KR100934700B1 - 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안개와 하층운의 혼합된 날씨 상태에서 안개 지역만을 구별해 내기 위한 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법을 제공한다. 이와 같은 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법은 안개의 표면이 하층운의 표면보다 균질한 분포를 가지는 특성을 이용하여 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여 안개와 하층운을 구별할 수 있도록 함으로써 안개 탐지의 정확도가 높아질 뿐만 아니라 근적외선과 달리 주간에도 높은 관측 신뢰도를 가지는 적외선의 밝기온도 분포를 안개 탐지에 사용함에 따라 주간에도 안개 탐지가 정확하고 원활하게 수행될 수 있게 된다.
본 발명에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템은 기상관측위성과, 위성신호수신기 및, 분석장치로 이루어진다. 기상관측위성은 근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비되어 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 것이고, 위성신호수신기는 기상관측위성으로부터 검출된 정보를 수신받는 것이다. 분석장치는 연산기와 메모리가 구비되는데, 연산기에는 안개 탐지를 위한 분석알고리즘이 프로그래밍되어 있고, 메모리에는 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값이 저장되어 있다. 이와 같은 분석장치는 위성신호수신기로부터 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 입력받아 각 각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포, 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 계산하고, 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 메모리에 저장된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값과 비교하여 안개발생지역을 추정하게 된다. 본 발명에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지방법은 기상정보 검출단계와, 기상정보 수신단계와, 밝기온도 분포 표준편차 비교단계로 이루어진다. 기상정보 검출단계는 근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비된 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 단계이고, 기상정보 수신단계는 위성신호수신기를 이용하여 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 수신받는 단계이다. 밝기온도 분포 표준편차 비교단계는 각각의 정해진 관측지역으로부터 적외선의 세기 및 분포상태를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여, 이를 미리 설정된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값과 비교하여 표준편차 경계값보다 낮은 표준편차를 보이는 지역을 안개 발생지역으로 판정하는 단계이다.
안개, 안개, 하층운, 근적외선, 적외선, 밝기온도, 표준편차, 분산
Description
본 발명은 안개와 하층운의 혼합된 날씨 상태에서 안개 지역만을 구별해 내기 위한 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 안개의 표면이 하층운의 표면보다 균질한 분포를 가지는 특성을 이용하여 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여 안개와 하층운을 구별할 수 있도록 함으로써 안개 탐지의 정확도가 높아질 뿐만 아니라, 근적외선과 달리 주간에도 높은 관측 신뢰도를 가지는 적외선의 밝기온도 분포를 안개 탐지에 사용함에 따라 주간에도 안개 탐지가 정확하고 원활하게 수행될 수 있게 되는 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법에 관한 것이다.
우리나라는 삼면이 바다로 이루어져 있고, 대부분 주요 공항이 해안에 인접해 있다. 따라서, 연안지역에 발생하는 안개는 해상교통과 더불어 항공교통에도 상당한 인명피해와 경제적 손실을 가져오고 있으며, 그중에서도 서해안과 남해안은 섬이 많고 지형이 복잡하여 정확한 안개 지역의 탐지가 요구된다.
이와 같은 안개 지역의 탐지방법으로는 수치모델을 이용한 방법, 지상관측을 통한 방법, 기상위성을 통한 방법 등이 있다.
안개는 그 형성 원인에 따른 분류(예를 들어 이류무와 복사무 등)에서 보는 바와 같이 다양한 조건 하에서 발생하므로, 수치모델을 안개탐지에 활용하는 데는 상당한 한계가 있었다. 더욱이 해상지역에서 발생하는 안개에 대한 수치실험은 해상에서의 관측자료의 부족, 그리고 수치모델 이류항에 의한 비선형 효과로 인하여 안개 탐지의 정확성이 낮았다. 또한 수치모델을 통한 안개 예보는 소요 시간이 길고 미세한 물리 과정을 다루어야 하는 어려움을 내포하고 있었다.
그리고, 지상관측을 통한 안개 탐지는 관측이 가능한 협소한 지역에서만 안개를 탐지할 수 있어 한계가 있었다.
