KR101936586B1 - System for mapping river water-bloom map using data for detecting by gps-based random sampling, and method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 녹조지도 작성 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 저수지 또는 하천에서 발생하는 녹조의 공간적 분포특성 및 시간적 이동특성을 측정하기 위해 GPS-기반 자율주행 무인비행체에서 무작위 샘플링(Random Sampling)에 의해 측정된 초분광센서 영상에서 추론된 조류지수(Algae Factor: AF)와 GPS-기반 이동형 무인부체에서 무작위 샘플링에 의해 측정된 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌(Phycocyanin) 농도를 이용하여 고해상도 녹조지도를 작성하는, GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a green tract mapping system, and more particularly to a GPS-based autonomous navigation unmanned aerial vehicle for measuring the spatial distribution characteristics and temporal movement characteristics of green tides occurring in reservoirs or rivers by random sampling Using the Algae Factor (AF) deduced from the measured ultrasound sensor image and the concentration of chlorophyll-a or phycocyanin measured by random sampling in the GPS-based mobile unmanned body, The present invention relates to a system and a method for mapping a green tide map using data measured by a GPS-based random sampling method.
최근 기후변화 등에 따른 하천 및 호소의 물리적 환경, 예를 들면, 유수 체류시간 등이 급변함으로써 상수원 전용댐이나 저수지에서 발생하는 조류(Algae)가 심각하게 사회적인 문제점으로 대두되고 있다. 특히, 녹조 현상은 수중에 살고 있는 조류 중에서도 남조류가 대량 증식하는 것을 말한다. 이러한 조류가 하천 또는 저수지에 대량 증식하면 수체 내의 산소 고갈로 인해 어패류 질식사고뿐만 아니라 정수장 유입원수에서 이취미 문제 유발, 모래여과지의 여과기능 저하 및 조류 독성물질로 인한 인체 유해성 문제를 야기할 수 있다.Recently, the physical environment of rivers and lakes due to climate change, for example, sudden change in water retention time, has led to serious social problems such as algae occurring in dams dedicated for water supply or reservoirs. In particular, the green algae phenomenon refers to the mass proliferation of algae among algae living in the water. If these algae are mass-grown in rivers or reservoirs, it may lead to problems such as fisheries and fisheries accidents due to depletion of oxygen in water bodies, inducing this hobby problem in the source water of the water purification plant, deteriorating the filtering function of the sand filter and toxicity to human body due to algae toxic substances .
이러한 녹조 분포의 조사를 위해 가장 널리 사용되고 있는 방법은 클로로필-a(Chlorophyll-a) 또는 피코시아닌(Phycocyanin) 농도를 활용하는 것이다. 이러한 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도는 하천 또는 저수지의 녹조 발생정도를 간접적으로 확인할 수 있는 지표로 사용되고 있다.The most widely used method for studying this greenhouse distribution is to utilize Chlorophyll-a or Phycocyanin concentrations. These chlorophyll-a concentrations or phycocyanin concentrations are used as indices for indirectly confirming the occurrence of green tides in rivers or reservoirs.
국내의 경우, 정부가 전국 28개 하천 및 호소를 대상으로 조류경보제를 운영하고 있는데, 이러한 조류경보제의 도입 목적은 『수질 및 수생태계 보전에 관한 법률』 제21조에 근거하여 녹조 발생시 관계기관에서 조치를 취하여 수돗물을 안정적으로 공급하기 위한 것으로, 녹조 발생 정도에 따라 관심/경계/대발생으로 구분하여 발령하는 제도이다. 이러한 조류경보제의 운영에도 불구하고 녹조 문제는 점차 심화되고 있는 실정이다.In Korea, the government operates a bird alert system for 28 rivers and lakes across the country. The purpose of introducing the bird alert system is based on
통상적으로, 하천 수질 모니터링은 보 1개의 대표지점에서 측정하고 있기 때문에 측정범위가 넓어지는 경우 또는 대규모 하천에 인접한 소하천의 접합지점이 많아서 오염물질의 유입이 추가 유입하는 경우, 샘플링 지점을 추가하여 감시하는 등 하천 수질 모니터링의 효율성이 떨어질 수 있고, 하천 전체에 대한 공간적 분포를 파악하기는 어렵다. 이에 따라, 녹조의 공간적 분포를 파악하기 위한 수질 모니터링에 관한 연구가 진행중에 있다.In general, river water quality monitoring is performed at a representative point of the river. Therefore, when the measurement range is widened, or when there is a lot of junction points of a small river adjacent to a large river, The efficiency of monitoring the water quality of the river can be reduced, and it is difficult to grasp the spatial distribution of the whole stream. Therefore, research on water quality monitoring for understanding the spatial distribution of green tide is underway.
