연안에서 잘피 (Seagrass) 서식지의 분포와 광합성에 의한 후방산란 특성 관측을 위한 실험을 실시하였다. 해저면이니질로 구성된 잘피 서식지에서 수평입사각 및 방위각에 따른 음향신호를 획득하였으며, 120 kHa 정현파 음원을 이용하여 신호론 송수신 하였다. 잘피의 후방산란강도를 이용하여 수평입사각 및 방위각에 따른 잘피 서식지의 분포를 지도화 하였으며 서식지에 대한 후방산란강도 분포와 촬영을 이용한 실제 잘피의 서식지를 비교한 결과 비슷한 분포를 관측할 수 있었다. 또한 잘피의 광합성에 의해 생성되는 산소 공기방울의 음파산란을 분석하기 위해 주 야간별 잘피의 후방산란강도론 비교한 결과, 산소 공기방울의 음파산란 영향으로 인해 잘피 서식지의 분포관측에 차이가 있음을 확인하였다.
고주파 (126-㎑) 음향 신호를 이용하여 퇴적층의 구성 매질 및 표면 형태에 따른 산란 신호 변화를 측정하였다. 퇴적층은 구성 매질에 따라 사니질 (sandy mud), 사질 (sand), 자갈 (gravel)의 세가지 경우와 이를 혼합한 경우로 하였으며, 표층 연흔 (ripple) 형태에 따라 연흔과 음파 진행방향이 직각을 이루는 경우 및 평행한 경우를 모의하였다. 평면입사각 변화 및 연흔 구성 형태에 따른 후방산란 강도는 평면입사각에 비례하여 증가하였으며, 연흔 형성 방향과 음파 진행 방향이 이루는 각이 작을수록 삼차원적인 측방산란이 강하게 나타났다. 연흔과 음파가 이루는 각이 증가할수록 후방산란은 증가하였으며, 지음향적 요소 외에도 연흔 형성과 방향에 음파 산란이 강하게 의존함을 알 수 있었다.
수중 초음파 (5, 10, 15 MHz)를 사용하여 적조 플랑크톤 Cochlodinium polykrikoides (식물 플랑크톤, 편모조류)의 후방산란 특성을 파악하기 위한 음향 실험을 실시하였다 적조 산란체의 적조주의보 (300 cells/a) 보다 적은 양의 개체 수 변화를 탐지하였고, 개체군 밀도와 후방 산란신호와의 상관관계를 시간영역에서와 주파수 영역에서 확인하였다. 또한, fluid-sphere model[1]을 이용한 이론적인 체적 산란강도를 계산하여 실측 체적 산란강도와 비교한 결과가 잘 일치하였다.
Species identification in hydroacoustic survey is one of the key requirements to estimate biomass of organism and to understand the structure of zooplankton community. Feasibility of species identification using two frequencies (38 and 120 kHz) was investigated on the basis of mean volume backscattering strength difference (MVBS). Virtual echogram technique was applied to two frequencies data sets that obtained from surveys in the Antarctic Ocean and Yellow Sea. Virtual echogram method using MVBS revealed the possibility of species identification, which species identification relying on visual scrutiny of single frequency acoustic data resulted in significant errors in biomass estimation. Through noise cancellation using MVBS, much of the acoustic noise caused by acoustic instruments could be removed in new virtual echogram, and the biomass estimation and data quality was improved.
대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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pp.332-335
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2008
Newly developing SAR (Synthetic Aperture Radar) sensors commonly include high resolution X-band those data are expected to contribute various applications. Recent few studies are presenting potential of X-band SAR data in forest related application. This study tried to investigate the relationship between forest stand parameters and multi-band SAR normalized backscattering. Multi-band SAR data was radiometric corrected to compare signal from different forest stand condition. Then correlation coefficients were estimated between attribute of forest stand map and normalized backscattering coefficients. Although overall correlation coefficients are not high, only X-band shows strong relationship with DBH class than other bands. The signal of C- and L-band is composed of a large number of discrete tree components such as leaves, stems, even background soil. In forest, strength of radar backscattering is affected by complex parameters. Further study might be considered more various forest stand parameters such as canopy density, stand height, volume, and biomass.