이와 같은 수치모델이나 지상관측을 통한 안개 탐지에 비하여, 기상위성을 통한 방법은 광범위한 지역의 안개 정보를 단시간 내에 제공할 수 있는 반면에, 그 정확성에 있어서는 여전히 많은 개선의 여지가 있었다.
기상위성이 발달하기 시작한 1970년대 이후, 안개를 탐지하기 위한 방법들이 선진국들을 중심으로 활발하게 연구되어 왔고, 위성의 적외선 채널과 근적외선 채널의 밝기온도 차이를 이용한 탐지방법(DCD 방법)이 실용화되었다. 하지만 이 방법은 안개와 하층운을 구별하지 못함으로써 정확도가 상당히 떨어졌다. 또한, 주간에는 근적외선 채널에서 검출되는 근적외선 분포가 외란의 영향을 많이 받아 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있음에 따라 상기 위성의 적외선 채널과 근적외선 채널의 밝기온도 차이를 이용한 탐지방법(DCD 방법)은 야간에만 사용할 수 있는 한계가 있었다.
이에 따라, 미국, 유럽 등에서는 이 문제점을 해결하기 위한 다양한 연구가 진행중에 있으며, 본 발명자도 상기 문제점을 해결하기 위한 연구의 일환으로, 특허출원번호 제10-2007-0100116호 "기상위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법"을 출원한 바 있다.
그런데, 본 발명자에 의해 기출원된 상기 "기상위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법"은 안개와 하층운을 구별할 수 있는 장점이 있으나, 근적외선과 적외선의 밝기온도를 동시에 이용해야 됨에 따라, 야간에만 안개를 정확하게 탐지하게 되는 문제점을 여전히 안고 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 하층운보다 균질한 표면 분포를 가지는 안개의 성질을 이용하여 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여 안개와 하층운을 구별할 수 있도록 함으로써 안개 탐지의 정확도가 높아질 수 있는 새로운 형태의 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 근적외선과 달리 주간에도 높은 관측 신뢰도를 가지는 적외선의 밝기온도 분포를 안개 탐지에 사용함에 따라 주간에도 안개 탐지가 정확하고 원활하게 수행되는 새로운 형태의 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비되어 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 기상관측위성과; 상기 기상관측위성으로부터 검출된 정보를 수신받는 위성신호수신기 및; 안개 탐지를 위한 분석알고리즘이 프로그래밍된 연산기와 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값이 저장된 메모리가 구비되어, 상기 위성신호수신기로부터 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포, 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 계산하고, 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 상기 메모리에 저장된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값과 비교하여 안개발생지역을 추정하는 분석장치를; 포함하되, 상기 분석장치의 메모리는 청정지역과 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값이 더 저장되어 있고; 상기 분석장치의 연산기는 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차가 상기 메모리에 저장된 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차 경계값보다 높은 지역을 청정지역으로 판정하고, 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차 및 상기 청정지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산을 산출하여 상기 메모리에 저장된 상기 청정지역과 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값과 비교하여 안개발생지역을 확정하는 것을 특징으로 한다.
