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위성영상을 활용한 낙동강 삼각주 연안사주의 면적 및 부유퇴적물 농도 변화 분석

Analysis on the Area of Deltaic Barrier Island and Suspended Sediments Concentration in Nakdong River Using Satellite Images

엄진아 ( Eom Jinah ) , 이창욱 ( Lee Changwook )
  • : 대한원격탐사학회
  • : 대한원격탐사학회지 33권2호
  • : 연속간행물
  • : 2017년 04월
  • : 201-211(11pages)

DOI


목차

1. 서 론
2. 연구지역
3. 연구방법
4. 연구결과
5. 결론 및 토의
사 사
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낙동강 하구역은 인공 구조물인 하구둑, 항구의 건설 및 일부 지역의 매립과 인위적인 수로 변경 등에 의해 기존의 사주가 소멸되거나, 새로운 사주가 생성되는 등의 면적 변화를 초래하고 있다. 낙동강 유역의 사주 변화는 연안사주의 기능에 영향을 줄 수 있고, 환경 변화를 초래하고 있다. 따라서 낙동강 하구의 면적 변화를 관측하는 것은 중요한 연구로 자리 잡고 있다. 이 연구에서는 Landsat TM/ETM+ 영상을 기반으로 낙동강 하구의 연안사주의 면적 및 부유퇴적물에 대하여 장기적인 변화를 분석하였다. 그 결과, 연간 해안선 변화율은 진우도는 약 5 m/yr 이하, 신자도는 약 50 m/yr이며, 도요등은 북-남 방향은 20 m/yr, 동-서 방향은 -20 ~ 10 m/yr 이다. 부유퇴적물 농도는 진우도와 신자도 부근에서 최대 25 g/m3 값을 가지는 반면에, 신자도와 도요등 부근에서는 최대 40 g/m3 농도를 가진다. 그 결과 진우도는 면적 변화 및 부유퇴적물 농도 변화량이 적으며 신자도와 도요등은 면적 변화량과 부유퇴적물 농도 변화량은 크다. 모든 자료를 활용하여 연안 사주 면적 변화와 부유퇴적물 농도 간의 상관관계를 분석한 결과, 피어슨 계수 값이 0.36을 가지며, 겨울 자료의 경우 0.32의 값을 가진다. 즉, 부유퇴적물 변화량이 연안 사주 면적 변화에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 하지만 추후에는 정밀 고도 측량자료 등을 활용한 검증이 필요하다. 이러한 연구는 연안 관리 및 환경 변화에 의한 연안 모니터링 연구에 활용 될 수 있다.
The estuary in Nakdong River has changes by the construction of harbors, land reclamation and artificial waterway changes. These results lead to changes of extinction and creation of deltaic barrier island. The deltaic barrier island changes in the Nakdong River estuary affect the function of the barrier islands and cause environmental changes. Therefore, it is important to monitor the changes in the area of the Nakdong estuary. In this study, long-term changes of the area and suspended sediment of deltaic barrier island in the Nakdong River estuary were analyzed using Landsat TM/ETM+ images. As a result, end point rate (EPR) values of shoreline in Jinwoodo and Sinjado are about 5m/yr and about 50 m/yr, respectively. The EPR values of north-south and east-west direction in Doyodeung are 20 m/yr and -20 ~ 10 m/yr. The suspended sediment concentration (SSC) has a maximum value of 25 g/m3 in the vicinity of Jinwoodo and Sinjado, while it has a maximum concentration of 40 g/m3 in the vicinity of Shinjido and Doyodeung. In other words, the area and the SSC change are small in Jinwoodo, and the area change and the SSC variation are large in Sinjado and Doyodeung. As a result of analysis of correlation between area change and SSC variation using all data, the Pearson coefficient value (r) is 0.36 and it is 0.32 in winter data. In other words, it is considered that the SSC variation affects the deltatic barrier island area change. However, verification using advanced altimetry data is necessary in the future. These studies can be used for coastal monitoring and environmental monitoring.

