[논문]비디오 영상 자료를 이용한 연안 국지파랑 관측기술과 그 활용에 대한 고찰

이동영; 유제선; 박광순

doi:10.4217/opr.2009.31.4.415

비디오 영상 자료를 이용한 연안 국지파랑 관측기술과 그 활용에 대한 고찰
Review of Video Imaging Technology in Coastal Wave Observations and Suggestion for Its Applications 원문보기

Ocean and polar research, v.31 no.4, 2009년, pp.415 - 422

이동영 (한국해양연구원 기후.연안재해연구부) , 유제선 (한국해양연구원 기후.연안재해연구부) , 박광순 (한국해양연구원 기후.연안재해연구부)

Abstract ▼ AI-Helper

The wave observation system in Korea has been established with an emphasis on pointmeasurement based on in situ instrumentations. However, the system cannot fully investigate the coastal wave-related problems that are significantly localized and intensified with three-dimensional regional geometries. Observation technique that can cover local processes with large time and spatial variation needs to be established. Video imaging techniques that can provide continuous monitoring of coastal waves and related phenomena with high spatial and temporal resolutions at minimum cost of instrumentation risks are reviewed together with present status of implementation in Korea. Practical applications of the video imaging techniques are suggested to tackle with various coastal issues of public concern in Korea including, real-time monitoring of wave runup and overtopping of swells on the east coast of Korea, longshore and rip currents, morphological and bathymetric changes, storm surge and tsunami inundation, and abnormal extreme waves in the west coast of Korea, etc.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

관측기법을 소개하고자 한다. 또한, 외국 및 국내에서의 기술개발 및 적용 현황을 소개하고, 이어서 앞으로 연안 국지 파랑정보 관측에 활용할 수 있는 방안들을 제시하고자 한다.
이 때문에 연안지역에서 현장관측 실험에 의한 체계적이고 지속적인 현장자료의 확보는 파랑에 의한 다양한 해안현상을 이해하고 예측하는데 있어서 매우 중요한 일 중에 하나이며 , 또한 시급히 강구되 어야 한다. 본고에서는 연안 파랑관측시스템의 확대 방안으로 쇄파 지역 그리고 방파제를 포함하는 연안구조물 설치 지역 등 국지 연안에서 파랑정보를 효과적으로 원격관측하기 위한 기법 중 하나로, 원격영상 기술을 이용한 파랑관측 방법 즉, 비디오 영상(CCTV 영상포함) 관측기법을 소개하였다. 해외에서는 비디오나 CCTV를 이용하여 파랑관련 다양한 해안 현상 및 연안재해 문제를 이해하고 해결해온 반면, 국내에서는 그 적용사례가 적다.
연안 파랑관측시스템의 확대 방안으로, 쇄파지역 및 방파제를 포함하는 연안구조물 일대 등 국지 연안에서 파랑 정보를 효과적으로 관측하기 위한 방법 중 하나로, 비디오 영상 관측기법을 소개하고자 한다. 또한, 외국 및 국내에서의 기술개발 및 적용 현황을 소개하고, 이어서 앞으로 연안 국지 파랑정보 관측에 활용할 수 있는 방안들을 제시하고자 한다.

제안 방법

특히, 방파제 월파는 좁은 범위 내 특히, 공간적 변화가 크기 때문에 앞서 언급한 바와 같이 방파제 부근에서 기존의 파랑 관측 계기를 이용하여 관측하는 것은 어려우므로 그 해결방안의 하나로 비디오를 이용한 너울성 파랑의 관측 및 활용방안이 필요하다. 방파제 월파정보의 실시간 모니터링과 이의 정밀 분석을 통하여 각종 예측모델 운영에 필요한 과학적인 정 밀정보를 제공하고, 아울러 그 분석 결과를 기록 . 죽적시킴으로써 월파에 대한 기초연구와 예측기술 개발에 활용할 수 있다.
. 이러한 문제점을 보완하기 위해서, 2008년 12월 증 실시된 만리포 집증 현장실험 기간 동안 수증에 설치된 여러 수압식 파고계와 더불어 디지털 비디오를 해변 높은 장소에 설치하여 파고계의 각 위치에서 쇄파의 여부를 관측도록 하였디, . Fig.

