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대한원격탐사학회> 대한원격탐사학회지> GPS를 이용한 미국 알래스카 어거스틴 화산의 지표변위 감시 -2006년 분화를 중심으로-

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GPS를 이용한 미국 알래스카 어거스틴 화산의 지표변위 감시 -2006년 분화를 중심으로-

Surface deformation monitoring of Augustine volcano, Alaska using GPS measurement -A case study of the 2006 eruption-

김수경 ( Su Kyung Kim ) , 황의홍 ( Eui Hong Hwang ) , 김영화 ( Young Hwa Kim ) , 이창욱 ( Chang Wook Lee )
  • : 대한원격탐사학회
  • : 대한원격탐사학회지 29권5호
  • : 연속간행물
  • : 2013년 10월
  • : 545-554(10pages)
대한원격탐사학회지

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미국 알래스카의 알류산열도에 위치하는 어거스틴 화산은 인근 지역에 위치하는 많은 화산들 중 가장 움직임이 활발한 화산중 하나로, 가장 최근에 발생한 2006년 분화 당시 1월 11일부터 28일까지 총 14번의 분출을 하였으며, 최종적으로 화산폭발지수 3으로 기록되었다. 본 연구에서는 어거스틴에 설치되어 상시운영 중인 12개 GPS 관측소의 2005년부터 2011년까지 관측데이터를 이용하여 2006년 분화 전·후 지표변위 양상을 확인하고 다각도의 분석을 시도하였다. 모든 자료처리는 Bernese GPS Software V5.0를 이용하여 진행하였으며, 어거스틴 화산 인근(약 24.5 km)에 위치한 AC59 관측소를 기지점으로 하는 정밀 기선해석이 수행되었다. 그 결과 분화가 발생하기 약 4개월 전부터 분화구 주변에서 평균 9.7 cm/yr 속도로 지표가 부풀어 오르는 양상이 뚜렷하게 나타났으며, 분화 발생 이후 -9.2 cm/yr의 급격한 침하현상이 확인되었다. 화산활동이 안정기에 접어든 이후에는 화산의 북쪽 사면에 설치된 일부 관측소에서 분화 당시 흘러내린 화산쇄설물의 다짐작용에 의한 침하 현상이 확인되었다. 이러한 결과는 GPS를 이용하여 관측한 지표의 변화가 화산활동을 감시하고 예측하는데 유용한 자료로 사용될 수 있음을 시사한다.
Augustine is an active stratovolcano located in southwest of Cook Inlet, about 290 kilometers southwest of Anchorage, Alaska. Between January 11 and 28, 2006, the volcano erupted explosively 14 times. We collected twelve permanent GPS stations operating by Plate Boundary Observatory (PBO) from 2005 to 2011. All data processing was carried out using Bernese GPS Software V5.0 with IGS precise orbit. Static baseline processing by fixing AC59 station was applied for the volcano activity monitoring. AC59 is the nearest (about 24.5 km) station to Augustine volcano, and located on North America Plate including Augustine Island. The test results show inflation (9.7 cm/yr) and deflation (-9.2 cm/yr) of volcano before and after eruption around crater clearly. After volcano activity has reached a plateau, some of the GPS stations installed north of the volcano show ground subsidence phenomenon caused by compaction of pyroclastic flows. These results indicate the possibility of using surface deformation observed by GPS for monitoring and prediction of volcano activity.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2014-500-001869921

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  • : 자연과학분야  > 기타(자연과학)
  • : KCI등재
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  • : 1225-6161
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  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1985-2022
  • : 1757


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38권2호(2022년 04월) 수록논문
최근 권호 논문
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1Sentinel-1 SAR 시계열 영상을 이용한 캐나다 앨버타 오일샌드 지역의 지표변위 분석

저자 : 김태욱 ( Taewook Kim ) , 한향선 ( Hyangsun Han )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 139-151 (13 pages)

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오일샌드 채굴에 널리 이용되고 있는 증기 주입식 중력 배수(Steam-Assisted Gravity Drainage, SAGD) 공법은 지표의 변형을 야기하며, 이는 오일샌드 플랜트의 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 다양한 지질 재해의 원인이 되므로 지속적인 모니터링이 필요하다. 이 연구에서는 캐나다 앨버타의 Athabasca 오일샌드 지역에 대해 2016년부터 2021년까지 획득된 Sentinel-1 시계열 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 자료에 고정산란체 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR, PSInSAR)을 적용하여 SAGD 운용에 의한 지표변위를 관측하였다. 그리고 SAGD의 건설 및 확장을 Landsat-7/8 시계열 영상으로부터 파악하고, 이를 통해 SAGD의 원유 생산성에 따른 지표변위의 특성을 분석하였다. Athabasca 오일샌드 지역의 SAGD 및 그 주변에서는 레이더 관측방향으로 0.3-2.5 cm/yr의 지반융기가 관측된 반면, SAGD에서 수 km 이상 떨어져 있고 오일샌드 채굴의 영향이 없는 지역에서는 -0.3--0.6 cm/yr의 침하가 관측되었다. Landsat-7/8 시계열 영상 분석을 통해 2012년 이후에 건설되어 높은 생산성을 보이는 SAGD는 증기의 주입으로 인해 1.6 cm/yr 이상의 지반융기를 야기하는 반면에 더 오랜 기간 동안 운용되어 생산성이 상대적으로 낮은 SAGD에서는 증기 주입에도 불구하고 지속적인 원유 회수에 따른 사암의 압축 때문에 연간 수 mm의 매우 작은 융기가 발생함을 추정할 수 있었다. SAGD 및 그 주변을 제외한 대부분의 지역에서 관측된 침하는 동토층의 융해에 의한 점진적 지반침하로 추정되었다. 동토층의 침하를 고려할 때 SAGD 운용에 기인하는 지반의 융기는 관측된 것보다 더 클 것이라고 예상되었다. 이 연구의 결과를 통해 PSInSAR 기법이 극한지 오일샌드 SAGD의 생산성과 안정성 평가에 유용한 수단으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.


