KR101534620B1 - 해상 유출유 탐지 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해상 유출유의 탐지할 수 있는 방법에 대한 것이다. 본 발명에 따른 해상 유출유 탐지방법은 인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 단계와; 외부로부터 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 단계와; 상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 단계와; 상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 단계와; 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계를 포함한다. 이에 의해 신뢰성 높은 해상 유출유의 탐지가 가능하다.
Description
본 발명은 해상 유출유 탐지 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신뢰성 높은 해상 유출유의 탐지 방법 및 장치에 대한 것이다.
선박에는 엔진기관의 동력을 이용하여 추진되는 관계로 연료를 저장, 공급하기 위한 기름탱크가 구비되는데, 이러한 선박이 암초에 부딪히거나 다른 선박과의 충돌 등에 의하여 기름탱크가 파손되어 기름이 외부로 유출되는 일이 발생한다. 이러한 기름의 유출은 해양을 오염시켜 해양의 생태계를 파괴하고 연근해 자원을 고갈시키며 양식 어류들이 폐사시키는 등 심각한 문제를 발생시키며, 특히, 대형 선박, 유조선 등의 경우 상기와 같은 문제점이 더욱 심각하게 나타난다.
따라서, 상기와 같은 기름 유출에 의한 해양 오염을 줄이기 위하여 일반적으로 오일 펜스를 설치하여 기름의 확산을 억제하고, 유화제로 기름을 분해하여 침전시키는 대책 등이 수행하고 있다. 이러한 대책들을 수행하고, 기름의 확산 지역을 예상하기 위해서는 해양의 기름 유출 범위의 조속한 예측이 필요하다.
해양의 기름 유출 범위를 파악하는 방법으로서, 일반적으로 항공기나 인공위성으로부터 촬영된 광학 이미지 사진을 이용하여 일반 해수의 색상과 기름 유출된 지역의 해수의 색상을 직접 눈으로 판독하여 구분하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 관측영역 및 기상조건 등의 제약으로 인하여 실용화된 시스템은 거의 없다. 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 유럽 등 선진국에서는 능동형 원격탐사기법을 도입하여 해상 감시체계를 구축, 운용 중에 있다. 그러나, 위성정보만을 이용하여 기름 탐지 및/또는 경보를 발령하는 경우, 해양기상과 해수면에서 발생하는 다양한 현상에 의한 오류가 많이 발생하고 있다.
특히, 옅은 기름띠가 형성된 해수의 경우 일반 해수와 구분이 모호하거나 어려운 경우가 많고, 또한 기름이 유출된 해수와 일반 해수의 구분이 육안에 의한 판별로 이루어지기 때문에 상기 구분 과정에서 시간 및 비용이 발생하며, 기름 유출 범위를 대략적으로 해수의 색을 보고 판독하기 때문에 정확한 범위를 도출하지 못하고 기름이 유출된 대략적인 범위만을 예상하여 기름 유출에 대한 대책을 실행하고 있는 실정이다.
따라서, 최근에는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 인공위성을 통한 원격탐사자료를 이용하여 기름유출을 감시하는 방법이 사용되고 있다. 이 방식은 인공위성을 통해 해당 영역에 대한 전파특성을 수신하고, 해당 영역의 전파특성을 분석하여 해당 영역에 대한 기름유출이 발생하였는지 여부를 탐지한다. 그러나, 상기 원격탐사자료의 경우에는, 실제 기름유출 영역과 기름유출이 아닌 영역이 함께 포함되어 표시되는 경우가 많은 문제점을 가진다. 이는 원격탐사자료를 이용한 기름유출 탐지방법은 인공위성을 통한 해당 영역의 전파 특성을 이용하여 기름유출 여부를 탐지하는 것인데, 상기 전파특성은 유출된 기름의 특성에 의해 달라질 뿐만 아니라, 해류, 바람, 자연유막, 기타 오염 등과 변수들에 의해서도 달라지기 때문에 실제로 기름띠가 아님에도 불구하고 상기 기재된 변수들에 의해 마치 기름유출이 발생한 경우와 동일한 전파특성이 발견될 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 신뢰성 높은 해상 유출유의 탐지를 수행할 수 있는 해상 유출유의 탐지방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 해상 유출유 탐지방법에 있어서, 인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 단계와; 외부로부터 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 단계와; 상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 단계와; 상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 단계와; 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계를 포함하고, 상기 수치해석 이론모델링 데이터는 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파 및 입사각을 복수 개의 값을 갖는 변수로 적용하여 상기 유출유의 두께, 점성, 유전율 변화에 따라 나타나는 전자파 산란을 나타내는 후방산란계수를 산출하여 해상 유출유 영역을 추정하고, 상기 해상 유출유 추적단계는 기름 입자 이동 추적 방법을 이용하여 상기 해상 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 해상 유출유의 이동범위를 추적하며, 상기 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계는 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터와 일치하며 상기 해상 유출유 추적단계에서 생성된 해상 유출유 이동범위에 포함되는 영역을 해상 유출유 발생 확정영역으로 특정하는 것을 특징으로 하는 해상 유출유 탐지방법에 의해 달성된다.
