Transcript PowerPoint 프레젠테이션

X-band 마이크로파 산란계를 이용한
하천의 얼음 두께 측정
Measurement of River Ice Thickness
by Using X-band Microwave Scatterometer
김범준, 이훈열
강원대학교 지구물리학과
 서론
 마이크로파 산란계
 현장탐사
 자료처리 및 결과
 결론
notebook computer
VNA(vector network analyzer)
microwave cable
antenna
Notebook computer
Center frequency : 9.5 GHz (X-band)
Band width : 1 GHz
GPIB-USB
Incidence angle : 0˚
VNA
Time resolution : 1 ns
Microwave cable
Range resolution (air) : 15 cm
Range resolution (ice) : 8.4 cm
Square horn antenna
Air
Ice
Water
Beam width (15˚)
Refractive index : 1.78
ice/water
0,18
0,16
Amplitude (U)
0,14
0,12
air/ice
0,10
0,08
0.9 m
= 50 cm (ice thickness)
1.78
0,06
0,04
ΔR = 0.9 m
0,02
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
Range (m)
2,0
2,5
3,0
 안테나 높이 선정 및 산란계 테스트
N
d
air / ice interface
강원도 춘천시 강원대학교 연적지
(37˚ 52’ 10’’ N / 127˚ 44’ 34’’ E)
 안테나와 공기/얼음 경계면 사이의 높이를 100 cm 로 고정 한 뒤 후방산란 측정
0,30
100 cm
air / ice interface
Amplitude (U)
0,25
0,20
0,15
air/ice
0,10
0,05
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
Range (m)
2,0
2,5
3,0
 안테나와 공기/얼음 경계면 사이의 높이를 45 cm 로 고정 한 뒤 후방산란 측정
0,30
45 cm
air / ice interface
Amplitude (U)
0,25
0,20
ice/water
0,15
0,10
air/ice
0,05
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
Range (m)
2,0
2,5
3,0
 안테나와 공기/얼음 경계면 사이의 높이를 13 cm 로 고정 한 뒤 후방산란 측정
0,30
Amplitude (U)
0,25
13 cm
air / ice interface
0,20
ice/water
0,15
air/ice
0,10
0,05
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
Range (m)
2,0
2,5
3,0
 안테나와 공기/얼음 경계면 사이의 높이를 0 cm 로 고정 한 뒤 후방산란 측정
0,30
Amplitude (U)
0,25
air / ice interface
0 cm
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
Range (m)
2,0
2,5
3,0
 안테나와 공기/얼음 경계면 사이의 높이를 13 cm 로 고정 한 뒤 현장탐사 수행
13 cm
air / ice interface
 강원도 춘천시 서면 오월리 (2011년 1월 25일)
(37˚ 59’ 01’’ N / 127˚ 38’ 46’’ E)
 강원도 춘천시 서면 오월리 (2011년 1월 25일)
 마이크로파의 송수신 과정에서 플랫폼의 이동
 바람에 의해 산란계 시스템의 안정성 미확보
0,20
0,20
0,15
0,15
Amplitude (U)
Amplitude (U)
 측정자료 검토
0,10
0,05
0,00
0,10
0,05
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,0
0,5
1,0
0,20
0,15
0,15
Amplitue (U)
Amplitude (U)
0,20
0,10
0,05
0,00
0,5
1,0
1,5
Range (m)
2,0
2,5
3,0
2,0
2,5
3,0
Range (m)
Range (m)
0,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,10
0,05
0,00
0,0
0,5
1,0
1,5
Range (m)
 실측값과 마이크로파 산란계로 측정한 얼음 두께 비교
Point 1
Point 2
Point 3
45 cm
45.5 cm
43 cm
Ice thickness
measured by
scatterometer
42.1 cm
42.1 cm
42.1 cm
Difference of
ice thickness
(in-situ measured)
2.9 cm
3.4 cm
0.9 cm
In-situ ice
thickness
 크리깅(kriging) 보간법
 이상값(outlier) 제거
Easting
(m)
Northing
(m)
Thickness
(cm)
381062.9
4204885
50.5
381064.9
4204883
50.5
381064.9
4204884
50.5
381064.6
4204883
33.6
381064.7
4204882
50.5
381067.6
4204881
50.5
381068.4
4204881
50.5
 이상값(outlier) 제거
Easting
(m)
Northing
(m)
Thickness
(cm)
381062.9
4204885
50.5
381064.9
4204883
50.5
381064.9
4204884
50.5
381064.6
4204883
33.6
381064.7
4204882
50.5
381067.6
4204881
50.5
381068.4
4204881
50.5
 결과