L, C, X-밴드 다편파 레이더 산란계를 이용한 논 벼 생육인자 추정

김이현 ( Yi Hyun Kim ),홍석영 ( Suk Young Hong ),이훈열 ( Hoon Yol Lee ) 大韓遠隔探査學會 2009 大韓遠隔探査學會誌 Vol.25 No.1

본 연구에서는 다편파 산란계 시스템을 이용하여 얻어진 후방산란계수의 연중 변화를 편파와 입사각에 따라 알아보고 벼 생육인자와의 관계를 통하여 생육인자를 추정하고자 하였다. 2007년도 국립농업과학원 시험포장에 다편파산란계 시스템(L, C, X-band 안테나, 네트워크분석기, RF cable, 입사각 20°~60°)을 제작 구축하고 벼 이앙기에서 수확기까지 산란특성을 주기적으로 관측하였으며 레이더 방정식을 이용하여 후방산란계수를 계산하여 자료 분석에 사용하였다. 모든 안테나 밴드에서 벼 생육초기(5월말~6월초)에는 VV-편파가 HH-, HV-편파보다 후방산란계수가 높게 나타났다. C-band의 경우 모든 입사각에서 벼가 자라면서 HH-편파 후방산란계수가 증가하다가 출수기(8월중순경)에 가장 높았고 그 이후 감소하는 경향이었다. X-band는 모든 편파의 후방산란계수가 벼 유수형성기(7월말경)까지 증가하다가 그 후 감소하였으며 등숙기인 9월 중순 이후 다시 증가하는 dual-peak 현상을 보였는데, 특히 VV-편파의 경우 9월 초순부터 후방산란계수 증가가 다른 편파에 비해 크게 나타났다. 파장별 밴드, 편파, 입사각도별 후방산란계수와 작물 생육과의 관계를 분석한 결과 L-band는 바이오매스와의 상관이 높게 나타났고 C-band에서는 엽면적지수와 초장과의 상관이 높게 나타났으며 X-band는 이삭 건물중과 상관이 높게 나타났다. 후방산란계수를 이용하여 생육을 추정할 수 있는 회귀식을 작성하고 실측값과의 비교를 통하여 작물 생육 추정을 위한 최적 조건을 구명하였다. The objective of this study was to measure backscattering coefficients of paddy rice using a L-, C-, and X-band scatterometer system with full polarization and various angles during the rice growth period and to relate backscattering coefficients to rice growth parameters. Radar backscattering measurements of paddy rice field using multifrequency (L, C, and X) and full polarization were conducted at an experimental field located in National Academy of Agricultural Science (NAAS), Suwon, Korea. The scatterometer system consists of dual-polarimetric square horn antennas, HP8720D vector network analyzer (20 MHz~20 GHz), RF cables, and a personal computer that controls frequency, polarization and data storage. The backscattering coefficients were calculated by applying radar equation for the measured at incidence angles between 20° and 60° with 5° interval for four polarization (HH, VV, HV, VH), respectively. We measured the temporal variations of backscattering coefficients of the rice crop at L-, C-, X-band during a rice growth period. In three bands, VV-polarized backscattering coefficients were higher than hh-polarized backscattering coefficients during rooting stage (mid-June) and HH-polarized backscattering coefficients were higher than VV-, HV NH-polarized backscattering coefficients after panicle initiation stage (mid-July). Cross polarized backscattering coefficients in X-band increased towards the heading stage (mid-Aug) and thereafter saturated, again increased near the harvesting season. Backscattering coefficient of range at X-band were lower than that of L-, C-band. HH-, VV-polarized σ° steadily increased toward panicle initiation stage and thereafter decreased, and again increased near the harvesting season. We plotted the relationship between backscattering coefficients with L-, C-, X-band and rice growth parameters. Biomass was correlated with L-band hh-polarization at a large incident angle. LAI (Leaf Area Index) was highly correlated with C-band HH- and cross-polarizations. Grain weight was correlated with backscattering coefficients of X-band VV-polarization at a large incidence angle. X-band was sensitive to grain maturity during the post heading stage.

다편파 마이크로파 산란계를 이용한 벼 생육 모니터링 (초록)

김이현 ( Yi Hyun Kim ),홍석영 ( Suk Young Hong ),이훈열 ( Hoon Yol Lee ),장소영 ( So Yeong Jang ) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2012 No.-

가축통계자료를 이용한 분뇨 배출량 지도 작성

김이현(Yi-Hyun Kim),홍석영(Suk Young Hong),남재작(Jae Jak Nam),소규호(Kyu Ho So) 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2008 No.9

COSMO-SkyMed SAR 영상을 이용한 밀 생육 모니터링

김이현 ( Yi Hyun Kim ),홍석영 ( Suk Young Hong ),이경도 ( Kyung Do Lee ),장소영 ( So Yeong Jang ),이훈열 ( Hoon Yol Lee ),오이석 ( Yi Sok Oh ) 대한원격탐사학회 2013 大韓遠隔探査學會誌 Vol.29 No.1