한편, 선행 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1328026호에는 "수심별 프로파일링 기법을 활용한 수환경 모니터링 시스템 및 수환경 모니터링 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.On the other hand, as a prior art, Korean Patent No. 10-1328026 discloses an invention entitled " a water environment monitoring system and a water environment monitoring method utilizing a depth-dependent profiling technique " do.
도 1은 종래의 기술에 따른 수심별 프로파일링 기법을 활용한 수환경 모니터링 시스템의 개략적인 구성도이다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water environment monitoring system utilizing a depth-profiling profiling technique according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 수심별 프로파일링 기법을 활용한 수환경 모니터링 시스템은, 지속적인 모니터링이 필요한 하천, 호소, 저수지 및 해역 등의 수체를 대상으로 모니터링하기 위한 시스템으로서, 채수 본체(21), 스트레이너(22) 및 채수 밸브(23)를 포함하며, 수체의 바닥(2)에 고정 설치되거나 수체 상부로부터 바닥에 근접하는 수심까지 하방으로 설치되는 지지체(10); 상기 지지체(10)에 구비되어 수체의 수심별로 시료를 채수하는 채수 장치(20); 상기 채수 장치(20)에서 채수된 수심별 시료를 제공받아 수환경 영향인자를 측정하는 수환경 측정장치(30); 상기 채수 장치(20)와 수환경 측정장치(30)를 제어하는 제어부; 및 상기 수환경 측정장치(30)의 측정 결과를 분석하여 수심별, 시계열별 프로파일을 분석하는 프로파일 분석장치(40)를 포함하여 구성된다. 또한, 도면부호 31은 수위계를 나타내고, 32는 유속계를 나타내며, 50은 자동 채수장치를 나타내고, 60은 프로파일 저장장치를 나타내며, 70은 데이터 송수신 장치를 각각 나타낸다.Referring to FIG. 1, a water environment monitoring system utilizing a profiling technique according to the related art is a system for monitoring water bodies such as rivers, lakes, reservoirs, and waters where continuous monitoring is required, (10) which is fixed to the bottom (2) of the water body or which is installed downward from the water body top to a water depth close to the bottom, including a water tank (21), a strainer (22) and a water collecting valve (23); A water collection device (20) provided in the support (10) for taking samples by water depth; A water
종래의 기술에 따른 수심별 프로파일링 기법을 활용한 수환경 모니터링 시스템에 따르면, 수심에 따른 모니터링이 필요한 수체를 대상으로 수심 프로파일을 활용한 실시간 모니터링 체계를 구축함으로써 수질오염 예방, 녹조발생 방지, 물고기 폐사 등의 원인규명 및 수생태/수환경 예보 및 경보시스템을 구축할 수 있지만, 고정식 형태의 지지체를 사용하기 때문에 막대한 설치 및 운영비용이 필요하고, 또한, 유속의 급격하게 빠르게 되는 경우 측정시스템의 유실될 수 있다는 문제점이 있다.According to the water environment monitoring system utilizing the profiling technique according to the conventional technology, by constructing a real-time monitoring system utilizing the water depth profile for water bodies requiring monitoring according to the water depth, it is possible to prevent water pollution, It is possible to establish the cause and cause ecology / water environment forecasting and alarm system of our company, but it requires huge installation and operation cost due to the use of the fixed type support, and when the flow rate is rapidly increased, There is a problem that it may be lost.
