• 로봇학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.94-102
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• 2021

This study addresses a method for 3D reconstruction using acoustic data with heterogeneous sonar devices: Forward-Looking Multibeam Sonar (FLMS) and Profiling Sonar (PS). The challenges in sonar image processing are perceptual ambiguity, the loss of elevation information, and low signal to noise ratio, which are caused by the ranging and intensity-based image generation mechanism of sonars. The conventional approaches utilize additional constraints such as Lambertian reflection and redundant data at various positions, but they are vulnerable to environmental conditions. Our approach is to use two sonars that have a complementary data type. Typically, the sonars provide reliable information in the horizontal but, the loss of elevation information degrades the quality of data in the vertical. To overcome the characteristic of sonar devices, we adopt the crossed installation in such a way that the PS is laid down on its side and mounted on the top of FLMS. From the installation, FLMS scans horizontal information and PS obtains a vertical profile of the front area of AUV. For the fusion of the two sonar data, we propose the probabilistic approach. A likelihood map using geometric constraints between two sonar devices is built and a monte-carlo experiment using a derived model is conducted to extract 3D points. To verify the proposed method, we conducted a simulation and field test. As a result, a consistent seabed map was obtained. This method can be utilized for 3D seabed mapping with an AUV.

• 수산해양기술연구
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• 제55권1호
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• pp.39-49
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• 2019

Acoustics are increasingly regarded as a remote-sensing tool that provides the basis for classifying and mapping ocean resources including seabed classification. It has long been understood that details about the character of the seabed (roughness, sediment type, grain-size distribution, porosity, and material density) are embedded in the acoustical echoes from the seabed. This study developed a sophisticated yet easy-to-use technique to discriminate seabed characteristics using a split beam echosounder. Acoustic survey was conducted in Tongyeong waters, South Korea in June 2018, and the verification of acoustic seabed classification was made by the Van Veen grab sampler. The acoustic scattering signals extracted the seabed hardness and roughness components as well as various seabed features. The seabed features were selected using the principal component analysis, and the seabed classification was performed by the K-means clustering. As a result, three seabed types such as sand, mud, and shell were discriminated. This preliminary study presented feasible application of a sounder to classify the seabed substrates. It can be further developed for characterizing marine habitats on a variety of spatial scales and studying the ecological characteristic of fishes near the habitats.

• Spatial Information Research
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• 제17권1호
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• pp.103-115
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• 2009

최근 경제발전과 아울러 점차 확충되어가는 우리나라의 주요항만과 연안해역의 개발로 해저시설물이 점차 증가 되어가고 있다. 그러나 현재까지 실시한 측량자료와 해도를 비교 검토해보면, 상당한 차이가 발생하고 있으며, 이는 해난사고의 주요한 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 5개 지역에 대하여 최신의 조사장비(MBES, SSS, SBP)를 이용한 해저시설물 조사수행 및 정확도 분석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 해저시설물의 조사방법 및 정확도의 개선방안과 해양조사를 위한 정책적 고려사항을 분석하였다. 연구를 수행한 결과 인천항 작도부근에서 해저배관의 형태 및 천소수심, 목포항부근에서 침선, 평택항 부근에서 해저배관 및 천소수심, 장직로 부근에서 인공어초 및 천소수심, 제주 남부해역에서 해저분화구에 대한 보다 정확한 측량 값을 얻을 수 있었으며, 각종 해저시설물 및 장애물들을 기존 측량성과 보다 더욱더 정확하게 파악할 수 있었다. 또한 해저시설물에 대한 정보인프라 구축 방안 및 연계를 위한 방법론을 제시할 수 있었으며, 국내 사용가능 장비의 규격과 조사방법 및 절차에 대한 실험적 기준을 정립하고, 해저시설물 측량과 조사를 위한 정확도 판단 기준을 제시할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.115-123
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• 2023