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I410-ECN-0102-2018-400-000366240

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1고유분광특성을 이용한 남조류 원격 추정 모델 개선

저자 : 하림 ( Rim Ha ) , 남기범 ( Gibeom Nam ) , 박상현 ( Sanghyun Park ) , 강태구 ( Taegu Kang ) , 신현주 ( Hyunjoo Shin ) , 김경현 ( Kyunghyun Kim ) , 류덕희 ( Doughee Rhew ) , 이혁 ( Hyuk Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 111-123 (13 pages)

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피코시아닌(phycocyanin, PC) 색소는 부영양화 된 담수역에서의 남조류를 정량하는 지표로 활용된다. 남조류의 대발생에 의한 잠재적 위험성으로인해 조기 경보 발령이 중요하지만, 혼탁한 수체 내 소량으로 추정되는 PC 농도를 정확하게 산정하는 것은 분광학적으로 매우 복잡하고 어렵다. 이를 위해 현장에서 측정 된 원격반사도로부터 PC 및 물 이외의 입자성 물질에 의한 흡수계수를 분리하여 기존 PC 농도를 추정하는 방법을 개선하여 낮은 농도에서도 향상 된 결과를 보였다. 본 연구에서 제안 된 IOPs 변환 모델 적용 결과 PC 흡수계수 R2는 0.8 이상으로 apc(620)를 적절히 재현하였다. 또한 알고리즘은 기존 널리 사용되는 반경험적 알고리즘에 비해 0.71 ≤ R2 ≤ 0.85, rRMSE ≤ 39.4 %, 그리고 RE ≤ 78.0 %로 정확도 높은 결과를 보였다. 특히, PC 농도가 50 mg/m3 이하 및 PC: Chl-a ratio가 낮은 조건에서도 잘 예측됨을 확인할 수 있었다.

2서버가상화 및 분산처리를 이용한 천리안해양관측위성 산출물 재처리 시스템

저자 : 양현 ( Hyun Yang ) , 유정미 ( Jeung-mi Ryu ) , 최우창 ( Woo-chang Choi ) , 한희정 ( Hee-jeong Han ) , 박영제 ( Young-je Park )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 125-134 (10 pages)

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최근 위성 기반 윈격 탐사 기술의 발전과 더불어 대용량 위성 자료를 효율적으로 처리하기 위한 능력이 요구되고 있다. 이 연구에서는 대용량 GOCI 산출물을 효율적으로 재처리하기 위해 서버가상화와 분산 처리를 기반으로 한 GOCI 산출물 재처리 시스템(GOCI Products Re-processing System; GPRS)을 개발 하는데 집중하였다. 실험 결과 GPRS를 이용하여 메모리 및 CPU의 사용률을 각각 약 100%, 75%까지 올릴 수 있었다. 이는 제안 시스템을 통해 하드웨어 자원을 절약함과 동시에 작업 처리 속도를 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.

3OMI 위성자료를 활용한 서울 지표 이산화질소 혼합비 추정 연구

저자 : 김대원 ( Daewon Kim ) , 홍현기 ( Hyunkee Hong ) , 최원이 ( Wonei Choi ) , 박준성 ( Junsung Park ) , 양지원 ( Jiwon Yang ) , 류재용 ( Jaeyong Ryu ) , 이한림 ( Hanlim Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 135-147 (13 pages)

