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다편파 산란계를 이용한 벼 생육에 따른 후방산란계수 변화 분석

다편파 산란계를 이용한 벼 생육에 따른 후방산란계수 변화 분석. 박지성 , 이은선 지도교수 이훈열 강원대학교 지구물리학과. 연구 배경 연구 목적 기초이론 및 연구방법 - 벼의 생육 - 후방산란계수 - 산란계 결과 및 해석 결론. 발표 순서. 직접적인 접촉 없이도 관측대상의 특성을 파악할 수 있는 원격탐사 기술이 농업분야에서 주목 받고 있음

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다편파 산란계를 이용한 벼 생육에 따른 후방산란계수 변화 분석

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Presentation Transcript

  1. 다편파 산란계를 이용한 벼 생육에 따른 후방산란계수 변화 분석 박지성, 이은선 지도교수 이훈열 강원대학교 지구물리학과

  2. 연구 배경 연구 목적 기초이론 및 연구방법 -벼의 생육 -후방산란계수 -산란계 결과 및 해석 결론 발표 순서

  3. 직접적인 접촉 없이도 관측대상의 특성을 파악할 수 있는 원격탐사 기술이 농업분야에서 주목 받고 있음 재배면적, 생육정도, 최적 수확시기 등 농작물 생육상태, 벼의 작황 및 수확량 예측 등에 활용 마이크로파 L-band(1.27 GHz)와 C-band(5.3 GHz), X-band(9.65 GHz)의 다편파 산란계 시스템을 이용 벼의 생육에 따른 후방산란계수를 관측하고, 초장(Plant Height) 및 엽면적지수(Leaf Area Index, LAI)와의 상관계수를 살펴봄 연구 배경 연구 목적

  4. 세계 인구의 약 절반 이상이 주식으로 삼는 주요 농작물 적절한 물과 햇볕이 충분히 제공되는 환경에서 잘 자라며 물이 많은 열대 지방에서는 1년에 두 번씩 추수 기초이론 및 연구방법 - 벼의 생육 • 파종 후 발아-생장-출수-성숙의 단계를 거쳐 일생을 마침 • 잎과 줄기 및 뿌리의 영양기관이 형성되고 커지는 영양생장기와 벼 알이 생겨나고 익는 생식생장기로 구분

  5. 초장 • 초장(Plant height) : 벼의 길이 • - 생육시기에 따라 시험포장에서 생육이 고른 3포기를 채취하여 • 생육측정자를 이용하여 초장 측정 엽면적지수 • 엽면적지수(LAI) : 단위지표면적에서 자라고 있는 모든 잎들의 면 • 적(양쪽이 아닌 한쪽 면)의 합을 지표면적으로 • 나눈 비율 • - LI-3100 Area meter(LI-COR Inc., USA)를 이용하여 측정

  6. 농업과학기술원 답작 포장 - 북위 37°15′28.0″ - 동경 126°59′21.5″ 연구지역

  7. 벼의 생육 변화 모습 (a) 5월 25일(모내기 직후) (b) 6월 19일(유효분얼기) (c) 7월 27일(유수형성기) (d) 8월 16일(출수기) (e) 9월 17일(황숙기) (f) 10월 11일 (수확기)

  8. 시간에 따른 초장 및 LAI의 변화 모습

  9. 후방산란계수 - 수신마이크로파 파워 - 수신안테나의 이득 • 마이크로파가 지표면에서 산란되어 안테나로 되돌아오는 신호 • 후방산란 : 수신 안테나에 도달하는 단위면적당 파워의 크기 • 지표면의 기하, 거칠기, 수분 함유량 등 지표면과 관련된 변수들과 안테나의 파장, 입사각, 편광 등 시스템과 관련된 변수들에 의하여 결정 • 마이크로파의 경우 짧은 파장에서는 표면 산란이 많이 발생하고, 파장이 길어질수록 식물체의 줄기나 가지들로의 투과량이 커서 체적산란이 많이 발생 - 송신마이크로파 파워 - 송신안테나의 이득 - 대상체의 후방산란 유효 면적 (Radar Cross Section, RCS) - 후방산란계수 - 단위면적

  10. Dual-Polarization Square Horn 안테나 사용 입사각 : 20˚ ~ 60˚ (5˚ 간격) 높이 : 4.16m 네트워크 분석기 - HP/AgiIent 8720D - 주파수 범위 : 20MHz ~ 20GHz 산란계 - 안테나, 고정 스탠드, 네트워크 분석기, 노트북 컴퓨터 등으로 구성

  11. 네트워크 분석기를 사용하기 위하여 먼저 calibration kit을 이용하여 각 band마다 calibration을 한 후 측정 각도 별로 8회씩 측정하고, 벼에서 산란되어 돌아오는 VV, VH, HV, HH 편파의 크기(amplitude)와 위상(phase) 정보를 동시에 얻음 8회씩 측정한 것을 평균내고, 그래프를 그려 신호가 나타나는 구간의 data값 이용 각 밴드 별, 각도 별 후방산란계수 추출 후방산란계수 추출

  12. 6월 19일 C-band 45°

  13. 물에 의한 전반사로 인해 모내기 직후에는 매우 낮은 후방산란계수값을 보임 파장이 짧은 X-band는 표면산란의 영향을 많이 받음 낟알이 익어감에 따라 그래프의 모습도 변화 결과 및 해석 1) 벼 군락의 생육에 따른 후방산란계수의 변화 ◈ X-band

  14. 낟알에 의한 후방산란계수의 증가가 보이지 않음 파장의 길이가 X-band 보다 길기 때문에 체적산란의 영향을 받는 시기가 좀 더 지속되어 나타남 ◈C-band

  15. 파장이 다른 band보다 길기 때문에 체적산란의 영향을 계속해서 받음 VV 편파의 경우 계속해서 증가하는 양상이 나타남 ◈L-band

  16. 2) 각 band별 후방산란계수와 초장 및 LAI와의 상관도 ◈ X-band • HH편파에서 가장 높은 상관계수를 나타냄 • VV편파의 경우 상관계수가 매우 낮음

  17. ◈C-band • 0.9가 넘는 높은 상관계수를 보임 • 25°~ 40°까지는 HV, 45°~ 60°까지는 HH의 상관계수가 높게 나타남

  18. ◈L-band • 다른 편파에 비해 HH편파의 상관계수가 높게 나타남

  19. 파장이 짧은 X-band는 벼가 성장함에 따라 체적산란은 줄어들고 표면산란이 많이 발생하게 됨 (낟알의 출현 및 성숙과 민감하게 반응) X-band 보다 파장이 긴 C-band와 L-band에서는 체적산란의 영향을 받는 시기가 좀더 지속되어 나타남 초장 및 LAI와의 상관계수는 C-band의 경우 작은 입사각에서는 HV편파에서 큰 입사각에서는 HH편파에서 0.9가 넘는 높은 값을 보였고, L-band에서는 큰 입사각의 HH편파에서 높은 값을 보임 X-band와 초장 및 LAI의 상관계수는 다른 band에 비해 낮은 값을 나타내었고, 특히 VV편파에서의 상관계수가 가장 낮게 나타남 낟알의 출현과 관련하여 벼의 발아-출수-성숙 등의 시기별 변화관찰을 위해서는 X-band를, 초장 및 LAI의 변화 관찰을 위해서는 C-band 또는 L-band 활용 결론

  20. 감사합니다

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