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상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 기상관측위성을 이용한 한반도의 해안지역에 대한 안개 탐지방법에 있어서, 근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비된 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 기상정보 검출단계와; 위성신호수신기를 이용하여 상기 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 수신받는 기상정보 수신단계와; 상기 전체 관측지역을 구성하는 각각의 정해진 관측지역으로부터 적외선의 세기 및 분포상태를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여, 이를 미리 설정된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값인 2.2와 비교하여 상기 표준편차 경계값보다 낮은 표준편차를 보이는 지역을 안개 발생지역으로 판정하는 밝기온도 분포 표준편차 비교단계 및; 각각의 정해진 관측지역에 대한 상기 기상관측위성의 관측결과 청정지역으로 판정된 지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차 정보를 입력받고, 상기 밝기온도 분포 표준편차 비교단계에서 안개 발생지역으로 판정된 지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차 및 상기 청정지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산을 산출한 다음 미리 설정된 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값인 10과 비교하여 안개발생지역을 확정하는 밝기온도차의 차이값 분포 분산값 비교단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 의한 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법에 의하면, 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여 안개와 하층운을 구별할 수 있도록 함으로써 주야간을 불문하고 정확하고 원활하게 안개 탐지을 수행할 수 있으며, 더불어 안개 탐지의 정확도가 높아진다. 이에 따라 안개를 신속하고 정확하게 판별하여 기상예보를 할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법은 안개를 탐지하기 위한 것으로, 특히 안개와 하층운의 혼합된 날씨 상태에서 안개 지역만을 구별해 내기 위한 안개 탐지시스템 및 안개 탐지방법을 제공하는 데 기술적 특징이 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법은 연안지역에서 발생하는 안개인 해무의 탐지에도 적용되어 선박의 운항이나, 해안에 인접해 있는 공항에서의 항공기의 이착륙시 신속하고 정확한 안개발생정보가 제공되도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1과 도 2에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 기상위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상위성을 이용한 안개 탐지시스템을 나타내는 블록개념도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상위성을 이용한 안개 탐지방법을 나타내는 블록개념도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템은 도 1과 같이 기상관측위성과, 위성신호수신기 및 분석장치로 이루어진다.
기상관측위성은 근적외선 채널용 관측 센서와, 적외선 채널용 관측센서가 구비되어 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선과 적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 것으로, 근적외선 채널용 관측센서에서는 일정 파장범위 내의 근적외선을 검출하고, 적외선 채널용 관측센서에서는 일정 파장범위 내의 적외선을 검출한다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상관측위성에서는 3.7μm파장의 근적외선이 검출되고, 11μm파장의 적외선을 검출하게 된다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상관측위성은 상기 근적외선 채널용 관측센서를 통해서는 전체 관측지역을 구성하는 단위격자 각각(이것이 각각의 정해진 관측지역이 됨)으로부터 복사되는 3.7μm파장의 근적외선의 세기를 검출하는 동시에, 각각의 단위격자에서 검출된 근적외선의 세기를 종합하여 근적외선의 분포상태를 검출하게 된다.
마찬가지로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상관측위성은 상기 적외선 채널용 관측센서를 통해서는 전체 관측지역을 구성하는 단위격자 각각(이것이 각각의 정해진 관측지역이 됨)으로부터 복사되는 11μm파장의 적외선의 세기를 검출하는 동시에, 각각의 단위격자에서 검출된 적외선의 세기를 종합하여 적외선의 분포상태를 검출하게 된다.
이와 같은 기상관측위성으로는 극궤도위성이나 정지궤도위성이 이용될 수 있다.
여기서, 한반도 지역에 대한 근적외선의 세기 및 분포상태, 적외선의 세기 및 분포상태를 검출하기 위하여 기상관측위성으로 극궤도위성을 이용하는 경우, 약 705km 상공에서 남북방향으로 지구를 관측하는 극궤도위성으로, 관측범위가 남북방향으로 5000 km, 동서방향으로 2300 km인 Terra 위성을 이용하는 것이 바람직한데, 이와 같은 Terra 위성은 미국 NASA의 지구감시계획(EOS: Earth Obserbing System)에 의해 1999년 12월에 발사된 지구관측위성으로, 고분해능 기상센서인 MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)가 탑재되어 있다.
상기 MODIS 센서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템에서 사용되는 3.7μm파장의 근적외선 채널 및, 11μm파장의 적외선 채널을 포함한 36개의 채널로 구성되며 250 m, 500 m, 1 km의 해상도를 가져 최고 해상도가 250m가 되는데, 이에 따라 시공간 분해능이 뛰어나 안개 탐지의 정밀도와 정확도가 더욱 높아지게 된다.
위성신호수신기는 지상의 관측소에 설치되는 것으로, 상기 기상관측위성으로부터 검출된, 전체 관측지역의 근적외선 세기 및 분포상태, 적외선 세기 및 분포상태 정보 등을 수신받게 된다.
