• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2009.03a
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• pp.40-45
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• 2009

본 연구에서는 기후 등의 영향을 받지 않고 레이더 산란 측정을 할 수 있는 X-band antenna 기반의 자동관측 시스템을 이용하여 벼 생육시기에 따른 후방산란계수와 벼 생육인자와의 관계를 분석하여 후방산란계수를 이용한 벼 생육인자를 추정한 것을 목적으로 하였다. 2008년도 국립농업과학원 시험포장 ($37^{\circ}$15'28.0"N, $126^{\circ}$59'21.5"E)에서 추청벼를 대상으로 생육시기별 후방산란계수를 관측하였는데 모든 편파별 후방산란계수가 벼 유수형성기 (7월 말경)까지 증가하다가 그 후 감소하다가 수확기가 가까워지는 9월 중순이후 다시 증가하는 dual-peak 현상을 보였고 특히 W-편파의 경우 9월 초순부터 후방산란계수 증가가 다른 polarization에 비해 크게 나타났다. 후방산란계수와 작물생육인자와의 관계를 분석한 결과 고주파수인 X-band는 상대적으로 바이오메스, 엽 면적지수와의 상관이 낮게 나타났지만 이삭 건물중은 VV-편파 후방산란계수와 상관관계를 보였다. 이삭 건물중과 상관관계가 높게 나타난 X-band의 W-편파 후방산란계수를 이용하여 수확기 이삭 건물중을 추정하였는데 VV-편파 후방산란계수와 이삭 건물중과는 결정계수 $(R^2)$가 0.85이었고, 이삭 건물중 실측값과 추정값을 비교해 본 결과 1:1 line에 근접하게 분포하였다 ($R^2$=0.85).

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.45 no.2
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• pp.127-134
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• 2012

Microwave remote sensing can help monitor the land surface water cycle, crop growth and soil moisture. A ground-based polarimetric scatterometer has an advantage for continuous crop using multi-polarization and multi-frequencies and various incident angles have been used extensively in a frequency range expanding from L-band to Ka-band. In this study, we analyzed the relationships between L-, C- and X-band signatures and soil moisture content over the whole soybean growth period. Polarimetric backscatter data at L-, C- and X-bands were acquired every 10 minutes. L-band backscattering coefficients were higher than those observed using C- or X-band over the period. Backscattering coefficients for all frequencies and polarizations increased until Day Of Year (DOY) 271 and then decreased until harvesting stage (DOY 294). Time serious of soil moisture content was not a corresponding with backscattering over the whole growth stage, although it increased relatively until early August (R2, DOY 224). We conducted the relationship between the backscattering coefficients of each band and soil moisture content. Backscattering coefficients for all frequencies were not correlated with soil moisture content when considered over the entire stage ($r{\leq}0.50$). However, we found that L-band HH polarization was correlated with soil moisture content (r=0.90) when Leaf Area Index (LAI)<2. Retrieval equations were developed for estimating soil moisture content using L-band HH polarization. Relation between L-HH and soil moisture shows exponential pattern and highly related with soil moisture content ($R^2=0.92$). Results from this study show that backscattering coefficients of radar scatterometer appear effective to estimate soil moisture content.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.43 no.3
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• pp.374-383
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• 2010

Microwave radar can penetrate cloud cover regardless of weather conditions and can be used day and night. Especially a ground-based polarimetric scatterometer has advantages of monitoring crop conditions continuously with full polarization and different frequencies. Kim et al. (2009) have measured backscattering coefficients of paddy rice using L-, C-, X-band scatterometer system with full polarization and various angles during the rice growth period and have revealed the necessity of near-continuous automatic measurement to eliminate the difficulties, inaccuracy and sparseness of data acquisitions arising from manual operation of the system. In this study, we constructed an X-band automatic scatterometer system, analyzed scattering characteristics of paddy rice from X-band scatterometer data and estimated rice growth parameter using backscattering coefficients in X-band. The system was installed inside a shelter in an experimental paddy field at the National Academy of Agricultural Science (NAAS) before rice transplanting. The scatterometer system consists of X-band antennas, HP8720D vector network analyzer, RF cables and personal computer that controls frequency, polarization and data storage. This system using automatically measures fully-polarimetric backscattering coefficients of rice crop every 10 minutes. The backscattering coefficients were calculated from the measured data at a fixed incidence angle of $45^{\circ}$ and with full polarization (HH, VV, HV, VH) by applying the radar equation and compared with rice growth data such as plant height, stem number, fresh dry weight and Leaf Area Index (LAI) that were collected at the same time of each rice growth parameter. We examined the temporal behaviour of the backscattering coefficients of the rice crop at X-band during rice growth period. The HH-, VV-polarization backscattering coefficients steadily increased toward panicle initiation stage, thereafter decreased and again increased in early-September. We analyzed the relationships between backscattering coefficients in X-band and plant parameters and predicted the rice growth parameters using backscattering coefficients. It was confirmed that X-band is sensitive to grain maturity at near harvesting season.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2006.03a
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• pp.75-78
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• 2006