최근에는 전술한 문제점을 보완하고자, 조류의 감시를 위하여 위성영상을 이용한 원격탐사(Remote Sensing: RS) 기법에 대한 연구가 진행중에 있으며, 호수, 저수지, 강 및 바다의 수질 모니터링에 광범위하게 적용되고 있다. 특히, 현장조사와 결합된 원격탐지 데이터를 이용한 클로로필-a 농도 분석은 다양한 클로로필-a 농도 추정 알고리즘이 개발되어 농도 계산에 적용되고 있다.Recently, a remote sensing (RS) technique using satellite imagery has been under way to monitor the algae, and it has been widely applied to the monitoring of water quality in lakes, reservoirs, rivers and oceans have. In particular, various chlorophyll-a concentration estimation algorithms have been developed and applied to concentration calculations for chlorophyll-a concentration analysis using remote sensing data combined with field observations.
또한, 최근에는 원격탐사 기법 중에서 위성영상을 활용하여 수체의 녹조 발생 분포현황을 예측하는 모델을 개발하여 제시하고 있다. 이러한 위성영상을 활용하는 경우, 동일한 시간에 현장조사를 병행하지 않거나, 또는 현장조사시에 지리좌표의 부재 또는 수질측정 시점의 불일치로 인하여 녹조분포예측 모델이 부정확해질 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 무인비행체(Unmanned Aerial Vehicles; UAV)를 활용하여 녹조분포 정도를 관찰하는 대안이 제시되고 있으나, 단순 영상 및 RGB 카메라에 의한 이미지 촬영으로는 녹조분포 농도 변화를 감지할 수 없다는 문제점이 있다.Recently, we have developed a model that predicts the distribution of the occurrence of green vegetation by using satellite images from remote sensing techniques. In case of using such satellite images, the greenhouse distribution prediction model may become inaccurate due to the fact that the field survey is not performed at the same time, or when there is no geographical coordinates or inconsistency at the time of water quality measurement at the time of field survey. In order to solve these problems, there has been proposed an alternative method of observing the distribution of green algae using UAV (Unmanned Aerial Vehicles). However, There is a problem.
또한, 무인비행체에 별도의 분광센서를 탑재하더라도 측정대상 지역에 대한 동일시점의 현장 수질분석 조사가 반드시 병행해야만 녹조지수를 추론하여 녹조분포도를 표현하는 녹조지도의 정확성을 보장할 수 있다. 예를 들면, 하천의 경우, 녹조 발생면적이 대규모이거나, 대발생 수준의 녹조가 분포하여 이를 제거하기 위하여 녹조 제거선을 운영하거나 또는 폭기장치 또는 물순환장치 등의 기계적 장치를 운용함에 있어서 녹조 우심지역의 면적 및 이동특성을 고려하지 않는 경우 신속한 대응이 어렵고, 약품을 과다 사용해야 하는 문제점이 있다.In addition, even if a separate spectral sensor is mounted on the unmanned aerial vehicle, it is only necessary to parallel the on-site water quality analysis at the same point in time to estimate the green tract index to ensure the accuracy of the green tract map expressing the green tract distribution. For example, in the case of a river, a green algae generating area is large, or a green algae is distributed in order to remove a green algae at a large occurrence level, or when a mechanical device such as an aeration device or a water circulating device is operated, It is difficult to promptly cope with the problem when the area and the moving characteristics of the area are not taken into consideration, and there is a problem that the chemicals must be used excessively.
전술한 바와 같이, 종래의 기술에 따르면, 하천 또는 저수지에서 발생하는 녹조를 모니터링하기 위해서 보 등의 하천구조체에서 500m 떨어진 지점 또는 특정지점에 대한 시료 채취 및 자동분석장비를 이용하여 점단위 녹조 모니터링을 수행하고 있다. 이러한 방식은 대규모 하천 또는 저수지 전체에 대한 공간적 분포를 파악하기는 어렵다는 문제점이 있다.As described above, according to the conventional technique, in order to monitor the green tide occurring in a river or a reservoir, point-based green tide monitoring is performed using sampling and automatic analysis equipment at a point 500 m away from the river structure or at a specific point . This method has a problem that it is difficult to grasp the spatial distribution of a large-scale river or an entire reservoir.
