• 한국지리정보학회지
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• 제23권3호
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• pp.26-67
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• 2020

영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR)는 기상조건이나 주야, 일조에 상관없이 지표면을 촬영할 수 있고, 토양수분이나 지하수 등 수문인자의 탐색이 가능하여 수자원 분야에서 그 중요성이 점차 두드러지고 있다. SAR는 1970년대부터 인공위성에 탑재되기 시작하여 2020년 현재 15기 이상의 SAR 위성이 운용되고 있고 향후 5년 내에도 10기 내외의 위성이 발사될 예정이다. 최근에는 관측 폭 및 해상도 증진, 다중 편파 및 다중주파수, 관측 각도의 다양화 등 다양한 형태의 SAR 기술들이 개발 및 활용 중이다. 이에 본 고에서는 SAR 시스템의 간략한 역사와 더불어 토양수분 및 수문인자 산출과 관련된 연구동향을 조사하였다. 현재까지 SAR 위성을 활용하여 산출 가능한 수문인자는 토양수분, 해저지하수유출, 강수, 적설분포면적, 식생지수 등이 있으며, 그 중 토양수분은 물리적 모델인 IEM(Integral Equation Model)과 인공지능 기반의 ANN(Artificial Neural Network)을 대표적으로 활용하여 우리나라를 포함한 북미, 유럽, 인도 등 총 17개국에서 연구가 진행되고 있다. 위성 탑재체는 RADARSAT-1, ENVISAT ASAR, 그리고 ERS-1/2가 가장 많이 사용되었으나 현재는 운영이 종료되었으며, 현재 운영 중인 RADARSAT-2, Sentinel-1, SMAP 등의 활용도 점차 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 우리나라는 2025년 발사를 목표로 C-band SAR를 탑재한 수자원·수재해 중형위성을 개발 중이므로, SAR를 이용한 다양한 수문인자 산출 연구가 활성화될 것으로 예상된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제31권3호
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• pp.205-214
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• 2015

이 연구에서는 자료변환기법을 이용해 추출된 여러 특징과 다양한 분류방법론을 결합하여 다중시기 SAR 자료를 위한 새로운 토지피복 분류기법을 제안하였다. 먼저, 다중시기 SAR 자료로부터 원본자료와는 다른 새로운 정보를 추출하기 위해 주성분분석과 3차원 웨이블렛 변환을 이용한 자료변환을 수행하였다. 그리고 나서 최대우도법 분류자, 신경망, support vector machine을 포함한 세 가지 다른 분류자를 변환된 특징자료들과 원본 후방산란계수 자료를 포함한 세가지 자료에 적용하여 다양한 초기 분류 결과를 얻도록 한다. 이후 다수결규칙을 통해 모든 초기결과를 결합하여 최종 분류 결과를 생성하게 된다. 다중시기 ENVISAT ASAR 자료를 이용한 사례연구에서 모든 초기 결과는 사용한 특징자료와 분류자의 종류에 따라 매우 다양한 분류정확도를 보였다. 이러한 9개의 초기 분류 결과를 결합한 최종 분류 결과는 가장 높은 분류 정확도를 보여주고 있는데, 이는 각 초기 분류 결과가 토지피복을 결정하기 위한 상호 보완적인 정보를 제공하기 때문이다. 이 연구에서의 분류정확도 향상은 주로 자료변환을 통해 얻어진 각기 다른 특징자료와 다른 분류자를 결합에 의한 다양성 확보에서 기인한다. 그러므로 이 연구에서 제안한 토지피복 분류방법론은 다중시기 SAR자료의 분류에 효과적으로 적용가능하며, 또한 다중센서 원격탐사 자료융합으로 확장이 가능하다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권5호
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• pp.543-553
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• 2011