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본 연구에서는 처음으로 한반도 서울지역에서 OMI (Ozone Monitoring Instrument) 센서로 관측된 대류권 이산화질소 칼럼농도를 이용하여 OMI 센서의 관측시간인 13:45에서의 월 평균 및 일별 위성 지표 이산화질소 혼합비를 추정하였다. 본 연구에서는 세 가지 회귀모델들이 이용되었다. 첫 번째 회귀모델(M1)은 OMI 대류권 이산화질소 칼럼농도와 지점 측정값과의 선형회귀를 통한 회귀계수로 구성되어있다. 두번째 회귀모델(M2)은 OMI 대류권 이산화질소 칼럼농도와 AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) 센서로 관측한 행성경계층 높이, 온도, 압력 자료 모두가 반영된 회귀모델이다. 세 번째 회귀모델(M3M, M3D)은 다중회귀모델로서 앞서 고려된 이산화질소 칼럼농도와 행성경계층 높이와 다양한 기상변수를 추가적으로 반영하는 회귀모델이다. 본 연구에서는 2009년에서 2011년까지를 회귀모델의 훈련기간으로 하여서 각 회귀식의 회귀계수를 도출하였으며 2012년도는 검증기간으로서 훈련기간에 도출된 회귀모델들의 성능을 평가하였다. 회귀모델들로 추정된 월 평균 지표 이산화질소 혼합비와 지점 관측소에서 지점 측정장비로 측정된 월평균 지표 이산화질소 혼합비와 가장 높은 상관성(avg. R = 0.77)을 보이는 회귀분석방법은 다중회귀분석 방법(M3M)이다. 또한, 회귀모델들로 추정된 13:45에서의 일 지표 이산화질소 혼합비와 지점 관측소에서 지점장비로 측정된 지표 이산화질소 혼합비와 가장 좋은 상관성(avg. R = 0.55)을 보인 것도 다중회귀분석방법(M3D)이다. 회귀모델들로 추정된 지표 이산화질소 혼합비는 지점 측정값에 비해 과소추정 되는 경향이 나타났다. 회귀모델들로 추정된 지표 이산화질소 혼합비를 평가하기 위해 지점 측정값과의 RMSE (Root Mean Square Error), mean bias, MAE (Mean Absolute Error), percent difference와 같은 통계분석을 실시하였다. 본 연구는 위성을 통한 지표 이산화질소 혼합비 산출 가능성을 보여준다.

4위성영상 시공간 융합기법의 계절별 NDVI 예측에서의 응용

저자 : 김예화 , 주경영 , 성선용 , 이동근

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 149-158 (10 pages)

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시간해상도와 공간해상도가 높은 영상 자료는 효과적인 식생의 모니터링을 위해서 필수적이다. 하지만 단일 센서를 통한 영상은 공간해상도와 시간해상도가 높은 자료를 동시에 제공할 수 없는 한계점이 있다. 최근에는 위성영상의 공간적 해상도를 높이고 시간해상도를 보완하기 위해서 시공간 융합연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 FSDAF(Flexible spatiotemporal data fusion) 방법론은 위성영상의 각 밴드를 융합하는 방법으로 적절한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 FSDAF 융합기법을 활용하여 MODIS NDVI와 Landsat 영상으로 계산한 NDVI를 융합 후 검증을 실시하였으며 식생 계절 모니터링에서의 활용가능성을 제시하였다. 그 결과, 1월부터 12월까지 융합을 통해 NDVI 예측한 영상은 활엽수, 침엽수, 농지의 계절적인 특징을 잘 반영하고 있었다. 융합된 결과의 검증을 위하여 8월과 10월의 예측한 NDVI와 실제 값(Landsat NDVI) 간의 RMSE 값을 계산한 결과 각각 0.049와 0.085, 상관계수는 0.765, 0.642로 비교적 일치한 것으로 나타났다. 본 연구에서 활용된 FSDAF 시공간 융합 기법은 픽셀기반의 융합기법으로 다양한 공간스케일의 영상과도 융합 가능할 것이며 다양한 식생 관련 연구에 활용될 것으로 기대된다.

