• 제목/요약/키워드: spectral reflectance

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Landsat TM 화상자료(畵像資料)를 이용한 평택시지역 지표피복분류(地表被覆分類) (Land Cover Classification by Using Landsat Thematic Mapper Data in Pyeongtaeg City)

  • 임상규;홍석영;정원교;김무성
    • 한국토양비료학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.342-349
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    • 2001
  • Landsat TM 인공위성 자료(1997년 6월 16일 촬영)를 이용하여 평택시에 대한 지표피복분류도를 만들고 정확도를 평가하였고, 또한 우리 나라의 농업실정에 맞는 지표피복 분류체계를 세우기 위해 Anderson의 지표피복분류안을 응용하여 새로운 분류안을 만들었다. 분류방식으로는 감독분류를 사용하였는데 결과에 직접적인 영향을 주는 훈련장소(training site)의 선정을 위해 지형도, 항공사진 등과 현지 실사자료인 DGPS 자료를 사용하여 논, 밭 등 13개의 훈련조(training sets)를 작성 후 최대우도법(最大尤度法)(maximum likelihood classifier)을 적용하여 주제도를 만들었다. 이의 정확도 평가를 위해 DGPS, 항공사진, 지형도 등을 이용한 분류정확도 평가에서 전체 정확도는 86.8%이며, 카파계수가 85.4%로 매우 양호한(Excellent) 것으로 판명되었다. 그러나 도시/촌락, 비닐하우스 등의 사용자 정확도는 60% 정도로서 낮은 편이며, 도로, 비닐하우스 등의 생산자 정확도는 70% 정도로 낮은 편인데, 이는 인공건조물이라는 특징에 따른 분광학적 반사특성과 이질성(異質性)과 분포면적이 적은데 기인된 것으로 생각된다. 한편 원격탐사자료를 이용하여 토지피복 분류도를 작성할 때 우리나라 농업실정에 알맞은 농업적(農業的) 지표피복분류안(地表被覆分類案)을 만들었는데, 수준 I에는 농경지, 산림지, 물, 불모지, 도시나 인공건조물 등으로 나눌 수 있다.

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Prediction of Chemical Composition and Fermentation Parameters in Forage Sorghum and Sudangrass Silage using Near Infrared Spectroscopy

  • Park, Hyung-Soo;Lee, Sang-Hoon;Choi, Ki-Choon;Kim, Ji-Hye;So, Min-Jeong;Kim, Hyeon-Seop
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.257-263
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    • 2015
  • This study was conducted to assess the potential of using NIRS to accurately determine the chemical composition and fermentation parameters in fresh coarse sorghum and sudangrass silage. Near Infrared Spectroscopy (NIRS) has been increasingly used as a rapid and accurate method to analyze the quality of cereals and dried animal forage. However, silage analysis by NIRS has a limitation in analyzing dried and ground samples in farm-scale applications because the fermentative products are lost during the drying process. Fresh coarse silage samples were scanned at 1 nm intervals over the wavelength range of 680~2500 nm, and the optical data were obtained as log 1/Reflectance (log 1/R). The spectral data were regressed, using partial least squares (PLS) multivariate analysis in conjunction with first and second order derivatization, with a scatter correction procedure (standard normal variate and detrend (SNV&D)) to reduce the effect of extraneous noise. The optimum calibrations were selected on the basis of minimizing the standard error of cross validation (SECV). The results of this study showed that NIRS predicted the chemical constituents with a high degree of accuracy (i.e. the correlation coefficient of cross validation ($R^2{_{cv}}$) ranged from 0.86~0.96), except for crude ash which had an $R^2{_{cv}}$ of 0.68. Comparison of the mathematical treatments for raw spectra showed that the second-order derivatization procedure produced the best result for all the treatments, except for neutral detergent fiber (NDF). The best mathematical treatment for moisture, acid detergent fiber (ADF), crude protein (CP) and pH was 2,16,16 respectively while the best mathematical treatment for crude ash, lactic acid and total acid was 2,8,8 respectively. The calibrations of fermentation products produced poorer calibrations (RPD < 2.5) with acetic and butyric acid. The pH, lactic acid and total acids were predicted with considerable accuracy at $R^2{_{cv}}$ 0.72~0.77. This study indicated that NIRS calibrations based on fresh coarse sorghum and sudangrass silage spectra have the capability of assessing the forage quality control

