• 한국지구과학회지
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• 제39권2호
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• pp.119-130
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• 2018

동아시아 지역의 에어로졸 광학정보에 대하여 천리안 위성에 탑재된 GOCI, MI, 그리고 Himawari 8 위성에 탑재된 AHI 센서들의 측정자료를 연세 에어로졸 알고리즘(YAER)을 이용하여 산출하였다. 본 연구에서는 각 센서에서 산출되는 에어로졸 광학두께(Aerosol optical depth, AOD)를 상호비교하고, 지상장비인 AERONET과의 검증결과도 보였다. 사용한 AOD 자료는 세 종류의 센서에서 최소반사도 방법(Minimum reflectance method, MRM)을 이용하여 산출된 AOD, 그리고 AHI에서는 단파적외선이용 지표면정보산출방법(Estimated surface reflectance from SWIR, ESR)을 이용한 방법의 AOD까지 총 네가지이다. 세 위성간의 산출결과에서 육지와 해양에서 일관된 결과를 보이고 있으나, MI와 GOCI에서는 구름제거에 한계가 존재하며 AOD의 과대 추정 문제가 보인다. 한편 지상장비인 AERONET과의 비교검증결과는 MI, GOCI, 그리고 AHI 의 MRM 방법, ESR 방법 에서 기대오차 내에 들어오는 비율(% within Expected error, EE)이 36.3, 48.4, 56.6, 68.2%로 각각 나타났다. MI의 경우는 단일 채널을 이용하여 에어로졸광학정보를 산출하고 있고, 계절에 따른 에어로졸 유형을 고정하고 있어, 다양한 오차가 포함되어 낮은 EE를 보이고 있다. 5, 6월에는 ESR 방법의 결과물은 높은 EE 를 나타내고 있는데 이는 GOCI, MI, MRM 방법 에서 사용하고 있는 최소반사도 방법보다 정확한 지면반사도를 산출하기 때문으로 추정된다. 이 결과는 AERONET 사이트 별로 RMSE 와 EE 로 설명하고 있으며, 검증한 총 22개 사이트 중 15개 사이트에서 ESR 방법이 가장 높은 EE 를 보이고 있고, RMSE는 13개 사이트에서 가장 낮게 나타났다. 또한 정지궤도 위성의 특징을 이용하여 시간대별 오차를 각 산출물 별로 보였다. 00~06 Universal Time Coordinated (UTC)에서 한 시간별로 최대로 나타나는 absolute median bias error 는 0.05, 0.09, 0.18, 0.18, 0.14, 0.09, 0.10 로 나타나며 00UTC에서는 GOCI 에서, 나머지 시간대에서는 MI에서 최대오차를 보였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.449-461
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• 2021

광학 위성정보에 대한 분석대기자료(ARD)는 각 센서 별 분광특성과 촬영각 등을 적용하는 전처리 작업에 의한 성과물이다. 대기보정 처리과정은 통하여 얻을 수 있는 대기반사도와 지표반사도는 기본적이면서 복잡한 알고리즘을 요구한다. 대부분 위성 정보처리 소프트웨어에서는 Landsat 위성 대기보정 처리 알고리즘 및 기능을 제공하고 있다. 또한 사용자는 클라우드 환경에서 Google Earth Engine(GEE)을 통하여 USGS-ARD와 같은 Landsat 반사도 성과에 직접 접근할 수 있다. 이번 연구에서는 고해상도 위성정보 처리에 활용되고 있는 Orfeo ToolBox(OTB) 오픈 소스 소프트웨어의 대기보정 기능을 확장 구현하였다. 현재 OTB 도구는 어떠한 Landsat 센서도 지원하지 않기 때문에, 이 확장 도구는 최초로 개발된 사례이다. 이 도구를 이용하여 RadCalNet 사이트의 Railroad Valley, United States(RVUS) 반사율 자료 값을 이용한 결과 검증을 위하여 같은 지역의 Landsat-8 OLI 영상의 절대 대기보정에 의한 반사도 성과를 산출하였다. 산출된 결과는 RVUS 자료를 기준으로 반사도 값과의 차이가 5% 미만으로 나타났다. 한편 이 반사도 성과는 USGS-ARD 반사도 값뿐만 아니라 QGIS Semi-automatic Classification Plugin과 SAGA GIS와 같은 다른 오픈 소스 도구에서 산출된 성과를 이용한 비교 분석을 수행하였다. OTB 확장도구로부터 산출한 반사도 성과는 RadCalNet RVUS의 자료와 높은 일치도를 나타내는 USGS-ARD의 값과 가장 부합되는 것으로 나타났다. 이 연구에서 OTB 대기보정 처리의 다양한 위성센서 적용 가능성을 입증한 결과로 이 모듈을 다른 센서정보로 확장하여 구현하는 경우에도 정확도가 높은 반사도 산출이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 연구 방법은 향후 차세대중형위성을 포함하는 다양한 광학위성에 대한 반사도 성과 산출 도구개발에도 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.91-101
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• 2023

