) , 장이현 ( Lee Hyun Jang ) , 황재동 ( Jae Dong Hwang ) , 유신재 ( Sin Jae Yoo ) , 임효숙 ( Hyo Suk Lim )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 18권 4호 발행 연도 : 2002 페이지 : pp. 187-199 (13 pages)

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해수광 특성이 시공간적으로 심하게 변동하는 동중국해 북부해역에서 현장 클로로필 α와 OSMI 밴드(412, 443, 490, 555nm) 및 해수 다중 광측정기(PRR-800) 밴드(412, 443, 490, 510, 555, 670, 765nm)간의 관계성을 구한 결과, 클로로필 α에 대한 각 밴드별 remote sensing reflectance (Rrs) 값이 맑은 해수(미국 캘리포니아 근해)에서 보다 동중국해 북부해역에서 크게 나타났다. 또한 440nm와 670nm 영역에서 현장 관측 클로로펼 a에 대한 입자 물질들의 광흡수 값이 맑은 해수의 경우보다 큰 값을 보였다. 그러므로, OSMI밴드에서 클로로필로 인해 최대 흡수가 일어나는 밴드가 443nm임을 추정할 수 있었다. 동중국해를 관측한 OSMI 위성의 각 band (412, 443, 490, 555 nm)로부터 nLw (normalized water-leaving radiance)와 현장 클로로필 α(Chl a)값의 관계성(Chl α=f(nLw)을 구하였다. OSMI 밴드에서 클로로필 α 값과 각 밴드별 nLw 값과의 상관성은 412nm에서 최저 상관성을, 555nm에서 최고 상관성을 나타내었다. 클로로필 α 현장 관측 값 및 OSMI 복합밴드 비 값(nLw412/nLw555, nLw443/nLw555, nLw490/nLw555)을 비교 분석한 결과, nLw490/nLw555 비 값과 현장 클로로필 α 값간에 최고 높은 상관성을 나타내었다. 다음으로 nLw443/nLw555 순으로 안정된 값을 보였으나, nLw412/nLw555와 클로로필 α 값간의 상관성이 가장 낮게 나타났다. 3시간이내 현장 측정 클로로필 α 값을 기준으로 OSMI 및 SeaWiFS 위성 자료를 OC2 알고리즘을 이용하여 추정한 클로로필 값간의 차이는 해양의 수평 공간 변동에 관계없이 OSMI 추정 값이 약 0.3mg/m3 정도 일정하게 낮게 나타났다. 향후 OSMI 위성 밴드를 이용한 클로로필 α 추정시에는 SeaWiFS 위성과 관련된 global algorithms 중에서 490nm와 555nm의 복합밴드를 포함하는 OC2 알고리즘(ocean color chlorophyll 2 algorithm)을 사용하는 것이 OC2 series 및 OC4 알고리즘보다 좋은 추정 값을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

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저자 : 김영섭 ( Young Seup Kim ) , 박경원 ( Kyung Won Park ) , 서애숙 ( Ae Sook Suh )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 18권 4호 발행 연도 : 2002 페이지 : pp. 201-207 (7 pages)

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복사전달모델과 KOMPSAT-1/OSMI 자료를 이용하여 황사탐지 가능성을 조사하였다. 그리고, 황사탐지를 위한 OSMI의 특성을 파악하기 위하여 OSMI와 SeaWiFS의 자료를 이용하여 공간 분광분석과 채널별 스펙트럼 분석을 실시하고, 또한 에어로솔 광학두께를 상호 비교하였다. OSMI와 SeaWiFS 자료를 이용한 x축 방향의 분광분석 결과, 865nm에서 분광특성이 비슷함을 알 수 있었고, 채널별 스펙트럼 분석에서는 765nm과 865nm에서 SeaWiFS의 결과와 비슷하여 이 밴드에서의 OSMI 자료의 활용 가능성을 확인할 수 있었다. 이들 밴드를 이용하여 산출한 OSMI의 황사탐지 화상은 MODIS에서 얻어진 화상과 비슷함을 알 수 있었다. 황사 때의 광학두께는 약 0.8~1.0으로 나타났다.

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저자 : 김상완 ( Sang Wan Kim ) , 이창욱 ( Chang Wook Lee ) , 원중선 ( Joong Sun Won )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 18권 4호 발행 연도 : 2002 페이지 : pp. 209-220 (12 pages)