해저 경계면에 서식하는 거머리말 (Zostera marina : 잘피)의 후방산란 특성을 연구하기 위하여 음향 실험을 실시하였다. 해상실험은 남해 동대만에서 거머리말의 광합성 시 발생되는 산소 공기방울의 영향을 파악하기 위해 주간과 야간에 실시하였다. 다중 주파수 (30$\~$120 kHz)에 대한 주파수 응답특성을 측정하였고 단일 주파수 (120 kHz)를 이용하여 거머리말의 움직임에 따라 변화하는 후방산란강도의 분포를 확률밀도함수 (probability density function)로 나타내었다. 실험결과 다중 주파수에 대한 주파수 의존성과 주$\cdot$야간 산란강도의 차이를 확인하였고 거머리말 움직인에 대한 산란강도의 분포 양상은 가우시안 확률밀도 함수 (Gaussian PDF)로 특성을 나타냈다 주$\cdot$야간 산란강도의 차이는 광합성에 의해 생성된 산소 공기방울에 의한 영향으로 추정되었다.
연안 및 하구지역은 퇴적물의 침식, 부유, 이동이 활발하게 이루어지며, 이로 인해 유성머드와 같은 고농도의 부유퇴적물 환경이 조성된다. 유성머드는 주로 실트, 점토와 같이 매주 작은 입자들로 이루어져 있는 10 g/l 이상의 고농도 환경으로써, 유성머드의 분포 및 특성 파악을 위해 초음파와 같이 분해능이 우수한 높은 주파수 특성을 이용한 연구가 필요하다. 음파가 부유퇴적물에 의해 산란될 때, 부유퇴적물의 농도가 높아질수록 후방산란강도의 세기가 증가하지만, 점성 및 산란에 의한 감쇠도 함께 증가하기 때문에 농도에 따른 올바른 감쇠계수 보상이 요구된다. 본 논문에서는 5 MHz 주파수 특성을 바탕으로 간이 수조에서 농도에 따른 가상의 유성머드 환경을 조성한 뒤, 후방산란강도를 측정하였다. 또한 Richards의 감쇠계수 모델을 이용하여 부유물의 특성 및 농도에 따른 감쇠계수를 계산하였고, 이를 후방산란강도를 계산하는 소나방정식에 적용하여 부유물 농도에 따른 후방산란강도를 예측하였다. 그 결과 부유물에 의한 감쇠를 보상하지 않았을 경우 부유물 농도 증가에 따라 후방산란강도 값이 함께 증가하는 경향을 보이다가 일정 농도(20 g/l) 이후부터는 부유물의 농도가 증가하여도 후방산란강도가 더 이상 증가하지 않았다. 반면, 농도에 따른 감쇠계수를 보상해 주었을 경우는 부유물 농도 증가에 따라 후방산란강도가 연속적으로 증가하였다. 이러한 결과는 고농도의 부유퇴적물 환경에서 음파에 의한 산란강도를 정확히 예측하기 위해서는 부유물 농도에 따른 감쇠효과 고려가 필요함을 보여준다.
