[논문]프랙탈 기법을 이용한 조류로 발달 양상의 분석

최정현; 엄진아; 이윤경; 유주형; 원중선

프랙탈 기법을 이용한 조류로 발달 양상의 분석
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최정현 (연세대학교 지구시스템과학과) , 엄진아 (연세대학교 지구시스템과학과) , 이윤경 (연세대학교 지구시스템과학과) , 유주형 (한국해양연구원) , 원중선 (연세대학교 지구시스템과학과)

조간대의 생물상과 조류로는 조간대 내의 모래나 펄을 구성하는 입자의 크기와 조성에 의하여 많은 영향을 받는다. 이런 조류로의 특성을 파악하기 위하여 전통적으로 현장조사를 실시하였으나 이 방법은 짧은 조간대의 노출시간 동안 넓은 조간대 지역을 파악하기 힘든 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 최근 국내외적으로 위성자료와 현장조사롤 통해 조간대내의 조류로 발달을 연구하는 노력이 활발히 진행 중 이다. 본 연구에서는 프랙탈 이론을 적용하여 발달양상이 다른 두 지역의 조류로의 발달정도를 정량적인 값으로 나타내었다. 본 연구에서는 강화도 남단 조간대에 대하여 IKONOS 영상에서 조류로를 추출한 뒤, 프랙탈 분석방법 중 2차원 분석에 많이 사용되는 box counting 방법을 적용하여 프랙탈 차원을 구하였다. 분석 결과, 강화도 남단 조간대 전체 지역에 대한 프랙탈 차원 값은 약 1.31 로 나타났다. 조류로의 지선이 단순하며 남북으로 수직방향으로 발달한 지역은 프랙탈 차원 값이 $1.0563{\sim}1.0672$로 나타났으며，조류로의 지선이 발달하고 매우 복잡한 형태를 보이는 곳은 프랙탈 차원 값이 $1.255{\sim}1.3016$로 나타나는 것을 알 수 있었다. 실제 해안선과 같은 곡선의 경우 프랙탈 차원 값이 $1.1{\sim}1.3$ 정도 나타나는데 본 연구에서 얻어진 프랙탈 차원 값을 보면 매우 흡사하게 나온 것을 알 수가 있다. 또한， 양상이 다른 두 지역의 프랙탈 차원 값이 약 0.2 정도 차이를 나타내는 것을 알 수가 있다. 이 결과는 영상에서의 조류로 발달의 복잡성에 대한 구분을 뒷받침 할 수 있을 것으로 생각한다.

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문제 정의

본 연구는 강화도 남단 조간대에 대해 고해상도 위성영상에서 조류로를 추출한 후 프랙탈 분석을 통하여 조류로를 발달양상을 정량적으로 분석하는데 목적이 있다.
본 연구에서는 강화도 남단 조간대의 크고 작은 조류로를 감지하기 위하여 IKONOS의 Panchromatic 영 상과 다중밴 드를 sharpening 한 결과로 1m 공간 해상도를 갖는 NIR 밴드를 사용하여 조류로를추출하였다. 그림 1은 연구지역인 강화도 남단 조간대로 IKONOS 에서 추출한조류로를 함께 도시한 것이다.

제안 방법

그림 1은 연구지역인 강화도 남단 조간대로 IKONOS 에서 추출한조류로를 함께 도시한 것이다. 이 조류로중 조류로의 발달형태가 현저한 차이를 보이는 두 곳을 선택하여 조류로 발달의 복잡성을 비교하였다. 그림 2 (a) 는 조류로가 직선적으로 발달한 여차리 남쪽의 조간대에서 추출한 조류로(Site 2)를, 그림 2 (b)는 조류로가 매우 복잡하게 발달한 동검도 남쪽지역의 조류로를(Site 4) 나타낸 것이다.
31 (표1)로 나타났다. 조간대내의 조류로의 발달양상이 현저하게 차이가 나는 지역에 대하여 면적을 3km X 3km (표2)와 5 km X 5km (표3)으로 하여 프랙탈 차원 분석하였다. 조류로의 지선이 단순하며 남북의 수직방향으로 조류로가 발달한 지역은 site 1&2 지역으로서 프랙탈 차원이 1.

대상 데이터

강화도 남단 조간대의 조류로를 대상으로 프랙탈 분석을 실시하였다. 격자수 (N(S)) 와 격 자크기 (S) 의 관계를 통해 각각의 Local 게mension(D) 값을 구할 수 있다.

이론/모형

있다. 본 연구에서는 발달양상을 정량적으로 분석을 위하여 프랙털 분석 방법 중 2차원 평면에 대한 프랙털 차원 산정방법에 많이 사용되는 box counting 방법을 사용하였다. Box counting방법은 전체 연구지역을 한 변의 길이가 S인 격자로 분할할 때, 한 변 길이 s와 벡터를 포함하는 격자의 개수를 이용하여 프랙털 차원을 산정하는 것으로 다음의 식에 의해서 계산된다.
그림 2 (a) 는 조류로가 직선적으로 발달한 여차리 남쪽의 조간대에서 추출한 조류로(Site 2)를, 그림 2 (b)는 조류로가 매우 복잡하게 발달한 동검도 남쪽지역의 조류로를(Site 4) 나타낸 것이다. 이렇게 추출된 조류로를 대상으로 box counting 방법을 적용하여 프랙탈 분석을 실시하였다.

성능/효과

조간대내의 조류로의 발달양상이 현저하게 차이가 나는 지역에 대하여 면적을 3km X 3km (표2)와 5 km X 5km (표3)으로 하여 프랙탈 차원 분석하였다. 조류로의 지선이 단순하며 남북의 수직방향으로 조류로가 발달한 지역은 site 1&2 지역으로서 프랙탈 차원이 1.0563~ 1.0672 로 나타났으며, 조류로의 지선이 발달하고 매우 복잡한 형태를 나타내는 지역은 site3&4 지역으로 1.255~ 1.3016의 프랙탈 차원을 보였다.

후속연구

그림 3, 4를 통해서 Site 내의 프랙탈 차원 값은 조류로의 복잡도와 밀도가 높을수록 크게 나타남을 알 수 있다. 그러므로 이러한 두 지역의 프랙탈 차원 차이를 이용하여 영상에서의 조류로 발달의 복잡성에 대한 구분을 뒷받침 할 수 있을 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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