본 연구는 Drost et al. (2018)이 제안한 LA-ICP-MS를 이용한 새로운 'image-mapping' in-situ U-Pb 연대측정법을 소개하고, 국내 전기고생대 조선누층군 시료를 대상으로 처음 적용하여 결정한 절대연대 결과 사례를 통해 이 방법의 특성과 활용성을 알리고자 한다. 탄산염광물을 대상으로 하는 'image-mapping' in-situ U-Pb 연대측정법은 미세조직 관찰을 기초로 미소영역의 'image-mapping' 법을 적용하여, 기존의 점 분석(spot analysis) in-situ 분석법과는 달리, 신뢰성 높은 절대연대를 결정할 수 있을 뿐 아니라, 생성 이후 일어난 복수의 지질학적 '사건' 절대연대도 결정할 수 있다. 막골층과 대기층 탄산염광물로부터 퇴적연대와 함께 복수의 퇴적 이후의 연대를 결정한 적용 사례에서 이를 확인하였다. 따라서 이 같은 'image-mapping' in-situ U-Pb 연대측정법이 전 지질시대에 걸쳐 다양한 지질학적 환경에서 존재하는 다양한 형태의 탄산염광물 절대연대 결정에 적용된다면, 새로운 지질학적 연대정보 확보가 가능할 것이다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권2호
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• pp.179-187
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• 2014

Directly searching for undiscovered hydrothermal vent sites is inefficient due to the practical difficulty of comprehensively imaging vent fields. Thus, most searches for hydrothermal vent sites rely on the detection of hydrothermal plumes from water column observation. Detecting and measuring the hydrothermal plumes are the most efficient way to infer the presence and distribution of hydrothermal vents. Both the array of vertical casting and lateral towing are the most common methods to discover hydrothermal plumes. In this study, we compared results of cast and tow-yo operations along the same section of a spreading center with a distance of 20.5 km in the North Fiji Basin for mapping hydrothermal plumes. Operation of CTD tow-yo provides a detailed pattern of plumes which enable us to locate the hydrothermal vents. On the other hand, identification of hydrothermal activity can be determined effectively by CTD cast with additional analysis of geochemical tracers. Reduction in the operating time is another advantage of CTD cast operation, especially for regional-scale survey. Our results show that the combination of CTD cast and tow-yo would improve the efficiency of the hydrothermal plume survey to locate new hydrothermal vent sites.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권4호
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• pp.687-698
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• 2021

We present quantitative estimations of changes in the areal extent of coral reef habitats at Weno Island, Micronesia, using high-spatial-resolution remote sensing images and field observations. Coral reef habitat maps were generated from Kompsat-2 satellite images for September 2008 and September 2010, yielding classifications with 78.6% and 72.4% accuracy, respectively, which is a relatively high level of agreement. The difference between the number of pixels occupied by each seabed type was calculated, revealing that the areal extent of living corals decreased by 8.2 percentage points between 2008 and 2010. This result is consistent with a comparison of the seabed types determined by field observations. This study can be used as a basis for remediation planning to diminish the impact of changes in coral reefs.

• 자원환경지질
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• 제49권5호
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• pp.381-388
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• 2016

본 연구에서는 독도 연안의 정밀 해저 지형도, 해저면 영상도와 고해상도 수중 영상 자료 결과들을 활용하여 통합 이미지화 및 3차원 중첩 주제도 작성을 통해 맵핑 기법에 대한 연구를 하고자 하였다. 통합 이미지화 기법은 해저 지형 자료와 해저면 영상도, 수중 영상 자료 등의 환경 정보를 통합하여 지구물리 자료를 보다 입체적으로 표현 가능한 주제도를 만드는 것이다. 정밀 해저 지형 자료 및 해저면 영상 자료는 독도 서도 남부 연안 주변의 수심 약 50 m 범위에서 획득하였으며, 고해상도 수중 영상은 같은 구역 내에서 주요 서식지 환경이 형성되어 있는 세 구역을 선정하고 촬영하여 획득하였다. 통합 맵핑 기법을 적용한 주제도는 정밀 해저 지형 자료를 기반으로 작성하였으며, 해저면 영상도와 고해상도 수중 영상을 지형 자료와 중첩 통합하고 분석 처리하여 독도 연안의 해저환경 및 서식지 특성을 나타내는 3차원 중첩 주제도를 작성하였다. 해저면 영상도와 고해상도 수중 영상 자료를 지형 자료와 통합한 3차원 중첩 주제도는 해저 지형 특성과 실제 해저면 환경을 연계하여 분석이 가능하므로 해저면 생태계의 환경 및 상황을 파악하는데 유용한 자료이다. 이는 독도 연안 환경과 같이 불규칙하고 다양한 외부 환경 변화 요소에 노출된 해저면 환경의 현재 해저면 환경 특성을 파악하고 모니터링을 위한 자료로의 활용이 가능할 것으로 판단되며, 자료의 활용 가치를 높이기 위해 향후에 지속적인 자료 축적을 수행하고 3차원 중첩 주제도 작성이 수반되어야 할 것이다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.373-381
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• 2014