근적외선 분광법을 이용한 산지방목지 목초시료 화학적 성분 분석에 관한 연구 (Studies on Predicting Chemical Composition of Permanent Pastures in Hilly Grazing Area Using Near-Infrared Spectroscopy)

  • 박형수;이효진;이효원;고한종;정종성
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.154-160
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    • 2017
  • 본 연구는 산지방목초지에서 채취한 목초 및 야초 혼합시료의 화학조성분석의 근적외선분광법 이용의 가능성을 탐색하기 위하여 실시하였다. 충남 서산의 한우개량사업소의 방목초지에서 2년간 386점의 목야초 혼합시료를 수집하였다. 재료를 이용하여 파장을 수집한 후 파장이 동일한 시료를 제외한 163점에 대해 습식분석을 하였다. 최적의 검량식 유도를 위하여 파장은 가시광선 및 근적외선 전대역을 사용한 것 그리고 가시광선대역을 사용하면서 동시에 T값을 2.5 및 1.5를 적용하여 최상의 검량식을 구하였다. 전체적으로 볼 때 근적외선 대역의 파장을 사용한 것이 검량식 결정계수값이 높았고 또한 검증식 역시 같은 경향이었다. T값은 습식분석치와 NIRS 예측치의 차가 더 적은 1.5를 적응하였을 때 검량 및 검증값이 더 높은 것으로 나타났다. 검량식의 $R^2$치는 0.48~0.93 사이 그리고 검증식은 0.35~0.88 사이였다. 조단백질, 조섬유, NDF에서 보다 만족스런 예측이 가능하였다.

Prediction of the Chemical Composition and Fermentation Parameters of Fresh Coarse Italian Ryegrass Haylage using Near Infrared Spectroscopy

  • Kim, Ji Hye;Park, Hyung Soo;Choi, Ki Choon;Lee, Sang Hoon;Lee, Ki-Won
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.350-357
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    • 2017
  • Near infrared spectroscopy (NIRS) is a rapid and accurate method for analyzing the quality of cereals, and dried animal forage. However, one limitation of this method is its inability to measure fermentation parameters in dried and ground samples because they are volatile, and therefore, respectively lost during the drying process. In order to overcome this limitation, in this study, fresh coarse haylage was used to test the potential of NIRS to accurately determine chemical composition and fermentation parameters. Fresh coarse Italian ryegrass haylage samples were scanned at 1 nm intervals over a wavelength range of 680 to 2500 nm, and optical data were recorded as log 1/reflectance. Spectral data, together with first- and second-order derivatives, were analyzed using partial least squares (PLS) multivariate regressions; scatter correction procedures (standard normal variate and detrend) were used in order to reduce the effect of extraneous noise. Optimum calibrations were selected based on their low standard error of cross validation (SECV) values. Further, ratio of performance deviation, obtained by dividing the standard deviation of reference values by SECV values, was used to evaluate the reliability of predictive models. Our results showed that the NIRS method can predict chemical constituents accurately (correlation coefficient of cross validation, $R_{cv}^2$, ranged from 0.76 to 0.97); the exception to this result was crude ash ($R_{cv}^2=0.49$ and RPD = 2.09). Comparison of mathematical treatments for raw spectra showed that second-order derivatives yielded better predictions than first-order derivatives. The best mathematical treatment for DM, ADF, and NDF, respectively was 2, 16, 16, whereas the best mathematical treatment for CP and crude ash, respectively was 2, 8, 8. The calibration models for fermentation parameters had low predictive accuracy for acetic, propionic, and butyric acids (RPD < 2.5). However, pH, and lactic and total acids were predicted with considerable accuracy ($R_{cv}^2$ 0.73 to 0.78; RPD values exceeded 2.5), and the best mathematical treatment for them was 1, 8, 8. Our findings show that, when fresh haylage is used, NIRS-based calibrations are reliable for the prediction of haylage characteristics, and therefore useful for the assessment of the forage quality.

