Application of remote sensing technique on the seafloor image processing

한국해양연구

Application of Multi-sensor Satellite Data for Tidal Flat Study

Land reclamation, occurred on a large scale in the recent decades, has also accelerated changes in the coastal and ocean environment. Multi-sensors remote sensing data such as optic and SAR data have become an essential component of Land-Ocean Interaction Study (LOIS) because it is possible to monitor from detailed coastal area to vast ocean. The objectives of this study were: (i) to present the sedimentary environments (morphology and sedimentary facies) of tidal flat using the optic and SAR satellite such as Kompsat-1/2, IKONOS, ASTER, Landsat TM/ETM+, ERS-1/2, ALOS ; (ii) to quantitatively discriminate the benthos and biomass of tidal flat by object-based classification. Multi sensor integration study has the potential to provide spatial and synoptic information of tidal flat study and coastal management.1

Time series analysis vegetation variations in Sihwa dyke

1994년 시화방조제가 완공된 이후, 시화호는 담수호로 유지하게 되었고, 반월공단과 시화공단에서 유입되는 수질오염부하에 의해 급격히 수질이 악화되었다. 본 연구에서는 시화호 개발에 따른 방조제 내만의 갯벌과 이 지역에서 일어나는 식생의 변화를 분석하는데 연구의 목적이 있다.2

Application of remote sensing and GIS to monitoring of the surface sedimentary environments at a tidal flat in the West Coast of Korea

In this study, we estimated the relationship between the optical reflectance and various sedimentary environments in a tidal flat by remote sensing and GIS analysis. We classified the surface sedimentary facies of the tidal flat using high resolution optical remote sensing by a supervised classification method and an object-based classification method. Each result of the two methods was converted into GIS database as a raster format, and was compared each other by calculation of RMSE using a raster calculation analysis. A correlation map between the two dataset was also created, and the various factors influencing the sedimentary environment in the tidal flat such as grain size, tidal channel pattern and existence of surface remnant water were examined at the site where the estimated correlation was relatively high or low in the correlation map. The intertidal flat DEM was generated by waterline method for analyzing the relationship between the high resolution satellite image and sedimentary environment including topography. The produced DEM was compared with the classified surface sedimentary map by GIS analysis, and the relationship between the two environments was estimated quantitatively.1

Extraction of the aquaculture farms information from the Landsat-TM imagery of the Younggwang coastal area

The objective of the present study is to compare various conventional and recently evolved satellite image-processing techniques and to ascertain the best possible technique that can identify and position of aquaculture farms accurately in and around the Younggwang coastal area. Several conventional techniques performed to extract such information from the Landsat-TM imagery do not seem to yield better information about the aquaculture farms, and lead to misclassification. The large errors between the actual and extracted aquaculture farm information are due to existence of spectral confusion and inadequate spatial resolution of the sensor. This leads to possible occurrence of mixture pixels or “mixels” of the source of errors in the classification techniques. Understanding the confusing and mixture pixel problems requires the development of efficient methods that can enable more reliable extraction of aquaculture farm information. Thus, the more recently evolved methods such as the step-by-step partial spectral end-member extraction and linear spectral unmixing methods are introduced. The farmer one assumes that an end-member, which is often referred to as “spectrally pure signature” of a target feature, does not appear to be a spectrally pure form, but always mix with the other features at certain proportions. The assumption of the linear spectral unmxing is that the measured reflectance of a pixel is the linear sum of the reflectance of the mixture components that make up that pixel. The classification accuracy of the step-by-step partial end-member extraction improved significantly compared to that obtained from the traditional supervised classifiers. However, this method did not distinguish the aquaculture ponds and non-aquaculture ponds within the region of the aquaculture farming areas. In contrast, the linear spectral unmixing model produced a set of fraction images for the aquaculture, water and soil. Of these, the aquaculture fraction yields good estim2

Analysis of relationship between Kanghwa tidal flat channel and sedimentary facies using EOC

위성자료의 원격반사도 값만으로 조간대의 표층 퇴적상을 분류할 경우 에러가 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위하여 조간대 texture와 표층 퇴적상과의 관계를 파악하고자 한다. EOC 자료를 이용하여 조류로의 형태와 밀도를 알아내고 현장에서 샘플된 입도 자료를 분석하여 비교함으로서 상관관계를 알아보았다. 이질 퇴적상에서는 복잡한 조류로가 발달되며 밀도가 높게 나타난 반면 사질에서는 직선형의 조류로가 발달하며 함수율이 낮고 광학반사도가 높게 나타났다.2