이론/모형

해안 비디오 이미지의 기하 보정에 주로 사용되는 방법은 Holland et al.(1997)이 제시한 Direct Linear Transform(DLT) 기법으로, 카메라의 설치각도 및 자세에 대한 정보 없이도 이미지 촬영범위내의 실제 공간좌표에서 측정한 지상기준점들 만을 이용하여 기하 보정이 가능하도록 과정을 단순화하였다.
2(b}의 해수면 위의 수직바위 주위에 나타나는 이 상고 파의 파고 변화 분석을 위하여, 이미지상의 바위 높이를 현장 측정을 통하여 검정하였디' 이후, 이 바위 중앙의 수직단면을 따라 2차원 이미지 티, 임스택을 생성하였고(Fig. 2(c) 참조), 선인식 기법증 하나인 Camiy 기법을(Canny 1986) 사용하여 시간변화에 따믄 해수면 변화의 주세선을 주줄 하였다(Fig. 2(d) 참조).
이러한 문제점을 보완하기 위해서, 2008년 12월 증 실시된 만리포 집증 현장실험 기간 동안 수증에 설치된 여러 수압식 파고계와 더불어 디지털 비디오를 해변 높은 장소에 설치하여 파고계의 각 위치에서 쇄파의 여부를 관측도록 하였디, . Fig. 1은 Stockdon and IIolmaii(2000)이 제시한 해안선 수직방향 이미지 타임스택 기법을 사용하여 파고계들이 설치된 이미지상의 단면을(Fig. 1(a) 참조) 따라서 생 성한 2차원(거리 -시간) 시 계 열 이미 지 자료로서 (Fig.

성능/효과

2(d) 참조). 이 이상고파의 분석결괴는 이 상고 파의 최대파고 발생 전후로 약 3분주기의 장주기파가 평상시와는 다르게 현저하게 발달하고 있는 것을 보여주고 있다.

후속연구

또한, 현재 국내에서의 실험적 단계에 있는 비디오 영상자료를 이용한 연안국 지파랑 관측기술의 개 발을 위한 지속적인 연구 노력과 함께, 이러한 연구개발을 통한 활용기술과 예 . 경보 기술을 개발을 통하여 연안 재해 저감에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다. 이와 더불어, 현재 국가기관, 지자체, 산업체 또는 식당 등 민간이 각각의 여러 목적과 활용을 위하여 해안가에 설치 .
쇄파대에서 위와 같은 여러 형태의 파고계를 사용하여 파랑을 계측하는 것은 현실적으로 어려울 뿐만 아니라, 여러 지점에서 동시에 관측할 수 없는 제한점도 있다. 따라서, 이러한 제한점을 보완하고 효과적으로 파랑정보를 획득할 수 있는 방법 중의 하나로 비디오를 이용한 파랑관측 기술과 소수의 현장 관측 장비를 이용한 관측방법을 복합하여 그동안 현장 관측 계기로 측정호}지 못했던 국지 현상들을 측정하여 보완하여 활용하는 것이다.
수립이 필요하다. 이를 위해서는 파랑에 의한 연안 침식에 대한 정확하고 정량적인 모니터링과 원인분석 및 예측기술의 검증을 통하여 향후 대책기술을 개발하는 것이 필요하다. 연안 구조물 설치에 따른 연안 침식 재해 저감을 위한 기반 연구를 위해 대규모 연안 구조물 공사 현장 일대에서 현장 관측자료가 확보되어야 연안에서의 파랑 및 퇴적역학 과정에 대한 이해를 높일 수 있고, 연안 지형변형모델에 대한 검정 및 개선뿐만 아니라 연안침식 재해 저감 기반기술의 확보가 가능하다.
비디오를 이용한 파랑관측 기술의 활용 방안에 대해 여러 가지 제안하였는데, 실제 활용 및 적용 이전에 이 기술의 활용성을 입증하기 위한 노력도 병행 되어야 한다. 즉, 비디오를 이용한 원격 관측과 동시에 현장 계기설치에 의한 동시 관즉 실험을 통하여 비디오를 이용한 연안 파랑관 즉 기술의 검증 결과를 제시할 수 있어야 할 것이다. 이를 위해 현재 한국해양연구원에서는 서해 연안에서 현장 실험을 실시하고 있으며 이를 동해안으로도 확장하여 여러 경우에 대한 범용적인 기술 개발을 위해 지속적인 연구 개발을 계획 중이다.
너울성 파랑에 의한 방파제 월파의 정량적 예측을 위해서는 주어진 특정 방파제에 대해서 입사파랑 관즉과 방파제에서의 월파에 대한 현장 관측 자료가 축적되어야 한다. 특히, 방파제 월파는 좁은 범위 내 특히, 공간적 변화가 크기 때문에 앞서 언급한 바와 같이 방파제 부근에서 기존의 파랑 관측 계기를 이용하여 관측하는 것은 어려우므로 그 해결방안의 하나로 비디오를 이용한 너울성 파랑의 관측 및 활용방안이 필요하다. 방파제 월파정보의 실시간 모니터링과 이의 정밀 분석을 통하여 각종 예측모델 운영에 필요한 과학적인 정 밀정보를 제공하고, 아울러 그 분석 결과를 기록 .
향후 우리나라 연안 파랑관측에 원격영상 기술을 이용한 연안 파랑관측의한 방안으로 해안에 비디오나 CCTV 를 추가 설치하거나 기존에 설치되어 있는 광학영상 촬영 장비들을 통합하여 활용하면, 쇄파대에서의 파랑관측, 동해안 방파제 부근에서의 너울성 파랑 및 월파 관측, 서해안에서의 이상고파 관측, 그리고 동해안 등에서 심각한 문제로 대두되고 있는 해안침식의 모니터링에 보다 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 현재 국내에서의 실험적 단계에 있는 비디오 영상자료를 이용한 연안국 지파랑 관측기술의 개 발을 위한 지속적인 연구 노력과 함께, 이러한 연구개발을 통한 활용기술과 예 .