분광타원해석법을 이용한 $Ge_2Sb_2Te_5$ 의 복소굴절율 결정 (Determination of the complex refractive index of $Ge_2Sb_2Te_5$ using spectroscopic ellipsometry)

  • 김상준;김상열;서훈;박정우;정태희
    • 한국광학회지
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    • 제8권6호
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    • pp.445-449
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    • 1997
  • 비정질상과 결정상으로 가역변화하는 특성을 이용하여, 기존의 읽기전용 기록매체인 Compact Disk(CD)를 대체할 차세대 광기록매체로 주목받고 있는 Ge$_{2}$Sb$_{2}$Te$_{5}$(GST)의 상태변화에 따른 굴절율과 소광계수, 박막의 두께와 밀도 등 박막상수들을 구하였다. DC 스퍼터링방법으로 제작한 두꺼운 GST의 복소굴절율을 양자역학적 분산식을 이용한 모델링방법으로 구하고, 한편으로는 표면미시거칠기를 AFM(Atomic Force Microscopy)으로 결정한 다음, 타원해석 스펙트럼들을 수치해석적 역방계산하여 구한 복소굴절율과 비교하였다. 결정상과 비정질상일 때의 GST의 복소굴절율을 각각 구하고 이로부터 계산된 반사율을 측정된 반사율과 비교함으로써 수치해석적인 방법이 실제 GST의 복소굴절율과 더 일치하는 값ㅇㄹ 가지게 됨을 확인하였다. 이렇게 구한 GST의 복소굴절율을 기준데이터로 사용하여 실제 설계두께를 가지는 GST박막의 두께 및 표면거칠기층을 정량적으로 구하였다.다.

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분광색채계측기를 이용한 Vita Shade 광중합형 복합레진의 색상 비교 (COMPARATIVE EVALUATION OF LIGHT-CURED COMPOSITE RESINS BASED ON VITA SHADE BY SPECTROCOLORIMETER)

  • 조경이;황인남;최홍란;오원만
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제23권1호
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    • pp.424-432
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    • 1998
  • To get a satisfactory result in the composite resin restorations, it is necessary to choose correct shade. At present, most of the commercial composite resins are based on the Vita Lumin shade guide or Bioform shade guide, but color differences might be expected even using the same shade in various materials. In this study, five kinds of light-cured composite resins with A2 and B3 shade were used to measure and compare the color each other while one porcelain served as a control. All composite resins (Spectrum TPH (SP), VeridonFil- Photo (VE), Z100 (Z100), Charisma (CH), Prodigy (PRO)) were filled in to the metal mold (12 mm diameter, 2 mm depth), followed by compression, polymerization and polishing with wet sandpaper. The specimens of porcelain were fabricated by using the refractory mold for porcelain. After 24 hours, the specimens were placed on the spectrocolorimeter and spectral reflectance were measured under CIE illuminant D65. After measuring the values of $L^*$, $a^*$, $b^*$ and ${\Delta}E^*$, following results were obtained; 1. The $L^*$, $a^*$ and $b^*$ values of both shade of porcelain specimens showed significantly higher than those of resin specimens(p<0.05). 2. In comparing the resin specimens of the A2 shade, differences were significant except $L^*$ values of SP-CH and PRO-VE, $a^*$ values of the VE-SP and $b^*$ values of the VE-Z100 and SP-PRO(p<0.05), 3. In comparing the resin specimens of the B3 shade, differences were significant except $L^*$ values of PRO-SP, $a^*$ values of the SP-PRO and Z100-VE and b* values of the PRO-SP(p<0.05). 4. In comparing the resin specimens of the A2 shade, color differences between materials (${\Delta}E^*$) showed the lowest value of 1.66, and the highest was 5.16. ${\Delta}E^*$ values of the materials of VE-PRO, CH-PRO, SP-PRO, SP-Z100 and SP-CH were lower than 3.3. 5. In comparing the resin specimens of the B3 shade, the lowest value of the ${\Delta}E^*$ was 0.57 and the highest was 5.92. ${\Delta}E^*$ values of Z100-CH and SP-PRO were lower than 3.3. The present study revealed there was perceptible color difference between materials even if they have the same designated shade based on Vita shade guide. The results of the present study suggested that it would be necessary to establish the reproducible and constant color specification system for an esthetic restoration.