다양한 원격탐사 자료를 이용한 연안환경 모니터링

지구온난화와 인위적 변화로 인하여 연안·해양환경은 빠르게 변화하고 있으며, 이를 공간적·정량적·주기적으로 모니터링을 위하여 원격탐사 자료의 필요성이 증대되고 있다. 지상기반 원격탐사 시스템, 유·무인항공기와 위성은 각각 공간·분광·시간 해상도에서 장단점이 있고 비용과 운용 등에도 많은 차이가 있다. 따라서 연안에 대하여 이들 자료를 종합하여 분석할 수 있다면 많은 시너지 효과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 가시광, 적외선과 마이크로파 영역의 다양한 파장대를 이용하여 연구함으로서 연안환경의 특성을 다양하게 파악할 수 있다. 이들 원격탐사 자료로부터 갯벌 DEM, 조류로 네트웍, 표층 거칠기, 지표 잔존수 등의 1차 주제도 제작이 가능하다. 현재 서해안의 강화, 천수만, 근소만, 곰소만에서 갯벌의 타입에 따른 주제도 작성에 대한 연구가 진행 중이다. 하나 또는 여러 개의 1차 주제도를 이용하여 노출시간 계산도, 퇴적상 분포도와 서식처 분포도 등의 2차적 갯벌 주제도를 제작할 수 있다. 노출시간은 갯벌 DEM으로부터 조위 모델과 연계하여 자동 계산이 가능하며, 퇴적상 분포도는 원격반사도와 함께 갯벌지형, 조류로, 잔존수 등의 영향을 고려하여 제작할 수 있다. 또한 서식처 분포도도 갯벌의 다중채널 원격탐사 자료와 퇴적환경 요인을 고려하여 분석이 가능하다. 1·2차 갯벌 주제도는 그 자체만으로도 사용이 가능하며, Hydro-hysographic 분석, 지형변화 및 저서생물 추정에 활용될 수 있다. Hydro-hypsographic 분석은 수심과 저서환경 (benthic environment)의 해수-표층 면적(water-surface area)의 연관관계에 의하여 각각의 저서환경 (예; 습지, 갯벌, 수로 등)의 해수 분포와 Hydraulic Turn-over Time을 구하여 해수 흐름 (flushing)의 특성을 파악하는 방법이다. Hydro-hypsographic 분석은 다양한 형태의 만(bay)들의 해수교환 특성을 파악하고 건강성을 평가하는 기술의 하나로 활용할 수 있을 것이다. 또한 갯벌의 노출시간과 퇴적상에 의해 서식지가 결정되는 저서생물의 공간적 분포 및 정량화를 위한 저서생물 분포 추정기술에 대한 연구가 진행중이다. 저서생물의 공간 분포가 추정 가능하다면 추후 갯벌의 가치를 평가하는데 중요한 자료로 사용 가능하다.2

Preliminary studies and the user requirements of the ocean payloads in geostationary orbit satellite

해양수산

Study for the habitat mapping using high-spatial resolution satellite image

지구온난화로 인해 전세계적으로 산호가 감소함에 따라 열대해역에서 산호 및 주변 환경을 보호하기 위하여 환경 분포를 파악하고 모니터링하는 것이 매우 중요시 되고 있다. 넓은 해역에 대해 직접 조사를 통한 분포도 작성에는 한계가 있기 때문에 주기적으로 넓은 해역을 한번에 관측할 수 있는 장점을 가진 위성영상을 이용하여 환경 분포도를 만드는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 산호가 주를 이루는 열대해역에 대해 1m 정도의 해상도를 갖는 고해상도 위성영상을 이용하여 연안 지역에서의 미세한 지표에 대한 생태 환경 분포도를 작성해보고자 한다. 본 연구지역은 한남태평양연구센터가 위치하고 있는 마이크로네시아 연방국(Federated Stateds of Micronesia)의 Weno 섬 북동쪽 연안 지역이다. 다양한 산호들과 맹그로브, 그 사이의 해초 지역으로 이루어진 전형적인 열대해역의 특성을 지닌 곳이다. 해안가에 맹그로브가 서식하고 연안 reef의 끝 지역에 산호가 서식하고 있으며, 맹그로브와 산호의 중간에는 해초지가 형성되어 있으며 해저면은 주로 산호사로 이루어져 있다. 해초지역은 산호와 맹그로브 사이의 상호작용을 조절하기 때문에 이러한 산호, 해초지, 맹그로브 지역으로 이루어진 시스템은 서로 유기적으로 연결되어 유지되고 있다. 따라서 어느 한 지표의 증감은 이 지역 환경변화에 영향을 미치게 되므로 매우 중요하다. 위성영상을 이용하여 분포도를 만들기 위해서는 각 지표에 대한 광학적 신호 특성을 알아야 한다. 따라서 연구지역을 대상으로 2007년 6월 12~24일, 2008년 8월 28일~ 9월 4일 두 번에 걸쳐 현장조사를 실시하였다. 2007년에는 Weno섬 전체를 대상으로 23개 정점에서 관측을 실시하였고, 2008년에는 Weno 섬 북동쪽 reef 지역을 대상으로 약 100m 간격 그리드 형태의 98개 정점에서 현장관측을 실시하였다. 각 정점별로 수심측정, 지표특성 파악 및 수중카메라 촬영을 실시하였으며, ASD 사의 FieldSpec3 spectroradiometer를 이용하여 산호, 잘피, 산호사, 해초 지역에서 각 지표별 수중 및 표층 위에서의 스펙트럼 특성을 측정하였다. 분포도 작성을 위해 2000년 12월 5일에 얻어진 IKONOS 영상과 2008년 9월 16일에 얻어진 KOMPSAT-II 영상을 사용하였다. 각 영상은 감독분류, 무감독분류 및 객체지향 영상분류 방법을 이용하여 mangrove, shallow coral, coral, deep coral, sand, dead coral, s2

A study of the sedimentary environments in southern kanghwa tidal flat using satellite imagery

본 연구에서는 강화도 남단 조간대에 대해 광학위성의 반사도 값과 현장조사에서 획득된 입도자료, 노출시간과 수리구배에 의해 영향을 주는 조류로와 waterline에 의해 얻어진 DEM과의 관계를 통해 조간대의 표층 퇴적환경을 알아보고자 한다.2