분석장치는 상기 위성신호수신기와 연결되는 것으로, 상기 위성신호수신기로부터 상기 기상관측위성로부터 검출된 전체 관측지역의 근적외선 세기 및 분포상태, 적외선 세기 및 분포상태 정보 등을 입력받게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분석장치는 안개 탐지를 위한 분석알고리즘이 프로그래밍된 연산기와, 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값/청정지역과 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값이 저장된 메모리로 이루어져 있다.
여기서, 연산기에 프로그래밍된 안개탐지를 위한 분석알고리즘은 각각의 정해진 관측지역의 적외선의 세기 정보를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도를 계산하여 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포로부터 표준편차를 산출하는 단계, 상기에서 산출된 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 메모리에 미리 저장된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값과 비교하는 단계, 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차 및 각각의 정해진 관측지역에서 청정지역으로 판정된 지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산을 산출하는 단계, 상기에서 산출된 분산을 메모리에 저장된 상기 청정지역과 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값과 비교하는 단계로 이루어진다.
이와 같은 분석장치는 상기의 단계로 이루어진 분석알고리즘을 거쳐 안개발생지역을 보다 신속하고 정확하게 추정하게 된다.
상기와 같이 구성된 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템을 사용한 안개 탐지방법은 도 2에 도시되어 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상위성을 이용한 안개 탐지방법은 기상정보 검출단계, 기상정보 수신단계, 밝기온도 분포 표준편차 비교단계, 밝기온도차의 차이값 분포 분산값 비교단계로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상정보 검출단계는 근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비된 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으 로부터 복사되는 근적외선과 적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 단계이다.
기상정보 수신단계는 지상의 관측소에 설치되는 위성신호수신기를 이용하여 상기 기상위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선과 적외선의 세기 및 분포상태를 수신받는 단계이다.
밝기온도 분포 표준편차 비교단계는 안개의 표면이 하층운의 표면보다 균질한 분포를 가지는 특성을 이용한 것으로, 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포가 도시된 도 3의 (a)와 (b)에서는 중간값을 중심으로 적외선 밝기온도가 좁은 범위에서 분포되고 있음을 확인할 수 있고, 하층운발생지역의 적외선 밝기온도 분포가 도시된 도 3의 (c)와 (d)에서는 중간값을 중심으로 적외선 밝기온도가 넓은 범위에서 분포되고 있음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차의 수치값은 낮아지고, 하층운발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차의 수치값은 높아지게 되므로, 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차의 수치값으로 안개발생지역과 하층운발생지역을 구분할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 도 3의 (a)는 2001년 3월 19일의 한반도 해안의 안개발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프이고, 도 3의 (b)는 2004년 6월 10일의 한반도 해안의 안개발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프이며, 도 3의 (c)는 2004년 1월 3일의 한반도 해안의 하층운발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프이고, 도 3의 (d)는 2004년 1월 30일의 한반도 해안의 하층운발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프이다.
이를 위하여 본 발명에 따른 밝기온도 분포 표준편차 비교단계는 먼저, 상기 전체 관측지역을 구성하는 각각의 정해진 관측지역의 적외선의 세기 정보를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도를 계산하여 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포로부터 표준편차를 산출하게 된다. 다음으로, 상기에서 산출된 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를, 본 발명에 따른 안개 탐지시스템의 분석장치의 메모리에 미리 설정되어 저장되어 있는 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값과 비교하게 되는데, 각각의 정해진 관측지역에서, 상기 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값보다 낮은 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 보이는 지역을 안개발생지역으로 판정하게 된다.
여기서, 상기 안개발생의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값은 관측지역에 대하여 과거의 장기간에 걸친 관측결과를 토대로 통계적인 방법으로 산출되는데, 안개의 발생이 빈번한 한반도의 서해 및 남해지역에서 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값으로는 2.2를 사용하는 것이 바람직하다.
이는 2001년부터 2006년까지 한반도의 서해 및 남해지역에서 안개발생지역과 하층운 발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출한 자료를 바탕으로 한 것으로 다음의 [표 1]는 한반도의 서해 및 남해지역에서 안개발생지역과 하층운 발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차가 예시되어 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 안개 탐지방법은 밝기온도 분포 표준편차 비교단계에서 근적외선과 달리 주간에도 높은 관측 신뢰도를 가지는 적외선의 밝기온도 분포를 안개 탐지에 사용함에 따라 주간에도 안개 탐지가 정확하고 원활하게 수행된다.