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천리안 해양위성 2호(GOCI-II) 임무 초기 해무 탐지 산출: 해무의 광학적 특성 및 초기 검증 (The GOCI-II Early Mission Marine Fog Detection Products: Optical Characteristics and Verification)

  • 김민상;박명숙
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권5_2호
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    • pp.1317-1328
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    • 2021
  • 본 연구는 천리안 해양위성 2호(GOCI-II)를 활용하여 개발된 해무 탐지 알고리즘의 초기 결과에 대한 분석을 수행하였다. GOCI-II 해무 탐지 성능을 확인하기 위해 1호와 2호가 중복으로 관측한 2020년 10월-2021년 3월 사이에 발생한 해무 사례에 대해 광학적 특성 분석을 실시하였다. 해무 탐지 알고리즘에 입력자료로 사용되는 412 nm 밴드 레일리 산란 보정 반사도(Rayleigh-corrected reflectance; Rrc)와 정규화된 국소 표준 편차(Normalized Local Standard Deviation; NLSD)를 GOCI, GOCI-II 자료를 시공간 일치시킨 뒤 분석한 결과 412 nm 밴드 레일리 Rrc의 경우 0.01의 평균 제곱근 오차 (Root Mean Squared Error; RMSE)와 0.998의 상관계수(correlation coefficient)을 나타내고, NLSD의 경우 0.007의 RMSE, 0.798의 correlation을 나타낸다. 해무와 구름이 갖는 광학적 특성을 분석하기 위해 천리안 해양위성 2호의 밴드 별 Rrc 값을 확인하였다. 구름의 경우 넓은 영역에서 높은 반사도를 보인 반면, 해무의 경우 모든 밴드에서 구름에 비해 상대적으로 반사도가 낮고 좁은 영역에 분포한다. 실제 해무 사례에 대해 GOCI와 GOCI-II 해무 탐지 알고리즘을 비교한 결과 전반적인 해무 탐지 성능은 크게 차이가 없으나 높아진 공간 해상도의 영향으로 해무 경계면에서 공간적으로 더 세밀한 탐지가 가능했다. 종관기상관측소 시정계 자료와 비교 분석하여 초기 자료에 대한 신뢰도를 조사하였다. 추후 충분한 샘플 확보로 인한 안정적인 성능 검증, 실시간 구름 정보 교체를 통한 후처리 과정 개선, 에어로졸 자료 추가로 해무 오탐지 감소를 통해 해무 탐지 알고리즘의 성능 향상이 기대된다.

지상 고정형 작물 원격탐사 센서 자료와 표준 생육정보를 융합한 작물 모니터링 기법 (Crop Monitoring Technique Using Spectral Reflectance Sensor Data and Standard Growth Information)

  • 김현기;문현동;류재현;권동원;백재경;서명철;조재일
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권5_1호
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    • pp.1199-1206
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    • 2021
  • 원격탐사 기술을 이용하면 작물의 생육·생리 상태를 비파괴적이고 연속적으로 탐지할 수 있어 그 농업적 활용 가치가 크다. 원격탐사 기반 센서를 농장에 설치하여 스마트팜 시스템에 활용하면, 작물의 이상 여부를 실시간으로 연속해서 감시하여 농업정보(Agro-information)를 생산할 수 있다. 하지만, 작물은 동적으로 변하는 생물이므로, 관측 물리량이 작물의 이상 상태를 나타내는 것인지 생육단계에 따른 생육 변화를 나타내는 것인지 판단하기는 쉽지 않다. 따라서, 작물의 표준 생육정보(Standard growth information) 와 비교한 상대적인 생육을 파악해야 한다. 이상적인 재배관리에서 획득한 작물 생육관련 누적기온인 GDD (Growing Degree Days)와 식생지수의 관계를 표준 생육정보로 두고, 표준 재배관리 시행 논과 무비료처리한 논 각각에서 분광반사측정 센서로 관측된 식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index; CCI, Chlorophyll/Carotenoid Index)와 비교해 작물 상태를 파악했다. 영양생장기 동안에는 생육 정도에 따라 NDVI의 차이가 나타났으며, 식물 스트레스에 따라 CCI가 반응했다. 벼가 익는 동안은 NDVI와 CCI 모두 감소하지만, 표준 생육에서 노화에 따른 그 감소 폭이 더 컸다. 향후 공학적 관측 기법과 농학적 해석 방법을 융합하여 유용한 농업정보를 생산하기 위해 다양한 기후조건과 품종을 대상으로 표준 생육정보 데이터베이스 구축이 필요하겠다.

