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        적조 해수의 광학 및 수질변수 관측자료 분석

        고수윤,백승일,임태홍,전기성,정유진,김필립,이민영,손문호,김예진,김원국,Koh, Sooyoon,Baek, Seungil,Lim, Taehong,Jeon, Gi-Seong,Jeong, Yujin,Kim, Phillip,Lee, Min-young,Son, Moonho,Kim, Yejin,Kim, Wonkook 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.6

        적조는 식물성 플랑크톤의 번성현상으로써, 해양생태 및 양식업에 유해한 영향을 끼칠 수 있는 현상이다. 다양한 광학원격센서를 이용한 적조탐지 연구가 수행되어왔지만, 기개발된 적조 탐지 알고리즘들은 수심이 얕고, 부유퇴적물이 많은 연안해역에 적용하기에는 한계가 있다. 적조 해수의 광학적특성에 대한 이해를 높이기 위해서 원격탐사반사도 및 수중구성성분에 대한 분석의 중요성이 높아지고 있다. 본 연구는 선박현장조사를 통하여 적조해수의 광학변수(원격탐사반사도)와 수질변수(Chl-a<sub>(Spec)</sub>, 총부유물농도, a<sub>ph</sub>, a<sub>d</sub>, 종 동정, Chl-a<sub>(HPLC)</sub>)를 취득하고 광학변수와 수질변수간의 관계를 분석하였다. 메조디니움과 코클로디니움 두가지 적조 종 및 엽록소농도에 따른 원격탐사반사도와 식물성플랑크톤 흡광계수에 대한 분석을 수행하였고, 원격탐사반사도의 특정 파장대를 이용한 적조 엽록소농도의 추정 가능성을 제시하였다. 분석 결과, 적조의 엽록소농도와 식물성플랑크톤 흡광계수는 결정계수 0.9의 상관도를 나타냈으며, RE<sub>diff</sub>를 이용한 기법이 B-G ratio를 이용한 기법보다 적조농도를 더욱 정확하게 추정하는 것으로 나타났다.

      • KCI등재

        지상 초분광자료를 이용한 근소만 갯벌표층에서 저서성 미세조류의 엽록소-a 공간분포 추정

        고수윤 ( Sooyoon Koh ),노재훈 ( Jaehoon Noh ),백승일 ( Seungil Baek ),이호원 ( Howon Lee ),원종석 ( Jongseok Won ),김원국 ( Wonkook Kim ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.5

        갯벌 표면에는 저서성 미세조류의 생체량이 높고, 그에 따라 높은 일차생산을 나타낸다. 갯벌의 탄소순환 및 유기탄소 부존량을 추산하기 위한 일차생산력 측정 연구가 기존에 진행되어 왔지만, 최근에는 광학 원격탐사, 특히 초분광센서를 이용하는 연구는 비교적 최근에 시도되기 시작하였다. 본 연구에서는 지상에서 관측된 초분광자료를 통하여 생산성 추정의 기초자료가 되는 갯벌 표면의 엽록소 농도를 추정하는 연구를 수행하였다. 연구 대상지는 충청남도 태안군에 위치한 근소만이며, 현장조사는 2021년 4월과 6월 간조시에 수행하였다. 갯벌 표면의 초분광반사도를 얻기 위하여 지향형 센서인 TriOS RAMSES와 카메라 형태의 Specim-IQ, 두 종류의 초분광센서를 사용하였고, 광학관측자료를 통해 갯벌 표면의 엽록소-a 농도를 추정하기 위해 정규 식생지수(NDVI)와 Continuum Removal Depth(CRD)기법을 사용하였다. 현장조사시 시료분석을 통해 측정한 엽록소-a 농도와의 비교 결과, 두 기법 모두 엽록소-a 농도 약 0~150 mg/㎡의 범위에 대해 추정 결정계수 약 0.7을 달성할 수 있는 것으로 나타났다. Mudflats are crucial for understanding the ecological structure and biological function of coastal ecosystem because of its high primary production by microalgae. There have been many studies on measuring primary productivity of tidal flats for the estimation of organic carbon abundance, but it is relatively recent that optical remote sensing technique, particularly hyperspectral sensing, was used for it. This study investigates hyperspectral sensing of chlorophyll concentration on a tidal flat surface, which is a key variable in deriving primary productivity. The study site is a mudflat in Geunso bay, South Korea and field campaigns were conducted at ebb tide in April and June 2021. Hyperspectral reflectance of the mudflat surfaces was measured with two types of hyperspectral sensors; TriOS RAMSES (directional sensor) and the Specim-IQ (camera sensor), and Normal Differenced Vegetation Index (NDVI) and Contiuum Removal Depth (CRD) were used to estimate Chl-a from the optical measurements. The validation performed against independent field measurements of Chl-a showed that both CRD and NDVI can retrieve surface Chl-a with R2 around 0.7 for the Chl-a range of 0~150 mg/㎡ tested in this study.

