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해색위성 원격탐사를 이용한 부유성 녹조 모니터링
Monitoring of Floating Green Algae Using Ocean Color Satellite Remote Sensing 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.15 no.3, 2012년, pp.137 - 147  

이권호 (경일대학교 위성정보공학과) ,  이소현 (창원과학고등학교)

초록
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최근 해양에서 부유성 녹조류(Floating Green Algae)의 확산이 보고되고 있으나, 기존의 현지 관측이나 실험실에서의 화학적 분석으로는 정확하고 주기적인 광역 감시에 한계가 있다. 이에 반해 녹조에 포함된 엽록소의 광학특성에 기인한 분광 반사도 측정은 부유성 녹조에 대한 정보를 비교적 빠르고 정확하게 획득하는 것이 가능하다. 본 연구의 목적은 최근 서해에서 발생한 부유성 녹조류의 분광 반사도 특성을 알아보고, 인공위성 영상으로부터 부유성 녹조를 탐지하기 위한 방법으로서 비교적 간단한 파장별 반사도 비율을 이용한 부유성 녹조 지수(Floating Green Alage Index; FGAI)를 개발하는 것이다. 500m 공간 해상도를 가지는 MODIS와 천리안 GOCI 영상자료를 이용하여 서해안의 녹조 현상이 발생하였던 기간을 대상으로 적색 밴드(660nm)와 근적외 밴드(860nm)의 비를 이용한 부유성 녹조지수를 분석한 결과는 녹조 현상에 대한 조류의 탐지 가능성을 증명하였다. 특히, 매 시간별 GOCI 관측 자료는 저궤도 위성보다 상세한 녹조의 감시가 가능함을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, floating green algae (FGA) in open oceans and coastal waters have been reported over wide area, yet accurate detection of these using traditional ground based measurement and chemical analysis in the laboratory has been difficult or even impossible due to the lack of spatial resolution, co...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 광역 녹조 현상에 대하여 보다 빠르고 간단한 감시를 위한 부유성 녹조 지수를 개발하고 위성영상에 적용하여 그 이용 가능성을 파악하였다. 특히 대표적인 저궤도 위성인 MODIS와 정지궤도 위성인 COMS/GOCI 영상을 이용하여 상호간의 녹조 탐지결과를 비교 분석하였다.
  • FAI는 다수의 부유성 녹조를 탐지하는데 효과적이나, 구름에 의한 오차가 발생할 수 있으며, 적외 채널이 없는 센서에서 사용할 수 없는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 보다 간단하고 적외 채널의 사용에 구애받지 않기 위하여 식 (5)와 같이 새로운 부유성 녹조 지수(Floating Green Algae Index; FGAI) 를 제안하고자 한다. FGAI는 그림 5에서 녹조가 가지고 있는 적색 밴드에서의 광 흡수와 근적외 밴드에서의 반사도가 증가하는 특성을 이용한다.
  • 본 연구는 최근 서해안 지역에서 늦봄부터 여름철에 발생하고 있는 부유성 녹조류에 대한 광역 모니터링을 위하여 부유성 조류의 광학특성을 정량화하고, 이를 기초로 인공위성 원격탐사 자료로부터 부유성 조류를 탐지할 수 있는 부유성 녹조 지수 FGAI를 제안하였다. 부유성 녹조는 수중에 포함되어 있는 미세 플랑크톤에 포함되어 있는 소량의 엽록소를 측정하는 기존의 방법과는 다르게 해수 표면에 부유하는 대량의 녹조로서 근적외 영역에서 해수의 광흡수가 거의 일어나지 않으므로 적색 밴드와 근적외 밴드를 이용하여 분석이 가능하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조류(Algae)는 무엇인가? 조류(Algae)는 물속에서 생장하며 동화 색소를 가지고 독립 영양 생활을 하는 식물의 한 분류군이다. 조류는 수중 생태계에서 1차 생산자로서 중요한 역할을 당당하고 있으며, 양식생물의 먹이, 기능성 건강보조식품, 하수 처리, 생물연료 등 다양하게 이용되고 있으므로 미세조류의 연구는 생태계에 대한 기초 연구뿐 만 아니라 산업분야에도 중요하다.
수중 생태계에서 조류가 담당하는 역할은? 조류(Algae)는 물속에서 생장하며 동화 색소를 가지고 독립 영양 생활을 하는 식물의 한 분류군이다. 조류는 수중 생태계에서 1차 생산자로서 중요한 역할을 당당하고 있으며, 양식생물의 먹이, 기능성 건강보조식품, 하수 처리, 생물연료 등 다양하게 이용되고 있으므로 미세조류의 연구는 생태계에 대한 기초 연구뿐 만 아니라 산업분야에도 중요하다. 특히, 광합성을 하는 녹조류의 성장에는 온도, 광량, ph 등 여러 환경요인이 작용하며(최희정과 이 승목, 2011), 광합성에 관여하는 빛의 파장에 의하여 영향을 받는다.
클로로필-a 성분에 대한 농도 분석 방법은, 무엇을 기초로 하고 있는가? 원격탐사를 이용한 조류의 감시에는 주로 조류에 포함된 클로로필-a 성분에 대한 농도 분석 방법이 사용된다. 이 방법은 수체의 광 흡수(Absorption), 후방산란 계수(Backscattering coefficient)와 원격탐사 센서가 측정하는 반사도(Reflectance)와의 상관성을 기초로 하고 있다(Gordan et al., 1988; Han et al.
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참고문헌 (18)

  1. 문정언, 안유환, 유주형, P. Shanmugam. 2010. 정지궤도 해색탑재체(GOCI) 해수환경분석 알고리즘 개발. 대한원격탐사학회지 26(2):189-207. 

  2. 이권호. 2011. 지구관측 위성자료를 이용한 주요 대기 에어러솔 성분의 공간분포 분석. 한국지리정보학회지 14(2):109-127. 

  3. 이권호. 2012. 동북아시아 지역의 바이오매스 연소 활동이 지역 대기 환경에 미치는 영향. 한국지리정보학회지 15(1):184-196. 

  4. 이권호, 김정은, 김영준, 서애숙, 안명환. 2002. GMS-5 인공위성 원격탐사 자료를 이용한 대기 에어러솔 모니터링. 한국지리정보학회지 5(2):1-15. 

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  8. Gitelson, A.A., G. Dall'Olmo, W. Moses, D.C. Rundquist, T. Barrow, T.R. Fisher, D. Gurlin and J. Holz. 2008. A simple semi-analytical model for remote estimation of chlorophyll-a in turbid waters: Validation. Remote Sensing of Environment 112:3582-3593. 

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  17. Ricchiazzi, P., S. Yang, C. Gautier and D. Sowle. 1998. SBDART: A research and teaching tool for plane­parallel radiative transfer in the Earth's atmosphere, Bull. Am. Meteorol. Soc. 79:2101-2114, doi:10.1175/1520-0477. 

  18. Tassan, S. 1994. Local algorithms using SeaWiFS data for the retrieval of phytoplankton, pigments, suspended sediment, and yellow substance in coastal waters. Applied Optics 33:2369-2378. 

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