상기 전파특성데이터는, 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파, 입사각, 및 상기 입사각에 따른 해상 표면에 대한 후방산란계수 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 해상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 조석, 조류의 속도 및 방향, 및 해류의 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 기상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 풍속 및 풍향에 대한 정보를 포함한다.
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상기 해상 유출유 추적단계는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역에서 상기 유출유의 위치를 가상 입자 데이터로 가공하는 단계와; 상기 수신되는 해상 정보 및 기상 정보와, 풍속 영향 반영 비율값을 이용하여 상기 가상 입자의 이동을 추정함으로써 상기 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하는 단계를 더 포함한다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 해상 유출유 탐지 및 추적장치에 있어서, 인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 제1수신부와; 외부로부터 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 제2수신부와; 상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 모델링부와; 상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 유출유 추적부와; 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 유출유 탐지부를 포함하고,
상기 모델링부는 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파 및 입사각을 복수 개의 값을 갖는 변수로 적용하여 상기 유출유의 두께, 점성, 유전율 변화에 따라 나타나는 전자파 산란을 나타내는 후방산란계수를 산출하여 유출유 영역을 추정하여 상기 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하고, 상기 유출유 추적부는 기름 입자 이동 추적 방법을 이용하여 상기 해상 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하며, 상기 유출유 탐지부는 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터와 일치하며 상기 유출유 추적부에서 생성된 해상 유출유 이동범위에 포함되는 영역을 해상 유출유 발생 확정영역으로 특정하는 것을 특징으로 하는 해상 유출유 탐지장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 모델링부는 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파 및 입사각을 복수 개의 값을 갖는 변수로 적용하여 상기 유출유의 두께, 점성, 유전율 변화에 따라 나타나는 전자파 산란을 나타내는 후방산란계수를 산출하여 유출유 영역을 추정하여 상기 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하고, 상기 유출유 추적부는 기름 입자 이동 추적 방법을 이용하여 상기 해상 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하며, 상기 유출유 탐지부는 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터와 일치하며 상기 유출유 추적부에서 생성된 해상 유출유 이동범위에 포함되는 영역을 해상 유출유 발생 확정영역으로 특정하는 것을 특징으로 하는 해상 유출유 탐지장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 전파특성데이터는, 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파, 입사각, 및 상기 입사각에 따른 해상 표면에 대한 후방산란계수 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 해상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 조석, 조류의 속도 및 방향, 및 해류의 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 기상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 풍속 및 풍향에 대한 정보를 포함한다.
상기 유출유 추적부는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역에서 상기 유출유의 위치를 가상 입자 데이터로 가공하고, 상기 수신되는 해상 정보 및 기상 정보와, 풍속 영향 반영 비율값을 이용하여 상기 가상 입자의 이동을 추정함으로써 상기 유출유의 이동속도 및 범위 중 적어도 어느 하나를 추적한다.
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이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 신뢰성 높은 해상 유출유의 탐지 방법 및 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 유출유 탐지 방법의 개략적인 플로우차트이고,
도 2는 도 1의 방법을 개념적인 이미지로서 시하고 있으며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 유출유 탐지장치의 제어블록도이다.
도 2는 도 1의 방법을 개념적인 이미지로서 시하고 있으며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 유출유 탐지장치의 제어블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 유출유 탐지방법의 개략적인 플로우차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 유출유 탐지 및 추적방법은, 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신단계(S100)와, 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신단계(S200)와, 상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성단계(S300)와, 상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 단계 (S400)와, 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계 (S500)를 포함한다.