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굴 양식장 및 주변해역에서 얻어진 SAR 자료의 반사강도 및 레이더 간섭위상에 대한 분석을 실시하였다. 진폭영상에서는 매우 강한 역산란 현상이 관측되었으며, 이는 수평막대에 의한 이차산란(double bounce) 신호에 의한 것으로 해석된다 굴 양식장 구조물은 IKONOS와 같은 고해상도 광학영상 외에는 관측 할 수 없으며. 이는 레이더 영상의 활용이 매우 유용하다는 것을 잘 보여준다. 연구지역에서 나타나는 SAR 진폭영상 화소값은 조위와는 상관관계가 거의 없으며, 이보다는 파장, 편광, 관측방향에 더 민감한 것으로 나타났다. L-밴드 HH-편광 신호가 수평막대에 수직의 관측방향을 가질 때 가장 큰 반사강도를 나타낸다. 또한 JERS-1 SAR 영상을 이용하여 해수면에서 최초로 매우 높은 긴밀도를 유지하는 21개의 간섭도를 생성하였다. 이들 간섭도의 fringe 변화율은 일차적으로 altitude of ambiguity와 매우 밀접한 관계를 갖는다. 이를 역함수를 이용하여 최적화된 모델로 위상을 제거한 후 얻어진 잔여간섭위상은 조위 변화와 선형의 관계를 보이며, 이는 SAR를 이용한 조위차 관측의 가능성을 제시한다. 그러나 직선 회귀식의 최소제곱근 오차는 11.7 cm로 정밀도가 아직 실제 활용 가능한 정도는 아니며, 정밀도를 높이기 위해 앞으로 다중편광 SAR 자료를 이용한 추가적인 연구가 필요하다.

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저자 : 임용조 ( Yong Jo Im ) , 김태정 ( Tae Jung Kim )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 18권 4호 발행 연도 : 2002 페이지 : pp. 221-231 (11 pages)

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본 연구에서는 한국과학기술원 인공위성연구센터에서 개발한 DEM생성 알고리즘을 다양한 해상도의 위성영상에 적용하여 도심지역의 DEM생성결과를 살펴보고자 한다. 실험에 사용한 위성영상은 10m해상도의 SPOT영상과, 6.6m해상도를 가지는 EOC영상, 1m해상도를 가지는 IKONOS위성영상이며 모든 위성영상에는 대전광역시의 도심지역이 포함되어 있다. 모든 위성영상에 대해 궤도정보 없이도 카메라 모텔이 수립되는 Gupta와 Harteley(1997)가 제안한 DLT모델을 사용하였다. EOC DEM과 SPOT DEM정확도 검증은 USGS DTED를 사용하였으며, IKONOS DEM의 정확도는 DGPS측량을 수행한 23개의 검증점(check points)를 사용하여 정확도를 비교하였다. 그 결과 SPOT 위성영상으로부터 얻은 DEM은 약 38m RMS오차를 갖고 EOC DEM은 약 12m RMS오차를 보였다. 이 수치는 위성영상의 해상도를 고려하면 약 2~4픽셀에 해당하는 오차이다. IKONOS DEM의 정확도는 약 6.5m RMS오차를 보였으며 해상도를 고려하면 약 6~7픽셀의 오차를 가지고 있다. 이는 SPOT DEM과 EOC DEM보다 다소 높은 수치나 IKONOS DEM은 SPOT, EOC DEM과 달리 도심지역의 건물을 육안으로 구분할 수 있을 정도의 DEM을 생성하고 있다. 그러나 높이 불연속과 건물의 그림자 등에 의해 오정합이 발생하고 있어 향후 높이 불연속과 그림자의 영향을 최소화 하는 알고리즘 개발이 필요하다.

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저자 : 이해연 ( Hae Yeoun Lee ) , 박원규 ( Won Kyu Park )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 18권 4호 발행 연도 : 2002 페이지 : pp. 233-242 (10 pages)

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본 논문에서는 위성 궤도 정보를 사용하지 않는 새로운 에피폴라 기하모델을 제안하고, 선형 Pushbroom 영상의 에피폴라 기하모델을 위한 방법들과 정량적으로 비교 분석을 한다. 정량적 분석에 사용된 에피폴라 기하모델은 항공영상에 적용되는 중심투영(Perspective) 센서의 에피폴라 기하 모델, Gupta와 Hartley의 에피폴라 기하모델, 궤도정보를 사용하는 Orun과 Natarajan 센서모델의 에피폴라 기하모델이다. 대전과 보령의 SPOT 영상과 대전과 논산의 KOMPSAT 영상에 대해 지상기준점, 지상기준점에서 생성한 모델링데이터, 위성 궤도정보 및 숙련된 운영자가 추출한 독립검사점을 사용하여 실험을 수행하였다. 실험 결과에 따르면 중심투영 센서의 에피폴라 기하모델과 Gupta와 Hartley의 에피폴라 기하모델은 평균적으로 1픽셀 이내의 정확도를 보였으나 일부 검사점에서 높은 오차를 보였다. 제안한 에피폴라 기하모델은 중심투영 센서나 Gupta와 Hartley의 에피폴라 기하모델보다 정확도가 높고, 궤도 정보를 사용하는 Orun과 Natarajan 센서 모델의 에피폴라 기하모델과 유사한 정확도를 보였다.

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