SAGD (Steam-Assisted Gravity Drainage) method is widely used for oil recovery in oil sands regions. The SAGD operation causes surface displacement, which can affect the stability of oil recovery plants and trigger various geological disasters. Therefore, it is important to monitor the surface displacement due to SAGD in the oil sands region. In this study, the surface displacement due to SAGD operations of the Athabasca oil sands region in Alberta, Canada, was observed by applying Permanent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar (PSInSAR) technique to the Sentinel-1 time series SAR data acquired from 2016 to 2021. We also investigated the construction and expansion of SAGD facilities from Landsat-7/8 time series images, from which the characteristics of the surface displacement according to the oil production activity of SAGD were analyzed. Uplift rates of 0.3-2.5 cm/yr in the direction of line of sight were observed over the SAGDs and their vicinity, whereas subsidence rates of -0.3--0.6 cm/yr were observed in areas more than several kilometers away from the SAGDs and not affected by oil recovery activities. Through the analysis of Landsat-7/8 images, we could confirm that the SAGDs operating after 2012 and showing high oil production activity caused uplift rates greater than 1.6 cm/yr due to the subsurface steam injection. Meanwhile, very small uplift rates of several mm per year occurred over SAGDs which have been operated for a longer period of time and show relatively low oil production activity. This was probably due to the compression of reservoir sandstone due to continuous oil recovery. The subsidence observed in areas except for the SAGDs and their vicinity estimated to be a gradual land subsidence caused by melting of the permafrost. Considering the subsidence, it was expected that the uplift due to SAGD operation would be greater than that observed by the PSInSAR. The results of this study confirm that the PSInSAR can be used as an effective means for evaluating productivity and stability of SAGD in the extreme cold regions.

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2Sentinel-1 SAR 영상의 수체 탐지 기법을 활용한 저수지 관측 기반 수문학적 가뭄 지수 평가

저자 : 김완엽 ( Wanyub Kim ) , 정재환 ( Jaehwan Jeong ) , 최민하 ( Minha Choi )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 153-166 (14 pages)

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저수량은 가용한 수자원의 양을 가장 직접적으로 나타내는 인자중의 하나이다. 또한 가뭄의 영향을 보다 직관적으로 나타낼 수 있으므로, 가뭄 평가를 위한 연구에서도 다양하게 활용되고 있다. 최근에는 광학영상으로 저수면적을 관측하고, 또 이를 활용한 수문학적 가뭄지수인 RADI가 개발되기도 하였다. 인공위성을 통해 얻을 수 있는 광학영상은 관측주기가 뛰어나 많은 양의 자료를 획득할 수 있으나, 구름 등 기상과 대기환경에 의한 영향에 취약하여 실제 활용에서는 다소 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 기상이나, 관측시간대와 상관없이 영상을 획득할 수 있는 SAR 영상을 활용한 가뭄지수 산정 연구를 수행하고자 하였다. Sentinel-1 위성의 SAR 영상을 활용하여 충북 진천군에 위치한 백곡, 초평저수지의 저수면적을 탐지하여, RADI를 산정하여 지역규모 가뭄 모니터링을 수행하였다. RADI는 실측 저수량을 기반으로 한 RSDI와 비교, 검증하였다. RADI는 RSDI와 상관계수 r=0.87, ROC의 밑면적 AUC=0.97로 매우 높은 상관 관계를 보여주었다. 이 결과는 SAR 기반 RADI의 지역규모 수문학적 가뭄 모니터링의 가능성을 보여주며, 추후 가용 SAR 영상의 종류가 늘어나고, 재방문주기가 단축될 것이므로 가뭄 모니터링에 대한 활용성이 증대될 것으로 기대된다.


Water storage is one of the factors that most directly represent the amount of available water resources. Since the effects of drought can be more intuitively expressed, it is also used in various studies for drought evaluation. In a recent study, hydrological drought was evaluated through information on observing reservoirs with optical images. The short observation cycle and diversity of optical satellites provide a lot of data. However, there are some limitations because it is vulnerable to the influence of weather or the atmospheric environment. Therefore, this study attempted to conduct a study on estimating the drought index using Synthetic Aperture Radar (SAR) image with relatively little influence from the observation environment. We produced the waterbody of Baekgok and Chopyeong reservoirs using SAR images of Sentinel-1 satellites and calculated the Reservoir Area Drought Index (RADI), a hydrological drought index. In order to validate the applicability of RADI to drought monitoring, it was compared with Reservoir Storage Drought Index (RSDI) based on measured storage. The two indices showed a very high correlation with the correlation coefficient, r=0.87, Area Under curve, AUC=0.97. These results show the possibility of regional-scale hydrological drought monitoring of SAR-based RADI. As the number of available SAR images increases in the future, it is expected that the utilization of drought monitoring will also increase.