종래의 기술에 따르면, 위성영상을 활용한 원격탐사 기법을 적용하여 점단위 수준에서 면단위로 확장하여 녹조분포 특성을 모니터링을 적용한 바 있다. 종래의 기술에 따른 위성영상을 이용한 수질인자 측정기법의 경우, 현장 측정과 결합된 원격탐지 데이터를 이용한 다양한 클로로필-a 농도 추정 알고리즘을 통하여 녹조분포 특성을 분석하였다.According to the conventional technology, remote sensing technique using satellite images is applied and the monitoring is applied to the characteristics of the green tide distribution by extending the surface unit at the point unit level. In the case of the water quality factor measurement technique using the satellite image according to the conventional technique, the characteristics of the greenhouse distribution were analyzed by various chlorophyll-a concentration estimation algorithm using the remote sensing data combined with the field measurement.
그러나 종래의 기술에 따른 위성영상을 이용한 수질인자 측정기법은 측정 영상과 동시간 측정한 현장측정자료의 부족, 정밀한 전처리와 보정 및 해상도 등에 대한 한계점이 있다. 이에 대한 단점을 보완하기 위해서 최근에는 무인비행체(UAV)에 분광센서를 탑재하여 활용하고 있지만, 위성영상과 동일하게 측정대상 지역에 대한 동일 시점의 현장 수질분석 조사를 반드시 병행해야 한다는 한계가 있다.However, there are limitations in the method of measuring water quality factor using satellite images according to the conventional techniques, such as lack of field measurement data measured at the same time with measurement images, precise preprocessing, correction and resolution. In order to compensate for the disadvantages, UAVs are equipped with spectroscopic sensors. However, there is a limitation in that it is necessary to carry out a survey on site water quality at the same time point in the same area as the satellite image.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 자율주행 무인비행체 및 이동형 부체의 사전 결정된 측정지점이 아닌 자율 비행경로 및 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 GPS-기반의 최적 추정모델식과 신경망 알고리즘을 활용하여 조류지수를 추론함으로써 녹조분포 농도 및 면적을 산출하여 저수지 및 하천 상의 녹조지도를 작성할 수 있는, GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a GPS-based optimal estimation model formula by random sampling on an autonomous flight path and an autonomous moving path, not a predetermined measuring point of an autonomous navigation unmanned aerial vehicle A system and method of green algae mapping using data measured by GPS-based random sampling method that can generate reservoir and river greenhouse map by calculating concentration and area of algae by inferring algae index using neural network algorithm .
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 녹조의 공간적 분포 및 시간적 이동현상을 파악하고, 녹조발생 우심지역의 면적 및 농도분포도를 작성할 수 있으며, 측정된 결과에 따라 녹조처리 기술의 성능을 신속하게 평가할 수 있는, GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for analyzing a spatial distribution of a green tide and a temporal migration phenomenon, The present invention is to provide a system and a method for mapping a green tide utilizing data measured by a GPS-based random sampling method.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템은, 자율주행이 가능하도록 자동항법장치가 내장되고, 초분광센서 및 GPS 모듈이 탑재되어 측정대상 지역 상공에서 자율 비행경로에 따라 상기 초분광센서가 무작위 샘플링 방식으로 초분광영상 데이터를 획득하도록 비행하는 자율주행 무인비행체; 원격으로 조정되며, 수질측정 센서, GPS 모듈, 상기 측정대상 지역 표면에서 자율 이동경로를 따라 상기 수질측정 센서가 무작위 샘플링 방식으로 측정지점별 수질측정 데이터를 획득하고, 상기 자율주행 무인비행체와 교차 흐름 방향으로 운행되는 이동형 무인부체; 상기 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체로부터 데이터를 수집하여 측정지점 지리좌표로 나타낼 수 있도록 기하학적 오차 및 위치를 보정하는 데이터 수집 및 보정부; 상기 측정지점 지리좌표를 기준으로 상기 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체의 측정 데이터를 병합 처리하고, 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 상관성을 분석하여 최적 추정모델식을 산출하는 데이터 병합 처리부; 상기 최적 추정모델식의 산출값, 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 입력하여 인공신경망 알고리즘으로 연산하여 조류지수를 산출하는 조류지수 산출부; 상기 데이터 병합 처리부에서 처리된 데이터 및 상기 조류지수 산출부에서 산출된 조류지수와 수질 데이터의 상관성 분석으로 계산된 값을 지도에 맵핑시키는 상관성 분석 및 지도 맵핑부; 및 상기 측정대상 지역의 녹조농도 분포도 