본 연구에서는 COSMO-SkyMed 영상을 이용하여 얻어진 후방산란계수의 밀 생육시기에 따른 변화를 분석하고 생육인자와의 관계를 통하여 밀 생육추정 가능성을 모색하고자 하였다. 2012년도 농촌진 흥청 국립식량과학원 시험포장에서 생육시기별로 COSMO-SkyMed 영상자료를 수집하여 후방산란계수를 산출하였고 해당시기에 생체중, 식생수분함량, 건물중, 토양수분등을 조사 및 분석하였다. 생육시기에 따라 HH-편파 후방산란계수가 증가하다가 DOY 129(5월 8일) 때 최대값을 보인 후 감소하였는데 생체중, 식생수분함량, 건물중 등도 동일한 변화 경향을 보였다. 후방산란계수와 밀 생육인자들과의 관계를 분석한 결과 생체중(r=0.88), 식생수분함량(r=0.87)과 각각 상관계수가 높게 나타났고, 건물중(r=0.80)과도 상관성을 보였지만 토양수분(r=0.18)과는 상관성이 나타나지 않았다. 후방산란계수를 이용하여 밀 생육을 추정을 위한 회귀식을 작성하였는데 생체중(R2=0.80), 식생수분함량(R2=0.80)에서 각각 결정계수가 높게 나타났다. 본 연구를 통해 COSMO-SkyMed 영상 이용 밀 생육을 추정할 수 있었고 향후 아리랑 5호 위성(KOMPSAT- 5)에 활용 가능함을 확인하였다. We analyzed the relationships between backscattering coefficients of wheat measured by COSMO-SkyMed SAR and biophysical measurements such as biomass, vegetation water content, and soil moisture over an entire wheat growth period. Backscattering coefficients increased until DOY 129 and then decreased along with fresh weight, dry weight, and vegetation water content. Correlation analysis between backscattering and wheat growth parameters revealed that backscatter correlated well with fresh weight (r=0.88), vegetation water content (r=0.87), and dry weight (r=0.80), while backscatter did not correlated with soil moisture (r=0.18). Prediction equations for estimation of wheat growth parameters from the backscattering coefficients were developed.

레이더파를 이용한 벼 생육 측정

김이현(Yi-Hyun Kim),홍석영(S.Young Hong),최은영(Eunyoung Choe),장용선(Yong-Seon Zhang),이훈열(Hoonyol Lee) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2009 No.5

마이크로파 산란계를 이용한 토양수분함량 모니터링 (초록)

김이현 ( Yi Hyun Kim ),홍석영 ( Suk Young Hong ),김선화 ( Sun Hwa Kim ) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2012 No.-

지상광학센서를 이용한 쌀 단백질함량 예측

김이현 ( Yi Hyun Kim ),홍석영 ( Suk Young Hong ) 大韓遠隔探査學會 2008 大韓遠隔探査學會誌 Vol.24 No.6

본 연구에서는 광학 센서를 이용한 벼 생육단계별 식생지수와 쌀 단백질함량의 관계를 구명하여 수확기 쌀 단백질함량을 추정하고자 하였다. 인공광원을 사용하는 능동형 광학센서인 GreenSeeker (NTech Inc., USA) GNDVI(green normalized difference vegetation index=(p0.80μm-p0.55μm)/(p0.80μm+p0.55μm))와 NDVI(normalized difference vegetation index=(p0.80μm-p0.68μm)/(p0.80μm+p0.68μm)) 2종의 센서를 이용하여 벼 군락의 반사특성을 측정하고 동시에 식물체 샘플링을 통한 쌀 단백질함량을 분석하였다. 3년 동안(2005-2007년) 벼 출수 후 식생지수와 쌀 단백질함량의 관계를 조사해 본 결과 모든 시기에 걸쳐 GNDVI가 NDVI보다 상관이 높았고, 벼 수확기가 가까울수록 상관계수가 높게 나타났다. 수확기 쌀 단백질함량 예측 가능성을 알아보기 위해 벼 유수형성기와 출수기 두 시기의 GNDVI값과 수확기 쌀 단백질함량과의 관계를 분석해본 결과, 결정계수가 각각 0.91, 0.81로 특히 이삭거름 주기 전에 측정한 GNDVI를 통하여 수확기 쌀 단백질함량을 예측 할 수 있다는 결론을 얻었다. 이 결과를 바탕으로 유수형성기 GNDVI를 이용한 수확기 쌀 단백질함량 경험 모델식을 구하고 경험 모델식에서 얻어진 추정값과 실측값의 관계를 통해 검증하였다. 2005년과 2006년에서 구한 경험모델식의 쌀 단백질함량 추정값과 2007년도 쌀 단백질함량 실측값을 1:1 line에서 비교해본결과 결정계수가 높게 나타났다(R2=0.96***). It is well known that the protein content of rice grain is an indicator of taste of cooked rice in the countries where people as the staple food. Ground-based optical sensing over the crop canopy would provide information not only on the mass of plant body which reflects the light, but also on the crop nitrogen content which is closely related to the greenness of plant leaves. The vegetation index has been related to crop variables such as biomass, leaf nitrogen, plant cover, and chlorophyll in cereals. The objective of this study was to investigate the correlation between GNDVI and NDVI values, and grain protein content at different dates and to estimate the grain protein content using G(NDVI) values. We measured Green normalized difference vegetation index [GNDVI=(p0.80μm-p0.55μm)/(p0.80μm+p0.55μm)] and [NDVI=(p0.80μm-p0.68μm)/(p0.80μm+p0.68μm)] by using two different active sensors. The study was conducted during the rice growing season for three years from 2005 through 2007 at the experimental plots of National Institute of Agricultural Science and Technology. The experiments were carried out by randomized complete block design with the application of four levels of nitrogen fertilizers(0, 70, 100, 130kg N/ha) and the same amount of phosphorous and potassium content of the fertilizers. After heading stage, relationships between GNDVI of rice canopy and grain protein content showed the highly positive correlation at different dates for three years. GNDVI values showed higher correlation coefficients than that of NDVI during growing season in 2005-07. The correlation between GNDVI values at different dates and grain protein contents was highly correlated at early July. We attempted to estimate the grain protein content at harvesting stage using GNDVI values from early July for three years. The determination coefficients of the linear model by GNDVI values were 0.91 and the measured and estimated grain protein content at harvesting stage using GNDVI values highly correlated(R2=0.96***). Results from this study show that GNDVI appeared very effective to estimate leaf nitrogen and grain protein content of rice canopy.