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3위성 영상을 위한 경량화된 CNN 기반의 보간 기술 연구

저자 : 김현호 ( Hyun-ho Kim ) , 서두천 ( Doochun Seo ) , 정재헌 ( Jaeheon Jung ) , 김용우 ( Yongwoo Kim )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 167-177 (11 pages)

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위성 영상 촬영 후 지상국에 전송된 영상을 이용하여 최종 위성 영상을 획득하기 위해 많은 영상 전/후처리 과정이 수반된다. 전/후처리 과정 중 레벨 1R 영상에서 레벨 1G 영상으로 변환 시 기하 보정은 필수적으로 요구된다. 기하 보정 알고리즘에서는 보간 기법을 필연적으로 사용하게 되며, 보간 기법의 정확도에 따라서 레벨 1G 영상의 품질이 결정된다. 또한, 레벨 프로세서에서 수행되는 보간 알고리즘의 고속화 역시 매우 중요하다. 본 논문에서는 레벨 1R에서 레벨 1G로 변환 시 기하 보정에 필요한 경량화된 심층 컨볼루션 신경망 기반 보간 기법에 대해 제안하였다. 제안한 기법은 위성 영상의 해상도를 2배 향상하며, 빠른 처리 속도를 위해 경량화된 심층 컨볼루션 신경망으로 딥러닝 네트워크를 구성하였다. 또한, panchromatic (PAN) 밴드 정보를 활용하여 multispectral (MS) 밴드의 영상 품질 개선이 가능한 피처 맵 융합 방법을 제안하였다. 제안된 보간 기술을 통해 획득한 영상은 기존의 딥러닝 기반 보간 기법에 비해 정량적인 peak signal-to-noise ratio (PSNR) 지표에서 PAN 영상은 약 0.4 dB, MS 영상은 약 4.9 dB 개선된 결과를 보여주었으며, PAN 영상 크기 기준 36,500×36,500 입력 영상의 해상도를 2배 향상된 영상 획득 시 기존 딥러닝 기반 보간 기법 대비 처리 속도가 약 1.6배 향상됨을 확인하였다.


In order to obtain satellite image products using the image transmitted to the ground station after capturing the satellite images, many image pre/post-processing steps are involved. During the pre/post-processing, when converting from level 1R images to level 1G images, geometric correction is essential. An interpolation method necessary for geometric correction is inevitably used, and the quality of the level 1G images is determined according to the accuracy of the interpolation method. Also, it is crucial to speed up the interpolation algorithm by the level processor. In this paper, we proposed a lightweight CNN-based interpolation method required for geometric correction when converting from level 1R to level 1G. The proposed method doubles the resolution of satellite images and constructs a deep learning network with a lightweight deep convolutional neural network for fast processing speed. In addition, a feature map fusion method capable of improving the image quality of multispectral (MS) bands using panchromatic (PAN) band information was proposed. The images obtained through the proposed interpolation method improved by about 0.4 dB for the PAN image and about 4.9 dB for the MS image in the quantitative peak signal-to-noise ratio (PSNR) index compared to the existing deep learning-based interpolation methods. In addition, it was confirmed that the time required to acquire an image that is twice the resolution of the 36,500×36,500 input image based on the PAN image size is improved by about 1.6 times compared to the existing deep learning-based interpolation method.

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4GK2A AMI를 이용한 한반도 식생건강지수 산출

저자 : 이수진 ( Soo-jin Lee ) , 조재일 ( Jaeil Cho ) , 류재현 ( Jae-hyun Ryu ) , 김나리 ( Nari Kim ) , 김광진 ( Kwangjin Kim ) , 손은하 ( Eunha Sohn ) , 박기홍 ( Ki-hong Park ) , 장재철 ( Jae-cheol Jang ) , 이양원 ( Yangwon Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 180-189 (10 pages)

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지구온난화는 기후변화를 야기하며 전지구적으로 이상기상 현상을 유발하고 있다. 우리나라에서도 폭염, 가뭄과 같은 이상기상 현상이 증가하고 있는 상황이다. 이상기상 감시를 위하여 지표면온도(Land Surface Temperature, LST), 온도상태지수(Temperature Condition Index, TCI), 식생활력지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), 식생상태지수(Vegetation Condition Index, VCI), 식생건강지수(Vegetation Health Index, VHI) 등의 위성자료가 활용되고 있다. TCI와 VCI를 이용하여 계산되는 VHI는 온도, 강수와 같은 기상 요인에 의한 식생 스트레스를 나타내며, 기후변화 상황에서 가뭄 평가에 주로 활용되고 있다. TCI, VCI는 날짜 및 장소에 따른 LST, NDVI의 과거 평년치를 참조해서 산출되기 때문에, 아직 2년여의 자료밖에 없는 천리안위성 2A호(GK2A) AMI (Advanced Meteorological Imager) 자료로부터 TCI, VCI, VHI를 산출하는 것은 현재로서는 쉽지 않은 일이다. 본 연구에서는 대안적인 방법으로 VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) 센서의 LST, NDVI를 이용하여 GK2A의 VHI 산출 가능성을 모색하였다. GK2A와 VIIRS의 LST, NDVI는 상당히 높은 상관성을 보이기 때문에, GK2A에 존재하지 않는 과거 평년치를 VIIRS 자료로 대체하는 방식을 택하였다. 8일 간격으로 GK2A 격자에 해당하는 LST, NDVI의 최소·최대값 조견표를 구축하여 TCI, VCI, VHI를 산출하였고, 최근 우리나라 이상기상 현상에 대한 해석을 수행하였다. GK2A VHI는 2020년 3월과 6월의 폭염, 4월과 7월의 저온, 8월의 폭우 등으로 인한 식생 스트레스의 변화를 잘 표현하는 것으로 나타났지만, 미국 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 VHI 산출물은 그렇지 않았다. 본 연구에서 제시한 GK2A VHI는 향후 LST, NDVI의 과거 평년치에 대한 통계적으로 엄밀한 보완을 거친다면 폭염, 가뭄으로 인한 식생 스트레스 감시에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.