및 녹조 우심지역 면적을 산출하여 포인트-기반 녹조지도를 작성하는 녹조지도 작성부를 포함하되, 상기 데이터 병합 처리부는 사전에 결정된 측정지점이 아닌 측정경로상 무작위 샘플링 방식으로 다수의 측정값을 수집하고, 상기 자율주행 무인비행체와 상기 이동형 무인부체에서 측정된 데이터를 위치 보정을 통해 결정된 측정지점 지리좌표를 기준으로 병합시키고 수질 데이터와의 상관성 분석을 통해 각 측정지점별 최적 추정모델식을 산출하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a green map mapping system that utilizes data measured by a GPS-based random sampling method according to the present invention. The system includes an automatic navigation device for autonomous navigation, An autonomous navigation unmanned aerial vehicle equipped with a GPS module and flying so as to acquire ultra-spectroscopic image data by a random sampling method in accordance with an autonomous flight path over an area to be measured; And the water quality measurement sensor acquires water quality measurement data for each measurement point by a random sampling method along an autonomous movement path on the surface of the measurement target region, and the water quality measurement data is cross flowed with the autonomous navigation unmanned aerial vehicle A movable type unmanned body traveling in the direction of the arrow; A data collecting and correcting unit for collecting data from the autonomous traveling unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned vehicle and correcting the geometrical errors and positions so as to be represented by measurement point geographical coordinates; A data merge processing unit for merging the measurement data of the autonomous traveling unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned vehicle based on the measurement point geographical coordinates and analyzing the correlation with the chlorophyll-a concentration or the phycocyanin concentration, ; An algae index calculating unit for calculating the algae index by calculating an optimum value of the estimated model equation, a water surface reflectivity, and a field weather condition, and calculating the algae index by an artificial neural network algorithm; A correlation analysis and map mapping unit for mapping the data processed by the data merging unit and the values calculated by the correlation analysis between the algae index calculated by the algae index calculating unit and the water quality data to a map; And a green map mapping unit for calculating a green map concentration map and an area of a green map of the measurement target area to generate a point-based green map, wherein the data merging process unit performs a random sampling method on the measurement path And the data measured by the autonomous traveling unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned aerial vehicle are merged based on the measurement point geographical coordinates determined through the position correction and the correlation between the measurement points and the water quality data is analyzed, And an optimal estimation model equation is calculated.
여기서, 상기 자율주행 무인비행체에 탑재된 GPS 모듈 및 상기 이동형 무인부체에 탑재된 GPS 모듈은 각각 상기 녹조지도 작성부가 포인트-기반 녹조지도를 작성하도록 GPS 좌표를 지리좌표로 변환 표시하는 것을 특징으로 한다.Here, the GPS module mounted on the autonomous traveling unmanned aerial vehicle and the GPS module mounted on the portable unmanned vehicle each convert GPS coordinates to geographical coordinates so that the green tide map maker creates a point-based green map, respectively .
여기서, 상기 초분광센서는 400㎚~700㎚의 가시광선 영역 파장대 및 700㎚~1000㎚의 근적외선 영역 파장대를 수백 개의 밴드로 세분하여 측정할 수 있다.Here, the ultra-spectral sensor can measure the visible light region wavelength band of 400 nm to 700 nm and the near-infrared region wavelength region of 700 nm to 1000 nm in several hundreds of bands.