      • KCI등재

        드론과 선박을 동시 활용한 내만에서의 GOCI-II 산출물 검증

        백승일 ( Seungil Baek ),고수윤 ( Sooyoon Koh ),임태홍 ( Taehong Lim ),전기성 ( Gi-seong Jeon ),도영주 ( Youngju Do ),정유진 ( Yujin Jeong ),박소현 ( Sohyeon Park ),이용탁 ( Yongtak Lee ),김원국 ( Wonkook Kim ) 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.5

        위성산출물의 검증은 위성자료를 이용하게 되는 후속 분석작업에 결정적인 영향을 미친다. 특히, 탁하고 얕은 수심의 육상 인근 해역에서의 해색산출물은 해수구성입자 분포의 복잡성으로 인하여 오랫동안 그 성능 개선이 이루어지지 않고 있어왔다. 또한, 선박이나 고정관측소를 이용한 검증은 위성산출물과 현저히 차이나는 공간범위로 인하여 명확한 한계점을 노출해왔었다. 본 연구는 우선 선박을 이용한 현장조사를 통해서 천리안해양위성2호(GOCI-II)의 주요 산출물인 원격탐사반사도, 엽록소농도, 총부유물농도, 용존유기물 등에 대한 검증을 수행하였다. 둘째로, 본 연구에서는 드론영상을 이용한 산출물 검증을 위한 초기분석결과를 제시하였다. 선박과 위성사이의 공간범위 차이를 메우기 위하여 각 선박 정점에서 드론에 탑재된 MicaSense RedEdge 카메라를 이용해 해수에 대한 다분광 영상을 획득하였다. 향후 드론을 이용한 위성산출물 검증에 활용되도록 드론 고도에 따른 해수복사휘도의 변화를 분석하였다. 제한된 숫자의 현장조사 자료 개수이지만, 검증결과, 555 nm 에서의 GOCI-II 원격탐사반사도는 약 30% 가량 과대추정 되는 것으로 나타났고, 엽록소농도 및 용존 유기물은 현장 측정값과의 상관도가 낮았다. 총부유물농도는 결정계수 약 0.6의 상관도를 나타내었고 약 20%의 불확도를 가지는 것으로 나타났다. Validation of satellite data products is critical for subsequent analysis that is based on the data. Particularly, performance of ocean color products in turbid and shallow near-land ocean areas has been questioned for long time for its difficulty that stems from the complex optical environment with varying distribution of water constituents. Furthermore, validation with ship-based or station-based measurements has also exhibited clear limitation in its spatial scale that is not compatible with that of satellite data. This study firstly performed validation of major GOCI-II products such as remote sensing reflectance, chlorophyll-a concentration, suspended particulate matter, and colored dissolved organic matter, using the in-situ measurements collected from ship-based field campaign. Secondly, this study also presents preliminary analysis on the use of drone images for product validation. Multispectral images were acquired from a MicaSense RedEdge camera onboard a UAV to compensate for the significant scale difference between the ship-based measurements and the satellite data. Variation of water radiance in terms of camera altitude was analyzed for future application of drone images for validation. Validation conducted with a limited number of samples showed that GOCI-II remote sensing reflectance at 555 nm is overestimated more than 30%, and chlorophyll-a and colored dissolved organic matter products exhibited little correlation with in-situ measurements. Suspended particulate matter showed moderate correlation with in-situ measurements (R<sup>2</sup>~0.6), with approximately 20% uncertainty.

      • SCOPUSKCI등재

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