5영상센서신호의 잡음분석을 이용한 위성용 전자광학탑재체의 신호대잡음비 개선 방법

저자 : 박종억 ( Jong-euk Park ) , 이기준 ( Kijun Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 159-169 (11 pages)

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위성용 전자광학탑재체는 제한된 소모전력 및 우주방사선과 같은 사용 환경에 의해 설계부터 특별한 요구사항을 가지고 있으며, 획득 영상의 품질은 주로 GSD (Ground Sampled Distance), 신호대잡음비 (SNR, Signal to Noise Ratio), MTF (Modulation Transfer Function)에 따라 좌우된다. 영상센서의 출력신호에 포함된 잡음 감소를 통한 신호대잡음비 개선을 위하여, 센서에 추가된 프리픽셀(Pre-pixel) 및 다크픽셀(Dark-pixel)을 사용하여 CDS (Corrective Double Sampling) 방식을 통해 영상 센서의 잡음 성분을 포함한 오프셋 신호(Offset Signal)를 제거하는 아날로그 신호처리(ASP, Analog Signal Processor) 방법을 제안한다. 또한 센서 제어시스템에서는 영상의 불균일성 처리를 위해 제어시스템의 출력 포트별 게인(Gain), 오프셋, 및 센서의 화소별 특성을 반영한 다양한 방식에 의한 보정 방법이 적용된다. 본 논문에서는 이상 설명한 여러 가지 잡음 개선방법을 시스템 설계 및 운영에 적용하여 위성탑재용 전자광학카메라의 신호대잡음비 향상 방법을 제안하고, 실험을 통해 검증한다.

6MODIS AOD를 이용한 지상 시정 산출

저자 : 박준영 ( Jun-young Park ) , 권태영 ( Tae-yong Kwon ) , 이재용 ( Jae-yong Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 171-187 (17 pages)

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이 연구에서는 위성의 AOD를 이용하여 지면 시정을 산출하는 방법을 제시했다. 시정을 산출하기 위해서는 에어로졸의 분포 고도가 필요하다. 이 연구에서는 두 가지 에어로졸의 분포 고도를 이용하여 시정을 산출하였다. 하나는 대기층이 분리되어 나타나는 경우로 물리적으로 아래와 위층이 완전히 분리되어 있는 경우를 의미한다. 이 경우 분리된 층의 상한 고도를 에어로졸 층 고도(Aerosol Layer Height: ALH)로 가정하였으며 상대습도의 연직분포에서 뚜렷한 최소값이 나타나는 고도로부터 찾았다. 다른 하나는 분리된층이 존재하지 않은 경우를 의미한다. 이 경우 행성 경계층 고도(Planetary Boundary Layer Height: PBLH)를 사용하였다. 이 두 고도는 RDAPS 예측장 자료로부터 산출되었다. 따라서 시정은 MODIS AOD와 PBLH/ALH로부터 추정하였다. 여기서 ALH를 사용하는 경우 Koschmieder`s Law를 이용하였으며 PBLH를 사용하는 경우 경험적 관계식을 이용하였다. 추정 시정을 검증하기 위해 2015~2016년 봄철에 목측 9개와 PWD22 17개 지점의 시정 자료를 사용하였다. 추정시정의 검증에서 검증 값은 지점, 년도, 오전(Terra)/ 오후(Aqua)에 따라 상당한 차이가 있었다. 이 중 2016년 Terra위성을 이용한 중서부 지역 지점들의 검증은 가장 좋은 결과를 보였다. 검증 결과를 요약하면 상관계수는 0.65보다 높았고, 낮은 시정에서 RMSE는 3.62km, ME는 2.29 km 보다 낮았다. 그리고 POD는 0.65보다 높았고, FAR은 0.5보다 낮았다. 이러한 검증 결과는 낮은 시정의 데이터 수가 많을수록 좋아졌다.