본 연구에서는 담수를 대상으로 녹조의 발생을 모니터링하기 위해 내륙에 위치한 백제보와 남양호의 초분광영상을 이용하여 클로로필-a (Chl-a)의 농도를 추정하였다. 각 유역의 초분광이미지는 2016년부터 2017년까지 백재보에서 항공기로, 2020년부터 2021년까지 남양호에서 드론으로 촬영하였다. 이후, 순열 특성 중요도를 이용하여 Chl-a 농도와 관련성이 높은 30개의 반사 대역을 선택하였으며, 백제보는 400-530, 620-680, 710-730, 760-790 nm, 남양호는 400-430, 655-680, 740-800 nm 구간의 반사도가 선택되었다. 선택된 반사율을 입력자료로 하는 인공 신경망 기반의 Chl-a 산정 모델을 개발하였으며 모형의 성능은 결정계수(R²), 평균제곱근오차(RMSE), 평균절대오차(MAE)로 평가하였다. 유역별 산정모델의 성능은 각각 R²: 0.63, 0.82, RMSE: 9.67, 6.99, MAE: 11.25, 8.48로 나타났다. 본 연구에서 개발된 Chl-a 모델은 향후 담수호 녹조의 최적 관리를 위한 기초 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제28권4호
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• pp.458-462
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• 2005

The water content of skin was determined using a FT near infrared (NIR) spectrometer. NIR diffuse reflectance spectra were collected from hairless mouse, in vitro, and from human inner arm, in vivo. It was found that the variation of NIR absorbance band 1450 nm from OH vibration of water and 1940 nm from the combination involving OH stretching and OH deformation, depending on the absolute water content of separated hairless mouse skin, in vitro, using the FT NIR spectrometer. Partial least squares regression (PLSR) was applied to develop a calibration model. The PLS model showed good correlation. For practical use of the evaluation of human skin moisture, the PLS model for human skin moisture was developed in vivo on the basis of the relative water content of stratum corneum from the conventional capacitance method. The PLS model predicted human skin moisture with a standard errors of prediction (SEP) of 3.98 at 1130-1830 nm range. These studies showed the possibility of a rapid and nondestructive skin moisture measurement using FT NIR spectrometer.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제27권3호
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• pp.259-266
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• 2002