상기 S100단계는, 인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 단계이다. 상기 원격탐사정보는, 광학센서 또는 마이크로웨이브 센서로부터 획득되는 이미지 데이터 및 전파특성데이터 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 광학센서 또는 마이크로웨이브 센서로부터 획득되는 이미지 데이터는, 예를 들어, 다중분광카메라(multi-spectral camera)로부터 획득되는 광학 이미지 데이터(optical image) 또는 합성개구레이더(SAR)로부터 획득되는 SAR 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 이미지 데이터에는, 해당 이미지 데이터에 대응하는 지역위치정보도 함께 포함될 수 있다. 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터의 경우, 실제 유출유 영역의 이미지뿐만 아니라 해류, 바람, 자연유막, 기타 오염 등에 의한 영역의 이미지가 공존하고 있으며, 이들 양자의 이미지는 비슷한 휘도로 표현되어 육안으로 구분하기는 어렵다.
또한 상기 전파특성데이터는, 해당 데이터의 획득 시간, 인공위성에 마련되는 레이더 주파수, 주사폭, 레이더 편파, 레이더 입사각, 입사각에 따른 해상 표면에서의 후방산란계수 등을 포함할 수 있다.
이러한 원격탐사정보는 해상 유출유이 발생된 시점(T0)로부터 소정 시간이 경과된 제1시간(T1)에 수신되는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역에 대한 정보이다. 예를 들어, 해상 유출유가 발생된 시점(T0)으로부터 소정 시간이 경과된 시간(T1), 예를 들어 10분, 20분, 30분, 40분, 50분, 60분, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 7시간, 8시간, 9시간, 10시간, 20시간, 30시간, 40시간, 50시간, 60시간, 70시간, 80시간, 90시간, 100시간… 이후의 시간에 수신되는 정보를 포함할 수 있다.
상기 S200단계는, 외부로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 단계이다. 상기 해상 유출유 발생 영역의 해상정보 및 기상정보는, 다양한 경로로부터 수신할 수 있는바, 예를 들어 상기 해상정보는 국립해양조사원(Korea Hydrographic and Ocenographic Administration) 등 각국의 해상정보 제공기관으로부터 각 영해에 대한 해상정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기상정보는 기상청(Korea Meteorological administration)으로부터 풍속 및 풍향에 대한 정보를 수신할 수 있으며, 이러한 기상정보 역시 한국의 기상청에 대응하는 각국 기상청으로부터 해당 국가의 기상정보를 수신할 수도 있다. 또한, 기상정보는, 인공위성으로부터 조사 희망 영역의 기상정보를 수신할 수 있다.
상기 해상정보는, 상기 유출유 발생영역의 조석, 조류의 속도 및 방향, 및 해류의 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 기상정보는 상기 유출유 발생영역의 풍속 및 풍향에 대한 정보를 포함한다.
상기 S100단계와 마찬가지로, 상기 해상정보 및 상기 기상정보는 해상 유출유이 발생된 시점(T0)로부터 소정 시간이 경과된 제1시간(T1)에 수신되는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역에 대한 정보이다. 예를 들어, 해상 유출유가 발생된 시점(T0)으로부터 소정 시간, 예를 들어 10분, 20분, 30분, 40분, 50분, 60분, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 7시간, 8시간, 9시간, 10시간, 20시간, 30시간, 40시간, 50시간, 60시간, 70시간, 80시간, 90시간, 100시간… 이후의 시간(T1)에 수신되는 정보를 포함할 수 있으며, 이는 임의적으로 설정될 수 있는 것으로서 상기 기재된 각 정보를 제공하는 제공처에서 제공되는 시간이 될 수 있다.
상기 S300단계는, 상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 단계이다.
상기 수치해석 이론모델링 데이터는, 상기 S100단계에서 상기 제1시간에 수신된 전파특성데이터 중 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파 및 입사각을 복수 개의 값을 갖는 변수로 적용하여 상기 유출유의 두께, 점성, 유전율 변화에 따라 나타나는 전자파 산란을 나타내는 후방산란계수를 산출하여 유출유 영역을 추정한 데이터이다.
