• Proceedings of the KSRS Conference
• /
• 2006.03a
• /
• pp.87-90
• /
• 2006

인천-제주 정기여객선에 수온, 클로로필 및 탁도계 등의 센서를 설치하여 해양환경 모니터링 시스템을 구축하였으며, 여객선 항로를 따라 2001년부터 2004년까지 18회에 걸쳐 자동관측과 함께 20-30분 간격으로 30여개의 정점에서 해수를 채수하여 분석하였다. 연구의 목적은 채수된 해수를 직접 분석하여 여객선에 설치된 자동측정 센서가 신뢰성 있는 자료를 생산하는지 비교 분석하는 것과 서해 한반도 연안의 해수특성을 전체적으로 이해함으로서 계절적인 변동을 파악하는 것이다. 2001-2003년 초까지 사용된 YSI 센서는 수온, 염분, 탁도와 클로로필 농도 등을 종합적으로 측정할 수 있는 멀티센서이나, 설치하여 운용해 본 결과 정밀도에서 많은 문제점이 발생하였다. 따라서 2004년 이후 클로로필과 탁도 자동 측정을 위한 단일 센서들로 교체되었으며 이들 센서는 멀티센서 보다 좋은 결과를 보였다. 비록 자동측정 장치에 문제는 있었으나, 18회에 걸친 서해 연안의 실시간 모니터링을 통하여 해수환경의 계절별 특성을 이해할 수 있었다. 부유퇴적물의 경우, 경기만과 목포 주변의 남쪽 해안은 농도가 모든 계절에서 높게 나타났으며 특히 가을 겨울철에 가장 높은 값을 나타냈다. 클로로필의 농도도 경기만 중심지역과 남쪽 해안에서 여름과 가을철에 걸쳐 0.4 - 6.0 $mg/m^3$ 정도의 분포를 보였으나 겨울철에는 2.6 $mg/m^3$ 미만으로 나타났다.

• Proceedings of the KSRS Conference
• /
• 2009.03a
• /
• pp.337-343
• /
• 2009

1997년 9월부터 2007년 12월까지 인공위성 해색센서 SeaWiFS의 클로로필-$\alpha$ 농도가 가지는 오차 특성을 분석하고 그 원인을 조사하였다. 동해의 클로로필-$\alpha$ 월별 분포에는 비정상적으로 높은 농도값이 스펙클(speckle) 형태로 출현하였다. 스펙클들은 시공간적으로 연계성이 없이 산발적으로 분포하였으며 주변 평균에 대해 $10mg/m^3$ 이상의 편차를 보였다. 스펙클들은 주로 겨울철에 나타났으며 구름 분포와 관련이 있었다. 10년간 월별 운량 분석 결과 겨울철 운량은 다른 계절과 달리 남동해상에 집중적으로 분포하였으며, 운량이 클수록 스펙클의 농도가 크게 나타나는 통계적 특성을 보였다. 특히 스펙클이 나타나는 화소의 각 밴드별 정규화된 수출광량을 분석해 본 결과 짧은 파장 영역(443, 490, 510 nm)은 전체적으로 수출광량이 낮게 나타난 반면 550 nm 밴드는 정상 화소와 유사한 분포를 보였다. 짧은 파장 영역의 낮은 수출광량은 555 nm 밴드에 대한 비율로 구해지는 클로로필-$\alpha$ 농도값을 비정상적으로 증폭시켰으며 SeaWiFS 자료에 스펙클을 유발하였다. 본 연구는 동해의 SeaWiFS 클로로필-$\alpha$ 농도자료가 지니는 스펙클 오차에 대한 문제점을 제기하고 오차 특성 분석을 통해 좀 더 신뢰도 있는 자료를 해양 응용 연구에 사용해야 함을 제시한다.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
• /
• v.29 no.3
• /
• pp.325-335
• /
• 2015