이 연구에서는 Radarsat-1 SAR 영상과 조위자료, 증발자료 및 다편광 산란계를 이용한 개펄 건조 실내실험 등을 통하여 해수면 위로 노출된 자연갯벌이 증발과 구조적 변화를 일으킬 때 레이더 후방산란계수의 변화를 분석하였다. 개펄 건조 실내실험 결과, 후방산란계수가 증발시간에 따라 단순한 증가나 감소를 보이지 않았으며 갯벌의 구조와 배수, 증발, 건조 등에 의해 보다 복잡한 M자 형태(증가-감소-증가-감소)의 변화를 나타내었다. 이러한 M형의 변화는 증발시간에 따른 Radarsat-1 SAR 15개 영상의 후방산란계수 변화 양상에서도 나타나는 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2000.04a
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• pp.137-142
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• 2000

본 논문에서는 풀밭으로 덮힌 지역의 초고주파 대역 편파별 후방 산란을 분석하는데 있어서 Radiative Transfer 이론의 첫 번째 해를 이용하였다. 풀밭지역에서의 잎은 사각형 형태의 resistive sheet 으로 모델화 시키고, 잎의 크기와 방향성은 불규칙적으로 흩어져 있다고 가정하였다. 땅에서의 흙의 수분 함유량과 표면 거칠기도 고려하였다. 이러한 지역에서의 후방 산란 계수는 풀밭 지역과 레이더 요소들에 따라 각각 다른 계산 결과를 나타낸다. 측정은 15 GHz 대역의 레이더 시스템을 사용하여 풀 층에서의 산란 계수를 측정하고 풀 층에서의 산란 모델을 이용하여 계산 결과와 측정값을 비교하였고 이 모델을 이용하여 Visual-Basic을 이용한 사용자 프로그램인 TSM(Total Scattering Model)을 제작하였다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.35 no.6_4
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• pp.1373-1389
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• 2019

KOMPSAT-5 is the first satellite in Korea equipped with X-band Synthetic Aperture Radar (SAR) instrument and has been operated since August 2013. KOMPSAT-5 is used to monitor the global environment according to its observation purpose and the availability of KOMPSAT-5 is also highlighted as the need of high resolution wind data for investigating the coastal region. However, the previous study for the validation of wind derived from KOMPSAT-5 showed that the accuracy is lower than that of other SAR satellites. Therefore, in this study, we developed the correction equation of normalized radar cross section (NRCS or backscattering coefficient) for improvement of wind from the KOMPSAT-5 and validated the effect of the equation using the in-situ measurement of ocean buoys. Theoretical estimated NRCS and observed NRCS from KOMPSAT-5 showed linear relationship with incidence angle. Before applying the correction equation, the accuracy of the estimated wind speed showed the relatively high root-mean-square errors (RMSE) of 2.89 m s^-1 and bias of -0.55 m s^-1. Such high errors were significantly reduced to the RMSE of 1.60 m s^-1 and bias of -0.38 m s^-1 after applying the correction equation. The improvement effect of the correction equation showed dependency relying on the range of incidence angle.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.102-102
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• 2019