상기 수치해석 이론모델링 데이터의 생성단계는, 상기 해상 유출유의 후보 영역에 대응하는 바다 표면의 레이더 산란에 대한 수치해석적 모델링 데이터이다. 상기 수치해석 이론모델링 데이터의 생성단계는 다음의 서브 단계들을 포함할 수 있다: 풍속에 따라서 불규칙적인 거칠기를 갖는 바다표면을 생성하는 단계와; 서로 다른 표면 거칠기, 기름층의 두께와 유전율, 주파수, 편파, 입사각의 조합으로 이루어진 다양한 형태의 기름 유출 바다에 대한 레이더 후방산란계수를 계산하는 단계를 포함한다. 상기 바다표면을 생성하는 단계는, 기름층에 비하여 유전율이 높은 거친 바닷물 표면 상에, 바닷물보다 유전율이 낮은 기름층을 두어 기름이 유출된 바다 표면을 생성하는 것이다. 또한 상기 후방산란계수를 계산하는 단계는, 모멘트 법(method of moments) 또는 몬테카를로(Monte-carlo) 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 S300단계에서 생성된 수치해석 이론모델링 데이터는 수치적 데이터의 형태로서, 소정의 임계치보다 높은 수치를 나타내는 부분은 기름 유출된 것으로 추정될 수 있고, 소정 임계치보다 낮은 수치를 나타내는 부분은 기름 유출이 되지 않은 것으로 추정될 수 있다.
S400단계는, S100단계에서 제1시간에 수신되는 원격탐사데이터 및 S200단계에서 제1시간에 수신되는 해상정보 및 기상정보 에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 단계이다. 상기 S400단계는, 기름 입자 이동 추적 방법을 이용하여 상기 해상 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하는 단계이다. 상기 기름 입자 이동 추적 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 알려진 방법을 이용할 수 있다. 또는 다음과 같은 방법을 이용할 수도 있다.
상기 S400단계는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역에서 상기 유출유의 위치를 가상 입자 데이터로 가공하는 단계(S410)와; 상기 수신되는 해상 정보 및 기상 정보와, 풍속 영향 반영 비율값을 이용하여 상기 가상 입자의 이동을 추정함으로써 상기 유출유의 이동속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하는 단계(S420)를 포함할 수 있다. 상기 S410단계는, 다시 상기 원격탐사정보 중 이미지 데이터로부터 상기 유출유의 위치에 대응하는 가상입자를 추출하는 단계(S411)와; 상기 이미지 데이터의 공간 해상도에 기초하여 소정 크기를 가지는 격자 셀을 이용하여 상기 추출된 가상입자의 위치좌표를 설정하는 단계(S413)를 더 포함할 수도 있다.
상기 S420단계의 가상입자 이동추정은 하기 수학식 1에 기초하여 이루어진다.
[수학식 1]
여기에서, Voil은 가상입자 이동속도(velocity of virtual particle), Vcurrent는 해류 속도 (velocity of current), Vwind는 바람 속력(wind speed), Q는 풍속 영향 반영 비율값(wind drift factor)을 의미한다. Voil 및 Vcurrent는 속도값으로 속력 및 방향을 갖는 벡터 성분의 값이다. Vcurrent는 상기 S200단계로부터 수신되는 정보로부터 취득될 수 있다. Vwind는 바람 속력을 나타내는 것이고, Q는 풍속 영향 반영 비율값으로서, Vwind의 크기를 얼마나 반영시킬 것인가를 결정하는 인자값이 된다. 그러므로, 상기 수학식 1은 상기 가상입자가 위치하는 해상 영역(유출유 영역)의 표면 해류의 속도에 풍속의 영향을 반영하여 상기 가상입자가 이동하는 방향 및 속도를 추정함으로써 가상입자의 이동범위를 추적하는 것이다.
이때, 상기 Q(풍속 영향 반영 비율값, wind drift factor)은 0.01 내지 0.06의 다양한 범위를 가지고 있으며 (Lehr WJ, Simecek-Beatty D (2000) The relation of Langmuir circulation processes to the standard oil spill spreading, dispersion, and transport algorithms. Spill Sci Technol Bull 6 (3/4): 247-253; Abascal AJ, Castanedo S, Mendez FJ, Medina R, Losada IJ (2009) Calibration of a Lagrangian transport model using drifting buoys deployed during the Prestige oil spill. J Coastal Res 25(1): 80-90; Lange P, Huhnerfuss H (1978) Drift response of monomolecular slicks to wave and wind action. J Phys Oceanogr 8(1): 142-150), 일반적으로 0.03으로 고정된 값을 사용하고 있다(Spaulding ML (1988) A state-of-the-art review of oil spill trajectory and fate modeling. Oil Chem Pollut 4 (1): 39-55; Fingas MF (1999) The evaporation of oil spills: development and implementation of new prediction methodology. Int Oil Spill Conf Proc, 1999 (1): 281-287; IMO (1988) Manual on Oil Pollution Section IV. London, England: International Maritime Organization (IMO)).
