초록 ▼

I. 서론

기후변화에 따른 여름철 수온 상승은 녹조현상의 발생 빈도를 증가시키는 원인 중의 하나이다. 특히 독소를 생성하는 유해남조류(Microcystis spp., Anabaena spp., Aphanizomenon spp., Oscillatoria spp. 등)는 여름철에 빈번하게 우점하는 조류종으로서 수질관리 측면에서 큰 문제가 되고 있다. 남조류의 발생과 거동에 대한 이해와 효과적인 대응책 마련을 위해서는 현상에 대한 모니터링이 선행되어야 한다. 하지만 넓은 하천․호소 유역에서 발생하는 녹조의 공간적 분포와 확산

I. 서론

기후변화에 따른 여름철 수온 상승은 녹조현상의 발생 빈도를 증가시키는 원인 중의 하나이다. 특히 독소를 생성하는 유해남조류(Microcystis spp., Anabaena spp., Aphanizomenon spp., Oscillatoria spp. 등)는 여름철에 빈번하게 우점하는 조류종으로서 수질관리 측면에서 큰 문제가 되고 있다. 남조류의 발생과 거동에 대한 이해와 효과적인 대응책 마련을 위해서는 현상에 대한 모니터링이 선행되어야 한다. 하지만 넓은 하천․호소 유역에서 발생하는 녹조의 공간적 분포와 확산을 감지하기 위한 기존의 모니터링 방법은 많은 시간과 인력이 필요하다.

기존 모니터링 방법의 한계를 극복하고자 1990년대 이후부터 실험 분석방법과 병행하여 위성영상이나 항공기를 이용한 원격탐사 모니터링 기법이 활발하게 연구되어 왔다(Dekker, 1993; Simis et al., 2005; Hunter et al., 2010; Li et al., 2012). 원격탐사를 이용한 조류 원격모니터링은 일반적으로 수체에서 일어나는 원격반사율 정보로부터 조류 함유 색소인 클로로필-a(Chlorophyll-a, Chl-a)나피코시아닌(Phycocyanin, PC)의 반사, 흡수특성 간의 상호 관계를 밝혀 농도를 추정하는 방법을 적용하고 있다.

(출처:본문 I. 서론 p.8)

Abstract ▼

The main objective of this study was to develop remote sensing techniques can be applied to eutrophic inland waters as a tool to link the optical properties and concentration of blue-green algae. For this, three different models(Optimized IOPs inversion model, GA-PLS, Peak Ratio Index) were tested a

The main objective of this study was to develop remote sensing techniques can be applied to eutrophic inland waters as a tool to link the optical properties and concentration of blue-green algae. For this, three different models(Optimized IOPs inversion model, GA-PLS, Peak Ratio Index) were tested and validated using both field spectral data and measurement data.
Using field spectroradiometer and airborne hyperspectral sensor were acquired both radiance and irradiance spectra to predict phycocyanin concentration, an unique accessory pigment of blue-green algae. Field spectral data were collected in the Nakdong River from June to October 2015 and 2016. Surface water sampling and measurements were carried out concurrently with spectral data collection.

Key findings of this study are as follows:
(1) Empirical and semi-empirical models applied in previous studies showed low correlation between measured and estimated phycocyanin concentrations with R² = 0.5, RMSE = 53.0 ppb.

(2) Optimized inherent optical properties inversion model resulted in a high correlation between measured and estimated phycocyanin concentration with R² = 0.83, RMSE = 32.1 ppb.

(3) Models developed using genetic algorithms coupled with partial least squares (GA-PLS) to empirically relate spectral reflectance and phycocyanin resulted in a high correlation between measured and estimated phycocyanin in the Nakdong River (R² = 0.84; RMSE = 30.7 ppb of phycocyanin).

(4) Semi-empirical algorithms using Peak Ratio Index (PRI) relating spectral peak ratio to phycocyanin resulted in a high correlation between measured and estimated phycocyanin from field measured spectra collected in the Nakdong River (R² = 0.81, RMSE = 33.6 ppb of phycocyanin).
The approach and results of this study provides the potential of effective methods for remote monitoring and management water quality in surface waters using hyperspectral remote sensing.

(출처 : Abstract 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 7
• Ⅰ. 서 론 ... 8
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 10
• 1. 연구 개요 ... 10
• 2. 연구내용 및 방법 ... 11
• 가. 연구 대상지역 ... 11
• 나. 초분광 항공 촬영 및 보정 ... 12
• 다. 원격반사도 및 수질 측정 ... 13
• 라. 조류 종별 분광 특성 실험 ... 16
• 마. 물질별 흡수계수 측정 ... 18
• 바. 고유분광특성(IOPs) 변환 ... 20
• 사. GA-PLS 분석 ... 23
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 26
• 1. 초분광 항공촬영 ... 27
• 2. 수질 및 원격반사율 ... 27
• 가. 조류 농도 분포 ... 27
• 나. 현장 원격반사도 ... 33
• 3. 조류분광특성 분석 ... 34
• 가. 조류종에 따른 분광특성 ... 34
• 나. 혼합비율에 따른 분광특성 변화 ... 35
• 4. PC 농도 추정 모형 ... 36
• 가. Band-ratio 모형 ... 36
• 나. IOPs 기반 모형 ... 40
• 다. PRI 모형 ... 43
• 라. GA-PLS ... 48
• 마. PC 추정모형 결과 비교 ... 51
• 바. 모형 검증 ... 52
• 5. PC 추정 모형 영상 적용 ... 54
• 6. PC 농도와 남조류 세포수 상관분석 ... 58
• Ⅳ. 결 론 ... 59
• 참 고 문 헌 ... 61
• 부 록 ... 68
• 끝페이지 ... 69