Concerns about water quality in the Nakdong River have been raised because the Nakdong River will change from a lotic environment to a lentic environmental due to the installation of eight weirs to be constructed as part of the Four Major Rivers Restoration Project. The rapid urbanization and industrialization of the middle and the lower reaches of Nakdong River causes the indiscreet discharge of uncleanly living sewage and industrial wastewater. And the water quality of lower reaches of Nakdong River is getting seriously worse. Owing to the water shortage of Nakdong River and the closing of reaches because of the estuary dyke in the dry season, the velocity of a moving fluid is almost accumulated under 0.03m/sec. Then a pollutant is piled up on the bottom of the river. Polluted sediment is formed and nutrition level of water is increased more and more. The eutrophication state propagated to dark brown or green from eutrophication often comes out. Therefore in this study, we measured Chl. a of chlorophyll sensor (YSI6600V2) and aceton extraction through field observation in the Nakdong River and Samrangjin. And we evaluated the reliability of chlorophyll sensor. In correlation analysis between chlorophyll sensor and aceton extraction, it shows high relation in general. And it also shows high relation among the chlorophyll sensor and aceton extraction of the dominant diatom (Skeletonema costatum), Dinophyta (Prorocentrum minimum) in the Nakdong River estuary by laboratory analysis results.

• Korean Journal of Remote Sensing
• /
• v.39 no.6_1
• /
• pp.1255-1272
• /
• 2023

Satellite-based chlorophyll-a concentration, produced as a long-term time series, is crucial for global climate change research. The production of data without gaps through the merging of time-synthesized or multi-satellite data is essential. However, studies related to satellite-based chlorophyll-a concentration in the waters around the Korean Peninsula have mainly focused on evaluating seasonal characteristics or proposing algorithms suitable for research areas using a single ocean color sensor. In this study, a merging dataset of remote sensing reflectance from the geostationary sensor GOCI-II and polar-orbiting sensors (MODIS, VIIRS, OLCI) was utilized to achieve high spatial coverage of chlorophyll-a concentration in the waters around the Korean Peninsula. The spatial coverage in the results of this study increased by approximately 30% compared to polar-orbiting sensor data, effectively compensating for gaps caused by clouds. Additionally, we aimed to quantitatively assess accuracy through comparison with global chlorophyll-a composite data provided by Ocean Colour Climate Change Initiative (OC-CCI) and GlobColour, along with in-situ observation data. However, due to the limited number of in-situ observation data, we could not provide statistically significant results. Nevertheless, we observed a tendency for underestimation compared to global data. Furthermore, for the evaluation of practical applications in response to marine disasters such as red tides, we qualitatively compared our results with a case of a red tide in the East Sea in 2013. The results showed similarities to OC-CCI rather than standalone geostationary sensor results. Through this study, we plan to use the generated data for future research in artificial intelligence models for prediction and anomaly utilization. It is anticipated that the results will be beneficial for monitoring chlorophyll-a events in the coastal waters around Korea.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
• /
• 2010.04a
• /
• pp.135-135
• /
• 2010

1997년에 발사된 해색센서 Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS)의 클로로필-a 자료는 많은 연구자들에게 전 지구 규모나 지역 규모에 대한 해양표층의 식물 플랑크톤 증식을 연구하는데 널리 활용되고 있다. 그런데 NASA로부터 제공되는 동해의 SeaWiFS Level-3 클로로필 자료에는 비정상적으로 높은 농도 값이 스펙클 형태로 분포한다. 본 연구에서는 1998년부터 2007까지 전구의 SeaWiFS 자료를 이용하여 SeaWiFS 클로로필-a 농도가 가지는 스펙클 오차의 분포 특성에 관해 조사하였다. 10년간의 월별 자료로부터 각 화소의 최댓값을 분석한 결과 정상적 농도 범위에서 벗어난 높은 농도 값이 스펙클 형태로 출현하였다. 이런 특성은 북반구에서 전구의 80% 이상 높게 나타났으며, 특히 $40-75^{\circ}N$의 중위도 영역에 집중분포하였다. 또한 스펙클들은 연안 가까이에서 매우 높게 나타난 반면 연안과 멀리 떨어진 외해에서도 $10-80mg/m^3$정도의 높은 값을 가지고 산발적으로 분포하였다. 스펙클들은 해마다 상당한 연 변동을 보였으며, 해역별로 크게 분포하는 시기가 다르게 나타났다. 북태평양에서는 봄철에 크게 나타난 반면 북대서양에서는 봄철과 가을철에 고르게 분포하였다. 2009년의 SeaWiFS 재처리 이후에 스펙클 오차 보정에 대한 처리가 이루어졌으며, 상당량 줄어든 분포를 보였으나 여전히 자료 안에서 매우 높은 농도로 분포하며 자료에 오차를 유발하고 있다. 따라서 본 연구는 전구에서 나타나는 스펙클 오차 분포 특성을 분석함으로 해색자료가 가지는 오차에 관한 문제점을 제기하였으며, 이를 통해 좀 더 신뢰도 있는 자료를 해양 연구에 사용해야함을 제시한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2006.05a
• /
• pp.1940-1944
• /
• 2006