S400단계에서 생성되는 추적 데이터는, 상기 해상 유출유의 확산 방향에 대한 정보를 알려줄 수 있다. 즉, 최초 유출 발생 시점으로서 예를 들어, 동남쪽으로 흐르는 방향이라는 정보를 알려줄 수 있다. 상기 기재된 방법에 의하여 가상입자 추적을 실시하는 경우, 가상입자의 속도를 계산할 수 있으며 이는 가상입자의 속력 및 방향을 알려주는 벡터성분으로 표현될 수 있기 때문에, 유출유의 이동 방향에 대한 정보를 확인할 수 있다.
S300단계와 S400단계는 그 선후가 바뀌어도 상관이 없으며, 동시에 진행하여도 무방하다.
S500단계는, 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계이다.
상기 언급한 바와 같이, S100단계에서 수신된, 제1시간에 인공위성으로부터 수신된 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터에는, 실제 유출유 영역의 이미지뿐만 아니라 해류, 바람, 자연유막, 기타 오염 등에 의한 영역의 이미지가 공존하고 있으며, 이들 양자의 이미지는 비슷한 휘도로 표현되어 육안으로 구분하기는 어렵다. 이러한 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지데이터는 도 2의 (A)와 같다. 따라서, 도 2의 (A)를 참조하면, S100단계로부터 수신되는 원격탐사데이터에는 유출유 후보 영역들(A, B, C, D, E)를 포함하고 있다.
S200단계에서 제1시간에 수신되는 해상정보 및 기상정보 및 S100단계에서 제1시간에 수신되는 전파특성정보를 이용하여 S300단계에서 설명한 바와 같이 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하고, 이는 도 2의 (B)에서 보는 바와 같다.
도 2의 (B)는 수치해석 이론모델링 데이터의 수치 데이터를 쉽게 설명하기 위하여 이미지화하여 나타낸 도면으로서, 수치해석 이론모델링 데이터에 따라 기름 유출로 추정할 수 있는 후보영역들은 A’ 및 E’를 포함할 수 있다. 상기 S300 단계에서 설명한 바와 같이, 수치해석 이론모델링 데이터는 수치적 데이터의 형태를 띄는 것으로서 소정 임계치보다 높은 수치를 나타내는 부분은 기름 유출된 것으로 추정하고 소정 임계치보다 낮은 수치를 나타내는 부분은 기름 유출이 되지 않은 것으로 추정하게 되는데, 도 2의 B에 의할 경우 도 2의 (A)의 후보영역들 (A, B, C, D, E) 중에서 A’ 및 E’영역만이 기름 유출된 것으로 추정되고 있다.
여기에서는 본 발명의 이해를 개념적인 이해를 돕고자 도식화된 이미지로 표현되어 원격탐사데이터 상의 A 영역과 수치해석 이론모델링 데이터 상의 A’영역의 크기와 위치와 동일한 것으로 표현되었으나, 실질적으로 수치해석 이론모델링 데이터 상의 A’영역의 크기는 원격탐사데이터 상의 A 영역 보다 크거나 작을 수도 있다. 이는 원격탐사데이터 상의 E영역도 마찬가지다. 이렇게 서로 그 영역의 크기가 다른 경우에는 후에 유출유 발생 확정영역 특정 시에 원격탐사데이터 상의 영역과 수치해석적 이론모델링 데이터 상의 영역이 중첩되는 영역만을 특정하거나 또는 수치해석적 이론모델링 데이터 상의 영역을 기준으로 특정할 수 있다.
