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굴 양식장에서의 SAR 영상 및 간섭위상 특성

Characteristics of the SAR Images and Interferometric Phase over Oyster Sea Farming Site

김상완 ( Sang Wan Kim ) , 이창욱 ( Chang Wook Lee ) , 원중선 ( Joong Sun Won )
  • : 대한원격탐사학회
  • : 대한원격탐사학회지 18권4호
  • : 연속간행물
  • : 2002년 08월
  • : 209-220(12pages)
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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.
We carried out studies on SAR image intensity and interferometric phase over oyster sea farms. Strong backscattering was observed in amplitude images, and that was considered as a radar signal double bouncing from horizontal bars. These sea farming structures are not visible in satellite optical images except IKONOS image, so that it demonstrates the value of radar remote sensing as an effective tool in support of sea farm detection. The intensity of the image is sensitive to system parameters including wavelength, polarization, and look direction, but does not correlate to tide height. We found that the strongest backscattering can be obtained by L-band HH-polarization with a look direction perpendicular to the horizontal bar. We also succeeded in generating 21 coherent JERS-1 SAR interferometric pairs over the oyster farms. The general trend of the fringe rate of the interferometric phases appeared to be governed by altitude of ambiguity. The general trend was modeled by an inverse function and removed to have a residual phase. The residual phase showed a linear relation with the tide height. The results demonstrate for the first time that SAR can possibly be used to estimate sea level. However, the r.m.s. error of a regression line is 11.7 cm, and that is so far too large to make reliable assessments of sea level in practical applications. Further studies is required to improve the accuracy specifically using multi-polarization SAR data.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2012-690-000207280

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1클로로필 α 추정시 OSMI 밴드의 광학 반응 특성

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.

2KOMPSAT OSMI 자료를 이용한 황사탐지

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.

3굴 양식장에서의 SAR 영상 및 간섭위상 특성

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.

4SPOT, EOC, IKONOS 스테레오 영상으로부터 생성된 도심지역 DEM의 정확도 및 성능 비교분석

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.

5위성 궤도 정보를 사용하지 않는 Gupta와 Hartley 센서모델의 에피폴라 기하모델

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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