Global warming causes climate change and increases extreme weather events worldwide, and the occurrence of heatwaves and droughts is also increasing in Korea. For the monitoring of extreme weather, various satellite data such as LST (Land Surface Temperature), TCI (Temperature Condition Index), NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), VCI (Vegetation Condition Index), and VHI (Vegetation Health Index) have been used. VHI, the combination of TCI and VCI, represents the vegetation stress affected by meteorological factors like precipitation and temperature and is frequently used to assess droughts under climate change. TCI and VCI require historical reference values for the LST and NDVI for each date and location. So, it is complicated to produce the VHI from the recent satellite GK2A (Geostationary Korea Multi-Purpose Satellite-2A). This study examined the retrieval of VHI using GK2A AMI (Advanced Meteorological Imager) by referencing the historical data from VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) NDVI and LST as a proxy data. We found a close relationship between GK2A and VIIRS data needed for the retrieval of VHI. We produced the TCI, VCI, and VHI for GK2A during 2020-2021 at intervals of 8 days and carried out the interpretations of recent extreme weather events in Korea. GK2A VHI could express the changes in vegetation stress in 2020 due to various extreme weather events such as heatwaves (in March and June) and low temperatures (in April and July), and heavy rainfall (in August), while NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) VHI could not well represent such characteristics. The GK2A VHI presented in this study can be utilized to monitor the vegetation stress due to heatwaves and droughts if the historical reference values of LST and NDVI can be adjusted in a more statistically significant way in the future work.

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5GEMS 이산화황 산출 현업 알고리즘에서 오프셋 보정 계수 산정 방법에 대한 영향 조사

저자 : 박정현 ( Jeonghyeon Park ) , 양지원 ( Jiwon Yang ) , 최원이 ( Wonei Choi ) , 김세린 ( Serin Kim ) , 이한림 ( Hanlim Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 189-198 (10 pages)

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본 연구에서는 지난 2020년 2월에 발사된 정지궤도환경위성탑재체(Geostationary Environment Monitoring Spectrometer; GEMS)의 이산화황 산출 현업 알고리즘에서 오프셋 보정 계수 산정 방법이 이산화황 칼럼 농도 산출 결과에 미치는 영향을 확인하였다. GEMS의 현업 이산화황 산출 알고리즘은 차등흡수분광법(Differential Optical Absorption Spectroscopy; DOAS)과 주성분분석방법(Principal component analysis; PCA)이 융합된 하이브리드 알고리즘이다. 하이브리드 알고리즘에서는 차등흡수분광법을 이용하여 스펙트럴 피팅 후 나오는 이산화황 경사층적분농도 값에 나타나는 오존에 의한 흡수 영향을 보정하기 위하여 편차 보정 과정을 필수적으로 거치게 되며, 오프셋 보정 계수를 산정하는 조건에 따라 이산화황 칼럼농도 산출결과가 달라질 수 있기 때문에 적절한 오프셋 보정 계수 값의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 구름 화소가 많이 존재하는 날짜와 적게 존재하는 날짜에 대해 오존 보정 계수를 각각 계산하고, 각각의 오존 보정 계수를 GEMS 현업 이산화황 산출 알고리즘에 적용하여 산출한 이산화황 칼럼농도의 비교를 수행하였다. 구름 화소가 많이 존재하는 날의 GEMS 복사휘도 자료를 이용하여 계산된 오존 보정 계수를 사용한 경우, GEMS 관측 영역의 가장자리에 해당하는 인도 부근에서의 이산화황 칼럼농도의 표준편차가 1.27 DU, 한반도 부근에서 0.58 DU, 주변에 구름 화소가 많았던 홍콩 부근에서 0.77 DU로 나타났다. 한편, 구름 화소가 적은 날의 GEMS 자료를 이용하여 계산된 오존 보정 계수를 사용하였을 경우의 이산화황 칼럼농도의 표준편차는 인도주변에서 0.72 DU, 한반도 주변에서 0.38 DU, 홍콩 부근에서 0.44 DU로 다소 감소하였음을 확인하였으며, 구름 화소가 많은 날의 오존 보정 계수를 사용하여 이산화황을 산출한 경우 대비 비교적 안정적인 산출이 이루어졌음을 확인하였다. 이에 따라, GEMS 이산화황 산출 알고리즘의 불확실성 최소화 및 안정적인 산출을 위해서 적절한 조건에서의 오존 보정 계수 산정이 이루어져야 할 필요가 있다.


In this present study, we investigated the effect of the offset correction factor calculation method on the sulfur dioxide (SO2) column density in the SO2 retrieval algorithm of the Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS) launched in February 2020. The GEMS operational SO2 retrieval algorithm is the Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) - Principal Component Analysis (PCA) Hybrid algorithm. In the GEMS Hybrid algorithm, the offset correction process is essential to correct the absorption effect of ozone appearing in the SO2 slant column density (SCD) obtained after spectral fitting using DOAS. Since the SO2 column density may depend on the conditions for calculating the offset correction factor, it is necessary to apply an appropriate offset correction value. In this present study, the offset correction values were calculated for days with many cloud pixels and few cloud pixels, respectively. And a comparison of the SO2 column density retrieved by applying each offset correction factor to the GEMS operational SO2 retrieval algorithm was performed. When the offset correction value was calculated using radiance data of GEMS on a day with many cloud pixels was used, the standard deviation of the SO2 column density around India and the Korean Peninsula, which are the edges of the GEMS observation area, was 1.27 DU, and 0.58 DU, respectively. And around Hong Kong, where there were many cloud pixels, the SO2 standard deviation was 0.77 DU. On the other hand, when the offset correction value calculated using the GEMS data on the day with few cloud pixels was used, the standard deviation of the SO2 column density slightly decreased around India (0.72 DU), Korean Peninsula (0.38 DU), and Hong Kong (0.44 DU). We found that the SO2 retrieval was relatively stable compared to the SO2 retrieval case using the offset correction value on the day with many cloud pixels. Accordingly, to minimize the uncertainty of the GEMS SO2 retrieval algorithm and to obtain a stable retrieval, it is necessary to calculate the offset correction factor under appropriate conditions.