현지관측을 통한 지속적이고 광범위한 지역에 대해 정확하고 정밀하게 조사하여 종합적인 분석과 예측, 결정과정에 있어서, 복잡한 해양의 특성, 여러가지 조사 작업상의 난점, 경제적, 시간적으로 많은 어려움이 따르게 된다. 하지만, 위성원격탐사와 GIS를 이용한 해양환경파악기법은 현지관측에서 얻을 수 있는 제한적인 자료이외의 다량의 자료를 정성 및 정량적으로 데이터베이스화하여 분석함과 동시에 가시화함으로써 해양개발로 인해 불가피하게 초래될 수밖에 없는 환경을 보다 정확하게, 객관적으로 분석하여 장기적으로 예측할 수 있는 고도화된 환경조사 및 평가 기술이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 고해상도 위성자료인 Landsat TM 영상과 NOAA AVHRR 자료를 이용하여 수온 및 클로로필을 추출하였으며, GIS를 이용하여 현지관측자료 및 수치해도를 기초로 공간분포도를 작성함으로서 그 외의 수질환경요소를 산출하였다. 위성영상분석은 현장조사와 같은 시점의 Landsat TM 위성영상을 획득하여, 위성 영상은 지구의 곡률과 자전, 위성체의 자세와 고도 및 속도, 그리고 센서의 기하 특성으로 인하여 실제의 지형에 대하여 기하학적 왜곡을 가지고 있으므로 지형도에서 지상기준점(Ground Control Point, GCP)를 추출하여 ERDAS Imagine으로 UTM좌표체계에 따른 기하보정(Geometric Correction)을 실시하였으며, 동일한 시기의 NOAA AVHRR영상을 데이터로 처리하여 수온자료를 추출하였다. 표층수온과 현장관측에 의한 클로로필을 수치 지도화하기 위하여 열적외선영역인 TM band 6의 분광특성값(Digital Number)과 동일한 위치의 수온자료를 기초로 회귀분석을 실시함으로써 수온추출 알고리즘을 도출하여, 분석데이터의 신뢰도를 검증하였으며, 수온, 클로로필, 투명도 등을 위성원격탐사 자료와 GIS를 이용하여 공간분석을 실시하고, 공간분포도를 작성함으로써 대상해역의 해양환경을 파악하였다. 본 연구결과, 분석된 위성자료가 현장조사에 의한 검증이 이루어지지 않을 경우, 영상자료분석을 통한 표층수온 추출은 대기 중의 수증기와 에어로졸에 의한 계산치의 오차가 반영되기 때문에 실측치 보다 낮게 평가 될 수 있으므로, 반드시 이에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 현지관측에 비해 막대한 비용과 시간을 절약할 수 있는 위성영상해석방법을 이용한 방법은 해양수질파악이 가능할 것으로 판단되며, GIS를 이용하여 다양하고 복잡한 자료를 데이터베이스화함으로써 가시화하고, 이를 기초로 공간분석을 실시함으로써 환경요소별 공간분포에 대한 파악을 통해 수치모형실험을 이용한 각종 환경영향의 평가 및 예측을 위한 기초자료로 이용이 가능할 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
• /
• v.27 no.2
• /
• pp.164-169
• /
• 2017

The primary purpose of this study is to determine NDVI analysis methodologies for green algae monitoring system. A fixed wing UAV integrated with multi-spectral sensor has been adopted to capture the images along the watershed in Gumgang River. The study area was near the Baekje water reservoir and the images was captured on July 2016. Pix4D Mapper Pro was used to process the captured images. Through the comparison actual chlorophyll measurement values with NDVI output image, empirical formula was suggested and geo-locational conversion was carried out. As a result of this study chlorophyll image set applied to actual measurement values was able to extracted. For the efficient management of green algae, its monitoring and prevention in terms of disaster management, gathering chlorophyll information using UAV is very beneficial.