상기의 밝기온도 분포 표준편차 비교단계로부터 안개발생지역을 하층운발생지역과 구분하여 판정하게 되는데, 보다 정확하게 안개발생지역을 하층운발생지역과 구분하여 판정하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안개 탐지방법에서는 밝기온도차 차이값 분포 분산값 비교단계가 수행된다.
이와 같은 밝기온도차 차이값 분포 분산값 비교단계는 먼저, 각각의 정해진 관측지역에 대한 상기 기상관측위성의 관측결과 청정지역으로 판정된 지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차 정보를 입력게 되는데, 이와 같은 청정지역은 상기 기상정보 수신단계에서 수신받는 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태 정보로부터 산출되는 관측지역의 위성사진을 통해 육안으로 판정된다.
이와 달리 별도의 기상관측자료를 통해 청정지역을 판정할 수 있음은 물론이다.
다음으로, 상기와 같이 판정된 청정지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차 정보를 입력받은 다음, 상기 밝기온도 분포 표준편차 비교단계에서 안개 발생지역으로 판정된 지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차 수치값에서 상기 청정지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차 수치값을 빼게 된다. 이에 따라, 상기 밝기온도 분포 표준편차 비교단계에서 안개 발생지역으로 판정된 지역의 밝기온도차와 상기 밝기온도차 비교단계에서 판정된 청정지역의 밝기온도차 사이의 차이값이 산출되는데, 다시 이와 같이 산출된 차이값의 분포에 대한 분산(표준편차의 제곱값)을 산출한다.
그리고, 상기에서 산출된 밝기온도차 차이값의 분포에 대한 분산을 본 발명에 따른 안개 탐지시스템의 분석장치의 메모리에 미리 설정되어 저장된 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값과 비교하게 되는데, 상기 밝기온도 분포 표준편차 비교단계에서 판정된 안개 발생지역의 밝기 온도차 차이값 분포에 대한 분산이 상기 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값보다 낮으면 최종적으로 안개발생지역을 확정하게 된다.
이와 같은 밝기온도차 차이값 분포 분산값으로 안개발생지역을 최종적으로 확정하는 것은 도 4에서 그 근거를 확인할 수 있는데, 안개발생지역의 청정지역에 대한 밝기온도차 차이값 분포가 도시된 도 4의 (a)와 (b)에서는 중간값을 중심으로 밝기온도차 차이값이 좁은 범위에서 분포되고 있음을 확인할 수 있고, 하층운발생지역의 청정지역에 대한 밝기온도차 차이값 분포가 도시된 도 4의 (c)와 (d)에서는 중간값을 중심으로 밝기온도차 차이값이 좁은 범위에서 분포되고 있음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 안개발생지역의 청정지역에 대한 밝기온도차 차이값 분포에 대한 분산의 수치값은 낮아지고, 하층운발생지역의 청정지역에 대한 밝기온도차 차이값 분포에 대한 분산의 수치값은 높아지게 되므로, 청정지역에 대한 밝기온도차 차이값 분포에 대한 분산의 수치값으로 안개발생지역과 하층운발생지역을 구분할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 도 4의 (a)는 2001년 3월 19일의 한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프이고, 도 4의 (b)는 2004년 6월 10일의 한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프이며, 도 4의 (c)는 2004년 1월 3일의 한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프 이고, 도 4의 (d)는 2004년 1월 30일한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밝기온도차 차이값 분포 분산값 비교단계에서 상기 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값은 관측지역에 대하여 과거의 장기간에 걸친 관측결과를 토대로 통계적인 방법으로 산출되는데, 안개의 발생이 빈번한 한반도의 서해 및 남해지역에서 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값으로는 10을 사용하는 것이 바람직하다.