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6작물 분류를 위한 딥러닝 기반 비지도 도메인 적응 모델 비교

저자 : 곽근호 ( Geun-ho Kwak ) , 박노욱 ( No-wook Park )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 199-213 (15 pages)

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비지도 도메인 적응은 연단위 작물 분류를 위해 매년 반복적으로 양질의 훈련자료를 수집해야 하는 비실용적인 문제를 해결할 수 있다. 이 연구에서는 작물 분류를 위한 딥러닝 기반 비지도 도메인 적응 모델의 적용성을 평가하였다. 우리나라 마늘, 양파 주산지인 합천군과 창녕군을 대상으로 무인기 영상을 이용한 작물 분류 실험을 통해 deep adaptation network (DAN), deep reconstruction-classification network, domain adversarial neural network (DANN)의 3개의 비지도 도메인 적응 모델을 정량적으로 비교하였다. 비지도 도메인 적응 모델의 분류 성능을 평가하기 위해 소스 베이스라인 및 대상 베이스라인 모델로 convolutional neural networks (CNNs)을 추가로 적용하였다. 3개의 비지도 도메인 적응 모델은 소스 베이스라인 CNN보다 우수한 성능을 보였으나, 소스 도메인 영상과 대상 도메인 영상의 자료 분포 간 불일치 정도에 따라 서로 다른 분류 성능을 보였다. DAN의 분류 성능은 두 도메인 영상 간 불일치가 작을 때 다른 두 모델에 비해 분류 성능이 높은 반면에 DANN은 두 도메인 영상 간 불일치가 클 때 가장 우수한 분류 성능을 보였다. 따라서 신뢰할 수 있는 분류 결과를 생성하기 위해 두 도메인 영상의 분포가 일치하는 정도를 고려해서 최상의 비지도 도메인 적응 모델을 선택해야 한다.


The unsupervised domain adaptation can solve the impractical issue of repeatedly collecting high-quality training data every year for annual crop classification. This study evaluates the applicability of deep learning-based unsupervised domain adaptation models for crop classification. Three unsupervised domain adaptation models including a deep adaptation network (DAN), a deep reconstructionclassification network, and a domain adversarial neural network (DANN) are quantitatively compared via a crop classification experiment using unmanned aerial vehicle images in Hapcheon-gun and Changnyeong-gun, the major garlic and onion cultivation areas in Korea. As source baseline and target baseline models, convolutional neural networks (CNNs) are additionally applied to evaluate the classification performance of the unsupervised domain adaptation models. The three unsupervised domain adaptation models outperformed the source baseline CNN, but the different classification performances were observed depending on the degree of inconsistency between data distributions in source and target images. The classification accuracy of DAN was higher than that of the other two models when the inconsistency between source and target images was low, whereas DANN has the best classification performance when the inconsistency between source and target images was high. Therefore, the extent to which data distributions of the source and target images match should be considered to select the best unsupervised domain adaptation model to generate reliable classification results.

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7Pandora 원시자료로부터 차등흡수분광법을 이용하여 이산화질소 칼럼 농도 산출 시 파장 구간 및 흡수단면적에 따른 산출 정확도 평가

저자 : 김세린 ( Serin Kim ) , 김대원 ( Daewon Kim ) , 이한림 ( Hanlim Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 215-222 (8 pages)

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본 연구에서는 pandora 직달광 원시자료로부터 차등흡수분광법(DOAS, Differential Optical Absorption Spectroscopy)을 이용하여 이산화질소 연직칼럼농도(VCD, Vertical column density) 산출 시 파장구간과 흡수단 면적이 미치는 영향을 비교 분석하였다. GEMS Map of the Air Pollution (GMAP) 2020 캠페인 기간 동안 서산에서 Pandora 장비로 관측된 자료를 사용하였으며, 차등흡수분광법을 이용하여 CINDI-2 캠페인과 PGN의 산출 방법에 따라 4가지 조건으로 이산화질소 연직칼럼농도를 산출하였다. 4가지 조건으로 산출된 이산화질소 평균 연직칼럼농도는 1.22×1016~1.38×1016 molec. cm-2으로, 각 조건 간 최대 0.16×1016 molec. cm-2의 차이를 보였다. 피팅 에러는 평균 3.19~9.59%로 모든 조건에서 10% 이내였으며, RMS는 5.11×10-3~7.16×10-3 molec. cm-2으로 나타났다. 4가지 방법으로 산출된 이산화질소 연직칼럼농도와 Pandonia Global Network (PGN)에서 제공하는 이산화질소 연직칼럼농도와 기울기는 0.98~1.09이었으며, 0.96~0.98의 상관관계를 보여주었다.


In this study, the effect of wavelength range and absorption cross-section used to retrieve nitrogen dioxide (NO2) vertical column density (VCD) from Pandora was analyzed using Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). During the GEMS Map of the Air Pollution (GMAP) 2020 campaign, data from direct sunlight observation with Pandora instrument in Seosan was used, and NO2 VCD was retrieved under four conditions. The average NO2 VCD under the four conditions ranged from 1.22×1016~1.38×1016 molec. cm-2, with a maximum difference of 0.16×1016 molec. cm-2 between each condition. The fitting error averaged 3.19~9.59%, showing an error within 10% in all cases, and the RMS was 5.11×10-3~7.16×10-3 molec. cm-2. The retrieved NO2 VCD using 4 conditions shows a slope in the range of 0.98 to 1.09 and correlation of 0.96 to 0.98 in comparison with Pandonia Global Network (PGN).