토양수분은 수문 및 기상 현상의 주요 요인으로 가뭄, 홍수 및 범람과 같은 자연 재해와 관련이 깊은 인자이다. 이러한 토양수분의 관측 기술 중 위성 데이터를 활용한 원격탐사 기술은 광범위한 지역의 관측이 용이하고 지점이 아닌 공간 데이터를 제공하는 장점을 지니고 있어 토양수분의 관측에 유리하다. 특히 높은 해상도의 위성기반 토양수분 데이터는 토양수분의 변동성이 큰 지역의 수문, 기상학적 현상을 보다 자세히 분석할 수 있게 해주며 가뭄 및 범람과 같은 수자원 관련 재해를 정확하게 분석하는데 요구된다. 이로 인해 최근 Sentinel-1 위성에서 운용중인 Synthetic Aperture Radar(SAR) 데이터를 이용한 매우 높은 공간해상도(10m~1km)를 지니고 있는 토양수분데이터 생산에 관한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나 국내에서는 Sentinel-1 위성을 이용한 토양수분 데이터 복원에 관한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 파주 감악산 설마천 유역에서의 Sentinel-1 위성의 SAR 데이터를 이용한 고해상도 토양수분 데이터를 복원하고자 한다. 파주 설마천 유역은 감악산 일대로 경사가 심하고 식생이 두터운 산악지형이다. SAR를 이용하여 산지에서 신뢰성 있는 토양수분 자료를 복원하기 위해서는 가장 큰 오차의 원인으로 작용하는 경사와 식생을 고려하여야 한다. 먼저 표면 경사의 영향의 경우 SAR 센서의 레이더 입사각과 수치 표고 모델을 이용하여 고려하고자 한다. 다음 과정으로 표면 경사가 고려된 Sentinel-1 데이터의 후방산란계수와 Landsat-8 데이터 및 지점 토양수분 데이터를 이용하여 식생에 따른 후방산란계수의 거동을 Water Cloud Model을 이용하여 분석하였다. Water Cloud Model은 토양위의 식생의 수분이 후방산란계수에 혼동을 주는 구름과 같이 작용한다고 가정하고 식생수분을 후방산란계수와 레이더 입사각 및 식생지수를 통해 계산하는 모델이며 이를 이용하여 토양수분 복원에 있어 식생의 영향을 제거하고자 하였다. 이를 통해 식생과 표면 경사를 고려하여 복원된 토양수분 데이터를 설마천 유역의 지점 데이터와 비교 분석하고 다른 위성기반 토양수분 데이터 및 강우 데이터를 이용하여 평가하였다. 본 연구결과를 통해 한반도 산지에서의 SAR 데이터를 이용한 토양수분 복원 기술의 기초가 마련될 것이며 이를 통해 산지가 대부분인 한반도의 토양수분 거동을 이해하는데 유용한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구 이후에는 연구결과분석을 통한 산지에서의 고해상도 토양수분 복원 알고리즘을 분석, 보완하고 한반도에서의 SAR 기반 토양수분 데이터의 정확도를 높이는 연구가 진행되어야 할 것이다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.32 no.1
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• pp.14-21
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• 2013

The erosion, suspension, and transport of sediment frequently occur in the coastal waters and estuarine. These processes often generate the so-called fluid mud layer, which is defined as a high-concentration aqueous suspension of fine grained sediment (> 10 g/l), consisting mainly of silt and clay-size particles. Therefore the high-resolution ultrasound is mostly used to detect or monitor the fluid mud layer. Because the sound attenuation tends to increase rapidly with the suspended sediment concentration, it is necessary to consider the accurate attenuation correction to estimate the backscattering strengths from the suspended sediment layers. In this paper, the volume backscattering strengths with various suspended sediment concentrations were measured using 5-MHz ultrasound signal in a small-scale water tank. The sound attenuation due to the viscosity and scattering from suspended sediment particles was predicted by the Richard's model and applied to the sonar equation to estimate the volume backscattering strengths from the suspended sediment concentrations. For the case that the additional attenuation was not considered, the volume backscattering strengths increased to the concentration of 20 g/l, and over this point, the backscattering strengths were roughly constant. However, for the case that the attenuation due to the suspended sediment concentration was considered, the backscattering strengths increased with the concentration.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.17 no.12 s.115
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• pp.1172-1180
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• 2006

The backscattering coefficients of a bare soil surface were measured using an R-band polarimetric scatterometer, which were used to verify the validities of scattering models and inversion algorithms. The soil moisture contents and the surface roughness parameters (the RMS height and correlation length) were also measured from the soil surface. The backscattering coefficients were obtained from several scattering models with these surface parameters, and the computation results were compared with the measured backscattering coefficients. The soil moisture contents of the surface were retrieved from the measured backscattering coefficients, and compared with the measured surface parameters. This paper shows how well the scattering models agree with the measurements, and also shows the inversion results.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.17 no.9 s.112
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• pp.804-810
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• 2006

In this paper, we describe a measurement technique for the backscattering coefficient and ground truth of a vegetation canopy in detail. A simple microwave backscattering model for vegetation canopies is verified by being compared with this measurement. An R-band$(1.7\sim2.0GHz)$ scatterometer system is used to measure the backscattering coefficient of a vegetated area in the Han-river park for various incidence angles and a wide range of the soil moisture contents. It is found that the model agrees quite well with the measurements for co-polarized radar backscatter, and needs a correction for cross polarized radar backscatter.