이는 2001년부터 2006년까지 한반도의 서해 및 남해지역에서 안개발생지역과 하층운 발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포에 대한 분산을 산출한 자료를 바탕으로 한 것으로 다음의 [표 2]는 한반도의 서해 및 남해지역에서 안개발생지역과 하층운 발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포에 대한 분산이 예시되어 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법은 각각의 정해진 관측지역에 대한 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값을 이용하여, 안개발생지역을 판단함에 따라, 안개와 하층운을 보다 명확하게 구별할 수 있게 되어 안개 탐지의 정확도가 높아지고 있고, 이로써 안개를 신속하고 정확하게 판별하여 기상예보를 할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템 및 그를 사용한 안개 탐지방법을 상기 한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상위성을 이용한 안개 탐지시스템을 나타내는 블록개념도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기상위성을 이용한 안개 탐지방법을 나타내는 블록개념도;
도 3의 (a)는 2001년 3월 19일의 한반도 해안의 안개발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프;
도 3의 (b)는 2004년 6월 10일의 한반도 해안의 안개발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프;
도 3의 (c)는 2004년 1월 3일의 한반도 해안의 하층운발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프;
도 3의 (d)는 2004년 1월 30일의 한반도 해안의 하층운발생지역에 대한 적외선 밝기온도 분포를 도시된 그래프;
도 4의 (a)는 2001년 3월 19일의 한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프;
도 4의 (b)는 2004년 6월 10일의 한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프;
도 4의 (c)는 2004년 1월 3일의 한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프;
도 4의 (d)는 2004년 1월 30일한반도 해안 안개발생지역의 청정지역에 대한 적외선 밝기온도차 차이값 분포를 도시된 그래프이다.
Claims (7)
- 근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비되어 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 기상관측위성과;상기 기상관측위성으로부터 검출된 정보를 수신받는 위성신호수신기 및;안개 탐지를 위한 분석알고리즘이 프로그래밍된 연산기와 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값이 저장된 메모리가 구비되어, 상기 위성신호수신기로부터 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포, 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 계산하고, 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 상기 메모리에 저장된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값과 비교하여 안개발생지역을 추정하는 분석장치를; 포함하되,상기 분석장치의 메모리는 청정지역과 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값이 더 저장되어 있고;상기 분석장치의 연산기는 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차가 상기 메모리에 저장된 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차 경계값보다 높은 지역을 청정지역으로 판정하고, 각각의 정해진 관측지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차 및 상기 청정지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산을 산출하여 상기 메모리에 저장된 상기 청정지역과 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값과 비교하여 안개발생지역을 확정하는 것을 특징으로 하는 밝기온도 표준편차 판정법에 의한 기상관측위성을 이용한 안개 탐지시스템.
- 기상관측위성을 이용한 한반도의 해안지역에 대한 안개 탐지방법에 있어서,근적외선 채널용 관측센서와 적외선 채널용 관측센서가 구비된 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 검출하는 기상정보 검출단계와;위성신호수신기를 이용하여 상기 기상관측위성으로부터 전체 관측지역으로부터 복사되는 근적외선·적외선의 세기 및 분포상태를 수신받는 기상정보 수신단계와;상기 전체 관측지역을 구성하는 각각의 정해진 관측지역으로부터 적외선의 세기 및 분포상태를 입력받아 각각의 정해진 관측지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차를 산출하여, 이를 미리 설정된 안개발생지역의 적외선 밝기온도 분포에 대한 표준편차 경계값인 2.2와 비교하여 상기 표준편차 경계값보다 낮은 표준편차를 보이는 지역을 안개 발생지역으로 판정하는 밝기온도 분포 표준편차 비교단계 및;각각의 정해진 관측지역에 대한 상기 기상관측위성의 관측결과 청정지역으로 판정된 지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차 정보를 입력받고, 상기 밝기온도 분포 표준편차 비교단계에서 안개 발생지역으로 판정된 지역의 근적외선·적외선의 밝기온도차 및 상기 청정지역에 대한 근적외선·적외선의 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산을 산출한 다음 미리 설정된 안개발생지역의 근적외선·적외선 밝기온도차의 차이값 분포에 대한 분산 경계값인 10과 비교하여 안개발생지역을 확정하는 밝기온도차의 차이값 분포 분산값 비교단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상위성을 이용한 안개 탐지방법.
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