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8정오표(Erratum) : 모의영상을 이용한 농림위성 대기보정의 주요 파라미터 민감도 분석 및 타위성 산출물 활용 가능성 제시

저자 : 강유진 ( Yoojin Kang ) , 조동진 ( Dongjin Cho ) , 한대현 ( Daehyeon Han ) , 임정호 ( Jungho Im ) , 임중빈 ( Joongbin Lim ) , 오금희 ( Kum-hui Oh ) , 권언혜 ( Eonhye Kwon )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 38권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 223-223 (1 pages)

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1Landsat TM과 ETM+를 이용한 인도네시아 메라피 화산의 화산쇄설물 분포와 지표 온도 시계열 분석

저자 : 조민지 ( Min Ji Cho ) , 종루 ( Zhong Lu ) , 이창욱 ( Chang Wook Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 443-459 (17 pages)

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자바 섭입대 위에 존재하는 인도네시아 메라피 화산은 1~5년의 주기를 가지는 화산활동이 활발한 성층화산이다. 대체적으로 화산폭발지수가 1-3정도의 규모로 나타나는데 비해 최근 2010년 분화는 화산폭발지수가 4까지 올라가 386명을 사망자를 유발했다. 본 연구에서는 40년간 지구를 관측해온 Landsat 영상을 이용하여 18년 동안 메라피 화산의 지표변화를 관측하였다. 연구를 위해 1994년 7월 6일부터 2012년 9월 1일까지 총 55장의 Landsat-5,7 영상을 수집하였으며, 밴드조합영상을 통해 화산쇄설류의 흐름이 시간에 따라 이동함을 확인하였다. 화산쇄설류가 덮고 있는 지역을 추출하기 위해서, COST model을 이용한 대기보정 후 감독분류를 수행하였으며, 그 결과 CVP 보고서에 기재된 화산쇄설류의 분화 방향과 추출된 화산쇄설류 영역의 변화가 거의 일치했다. NASA에서 제공하는 Landsat-5,7 위성의 열적외선 밴드를 이용한 온도 추출 기법을 적용하여 분화구 지역의 평균 지표온도를 산출한 결과, 분화 전 지표 온도가 급격히 상승하고, 분화 후 온도가 하강하는 양상을 반복적으로 나타냈다. 비록 기상조건에 따른 영상획득에 제약이 있지만, 장기간 발생된 메라피 화산의 지표변화를 확인하는데 있어서 Landsat 위성 영상이 매우 유용한 도구임을 확인했다.

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2논벼 NPP 지수를 이용한 우리나라 벼 수량 추정 -MODIS 영상과 CASA 모형의 적용-

저자 : 나상일 ( Sang Il Na ) , 홍석영 ( Suk Young Hong ) , 김이현 ( Yi Hyun Kim ) , 이경도 ( Kyoung Do Lee ) , 장소영 ( So Young Jang )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 461-476 (16 pages)

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CASA 모델은 작물의 순 일차생산량(NPP)을 추정하는 가장 빠르고 정확한 모델 중 하나이다. 본 연구의 목적은 (1) 2002년 ~ 2012년 동안 한국의 논지역을 대상으로 작물 NPP의 시공간적 변화 패턴을 분석하고, (2) 연간 NPP와 쌀 생산성 간의 관계를 파악하여, (3) MODIS Product와 태양 복사량을 CASA 모형에 적용하여 2012년 한국의 쌀 수량을 추정하는 것이다. 또한, (4) 통계청이 발표한 최종 수량과 비교를 통해적용을 검토하였다. 이를 위해, 월별 또는 누적 NPP와 수량과의 상관분석을 실시하였다. 그 결과, 총 누적 NPP와 9월의 NPP가 쌀 수량과 높은 상관성을 나타내었으며, 이를 이용하여 추정한 2012년 예측 수량은 누적 NPP 적용시 526.93 kg/10a, 9월의 NPP 적용시 520.32 kg/10a로 추정되었다. 통계청의 최종 수량과의 RMSE는 각각 9.46 kg/10a, 12.93 kg/10a를 나타내었으나, 전반적으로 두 모형 모두 1:1선에 근접한 결과를 보이고 있어 NPP를 이용한 벼 수량 추정 모형이 논벼 수량의 변화특성을 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다.

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3항공사진을 이용한 방포항 인근 해빈의 장기간 해안선 변화 분석

저자 : 김백운 ( Baeck Oon Kim ) , 윤공현 ( Kong Hyun Yun ) , 이창경 ( Chang Kyung Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 477-486 (10 pages)

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장기간 해안선 변화 자료의 구축을 통해 해안선의 시·공간적인 변화 양상을 분석하고, 이에 근거하여 해안침식의 향후 경향을 파악하는 일은 연안관리에 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 수치항공사진을 이용하여 방포항 인근 해안지역의 장기간(1985년 ~ 2009년) 해안선 변화 탐지를 위해 항공삼각측량, 지상기준점측량, 수치도화, 그리고 해안선 변화율을 산정하였다. 그 결과 방포해빈과 꽃지해빈의 해안선은 각각 0.2 m/yr와 최대 0.8 m/yr로 침식된 것으로 파악되었다. 또한 등고선 변화 통하여 꽃지 해빈의 북부지역에서 침식현상이 가장 뚜렷하게 나타났으며 표고 1 m 간격의 등고선은 최대 45 m 후퇴하였음을 알수 있었다. 이러한 변화는 다양하고 복합적인 요인에 의해 발생할 수 있으며 주된 요인은 1990년대 말에 설치된 해변 옹벽이 해안침식을 일으키는 주요 원인으로서 추정되고 있다.