레이더 산란계 자료와 벼 생육인자 관계분석

김이현(Yi-Hyun Kim),홍석영(S.Young Hong),최은영(Eunyoung Choe),이훈열(Hoonyol Lee) 한국토양비료학회 2010 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2010 No.10

레이더파를 이용한 벼 생육 측정

김이현 ( Yi Hyun Kim ),홍석영 ( S. Yong Hong ),최은영 ( Eun Young Cheo ),장용선 ( Yong Seon Zhang ),이훈열 ( Hoon Yol Lee ) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2009 No.-

바이오매스 자원 DB 구축과 분포도 작성

김이현(Yi-Hyun Kim),남재작(Jae-Jak Nam),홍석영(S. Young Hong),최은영(Eun-Young Choe),홍승길(Seung-Gil Hong),소규호(Kyu-Ho So) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회지 Vol.42 No.5

본 연구에서는 바이오매스자원별 실태 및 동태적 변화를 알아보기 쉽게 시간적 공간적인 분포와 추세를 시각화하여 주제별 분포지도를 작성하였다. 분뇨배출량은 축종별 사육두수에 따른 원단위 배출량을 적용하여 계산하였다. 전국 가축분뇨배출량 지도를 작성하여 분석해본 결과 경기남부 지역과 충청남도북부 지역에서 분뇨배출량이 많이 나타나는 것을 알 수 있었고, 시군구 단위의 조사에서도 비슷한 결과가 나타났다. 또한 음식물 폐기물 폐수발생량, 음식물 쓰레기 매립, 재활용 분포지도에서는 수도권지역이 공공시설 및 민간시설 모두 음식물 폐기물 폐수발생량이 높게 나타났고, 민간시설 부분에서는 경상도 일원이 폐수발생량이 높았다. 강원도, 전남 지역에서는 상대적으로 음식물 쓰레기 재활용 분포도가 높게 나타났다. 바이오매스자원으로 활용가치가 높은 농업부산물인 볏짚 생산량 분포도를 시ㆍ군 단위로 작성하였는데 볏짚 생산량이 많은 곡창 지역의 경우 바이오에너지로 활용하는 방안을 모색할 필요가 있다고 판단된다. 이들 결과를 통해 바이오매스 발생원별 분포지도는 정책입안자, 농민, 일반인에게 바이오매스 자원에 대한 정보를 가시적으로 전달할 수 있고, 친환경 농업정책 추진과 바이오 에너지 이용 정책 자료로 활용 가능할 것으로 생각된다. This study was carried out to understand the national and regional distribution of the biomass resources produced in Korea annually via establishing database (DB) and distribution maps of biomass resources data including as livestock manures, food wastes and agricultural by-product. The information of the annual production of each biomass resources was obtained from Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries (MIFAFF), Ministry of Environment (MOE) and National Statistical Office (NSO). Based on biomass resources data, we established database architecture table about livestock manures and food wastes. The distribution maps for the total amount of manures produced from each livestock animal were built up in both national and regional scales and used for analysis of the space-based and time-based distribution of the manure resources. Distribution maps for food wastes and agricultural by-product were also produced, respectively. It was shown that the analysis through resource mapping can be used to identify the sources of collectable biomass feasibly determining suitable region for establishment of a biomass-energy production. The biomass distribution maps graphically provide the information regarding biomass resources to policy-makers, farmers, general users and it was expected to be utilized for policymaking of environmental-friendly agriculture and bio-energy.