Aqua에 탑재된 AMSR-E는 NASA Team2 해빙 알고리즘을 사용하여 해밍 면적비를 계산하고 있으며, 이는 남극의 해빙 지역에서 매우 정확하다는 것이 증명되었다. 그러나 AMSR-E의 관측 영역 내에 빙산 및 빙붕과 같은 빙하빙이 많이 포함될 경우 해빙과는 다른 빙하빙의 복사특성 때문에 NASA Team2알고리즘으로부터 계산되는 얼음의 면적비는 그 정확성이 유지되지 않는다. 본 논문에서는 남극의 George V 해안이 촬영된 두 장의 ENVISAT ASAR 영상으로부터 해빙과 빙하빙의 면적비를 추출하였고, 이를 NASA Team2 해빙 면적비와 비교하였다. NASA Team2 알고리즘은 빙하빙에 대해 실제보다 작은 면적비를 계산하였다. 빙하빙에 대한 NASA Team2 알고리즘의 면적비 계산 오류를 해석하기 위해 PR(polarization ratio), GR(spectral gradient ratio), $PR_R$(rotated PR), 그리고 ${\Delta}GR$ 영역에서 빙하빙의 마이크로파 복사특성을 분석하였다. 빙하빙은 PR, GR, $PR_R$, ${\Delta}GR$ 영역에서 ice type A, B, C와 같은 남극의 해빙 및 open water와 구분되는 고유한 범위를 형성하였으며, 이는 빙하빙이 얼음의 새로운 종류로 AMSR-ENASA Team2 해빙 알고리즘에 추가될 수 있음을 의미한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제24권2호
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• pp.91-98
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• 2008

SAR에서 마이크로파의 진행방향으로의 속도성분을 가지고 움직이는 물체는 영상에서 azimuth 방향으로 이동된 위치에 상이 맺힌다는 현상은 이미 잘 알려져 있다. 대부분의 속도측정 알고리즘들은 실제 물체의 위치와 상이 맺힌 위치 사이의 거리를 측정함으로써 속도를 유추하였다. 그러나 움직이는 물체의 실제의 위치를 나타내는 지시자인 도로나 배의 물결모양은 일반적으로 SAR 영상에서의 식별도가 높지 않기 때문에 이러한 방법은 영상취득시의 조건이나 물체의 움직임 정도에 따라 적용이 제한적이다. 이에 본 연구에서는 SAR 원시자료 처리단계의 중간 산물인 range-compressed 영상의 azimuth 차분신호로부터 물체의 속도를 측정하는 새로운 방법을 제안한다. 이 방법은 움직이는 물체에 의한 도플러 중심주파수의 변이가 azimuth 차분신호에서의 위상변화를 일으킨다는 점에 기초한다. 일반적으로 SAR에서 감지하는 지표물의 위상은 SAR의 기하에 의하여 발생하는 도플러 변화율에 따라서 선형적으로 변한다. 이 선형변화위상과 몇 가지 상수 값을 갖는 위상들을 제거하고 남은 신호는 물체의 움직임과 직접적인 관련이 있으므로, 이로부터 속도를 구해낼 수 있다. 이 방법을 실제 ENVISAT ASAR영상을 이용하여 배의 속도를 구하는 데에 적용해 보았으며, 그 결과는 목표물의 위치에 따라 다른 양상을 보였다. 해상에 단독적으로 존재하는 배에 적용하였을 때는 0.1m/s 정도의 차이로 기존의 속도측정 알고리즘의 결과와 잘 일치하였으나, 육지에 인접한 연안의 배는 신호의 교란에 의해서 1m/s 이상의 오차를 보였다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
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• pp.390-393
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• 2006

It is well known that synthetic aperture radar (SAR) provides information on ocean winds and surface waves. SAR data are of particularly high value in extreme weather conditions, as radar is able to penetrate the clouds providing information on different ocean surface processes. In this presentation some recent results on SAR observation of extreme wind and ocean wave conditions is summarised. Particular emphasize is put on the investigation of typhoons and extratropical cyclones in the North Pacific. The study is based on the use of ENVISAT ASAR wide swath images. Wide swath and scansar data are well suited for a detailed investigation of cyclones. Several examples like, e.g., typhoon Talim will be presented, demonstrating that these data provide valuable information on the two dimensional structure of the both the wind and the ocean wave field. Comparisons of the SAR observation with parametric and numerical model data will be discussed. Some limitations of standard imaging models like, e.g., CMOD5 for the use in extreme wind conditions are explained and modifications are proposed. Finally the study summarizes the capabilities of new high resolution TerraSAR-X mission to be launched in October 2006 with respect to the monitoring of extreme weather conditions. The mission will provide a spatialresolution up to 1m and has full polarimetric capabilities.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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• pp.368-368
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• 2008

Oil spills are a principal factor of the ocean pollution. The complicated problems involved in detecting oil spills are usually due to varying wind and sea surface condition such as ocean wave and current. The Hebei Spirit accident was happened in the west sea ($36^{\circ}$41'04" N, $126^{\circ}$03'12" E) near about 8 km distant from Tae-An, Korea on December 7, 2007. The aim of this work is to improve the detection and classification performance in order to define a more accurate training set and identifying the feature of oil spill region. This paper deals with an optimization technique for the detection and classification scheme using multi-frequency and multi-polarization SAR and optical image data sets of the oil spilled sea. The used image data are the ENVISAT ASAR WS and Radarsat-1 of C-band and ALOS PALSAR of L-band SAR data and KOMPSAT-2 optical images together with meteorological or oceanographic data. Both the theory and the experimental results obtained are discussed.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 Proceedings of ISRS 2007
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• pp.625-628
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• 2007