It is crucial to know spatial soil variability for precision farming. However, it is time-consuming, and difficult to measure spatial soil properties. Therefore, there are needs fur sensing technology to estimate spatial soil variability, and for electronic mapping technology to store, manipulate and process the sampled data. This research was conducted to develop a real-time soil organic matter sensor and an electronic mapping system. A soil organic matter sensor was developed with a spectrophotometer in the 900∼1,700 nm range. It was designed in a penetrator type to measure reflectance of soil at 15cm depth. The signal was calibrated with organic matter content (OMC) of the soil which was sampled in the field. The OMC was measured by the Walkeley-Black method. The soil OMCs were ranged from 0.07 to 7.96%. Statistical partial least square and principle component regression analyses were used as calibration methods. Coefficient of determination, standard error prediction and bias were 0.85 0.72 and -0.13, respectively. The electronic mapping system was consisted of the soil OMC sensor, a DGPS, a database and a makeshift vehicle. An algorithm was developed to acquire data on sampling position and its OMC and to store the data in the database. Fifty samples in fields were taken to make an N-fertilizer dosage map. Mean absolute error of these data was 0.59. The Kring method was used to interpolate data between sampling nodes. The interpolated data was used to make a soil OMC map. Also an N-fertilizer dosage map was drawn using the soil OMC map. The N-fertilizer dosage was determined by the fertilizing equation recommended by National Institute of Agricultural Science and Technology in Korea. Use of the N-fertilizer dosage map would increase precision fertilization up to 91% compared with conventional fertilization. Therefore, the developed electronic mapping system was feasible to not only precision determination of N-fertilizer dosage, but also reduction of environmental pollution.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_1호
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• pp.1215-1227
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• 2021

저궤도 위성영상 정보의 절대 대기 보정 처리에 의하여 산출되는 지표 반사도는 정확한 식생 분석에 필요한 기본 자료이다. Committee on Earth Observation Satellites (CEOS)는 사용자가 바로 활용할 수 있도록 하는 지표 반사도의 분석 대기 자료(Analysis Ready Data: ARD) 구축과 관련한 연구와 지침 개발이 수행되고 있다. 그러나 이러한 동향은 중저해상도 위성영상을 대상으로 하고 있어서 KOMPSAT-3A나 CAS-500과 같은 고해상도 분광 영상의 ARD를 다루는 연구는 아직 초기 단계이다. 이 연구는 우선 기존 사례를 바탕으로 하여 ARD 자료의 배포 방식을 정리하였다. 그리고 클라우드 환경에서 운영되는 위성 정보 응용 플랫폼 중의 하나인 오픈 데이터 큐브(Open Data Cube: ODC)와 ARD 자료와의 연계성을 설명하였다. 연구의 결과로 고해상도 위성영상의 실무적인 ARD 구축 단계와 ODC와 클라우드 환경에서 배포되는 고해상도 위성영상의 ARD 구축 모델과 몇 가지 유형의 개념적 수준의 응용 모델을 제시하였다. 한편 제시한 구축과 응용 모델에 대하여 데이터 가격 정책, 정확도 품질 문제, 플랫폼 적용성 문제, 클라우드 환경 문제, 국제 교류 이슈 등을 토의 사항에서 정리하였다. 지구관측 위성과 관계된 주요 국제기구인 Group on Earth Observations (GEO)와 CEOS등에서 ARD와 ODC의 확산을 위한 시스템 기술과 표준 개발을 지속하고 있으며 이러한 성과는 민간부문으로 확대되고 있다. 따라서 우리나라도 이러한 국제 추세에 대한 대응 전략을 마련할 필요가 있다.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1285-1285
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• 2001

For NIR measurements of papers normally diffuse reflectance accessories are used which can provide a large sampling area. The in-line process control FT-NIR spectrometer MATRIX-E enables the contactless measurement of paper samples of low silicone coat weights on label-stocks in a paper converting factory. For this study concentrations of silicone between 0 and 2 g/$m^2$ on various paper substrates were included in a quantitative method. The aim was to achieve an absolute value for the deviation from the target value of 1 g/$m^2$ during continuous movement of the paper with velocities around 400 numinute. Influences from the uncoated paper type due to supplier, color, opacity, area densities, pre-coating as well as different compounds of the agent silicone were investigated and it was found that all these papers can be represented in one PLS-model. Especially the fact that silicone as an element is present in clay coated papers is of no consequence to the measurements with MATRIX-E. Moreover during in-line installations the variation of the moisture contents in the moving paper due to variable machine velocities as well as the reflecting material of the cylinder have to be considered. It is shown that the result of the in-line calibration has the same prediction ability compared to lab scale results(Root Mean Square Error of Cross-Validation RMSECV = 0.034 g/$m^2$).

