Transcript CELEBREX New Nonsteroidal Anti

RS / GIS LAB.
SAR 영상에서 해양 파랑 스펙
트럼 추출을 위한 기법연구
박용욱
지도교수 이 훈 열
강원대학교 지구물리학과
RS / GIS LAB.
발표 순서
1.
서론
2.
연구지역
3.
기초이론
4.
자료처리
5.
결과 및 해석
6.
결론
7.
향후 연구 방향
RS / GIS LAB.
1. 서론
• SAR-마이크로파 원격탐사(microwave remote sensing)
→ 능동형 방식의 이미지 획득
→ 날씨 및 밤낮 제한 없음
• 물에 대한 뛰어난 후방산란 → 해양(파랑)에서의 적용
• SAR(Synthetic Aperture Radar)센서를 탑재한 Radarsat-1위성 영상
분석
• 파랑(풍파)의 선형적 혹은 비선형적 모습을 FFT 기법(fast Fourier
transform method)을 적용
→ 파랑의 방향성추출(실측기상자료와 비교)
→ 해양 파랑의 파장을 추출(파수벡터 추출)
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2. 연구지역
Study area
(Region A)
• 제주 연안해역
• Landsat-7 image
(제주지역포함)
• acquired on
11 March 2002
displayed bands
3, 2, 1 in RGB.
• 연평균 3~7 m/s 의
꾸준한 바람
파랑발전에 기여
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3. 기초이론
3-1. 해파의 특성
• 파랑은 바람의 작용에 의해 발생
→ 바람으로부터 에너지를 흡수
• 파랑은 표면장력파로부터 시작
• 표면장력파에서 파장이 1.73cm보다 커지면 파랑으로 전환
RS / GIS LAB.
3-1. 해파의 특성
• 현SAR센서의 해상도고려
→ 충분히 발달한 파랑 or 너울
(육안확인 가능)
• 파랑의 성장에 고려해야 할 사항
① 풍속(wind strength)
② 지속시간(wind duration)
③ 풍역대(취송거리, fetch)
# 적어도 3일간의 꾸준한 풍속과 풍향 → 파랑발달
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3-2. SAR 원격탐
사
Radatsat-1
SAR Sensor
SAR imagery
날씨, 밤낮에 무관
Oceanwave extraction
Microwave
scanning
Water surface reflection
(about 99%)
backscattering
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3-3. 파랑에 대한 2D Fourier 변환
2D FFT
선형적이며 일정한
파랑의 진행
2D FFT 결과 영상(원점대칭)
에서의
분석
RS / GIS LAB.
3-3. 파랑에 대한 2D Fourier 변환
• 파수벡터
와 각주파수 , 진폭 A를 가지는 2D파동
• 위성에서의 순간적 촬영
2D FT
→ k공간상에서 에 해당하는 곳에서만 값을 가지고
다른 곳에서는 0의 값을 가지는 2차원 delta함수
RS / GIS LAB.
3-3. 파랑에 대한 2D Fourier 변환
• 실제 SAR 영상에서는 real 값만이 존재
FT
• 절대값을 취하여 spectrum을 구함 (방향성의 180°모호함 발생)
RS / GIS LAB.
4. 자료처리
영상자료(Radarsat-1)
영상 지역
영상 획득일
1999년 11월 15일
제주도(R1)
1999년 11월 25일
• 검토 영상자료 : 15개
• 사용 영상자료 : 3개
1999년 12월 19일
• 파랑의 추출 목적과 부합, 영상의 상태, 파랑의 유무, 동일지역의
영상 등을 고려
→ 비교적 양호한 영상(파랑의 패턴이 보이는 영상)
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실측 기상자료
• 영상 획득 당시의 기상상태 분석을 통한 2D FFT영상에
서의 방향성 판단
• 실측 기상자료
→ 기상청 우도 AWS (automatic weather system)
<우도 : 영상 상에서 가장 근접한 실측자료 획득 장소>
• 파랑이 SAR센서에 탐지되기 위해서 충분히 발달하여야 함
→ 영상 획득 당시까지의 3일 이상의 기상자료 필요
• 1분 평균 풍향․풍속 → 10분 → 1시간(AWS자료)
→ 하루 → 3일(파랑형성에 기여)
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영상자료처리의 흐름
도
(flow chart)
Raw Data
SAR Focusing
SLC (header-on)
Az FFT, Beam Split, Az iFFT, Detect
Avg
Multi-Look (4 Looks)
+
SLC (header-off)
2D FFT
(Imagelette)
SAR Wave
Spectrum
geocoding
Ocean wave
extraction
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자료처리(영상)
SAR Wave Processor (SWP)
 Language: ANSI-C, Cygwin 환경
 Command-line based
 영상은 다른 RS 프로그램으로 확인
 Input file:
SLC (Single Look Complex, CEOS format)
 Output file:
SLC (Header-off format)
ML (Multi-Look, 4-look)
SAR wave spectrum
Doppler Shift
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자료처리(영상)
1999년 11월 15일
1999년 11월 19일
기하보정(geocoding)결과
1999년 12월 19일
RS / GIS LAB.
5. 결과 및 해석
• 영상처리 결과
A
ML
Zoom to A
128x128
예) 1999년
12월 19일
영상처리결
과
256x256
512x512
1024x1024
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• 영상처리 결과 해석
예) 2D FFT영상의 해석(256x256, 1999년 12월 19일)
RS / GIS LAB.
• 영상처리 결과 해석(1999년 11월 15일)
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평균풍향 : 약 285°
지속시간 : 약 2일
평균풍속 : 약 9 m/s
영상 분석 풍향 : 281°(기상자료와 4°차이)
파랑의 파장 : 94.5 m
파장의 값 오차범위 : ± 14 m
RS / GIS LAB.
• 영상처리 결과 해석(1999년 11월 25일)
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평균풍향 : 약 277°
지속시간 : 1일 이하
평균풍속 : 약 11 m/s
영상 분석 풍향 : 286°± 10°(매우 큰 오차범위)
파랑의 파장 : 99.5 m
파장의 값은 오차범위 : ± 28 m
RS / GIS LAB.
• 영상처리 결과 해석(1999년 12월 19일)
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평균풍향 : 약 280°
지속시간 : 7일 이상
평균풍속 : 약 7 m/s
영상 분석 풍향 : 281°(기상자료와 1°차이)
파랑의 파장 : 156 m
파장의 값 오차범위 : ± 8m
RS / GIS LAB.
6. 결론
• Radarsat-1 SAR 파랑(너울)영상에 2D FFT기법을 적용
• 2D FFT영상분석을 통하여 파랑의 방향성 및 파장을 추출
(방향성의 모호함 - 실측기상자료 비교분석)
→ 추출된 파랑의 정보는 실제와 매우 일치
• 해상에서의 파랑추출을 위한 목적으로써 SAR영상은 매우 좋은 해
상도의 영상을 제공
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7. 향후 연구 방향
• CMOD 기법
→ 해상풍(wind)의 크기 추출
• Inter-Look cross spectra 기법
→ 2D FFT기법으로 한계였던 180°의 모호성(ambiguity)해결
• Doppler Shift 기법
→ 해류의 이동 속도
RS / GIS LAB.
감사합니다