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여기서, 상기 데이터 병합 처리부는, 상기 데이터 수집 및 보정부로부터 수집된 초분광영상에 대해 상기 측정대상 지역의 좌표 정확성을 위한 지상기준점에 따른 영상정합 처리를 수행하는 영상정합 처리부; 물체인식 알고리즘에 따라 개별 영상간 정확한 특징점을 추출하도록 다수의 초분광영상으로부터 하나의 정사투영영상을 작성하는 정사투영영상 작성부; 및 상기 측정대상 지역의 초분광영상 데이터 및 수질 데이터를 이용하여 최적 추정모델식을 산출하는 최적 추정모델식 산출부를 포함할 수 있다.Here, the data merge processing unit may include: an image matching processing unit that performs image matching processing according to a ground reference point for coordinate accuracy of the measurement target region with respect to the hyperspectral image collected from the data collection and correction unit; An orthographic projection image generation unit for generating an orthographic projection image from a plurality of hyperspectral images so as to extract accurate feature points between individual images according to an object recognition algorithm; And an optimal estimation model calculation unit for calculating an optimal estimation model equation using the ultrasound image data and the water quality data of the measurement target area.
여기서, 상기 상관성 분석 및 지도 맵핑부는 상기 조류지수와 현장 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 회귀 분석으로 분석된 결과는 위치 보정된 지리좌표 정보와 함께 GIS의 영역별 분류화 기법을 이용하여 지형도 상에 자동으로 매핑하며, 상기 녹조지도 작성부는 측정대상 지역의 녹조 농도 분포도를 파악하고, 이를 통해 녹조 우심지역을 선정하되, 상기 녹조 우심지역은 클로로필-a 농도가 50㎍/L 이상인 것을 기준으로 설정하여 상기 녹조 우심지역에 대한 면적을 산출할 수 있다.Here, the correlation analysis and map mapping unit analyzes the result of the regression analysis between the algae index and the field chlorophyll-a concentration or the phycocyanin concentration using the GIS region classification scheme together with the positionally corrected geographical coordinate information The greenhouse mapping unit is configured to determine a greenhouse concentration distribution diagram of the measurement target area and to select the greenhouse rainfall area, wherein the greenhouse rainfall area has a chlorophyll-a concentration of 50 / / L or more To calculate the area for the green-marine watershed area.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법은, a) GPS 모듈 및 초분광센서를 탑재한 자율주행 무인비행체가 자율 비행경로를 따라 무작위 샘플링 방식으로 측정대상 지역을 측정하여 초분광영상 데이터를 획득하는 단계: b) GPS 모듈, 수질측정센서가 자율 이동경로를 따라 무작위 샘플링 방식으로 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정하는 단계; c) 상기 측정대상 지역의 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 조사하는 단계; d) 상기 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체로부터 데이터를 수집하여 측정지점 지리좌표로 나타낼 수 있도록 기하학적 오차 및 위치를 보정하는 단계; e) 상기 측정지점 지리좌표에 따라 상기 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체의 측정 데이터를 병합 처리하는 단계; f) 상기 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체로부터 측정된 데이터에 따라 최적 추정모델식을 산출하는 단계; g) 상기 최적 추정모델식의 산출값, 수표면의 반사도 값 및 현장 기상조건을 입력하여 인공신경망 알고리즘으로 연산하여 조류지수를 산출하는 단계; h) 상기 최적 추정모델식 및 이동형 무인부체로부터 측정된 상기 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 상관성을 분석하는 단계; i) 상기 분석된 상관성에 따라 지형도를 맵핑하는 단계; 및 j) 상기 측정대상 지역에 대해 포인트-기반 녹조지도를 작성하는 단계를 포함하되, 상기 e) 단계는 사전에 결정된 측정지점이 아닌 측정경로상 무작위 샘플링 방식으로 다수의 측정값을 수집하고, 상기 자율주행 무인비행체와 상기 이동형 무인부체에서 측정된 데이터를 위치 보정을 통해 결정된 측정지점 지리좌표를 기준으로 병합시키고 수질 데이터와의 상관성 분석을 통해 각 측정지점별 최적 추정모델식을 산출하며; 그리고 상기 j) 단계에서 상기 측정대상 지역의 녹조농도 분포도 및 녹조 우심지역 면적을 산출하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a greenhouse mapping method using data measured by a GPS-based random sampling method according to the present invention, comprising the steps of: a) A step of acquiring hyperspectral image data by measuring a measurement target area by a random sampling method along an autonomous flight path of an unmanned aerial vehicle; b) a method in which a GPS module and a water quality measurement sensor measure a chlorophyll- Measuring a phycocyanin concentration; c) examining the water surface reflectivity and the field weather condition of the measurement target area; d) collecting data from the autonomous navigation unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned vehicle