참고문헌 (28)

국토해양부 (2008) 연안침식방지 기술개발연구 제3차년도 보고서. 한국해양연구원, 489 p
김태림 (2003) 원격 무인 자동 영상 관측 시스템을 활용한 해안선 변화 관측 및 분석. 대한원격탐사학회지 19(2):99-106

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김태림 (2006) 카메라 관측 시스템을 이용한 조간대 3차원지형 관측. 한국해안해양공학회 논문집 18(1):63-68
정원무, 오상호, 이동영 (2007) 동해안에서의 이상 고파. 한국해안해양공학회 논문집 19(4):295-302

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Aarninkhof SGJ, Ruessink BG (2004) Video observations and model predictions of depth-induced wave dissipation. IEEE Trans Geosci Remote Sensing 42(11):2612-2622

상세보기
Aarninkhof SGJ, Ruessink BG, Roelvink J (2005) Nearshore subtidal bathymetry from time-exposure video images. J Geophys Res 110:C06011. doi:10.1029/2004JC002791

상세보기
Alexander PS, Holman, RA (2004) Quantification of nearshore morphology based on video imaging. Mar Geol 208:101-111

상세보기
Benetazzo A (2006) Measurements of short water waves using stereo matched image sequences. Coast Eng 53:1013-1032

상세보기
Canny J (1986) A computational approach to edge detection. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell 8(6):679-698

상세보기
Chickadel CC, Holman RA, Freilich MF (2003) An optical technique for the measurement of longshore currents. J Geophys Res 108(C11):3364, doi:10.1029/2003JC001774

상세보기
Dugan JP, Piotrowski CC, Williams JZ (2001) Water depth and surface current retrievals from airborne optical measurements of surface gravity wave dispersion. J Geophys Res 106(C8):16903-16915

상세보기
Fritz HM, Borrero JC, Synolakis CE, Yoo J (2006) 2004 Indian Ocean tsunami flow velocity measurements from survivor videos. Geophys Res Lett 33:L24605. doi:10.1029/2006GL026784

상세보기
Holland KT, Holman RA, Lippmann TC (1997) Practical use of video imagery in neareshore oceanographic field studies. IEEE J Oceanic Eng 22(1):81-92

상세보기
Holland KT, Holman RA, Sallenger AH (1991) Estimation of overwash bore velocities using video techniques. In: Proceeding of coastal sediments' 91, pp 489-497
Holman RA (1981) Infragravity energy in the surf zone. J Geophys Res 86(C7):6442-6450

상세보기
Irish JL, Lillycrop WJ (1999) Scanning laser mapping of the coastal zone: The SHOALS system. ISPRS J Photogramm Remote Sens 54:123-129

상세보기
Lee DY, Wang H (1984) Measurement of surface waves from subsurface gage. In: Proceeding of the 19th international conference on coastal engineering, pp 271-286
Lippmann TC, Holman RA (1989) Quantification of sand bar morphology: a video technique based on wave dissipation. J Geophys Res 94:995-1011

상세보기
Lippmann TC, Holman RA (1991) Phase speed and angle of breaking waves measured with video techniques. In: Proceedings of coastal sediments '91, pp 542-556
Park KS, Lee DY, Kang SW (1989) Development of an efficient data logger and its application to coastal field data measurement. Ocean Res 11(1):65-67
Piotrowski CC, Dugan JP (2002) Accuracy of bathymetry and current retrievals from airborne optical time series of imaging of shoaling waves. IEEE Trans Geosci Remote Sens 165:27-39
Plant NG, Holman RA (1997) Intertidal beach profile estimation using video images. Mar Geol 140(1-2):1-24

상세보기
Stockdon HF, Holman RA (2000) Estimation of wave phase speed and nearshore bathymetry from video imagery. J Geophys Res 105:22015-22033

상세보기
Van Enckevort IMJ, Ruessink BG (2001) Effects of hydrodynamics and bathymetry on video estimates of nearshore sandbar position. J Geophys Res 106:16969-16979

상세보기
Williams WW (1947) The determination of gradients of enemy-held beaches. Geogr J 109:76-90

상세보기
Weigel RL, Fuchs RA, California Univ Berkeley Wave Research Lab (1953) Wave velocity method of depth determination for non-uniform short-crested wave systems by aerial photography. IER Institute of engineering research berkely, California, IER Report Series 74
Yoo J, Lee DY, Ha TM, Cho YS (2008) Video analysis of coastal waves with application to the analysis of Boryeong abnormal waves, In: Workshop on observation, analysis and predictions of extreme waves in the North East Asia Region, KAL Hotel, Jeju, 18-20 Dec 2008
Yoo J, Lee DY, Ha TM, Cho YS, Woo SB (2009) Characteristics of abnormal large waves measured from coastal videos. Nat Hazards Earth Syst Sci (submitted)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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