U-Net 기반 딥러닝 모델을 이용한 다중시기 계절학적 토지피복 분류 정확도 분석 - 서울지역을 중심으로 - (Accuracy analysis of Multi-series Phenological Landcover Classification Using U-Net-based Deep Learning Model - Focusing on the Seoul, Republic of Korea -)

  • 김준;송용호;이우균
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권3호
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    • pp.409-418
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    • 2021
  • 토지피복도는 국토정책, 환경정책을 위한 의사결정 근거 자료로 활용되는 매우 중요한 자료이다. 토지피복도는 원격탐사 자료를 활용하여 제작되는데, 이때 사용되는 데이터의 취득 시기에 따라 동일한 지역을 대상으로 하더라도 분류 결과가 달라질 수 있다. 본 연구에서는 단시기 데이터의 분류 정확도를 개선하기 위해 다중시기 위성영상을 활용하였으며 계절에 따른 지표면의 분광 반사 특성 차이를 딥러닝 알고리즘의 하나인 U-Net 모델에 학습시켜 분류하였다. 또한 단시기 분류 결과와 정확도 비교를 통해 분류 정확도의 향상 정도를 비교하였다. 구역 내에 30%의 녹지와 한강을 포함하여 다양한 토지피복으로 이루어진 서울특별시를 연구대상지로 설정하고 2020년 분기별 Sentinel-2 위성영상을 산출하였다. 대한민국 환경부에서 작성한 세분류 토지피복도를 활용하여 U-Net 모델을 학습시켰다. 학습한 U-Net 모델을 통해 단시기, 2시기, 3시기, 4시기로 모델을 학습하여 분류한 결과, 단시기를 제외하고 토지피복도 분류 정확도 확보기준인 75%를 상회하는 81%, 82% 79%의 정확도를 나타냈다. 이를 통해 다중 시계열 학습을 통해 토지피복의 분류 정확도 향상이 가능하다는 것을 확인하였다.

농작물 모니터링을 위한 점수기반 식생지수 합성기법의 개발 (Development of Score-based Vegetation Index Composite Algorithm for Crop Monitoring)

  • 김선화;은정
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_1호
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    • pp.1343-1356
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    • 2022
  • 광학위성영상을 이용해 농작물을 모니터링 할 때 가장 문제가 되는 것은 구름이나 그림자이다. 구름과 그림자의 영향을 줄이기 위해 일정 주기동안 최대 정규식생지수를 선택하는 합성기법이 사용되었다. 그러나, 본 방법은 구름의 영향을 줄이기는 하나, 일정 주기 동안 최대 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)값만을 사용하기 때문에 NDVI가 감소하는 현상을 신속히 보여주기 어렵다. 이에 따라, 구름의 영향을 최소화하면서 식생의 분광정보를 최대한 유지하기 위한 방안으로 합성 시 여러 환경인자를 정의하고, 이에 대한 점수를 부여하여 합성 시 가장 적합한 화소를 선택하는 방법인 점수 기반 합성기법이 제시되었다. 본 연구에서는 Sentinel-2A/B Level2A 반사율 영상과, 부가정보로 제공되는 구름, 그림자, Aerosol Optical Thickness(AOT), 촬영날짜, 센서천정각 등을 이용한 점수 기반 식생지수 합성기법을 개발하였다. 2021년동안 당진 논지역과 태백 고랭지 배추밭을 대상으로 15일 주기와 한달 주기로 점수기반 합성기법을 적용한 결과, 구름의 영향을 받은 우기만을 제외하고 15일 주기 합성 시 한달 주기에 비해 보다 빠르고 자세한 NDVI값의 변화를 볼 수 있었다. 특정 영상에서는 합성 NDVI영상에서 부분적으로 날짜별 차이가 나타나 공간적으로 이질적인 부분이 보이기도 하는데, 이는 사용한 구름, 그림자 정보의 부정확성으로 인한 것으로 사려된다. 향후 입력정보의 정확도를 향상시키고, Maximum NDVI Composite (MNC) 기반 합성기법과 정량적 비교를 수행할 예정이다.