7텍스트 마이닝 기법을 이용한 환경 분야의 ICT 활용 연구 동향 분석

저자 : 박보영 ( Boyoung Park ) , 오관영 ( Kwan-young Oh ) , 이정호 ( Jung-ho Lee ) , 윤정호 ( Jung-ho Yoon ) , 이승국 ( Lee Seung Kuk ) , 이명진 ( Moung-jin Lee )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 189-199 (11 pages)

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본 연구는 텍스트 마이닝 기법을 활용하여 환경 분야에서 ICT의 활용 연구동향을 정량적으로 분석 하였다. 이를 위해 환경 분야 키워드 38개, ICT 관련 키워드 16개를 바탕으로 국가과학기술정보센터(NDSL)에서 최근 20년(1996년-2015년)의 논문 359편을 수집하였다. 해당 논문을 대상으로 환경 분야 및 ICT 관련 자연어를 처리하여 말뭉치(Corpus)단위로 분류체계를 재구성하였다. 전술된 분류체계의 키워드를 바탕으로 텍스트 마이닝 분석 기법인 빈도 분석, 키워드 분석, 키워드 간 연관규칙을 확인하였다. 그 결과 `환경 일반` 및 `기후` 분야의 키워드 출현 빈도가 전체의 77 %, ICT는 `공공융합서비스` 및 `산업융합서비스`가 약 30 %의 비율을 차지하였다. 시계열 분석을 통해 환경 분야에서의 ICT 활용 연구는 최근 5년(2011년-2015년)사이에 급증하여 과거(1996년-2010년)과 비교하여 약 2배 이상 관련 연구가 증가된 것으로 나타났다. 키워드간 연관 규칙을 생성하여 환경 분야를 기준으로 나타내었을 때, `환경 일반`은 16개, `기후`는 `14`개의 ICT 기반 기술을 주로 활용하고 있는 것으로 확인하였다.

8위성영상을 활용한 낙동강 삼각주 연안사주의 면적 및 부유퇴적물 농도 변화 분석

저자 : 엄진아 ( Eom Jinah ) , 이창욱 ( Lee Changwook )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 201-211 (11 pages)

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낙동강 하구역은 인공 구조물인 하구둑, 항구의 건설 및 일부 지역의 매립과 인위적인 수로 변경 등에 의해 기존의 사주가 소멸되거나, 새로운 사주가 생성되는 등의 면적 변화를 초래하고 있다. 낙동강 유역의 사주 변화는 연안사주의 기능에 영향을 줄 수 있고, 환경 변화를 초래하고 있다. 따라서 낙동강 하구의 면적 변화를 관측하는 것은 중요한 연구로 자리 잡고 있다. 이 연구에서는 Landsat TM/ETM+ 영상을 기반으로 낙동강 하구의 연안사주의 면적 및 부유퇴적물에 대하여 장기적인 변화를 분석하였다. 그 결과, 연간 해안선 변화율은 진우도는 약 5 m/yr 이하, 신자도는 약 50 m/yr이며, 도요등은 북-남 방향은 20 m/yr, 동-서 방향은 -20 ~ 10 m/yr 이다. 부유퇴적물 농도는 진우도와 신자도 부근에서 최대 25 g/m3 값을 가지는 반면에, 신자도와 도요등 부근에서는 최대 40 g/m3 농도를 가진다. 그 결과 진우도는 면적 변화 및 부유퇴적물 농도 변화량이 적으며 신자도와 도요등은 면적 변화량과 부유퇴적물 농도 변화량은 크다. 모든 자료를 활용하여 연안 사주 면적 변화와 부유퇴적물 농도 간의 상관관계를 분석한 결과, 피어슨 계수 값이 0.36을 가지며, 겨울 자료의 경우 0.32의 값을 가진다. 즉, 부유퇴적물 변화량이 연안 사주 면적 변화에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 하지만 추후에는 정밀 고도 측량자료 등을 활용한 검증이 필요하다. 이러한 연구는 연안 관리 및 환경 변화에 의한 연안 모니터링 연구에 활용 될 수 있다.