Korea contract Mn-nodule field in the NE equatorial Pacific is composed of seven sectors with average water depths of 4,513-5,025 m. Of the various factors controlling the properties of Mn-nodule, it seems that water depth is likely connected to the chemical composition and occurrence of nodules. To test whether such an assumption held in each sector, we reviewed previous research data accumulated since 1994 for one of the northern sectors (hereafter KR1) where there are stark contrasts in water depth. High-resolution seabed mapping clearly separates a northern part (KR1N) from a deeper southern part (KR1S), cutting across in the middle of the KR1. In addition, significant volcanic activities forming numerous seamounts are distinctive especially in KR1N. In terms of nodule occurrence, manganese nodules in KR1S are comparatively larger (2-4 cm) with a discoidal shape, while those in KR1N are generally small (<2 cm) with poly-lobate and irregular shapes. Nodules in KR1N also have lower Co, Cu, Mn and Ni, and higher Fe contents. The spatial separation in nodule characteristics might be caused by volcanic activities in KR1N rather than water depth contrast. During the formation of the seamounts in KR1N, rock fragments and volcanic ashes as new nuclei of the nodules would have been continuously generated. As a result, the nodules could not grow larger than 2 cm and display the shapes of a newbie (i.e., irregular and poly-lobate shapes). Moreover, significant Fe supply from volcanic activities probably decreases the Mn/Fe ratio, which may lead to the KR1 nodules being misinterpreted as a hydrogenic in origin compared to other sectors where a high Mn/Fe ratio is present.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.477-486
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• 2012

북동태평양 대한민국 망간단괴 광구중 하나인 KR1 지역에서 망간단괴의 분포특성을 파악하기 위하여 정밀수심 측량과 망간단괴의 특성(외형, 조직, 크기, 금속함량) 분석을 수행하였다. 작고(<2 cm), 매끄럽고(s-형), 불규칙하고(I-형), Fe의 함량이 높은 망간단괴가 KR1의 북동부(KR1-2) 지역에 우세하게 분포하는 것에 비하여, KR1의 남서부(KR1-1) 지역에서는 상대적으로 Mn, Cu, Ni의 함량이 높고, 크고(2~4 cm), 거칠고(t-형, d-형), 원반형(D-형)의 망간단괴가 우세하게 분포하는 것으로 나타났다. 정밀수심 자료에 의하면 상대적으로 KR1-1 지역은 수심이 깊고(3,838~4,799 m; 평균 4,599 m), KR1-2 지역은 3,940~4,664 m (평균: 4,451 m)의 수심을 보이며 소규모의 해저산이 발달해 있다. KR1 지역에서 나타나는 이러한 수심과 망간단괴에 포함된 Mn, Cu, Ni의 함량과의 상관성은 태평양 전역에 걸쳐 나타나는 일반적인 특성과도 일치한다. 또한 망간단괴의 크기와 형태와 관련하여, KR1-2 지역에 분포하고 있는 소규모 해저산에서부터 망간단괴의 핵으로 사용되는 암편의 공급이 원활하기 때문에 작고 매끄럽고 불규칙한 초기 형태의 망간단괴가 주로 분포하고 있는 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 망간단괴의 분포특성에 있어서, 수심과 더불어 해저지형의 특성이 중요한 변수로 작용할 수 있음을 보여준다.

• 로봇학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.197-205
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• 2014

As computer vision algorithms are developed on a continuous basis, the visual information from vision sensors has been widely used in the context of simultaneous localization and mapping (SLAM), called visual SLAM, which utilizes relative motion information between images. This research addresses a visual SLAM framework for online localization and mapping in an unstructured seabed environment that can be applied to a low-cost unmanned underwater vehicle equipped with a single monocular camera as a major measurement sensor. Typically, an image motion model with a predefined dimensionality can be corrupted by errors due to the violation of the model assumptions, which may lead to performance degradation of the visual SLAM estimation. To deal with the erroneous image motion model, this study employs a local bundle optimization (LBO) scheme when a closed loop is detected. The results of comparison between visual SLAM estimation with LBO and the other case are presented to validate the effectiveness of the proposed methodology.