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4스테레오 영상분석에 기반한 DSM 과대오차영역의 자동검출기법연구

저자 : 정재훈 ( Jae Hoon Jeong ) , 김태정 ( Tae Jung Kim )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 487-497 (11 pages)

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본 연구에서는 고해상도 스테레오 영상분석에 기반하여 DSM에 존재하는 오차들을 효율적으로 검출하는 기법을 제시한다. 스테레오 영상정합을 통한 DSM 자동생성은 여러 가지 측면에서 DSM 확보를 위한 유용한 방법이 될 수 있는데, 자동생성 과정에서 발생하는 과대오차들을 포함하고 있어 이를 개선하기 위한 효율적 검출 방법이 필요하다. 본 연구에서는 고해상도 스테레오 영상을 활용한 상관계수 분석 기법을 적용하여 DSM의 모든 격자의 신뢰도를 나타낸다. 제안 기법을 적용하면, DSM 정확도에 치명적인 영향을 주어 우선적으로 보정이 요구되는 과대오차 지역을 자동으로 검출할 수 있다. 해당 지역의 참값 DSM을 활용하여 제안기법의 신뢰성을 확인하였으며 실험결과로부터 제안기법이 효율적인 DSM 보정을 위한 유용한 DSM 오차분석 기법이 될 수 있음을 확인하였다. 제안된 기법은 다양한 DSM 및 DEM 자료의 오차분석에 활용이 가능하며 따라서, 신뢰성 있는 DSM 및 DEM 확보에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

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5고해상도 전정색 영상과 다중분광 영상을 활용한 그림자 분석기반의 3차원 건물 정보 추출

저자 : 이태윤 ( Tae Yoon Lee ) , 김윤수 ( Youn Soo Kim ) , 김태정 ( Tae Jung Kim )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 499-508 (10 pages)

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각종 센서 정보에 기반한 3차원 건물 정보 추출 방법은 건물 형태를 보다 상세하게 묘사할 수 있지만 많은 비용 및 복잡한 처리가 요구된다. 단일 고해상도 영상에 기반한 방법은 추출할 수 있는 3차원 건물정보가 비교적 제한적이지만 낮은 비용과 단순한 처리 과정으로 건물 정보를 추출할 수 있다는 장점을 갖는다. 단일 고해상도 위성영상만을 이용한 건물 정보 추출 방법 중에서도 Volumetric Shadow Analysis(VSA)는 그림자나 건물 밑 바닥이 일부분 가려져도 해당 건물의 높이와 바닥 위치 정보를 추출할 수 있다. 최근에는 반자동 VSA가 제안되었으나 이 방법은 주변 객체 형태와 그림자 영역 추출 정확도, 영상 노이즈 등에 큰 영향을 받는다. 반자동 VSA를 개선하기 위해서 본 논문은 단일 고해상도 전정색 영상과 다중분광 영상을 이용한 3차원 건물 정보 추출 방법을 제안한다. 제안된 방법은 각 밴드 영상에 반자동 VSA를 각각 적용하고 이를 통해서 계산된 파라미터로 비용함수를 구성한다. 비용함수로 계산된 값이 최대인 건물 높이를 실제 건물 높이로 결정한다. 제안된 방법의 성능평가를 위해서 Kompsat-2 영상이 사용되었으며 반자동 VSA와 제안된 방법으로 추출된 건물 정보를 비교 분석하였다. 그 결과는 제안된 방법이 보다 높은 성공률로 비교적정확한 건물 정보를 추출할 수 있음을 보여준다.

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6최대 부피 Simplex 기반의 Isomap을 위한 랜드마크 추출

저자 : 지준화 ( Jun Hwa Chi )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 509-516 (8 pages)

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초분광 영상에 내재된 비선형 현상을 다루기 위해서는 과거에 주로 사용되었던 선형 피처 추출 방법은 적합하지 않았다. 따라서 최근 Manifold learning이라 불리우는 비선형 피처 추출 방법이 초분광 원격탐사 분야를 비롯 여러 분야에서 관심이 증가되고 있다. Manifold learning 방법 중 널리 이용되는 Isomap 은 분류와 분광 혼합 분석 등의 분야에서 좋은 결과를 보여주지만, 지나치게 복잡하고 높은 계산량은, 특히원격탐사 자료와 같이 자료의 크기가 큰 경우 문제가 된다. 따라서 자료의 일부분을 이용하는 랜드마크 기법이 해결책으로 제안 되었다. 본 연구에서는 좀 더 통제가 가능한 랜드마크 추출을 위해 자료를 구성하는 최대 부피를 지닌 Simplex를 이용하여 랜드마크를 선택하는 방법을 제안한다. 초분광 영상을 이용하여 랜드마크의 개수, 선택 방법에 따른 분류 정확도와 편차, 그리고 처리 시간을 비교하였고, 그 결과 제안된 랜드마크 선택 기법은 분류 정확도, 처리시간 모두에서 효율적인 결과를 보여주었다.

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7시계열 MODIS 영상자료를 이용한 산림의 연간 탄소 흡수량 지도 작성

저자 : 차수영 ( Su Young Cha ) , 피웅환 ( Ung Hwan Pi ) , 박종화 ( Chong Hwa Park )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 517-525 (9 pages)

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매일 단위로 수신되는 MODIS 인공위성자료를 이용하여 계산한 시계열 식생지수 자료는 1년 주기의 생물계절 특성을 나타내는 복잡한 파형으로 표현될 수 있다. 이러한 복잡한 파형도 단순한 파형의 합성으로 이루어지는데 이산 퓨리에 변환 분석 기법은 이들을 각각의 하모닉들로 추출해 내어 다양한 주기별로 생육을 달리하는 식생의 특성을 설명할 수 있다. 특히 이산 퓨리에 분석을 통해 도출된 시계열 식생지수 자료의 1차 하모닉 값은 1년 동안 변화하는 총 잎의 생장량을 나타내는 것으로써 나무의 상대성장회귀식 추정에 의해 식생이 1년 동안 탄소를 흡수한 양을 나타내는 지상부 바이오매스양을 설명한다. 따라서 1차 하모닉 값의 변화량은 1년 동안 식생이 탄소를 흡수하는 양을 나타낸다고 할 수 있는데, 시계열 MODIS 자료에서 추출된 6220여개의 표본들의 1차 하모닉 10년 평균값과 산림청의 입목 축적량 데이터를 통해 추정된 연간 단위면적당 이산화탄소 흡수량을 이용하여 수종별 비례상수를 도출할 수 있었다. 남한 산림지역에 한하여 총이산화탄소 흡수량은 2000년 이후 10년 평균 약 5천6백만톤으로 계산되었고 이것은 발표된 남한 산림의 연간 이산화탄소 흡수량에 근접하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 보편적 비례상수를 이용하여 식생의 연간탄소 흡수량을 추정함으로써 시계열 위성영상 자료를 이용하여 매년 변화하는 산림의 이산화탄소 흡수량 지도를 반복하여 정량적으로 제작할 수 있는 환경공간정보를 제공한다.