and correcting the geometric errors and positions so that they can be represented by measurement point geographical coordinates; e) merging the measurement data of the autonomous traveling unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned vehicle according to the measuring point geographical coordinates; f) calculating an optimal estimation model equation according to the data measured from the autonomous traveling unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned vehicle; g) calculating an algebraic index by calculating an optimal estimated model equation, a reflectivity value of a water surface, and a field weather condition, and calculating the algebraic index using an artificial neural network algorithm; h) analyzing the correlation between the optimal estimation model equation and the chlorophyll-a concentration or phycocyanin concentration measured from the mobile unattended subject; i) mapping the topographic map according to the analyzed correlations; And j) creating a point-based green map for the area to be measured, wherein step e) comprises collecting a plurality of measurements in a random sampling manner on a measurement path other than a predetermined measurement point, The data measured by the autonomous navigation unmanned aerial vehicle and the moving type unmanned vehicle are merged based on the measurement point geographical coordinates determined through the position correction and the optimum estimation model expression for each measurement point is calculated through correlation analysis with the water quality data; In the step (j), the greenhouse concentration distribution map and the greenhouse well zone area of the measurement target area are calculated.
본 발명에 따르면, 자율주행 무인비행체 및 이동형 부체의 사전 결정된 측정지점이 아닌 자율 비행경로 및 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 GPS-기반의 최적 추정모델식 및 인공신경망 알고리즘을 활용하여 조류지수를 추론함으로써 녹조분포 농도 및 면적을 용이하게 산출하여 녹조분포를 시간적 및 공간적으로 해석할 수 있다.According to the present invention, by using GPS-based optimal estimation model and artificial neural network algorithm by random sampling on autonomous flight paths and autonomous travel paths, rather than predetermined measurement points of autonomous traveling unmanned aerial vehicles and mobile subjects, It is possible to easily calculate the greenhouse distribution density and area and to analyze the greeneye distribution temporally and spatially.
본 발명에 따르면, 녹조의 공간적 분포 및 시간적 이동현상을 파악하고, 녹조발생 우심지역의 면적 및 농도분포도를 작성할 수 있으며, 측정된 결과에 따라 녹조처리 기술의 성능을 신속하게 평가할 수 있다.According to the present invention, it is possible to grasp the spatial distribution of the green tide and the temporal migration phenomenon, to make an area and a concentration distribution diagram of the green tide occurrence center area, and to quickly evaluate the performance of the green tide processing technique according to the measured result.
본 발명에 따르면, 자율 비행경로 또는 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 지리좌표로 표시되는 GPS-기반의 인공신경망 알고리즘에 의해 산출된 조류지수에 의한 녹조예측 모델 알고리즘과 이러한 모델을-기반으로 측정대상 지역의 녹조의 공간적 발생면적 및 농도 특성을 계산함으로써, 산출된 조류지수 값은 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 고려한 신경망 알고리즘에 의해 산출된 값으로 매번 비행체 운영시마다 현장 수질 조사를 병행하는 번거로움을 덜 수 있으며, 최적 산출된 조류지수를 절대값으로 사용할 수 있으며, 무작위 샘플링에 따른 빅데이터로 활용할 수 있다.According to the present invention, a green algae prediction model algorithm based on the algae index calculated by a GPS-based artificial neural network algorithm represented by geographical coordinates by random sampling on an autonomous flight path or autonomous movement path, The calculated algae index values are calculated by neural network algorithm considering water surface reflectivity and field weather conditions. Therefore, it is troublesome to perform field water quality survey in every flight operation. And the optimum calculated algae index can be used as an absolute value, and it can be utilized as big data according to random sampling.