• Journal of the Korean earth science society
• /
• v.42 no.3
• /
• pp.247-263
• /
• 2021

Climate change has been accelerating in coastal waters recently; therefore, the importance of coastal environmental monitoring is also increasing. Chlorophyll-a concentration, an important marine variable, in the surface layer of the global ocean has been retrieved for decades through various ocean color satellites and utilized in various research fields. However, the commonly used chlorophyll-a concentration algorithm is only suitable for application in clear water and cannot be applied to turbid waters because significant errors are caused by differences in their distinct components and optical properties. In addition, designing a standard algorithm for coastal waters is difficult because of differences in various optical characteristics depending on the coastal area. To overcome this problem, various algorithms have been developed and used considering the components and the variations in the optical properties of coastal waters with high turbidity. Chlorophyll-a concentration retrieval algorithms can be categorized into empirical algorithms, semi-analytic algorithms, and machine learning algorithms. These algorithms mainly use the blue-green band ratio based on the reflective spectrum of sea water as the basic form. In constrast, algorithms developed for turbid water utilizes the green-red band ratio, the red-near-infrared band ratio, and the inherent optical properties to compensate for the effect of dissolved organisms and suspended sediments in coastal area. Reliable retrieval of satellite chlorophyll-a concentration from turbid waters is essential for monitoring the coastal environment and understanding changes in the marine ecosystem. Therefore, this study summarizes the pre-existing algorithms that have been utilized for monitoring turbid Case 2 water and presents the problems associated with the mornitoring and study of seas around the Korean Peninsula. We also summarize the prospective for future ocean color satellites, which can yield more accurate and diverse results regarding the ecological environment with the development of multi-spectral and hyperspectral sensors.

• Korean Journal of Remote Sensing
• /
• v.23 no.4
• /
• pp.323-334
• /
• 2007

We analyzed the ocean environmental data from water sample and automatic measurement instruments with the Incheon-Jeju passenger ship for 18 times during 4 years from 2001 to 2004. The objectives of this study are to monitor the spatial and temporal variations of ocean environmental parameters in coastal waters of the Yellow Sea using water sample analysis, and to compare and analyze the reliability of automatic measurement sensors for chlorophyll and turbidity using in situ measurements. The chlorophyll concentration showed the ranges between 0.1 to $6.0mg/m^3$. High concentrations occurred in the Gyeonggi Bay through all the cruises. The maximum value of chlorophyll concentration was $16.5mg/m^3$ in this area during September 2004. The absorption coefficients of dissolve organic matter at 400 nm showed below $0.5m^{-1}$ except those in August 2001 During 2002-2003, it did not distinctly change the seasonal variations with the ranges 0.1 to $0.4m^{-1}$. In the case of suspended sediment (SS) concentration, most of the area showed below $20g/m^3$ through all seasons except the Gyeonggi Bay and around Mokpo area. In general SS concentration of autumn and winter season was higher than that of summer. The central area of the Yellow Sea appeared to have lower value $10g/m^3$. The YSI fluorometer for chlorophyll concentration had a very low reliability and turbidity sensor had a $R^2$ value of 0.77 through the 4 times measurements comparing with water sampling method. For the automatic measurement using instruments for chlorphlyll and suspended sediment concentration, McVan and Choses sensor was greater than YSI multisensor. The SeaWiFS SS distribution map was well spatially matched with in situ measurement, however, there was a little difference in quantitative concentration.

• Proceedings of the KSRS Conference
• /
• 2006.03a
• /
• pp.83-86
• /
• 2006

이어도 종합해양과학기지의 스펙트로미터로 측정된 해색 스펙트럼 자료들과 SeaWiFS 해색센서로부터 측정된 스펙트럼 자료들을 계절별로 비교 분석하여 해색영상 자료를 처리하는데 사용된 대기보정 알고리즘이 제주도 남쪽 해역과 동중국해 해역에서 어느 정도의 오차를 가지고 있는지 연구하였다. 또한 분석된 자료들을 이용하여 SeaWiFS에서 측정한 스펙트럼 자료들을 보정하고자 하였으며, 이것은 인공위성에서 측정한 클로로필 농도값이 현장관측자료와 비교했을 때 갖는 오차의 범위를 줄여줄 수 있을 것으로 생각된다. 이와 같은 연구결과들은 차후 운용될 COMS 위성의 GOCI 해색센서에 사용될 대기보정 알고리즘과 해양환경 분석 알고리즘을 개발하는데 많은 도움이 될 것으로 생각한다.