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1193-1193
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• 2001

For NIR measurements of papers normally diffuse reflectance accessories are used which can provide a large sampling area. The in-line process control FT-NIR spectrometer MATRIX-E enables the contactless measurement of paper samples of low silicone coat weights on label-stocks in a paper converting factory. For this study concentrations of silicone between 0 and 2 g/㎡ on various paper substrates were included in a quantitative method. The aim was to achieve an absolute value for the deviation from the target value of 1 g/㎡ during continuous movement of the paper with velocities around 400 m/minute. Influences from the uncoated paper type due to supplier, color, opacity, area densities, pre-coating as well as different compounds of the agent silicone were investigated and it was found that all these papers can be represented in one PLS-model. Especially the fact that silicone as an element is present in clay coated papers is of no consequence to the measurements with MATRIX-E. Moreover during in-line installations the variation of the moisture contents in the moving paper due to variable machine velocities as well as the reflecting material of the cylinder have to be considered. It is shown that the result of the in-line calibration has the same prediction ability compared to lab scale results (Root Mean Square Error of Cross-Validation RMSECV = 0.034 g/㎡).

• 약학회지
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• 제49권2호
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• pp.115-121
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• 2005

In this study, the performance of a portable NIR system and a FT NIR spectrometer were compared to determine water content of hairless mouse skin. The stratum corneum parts wer e separated from the epidermal tissues by trypsin solution. NIR diffuse reflectance spectra of hairless mouse skin were acquired using a fiber optic probe. In the near infrared, water molecules show two clear absorption bands at 1450 nm from first overtone of O-H stretching and 1940 nm from the combination involving O-H stretching and O-H deformation. It was found that the variations of O-H absorption band according to water content. Partial least squares regression (PLSR) was applied to develop a calibration model. The PLS model showed a good correlation between NIR predicted value and the absolute water content of separated hairless mouse skin, in vitro. For both the portable and the FT NIR spectrometer, These studies showed the possibility of a rapid and nondestructive skin moisture measurement using NIR spectroscopy. The portable NIR spectrometer with a photodiode arrays-microsensor could be more rapidly applied for the determination of water content with comparable accuracy with the performance of a FT spectrometer .

• 한국대기환경학회지
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• 제31권5호
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• pp.449-460
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• 2015

Carbonaceous aerosol is generally classified into OC (organic carbon) and EC (elemental carbon) by thermal optical analysis. Both NIOSH (National institute of occupational safety and health) with high temperature (HighT) and IMPROVE-A (Interagency monitoring of protected visual environments) with low temperature (LowT) protocols are widely used. In this study, both protocols were applied for ambient $PM_{2.5}$ samples (Daejeon, Korea) in order to underpin differences in OC and EC measurements. An excellent agreement between NIOSH and IMPROVE-A protocol was observed for TC (total carbon). However, significant differences between OC and EC appeared and the differences were larger for EC than OC. The main differences between two protocols are temperature profile and charring correction method. For the same charring correction method, HighT_OC was 10% higher than LowT_ OC, while HighT_EC was 15% and 33% lower than LowT_EC for TOT (thermal-optical transmittance) and TOR (thermal-optical reflectance), respectively. This difference may be caused by the temperature of OC4 in He step and possibly difference in POC (pryorilized OC) formation. For the same temperature profile, OC by TOT was about 26% higher than that by TOR. In contrast, EC by TOT was about 50% lower than that by TOR. POC was also dependent on both temperature profile and the charring correction method, showing much distinctive differences for the charring correction method (i.e., POC by TOT to POC by TOR ratio is about 2). This difference might be caused by different characteristics between transmittance and reflectance for monitoring POC formation within filters. Results from this study showed that OC and EC depends on applied analysis protocol as shown other studies. Because of the nature of the thermal optical analysis, it may not be possible to have an absolute standard analysis protocol that is applicable for any ambient $PM_{2.5}$. Nevertheless, in order to provide consistent measurement results for scientists and policy makers, future studies should focus on developing a harmonized standard analysis protocol that is suitable for a specific air domain and minimizes variations in OC and EC measurement results. In addition, future elaborate studies are required to find and understand the causes of the differences.