도 3의 (C )는 유출유 추적을 쉽게 설명하기 위하여 이미지화하여 나타낸 도면으로서, S400단계에서 언급한 바와 같이 유출유 추적은 기름입자 추적방법에 의하여 소정의 속력 및 방향을 가지는 벡터 성분으로서 표현될 수 있어 기름입자가 확산되는 일련의 방향에 대한 정보를 포함하고 있다. 이러한 방향에 대한 정보는 도 3의 (C )의 좌측 상단에서 우측 하단으로 흐르는 방향정보로 보여지고 이로인하여 유출유 추적단계에 의하여 추적되는 유출유의 개략적인 방향에 따른 기름 유출 후보 영역은 A’’ 및 C’’ 영역만을 포함한다.
따라서, 상기 수치해적 이론모델링 데이터(도 2의 (B)) 와 유출유 추적 데이터(도2의 (C ))에 기초하여 상기 원격탐사데이터(도 2의 (A))에 포함된 유출유 발생 후보영역들(A 내지 E) 중에서 상기 수치해적 이론모델링 데이터(도 2의 (B)) 와 유출유 추적 데이터(도2의 (C ))와 일치되는 영역만을 유출유 발생 확정영역(도 2의(D)의 A’’’)으로 특정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 원격탐사데이터에 포함된 유출유 정보이외의 다양한 오류정보들은 수치해석적 이론모델링 데이터 와 유출유 추적 데이터를 통하여 제거되어, 해상 유출유의 탐지가 정확도가 향상되어 신뢰도가 상승되는 효과를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 유출유 탐지장치(100)에 대한 것으로서, 제1수신부(110), 제2수신부(120), 모델링부(130), 유출유 추적부(140) 및 유출유 탐지부(150)를 포함한다. 상기 해상 유출유 탐지장치(100)는, 도 1 및도 2를 통하여 설명한 해상 유출유 탐지 방법을 수행하는 전자장치로서 어떠한 형태의 전자장치를 포함할 수 있으며, 상기 도 1 및도 2를 통하여 설명한 해상 유출유 탐지방법을 수행할 수 있는 프로그램이 설치된 전자장치를 포함할 수 있다.
상기 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 저장되어 컴퓨터로 읽혀짐으로써 그 기능을 수행하고, 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진 자에서 공지되어 사용 가능할 것일 수 있으며, 예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다.
또한, 상기 프로그램은 상기 매체에 의해 컴퓨터에 읽혀질 수 있는 것뿐만 아니라, 인트라넷이나 인터넷 등의 통신망을 통해 정보를 전송할 수 있는 서버 시스템에 저장되어 컴퓨터로 전송될 수도 있고, 상기 서버 시스템에서 상기 프로그램을 컴퓨터로 전송하지 않고 컴퓨터가 상기 서버 시스템으로 접근하여 상기 서버 시스템상에서 상기 프로그램을 수행할 수 있는 플랫폼을 제공할 수도 있다.
제1수신부(110)는, 인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 것으로서, 도 1의 S100단계에 대응하는 기능을 수행하고,
제2수신부(120)는 외부로부터 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 것으로서, 도 1의 S200단계에 대응하는 기능을 수행하고,
모델링부(130)는 상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 것으로서, 도 1의 S300단계에 대응하는 기능을 수행하고,
유출유 추적부(140)는 상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 것으로서 도 1의 S400단계 대응하는 기능을 수행한다.
유출유 탐지부(150)는 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 것으로서, 도 1의 S500단계에 대응하는 기능을 수행한다.
따라서, 각 구성요소는 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로, 여기에서 중복되는 설명은 생략되도록 한다.