9GOCI를 활용한 한반도 주변해역 적조 감시 체계 연구

저자 : 신지선 ( Jisun Shin ) , 민지은 ( Jee-eun Min ) , 유주형 ( Joo-hyung Ryu )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 213-230 (18 pages)

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위성기반 적조 탐지 알고리즘들은 특정 해역, 적조 종을 중심으로 개발되어 왔다. 하지만 한반도 주변해역의 빠르고 정확한 적조 감시를 위해서는 한반도 주변의 전 발생 해역과 다양한 적조 종을 대상으로 한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 한반도 주변해역을 대상으로 GOCI 영상을 활용하여 적조 영역의 스펙트럼 특성과 위성기반 적조 탐지 알고리즘의 적합성을 분석하였다. 그 결과, 적조 종들의 클로로필 함량과 적조가 출현하는 해역의 탁도에 따라서 스펙트럼 특성이 달라졌다. 또한 기존 적조 탐지 알고리즘을 GOCI 영상에 적용하였으며, 이를 통해 기존 임계값으로는 적조 영역 추출에 한계가 있음을 알 수 있었다. 이를 개선하기 위해 적조 종들을 클로로필 함량의 차이에 따라 두 그룹으로 나누어 적조 감시 체계를 제시하였다. 총5 단계를 거쳐 적조 영역과 비적조 영역을 구분하였으며, 적조 속보를 기준으로 했을 경우 최종 추출된 적조 영역이 기존 알고리즘으로 추출된 영역에 비해 적절한 결과를 나타냈다. 이러한 적조 감시 체계를 활용한다면 한반도 주변의 모든 해역과 다양한 적조 종에 대한 빠르고 정확한 감시로 인해 효율적인 적조 감시가 가능할 것이다.

1011 μm 휘도온도와 11-12 μm 휘도온도차의 상관성 분석을 활용한 해빙탐지 동적임계치 결정

저자 : 진동현 ( Donghyun Jin ) , 이경상 ( Kyeong-sang Lee ) , 최성원 ( Sungwon Choi ) , 서민지 ( Minji Seo ) , 이다래 ( Darae Lee ) , 권채영 ( Chaeyoung Kwon ) , 김홍희 ( Honghee Kim ) , 이은경 ( Eunkyung Lee ) , 한경수 ( Kyung-soo Han )

발행기관 : 대한원격탐사학회 간행물 : 대한원격탐사학회지 33권 2호 발행 연도 : 2017 페이지 : pp. 243-248 (6 pages)

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지구 기후시스템의 중요구성인자인 해빙은 극지방과 고위도에 분포하는 특성상 위성을 통한 탐지가 활발히 수행되고 있다. 위성자료를 이용한 해빙탐지기법은 반사도와 휘도온도자료를 이용하며, 많은 연구에서 휘도온도자료를 통해 산출된 Ice Surface Temperature (IST)를 활용한 기법인 Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 해빙탐지기법을 활용하고 있다. 본 연구에서는 IST산출과정이 생략된 단순하고 효율적인 동적임계값 기법을 활용한 해빙탐지기법을 제시하고자 한다. 동적임계값을 지정하기 위하여 해수의 어는점 이하의 화소를 대상으로 MODIS IST와 MODIS 11μm 채널의 휘도 온도, Brightness Temperature Difference (BTD: T11μm-T12μm)의 상호관계를 분석하였다. 분석 결과, 세수치의 관계가 선형의 특징을 나타내었으며 이를 활용하여 임계값을 지정하였다. 청천역에서 지정한 임계값을 MODIS 11 μm 채널에 적용하여 해빙을 탐지하였다. 또한, 본 연구의 해빙탐지기법의 성능을 검증하기 위해 MODIS Sea ice extent를 이용하여 정확도를 분석하였으며 그 결과, Producer Accuracy (PA) 99%이상의 높은 정확도를 보였다.

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28권 5호 ~ 28권 5호

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한국과학사학회지
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대한임상검사과학회지 (Korean Journal of Clinical Laboratory Science)
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대한원격탐사학회지
34권 6호 ~ 34권 6호

한국환경과학회 학술발표논문집
27권 1호 ~ 27권 1호

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한국환경과학회지
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27권 10호 ~ 27권 10호

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대한원격탐사학회지
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대한임상검사과학회지 (Korean Journal of Clinical Laboratory Science)
50권 3호 ~ 50권 3호
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