The hydroacoustic surveys to provide the essential information for the assessment, management and utilization of fishery resources in the southern waters of Korea were carried out during five research cruises between October 1996 and October 1997 by the training ship KAYA of Pukyong National University. These hydroacoustic investigations were designed to obtain more precise estimates of the geographic distribution, absolute abundance and biological characteristics of the fishery resources, and the vertically integrated densities of fish in terms of volume backscattering strength(SV) by survey region and depth bins, such as the entire water column and the 0~ 10 m from bottom fraction, were measured separately. Hydroacoustic data were collected by using a Simrad EK 500 Scientific echo sounder operating at two frequencies of 38kHz and 120kHz and the data stored in field were later processed on a HP PC using a Simrad EP 500 echo integration and target strength analysis system. The biological compositions of echo signal were identified and sampled using a demersal trawl during daylight hours. The mean target strength to scale the echo integration data for hydroacoustic surveys was derived from the relationship between the SV and the weight of trawl catch per unit volume of the water column sampled by demersal trawls. The results obtained can be summarized as follow : 1. The mean volume backscattering strength for the entire water column in the southern waters of Korea between 1996 and 1997 were -67.2 dB and -70.9 dB at two frequencies of 38 kHz and 120 kHz , respectively, and for the bottom layer of the 0-10 m from bottom friction were -68.8 dB, -70.2 dB, respectively. That is, the volume backscattering strength for the entire water column at low frequency was higher than that at high frequency. 2. The relationship between the mean backscattering strength (〈SV〉, dB) for the depth strata of trawl hauls and the weight (C, kg/m3) per cubic meter of the catch sampled by bottom trawling in the southern waters of Korea in January and July 1997 were expressed by the following equations: 38 kHz : 〈SV〉= -28.2 + 10 log(C), 120 kHz : 〈SV〉= -32.4 + 10 log(C). The mean weight -normalized target strengths derived from these equitions were -28.2 dB/ kg, -32.4 dB/ kg at 38 kHz and 120 kHz , respectively. That is, the mean weight -normalized target strength at 38 kHz was 4.2 dB higher than that at 120 kHz. 3. The distribution density of fish in terms of biomass per unit volume in the southern waters of Korea were estimated to be 125.9 $\times$ 10-6 kg/m3 and 141.3 $\times$ 10-6 kg/m3 at 38 kHz and 120 kHz , respectively.
A cooperative Korea-Japan investigation for the demersal fisheries resources of the East China Sea carried out by using the training ship Oshoro Maru belong to Hok-kaido University, Japan, during 1-8 November, 1991. The research vessel sampled 15 stations with demersal trawls on the East China Sea, and 1,364 nautical miles of track line were surveyed hydroacoustically. The hydroacoustic observations were taken with a scientific echo sounder operating at two frequencies of 25 kHz and 100 kHz, and a microcomputer-based echo integrator. Fish samples were collected by demersal trawling, and temperature, salinity and dissolved oxygen were measured with a CTD system. The target strength of fish school was estimated from the relationship between mean scattering strength and catches caught by demersal trawling. The results obtained can be summarized as follows: 1. The mean backscattering strength for 15 layers occupied by demersal trawls at 25 kHz ranged from -70.4 dB to -59.1 dB. Then the catch per one hour ranged from 8.2 to 587.5 kg/hour. 2. The mean backscattering strength for the entire layer between transducer and seabed in the survey area of the East China Sea at 25 kHz and 100 kHz were -68.0 dB and -73.1 dB, respectively. 3. The mean fish-school target strength per one kilogram at 25 kHz and 100 kHz were -28.3 dB/kg, and -30.4 dB/kg, respectively.
동지나해의 초음파산란층에 관한 기초적 연구로서 어군탐지기에 의해 탐지한 어군의 체적산란강도의 연직분포와 수온의 연직분포를 상호 비교\ulcorner검토하고, 또 트로올조업에 의한 어획시험을 행한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 조사해역에서 표층에 가장 인접하여 형성된 수온약층의 수심구간은 8m~12m였고, 이 수온약층의 상\ulcorner하한에 대한 수온차는 8.6$^{\circ}C$였다. (2) 수온약층이 형성된 해역에 있어서 야간의 경우, 어군분포는 수온약층 상부의 혼합층에서 군집도가 가장 높았으나, 주간의 경우에는 수온약층에 관계없이 해저부근에서 어군의 군집도가 매우 높았다. (3) 본 조사에서 탐지한 어군의 각 수심층에 대한 평균체적산란강도의 최대치는 -49.3 dB~-48.0 dB 범위였다. (4) 주간에 해저부근에서 탐지한 어군의 평균체적산란강도의 최대치는 -48.6 dB로서, 이때 저층 트로올에 의해 어획된 어획물은 주로 게(Ovalipes punctatus)와 오징어(Photololigo edulis f. budo)였고, 이밖에도 약간의 쥐치(Thamnaconus modestus), 칼치(Trichiurus lepturus), 새우(Metanephrops thomsoni) 등이 어획되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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