또한 도 3에는 도시되지 않았으나, 상기 유출유 탐지장치(100)는 디스플레이부(미도시)를 더 포함하고 있어 상기 특정된 해상 유출유 발생 영역을 이미지로서 표시할 수 도 있으며, 또한 통신부(미도시)를 포함하고 있어 제2의 전자장치로 상기 특정된 해상 유출유 발생 영역에 대응하는 데이터를 전송할 수도 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100: 해상 유출유 탐지장치
110: 제1수신부
120: 제2수신부
130: 모델링부
140: 유출유 추적부
150: 유출유 탐지부
110: 제1수신부
120: 제2수신부
130: 모델링부
140: 유출유 추적부
150: 유출유 탐지부
Claims (12)
- 해상 유출유 탐지방법에 있어서,
인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 단계와;
외부로부터 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 단계와;
상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 단계와;
상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 단계와;
상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계를 포함하고,
상기 수치해석 이론모델링 데이터는 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파 및 입사각을 복수 개의 값을 갖는 변수로 적용하여 상기 유출유의 두께, 점성, 유전율 변화에 따라 나타나는 전자파 산란을 나타내는 후방산란계수를 산출하여 해상 유출유 영역을 추정하고,
상기 해상 유출유 추적단계는 기름 입자 이동 추적 방법을 이용하여 상기 해상 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 해상 유출유의 이동범위를 추적하며,
상기 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 단계는 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터와 일치하며 상기 해상 유출유 추적단계에서 생성된 해상 유출유 이동범위에 포함되는 영역을 해상 유출유 발생 확정영역으로 특정하는 것을 특징으로 하는 해상 유출유 탐지방법. - 제1항에 있어서,
상기 전파특성데이터는,
상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파, 입사각, 및 상기 입사각에 따른 해상 표면에 대한 후방산란계수 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 해상 유출유 탐지 방법. - 제2항에 있어서,
상기 해상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 조석, 조류의 속도 및 방향, 및 해류의 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 기상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 풍속 및 풍향에 대한 정보를 포함하는 것인 해상 유출유 탐지방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 해상 유출유 추적단계는,
상기 해상 유출유 발생 후보영역에서 상기 유출유의 위치를 가상 입자 데이터로 가공하는 단계와;
상기 수신되는 해상 정보 및 기상 정보와, 풍속 영향 반영 비율값을 이용하여 상기 가상 입자의 이동을 추정함으로써 상기 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하는 단계를 더 포함하는 것인 해상 유출유 탐지방법. - 해상 유출유 탐지 및 추적장치에 있어서,
인공위성으로부터 해상 유출유 발생 후보영역의 이미지 데이터 및 전파특성데이터를 포함하는 원격탐사정보를 수신하는 제1수신부와;
외부로부터 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 해상 정보 및 기상 정보를 수신하는 제2수신부와;
상기 전파특성데이터 및 상기 해상 정보와 기상 정보를 이용하여 상기 해상 유출유에 의한 전파특성에 대한 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하는 모델링부와;
상기 원격탐사정보 및 상기 해상 정보와 상기 기상정보에 기초하여 상기 해상 유출유의 이동 범위를 추적하는 추적 데이터를 생성하는 유출유 추적부와;
상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터 및 상기 추적 데이터에 기초하여 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 해상 유출유 발생 확정영역을 특정하는 유출유 탐지부를 포함하고,
상기 모델링부는 상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파 및 입사각을 복수 개의 값을 갖는 변수로 적용하여 상기 유출유의 두께, 점성, 유전율 변화에 따라 나타나는 전자파 산란을 나타내는 후방산란계수를 산출하여 유출유 영역을 추정하여 상기 수치해석 이론모델링 데이터를 생성하고,
상기 유출유 추적부는 기름 입자 이동 추적 방법을 이용하여 상기 해상 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하며,
상기 유출유 탐지부는 상기 해상 유출유 발생 후보 영역 중에서 상기 생성된 수치해석 이론모델링 데이터와 일치하며 상기 유출유 추적부에서 생성된 해상 유출유 이동범위에 포함되는 영역을 해상 유출유 발생 확정영역으로 특정하는 것을 특징으로 하는 해상 유출유 탐지장치. - 제7항에 있어서,
상기 전파특성데이터는,
상기 인공위성 레이더의 주파수, 편파, 입사각, 및 상기 입사각에 따른 해상 표면에 대한 후방산란계수 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 해상 유출유 탐지장치. - 제8항에 있어서,
상기 해상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 조석, 조류의 속도 및 방향, 및 해류의 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 기상 정보는, 상기 해상 유출유 발생 후보영역의 풍속 및 풍향에 대한 정보를 포함하는 것인 해상 유출유 탐지장치. - 삭제
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 유출유 추적부는,
상기 해상 유출유 발생 확정영역에서 상기 유출유의 위치를 가상 입자 데이터로 가공하고,
상기 수신되는 해상 정보 및 기상 정보와, 풍속 영향 반영 비율값을 이용하여 상기 가상 입자의 이동을 추정함으로써 상기 유출유의 이동 속도 및 방향 중 적어도 어느 하나를 추적하는 것인 해상 유출유 탐지장치.
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