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8AISA 초분광 영상에 대한 Endmember 추출 알고리즘의 적용성 분석

저자 : 송아람 ( Ah Ram Song ) , 장안진 ( An Jin Chang ) , 김용일 ( Yong Il Kim ) , 최재완 ( Jae Wan Choi )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 527-535 (9 pages)

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분광혼합분석을 효과적으로 수행하기 위한 정확한 endmember의 추출은 반드시 선행되어야할 조건이며, 이를 위한 다양한 endmember 추출 알고리즘들이 개발되었다. 이러한 endmember 추출 알고리즘의 개발 및 적용성을 평가하기 위한 기존의 연구는 대부분 모의 초분광 영상 또는 AVIRIS 영상을 대상으로 진행되었다. 그러나 이러한 영상 자료는 실제 국내에서 획득되고 활용할 수 있는 초분광 영상과 차이를 보일수 있다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 취득된 AISA 초분광 영상에 대하여 대표적인 endmember추출 알고리즘을 사용하고, 그 적용성을 평가하였다. 물질의 종류 및 크기에 따른 차이를 분석하기 위하여 인공적으로 설계한 테스트베드를 구축하고, AISA 초분광 영상을 취득하여 실험 자료로 이용하였다. 실험결과, 테스트베드 내 물질과 초기 입력값에 따라 알고리즘별로endmember 추출결과가 다르게 나타났다. 따라서 효과적인 endmember 추출 알고리즘을 적용하기 위해서는 영상을 구성하는 테스트베드 내 물질의 특성 및 최적의 endmember의 개수를 고려해야 할 것이다.

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9KOMPSAT-2 위성 영상을 이용한 남극 세종기지 주변 바톤반도의 토지피복분류

저자 : 김상일 ( Sang Il Kim ) , 김현철 ( Hyun Cheol Kim ) , 신정일 ( Jung Il Shin ) , 홍순규 ( Soon Gu Hong )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 537-544 (8 pages)

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남극 세종 과학 기지가 위치하고 있는 바톤반도는 눈과 식생이 주를 이루고 있고, 기후변화와 같은 환경변화에 민감하게 반응한다. 극지역의 지표 모니터링은 기후변화 이해를 위해 중요하다. 그러나 극 지역은 접근성 및 공간규모로 인해 지속적으로 모니터링 하기에 어려움이 있다. 위성영상은 지속적으로 동일지역을 모니터링 할 수 있다는 장점과 함께 다중분광영역을 이용하여 지표의 상태를 파악하는데 효율적이다. 따라서 본 연구에서는 바톤반도의 지표의 상태를 지속적으로 모니터링하기 위한 기초자료로 KOMPSAT-2다중 분광 위성영상을 이용하여 토지피복분류를 수행하였고, 나아가 분류된 토지피복 중 식생 종의 분포를 파악하였다. 다중분광영상인 KOMPSAT-2 위성영상과 현장관측자료를 이용하여 계층적 분류를 수행하였고 정확도를 평가하였다. 전반적으로 식생지역과 비식생 지역이 명확하게 분류되었으나 식생 종 분류에는 낮은 정확도를 보였다.

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10GPS를 이용한 미국 알래스카 어거스틴 화산의 지표변위 감시 -2006년 분화를 중심으로-

저자 : 김수경 ( Su Kyung Kim ) , 황의홍 ( Eui Hong Hwang ) , 김영화 ( Young Hwa Kim ) , 이창욱 ( Chang Wook Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 29권 5호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 545-554 (10 pages)

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미국 알래스카의 알류산열도에 위치하는 어거스틴 화산은 인근 지역에 위치하는 많은 화산들 중 가장 움직임이 활발한 화산중 하나로, 가장 최근에 발생한 2006년 분화 당시 1월 11일부터 28일까지 총 14번의 분출을 하였으며, 최종적으로 화산폭발지수 3으로 기록되었다. 본 연구에서는 어거스틴에 설치되어 상시운영 중인 12개 GPS 관측소의 2005년부터 2011년까지 관측데이터를 이용하여 2006년 분화 전·후 지표변위 양상을 확인하고 다각도의 분석을 시도하였다. 모든 자료처리는 Bernese GPS Software V5.0를 이용하여 진행하였으며, 어거스틴 화산 인근(약 24.5 km)에 위치한 AC59 관측소를 기지점으로 하는 정밀 기선해석이 수행되었다. 그 결과 분화가 발생하기 약 4개월 전부터 분화구 주변에서 평균 9.7 cm/yr 속도로 지표가 부풀어 오르는 양상이 뚜렷하게 나타났으며, 분화 발생 이후 -9.2 cm/yr의 급격한 침하현상이 확인되었다. 화산활동이 안정기에 접어든 이후에는 화산의 북쪽 사면에 설치된 일부 관측소에서 분화 당시 흘러내린 화산쇄설물의 다짐작용에 의한 침하 현상이 확인되었다. 이러한 결과는 GPS를 이용하여 관측한 지표의 변화가 화산활동을 감시하고 예측하는데 유용한 자료로 사용될 수 있음을 시사한다.

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