We present an efficient and robust technique to estimate the velocity of moving targets from a single SAR image. In SAR images, azimuth image shift is a well known phenomenon, which is observed in moving targets having slant-range velocity. Most methods estimated the velocity of moving targets from the distance difference between the road and moving targets or between ship and the ship wake. However, the methods could not be always applied to moving targets because it is difficult to find the road and the ship wake. We adopted a method estimating the velocity of moving targets from azimuth differentials of range-compressed image. This method is based on an assumption that Doppler center frequency shift of moving target causes a phase difference in azimuth differential values. The phase difference is linearly distorted by Doppler rate due to the geometry of SAR image. The linear distortion is eliminated from phase removal procedure, and the constant phase difference is estimated. Finally, range velocity estimates for moving targets are retrieved. This technique is tested using an ENVISAT ASAR image in which several unknown ships are presented. The theoretical accuracy of this technique is discussed by SAR simulation. The advantages and disadvantages of this method over the conventional method are also discussed.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2003년도 Proceedings of ACRS 2003 ISRS
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• pp.1124-1126
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• 2003

The processes of regional scales in the East Korean coastal waters were investigated by analysis of the Synthetic Aperture Radar (SAR) images taken by the European Research Satellites ERS-1, ERS-2 and Envisat. More than 500 quick look frames taken in 1991-2003 were examined to detect the frames with clearly surface expressions of oceanic phenomena. 26 ERS-1/2 SAR and 11 Envisat wide swath Advanced SAR (ASAR) frames were selected and obtained from the European Space Agency in a form of the precision high-resolution images. The following oceanic phenomena and processes were evident in the radar imagery through the Korean costal waters: fronts, currents, eddies, internal waves, island and ship wakes, oil pollution, etc. They manifested themselves in the field of sea surface roughness, their scale ranged from several tens meters to about 100 km. The most common morphology of these phenomena was a series of contrast dark or light curvilinear lines and bands. The joint analysis of the discussed SAR images with other satellite and in situ data supported and enhanced our interpretation of SAR signatures.

• 대한원격탐사학회지
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• 제23권1호
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• pp.65-69
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• 2007

The processes of regional scales in the East Korean coastal waters were investigated by analysis of the Synthetic Aperture Radar (SAR) images taken by the European Research Satellites ERS-1, ERS-2 and Envisat. More than 500 quick look frames taken in 1991-2003 were examined to detect the frames with clearly surface expressions of oceanic phenomena. 26 ERS-1/2 SAR and 11 Envisat wide swath Advanced SAR (ASAR) frames were selected and obtained from the European Space Agency in a form of the precision high-resolution images. The following oceanic phenomena and processes were evident in the radar imagery through the Korean costal waters: fronts, currents, eddies, internal waves, island and ship wakes, oil pollution, etc. They manifested themselves in the field of sea surface roughness, their scale ranged from several tens meters to about 100 km. The most common morphology of these phenomena was a series of contrast dark or light curvilinear lines and bands. The joint analysis of the discussed SAR images with other satellite and in situ data supported and enhanced our interpretation of SAR signatures.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
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• pp.376-379
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• 2006

A numerous oil slicks of natural origin were revealed in the southwest (SW) part of Caspian Sea by the synthetic aperture radar (SAR) images acquired by Envisat satellite in 2003-2004. On the basis of computer processing, visual analysis of SAR images and comparisons with bathymetry, geophysical and seismic data in geographic information system (GIS), a link between these slicks and unloading of liquid hydrocarbons in the SW Caspian is established. Oil slicks are basically concentrated above domes of local geological formations of the sedimentary cover. In total more than 90 seeps and mud volcanoes having a repeating regime and representing an active type were identified; they are distributed across the SW Azerbaijan and West Iranian sectors. Periodical occurrence of slicks can reflect alternation of mud volcanism pulses forced by intensive seismicity with the quiet periods. Seepage rate of oil in the SW part of the Caspian Sea according to SAR images is estimated to be up to 16,000 metric tons per year. The importance of unloading of oils on hydrochemistry and ecological conditions of the Caspian Sea is demonstrated. Conclusion is done that the Envisat SAR to be an excellent tool for studying oil seeps through observation oil slicks floating on the sea surface.