본 발명에 따르면, 자율 비행경로 또는 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 지리좌표로 표시되는 GPS-기반의 인공신경망 알고리즘에 의해 산출된 조류지수에 의한 녹조예측 모델 알고리즘과 이러한 모델을-기반으로 측정대상 지역의 녹조의 공간적 발생면적 및 농도 특성을 계산함으로써, 조류제거선 또는 물순환장치를 활용하여 측정대상 지역에 대한 녹조제거 장치 운영시 운영방법의 편의성과 효율성을 제고할 수 있다.According to the present invention, a green algae prediction model algorithm based on the algae index calculated by a GPS-based artificial neural network algorithm represented by geographical coordinates by random sampling on an autonomous flight path or autonomous movement path, By calculating the spatial occurrence area and concentration characteristics of the green tide in the area, it is possible to improve the convenience and efficiency of the operation method when operating the green tide removal device for the measurement target area by utilizing the algae elimination line or the water circulation device.
도 1은 종래의 기술에 따른 수심별 프로파일링 기법을 활용한 수환경 모니터링 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 조류지수를 산출하기 위한 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체의 운영을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템의 블록구성도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 자율주행 무인비행체를 예시하는 도면이고, 도 4b는 자율주행 무인비행체의 블록구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 이동형 무인부체를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 자율주행 무인비행체의 비행경로 및 이동형 무인부체의 이동경로를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 데이터 병합 처리부의 블록구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 무작위 샘플링에 의해 축적된 지리좌표와 데이터를 통해 조류지수를 추론하기 위한 조류지수 산출부의 구체적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 조류지수 산출을 위한 인공신경망모델의 구체적인 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법의 동작흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 조류지수에 의해 작성된 녹조지도를 예시하는 도면이다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water environment monitoring system utilizing a depth-profiling profiling technique according to the prior art.
FIG. 2 is a schematic view for explaining the operation of an autonomous traveling unmanned aerial vehicle and a moving type unmanned vehicle for calculating an aviation index measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a green tide mapping system that utilizes data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a diagram illustrating an autonomous navigation unmanned aerial vehicle in a greenhouse mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a block diagram of an autonomous navigation unmanned aerial vehicle .
5 is a diagram illustrating a moving type unattended subject in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a flight path of a self-driving unmanned aerial vehicle and a moving path of a moving unmanned vehicle in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a data merge processing unit in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of estimating an algae index based on geographical coordinates and data accumulated by random sampling in a greenhouse mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention. FIG.
9 is a specific configuration diagram of an artificial neural network model for calculating an algae index in a greenhouse mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a greenhouse mapping method using data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
11 is a view illustrating a green tide map created by the tide index according to the embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the term " part " or the like, as described in the specification, means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
먼저, 하천 또는 저수지의 녹조 분포를 표현하는 녹조지도를 2차원 면단위 또는 3차원 입체분석을 위해서는 측정시점의 동일성, 측정대상 다수의 측정지점 확보, 조류지수 추론을 위한 데이터 일치성 여부 및 자동경로 설정 및 녹조지도 작성의 신속성 및 편의성 등이 확보되어야 한다.First, the green map that represents the green tide distribution of the river or the reservoir is used for the two-dimensional surface or the three-dimensional stereo analysis, the equality of the measurement points, the acquisition of a plurality of measuring points to be measured, the data consistency for the algae index inference, And the speed and convenience of mapping and mapping of the green tract should be ensured.
[GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)][Green Tide Mapping System Utilizing Data Measured by GPS-Based Random Sampling Method (100)]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 조류지수를 산출하기 위한 자율주행 무인비행체 및 이동형 무인부체의 운영을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a schematic view for explaining the operation of an autonomous traveling unmanned aerial vehicle and a moving type unmanned vehicle for calculating an aviation index measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)은, 자율주행 무인비행체(110)에 초분광센서(120) 및 GPS 모듈(111)을 탑재하고, 자율 비행경로(230)를 따라 비행하면서 상기 초분광센서(120)가 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정대상 지역(210)을 촬영하여 초분광영상을 획득하고, 또한, 이동형 무인부체(130)에 수질측정센서(140) 및 GPS 모듈(132)을 탑재함으로써 자율 이동경로(240)를 따라 이동하면서 상기 수질측정센서(140)가 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 하천, 호소, 저수지, 해역 등의 수체, 즉, 측정대상 지역(210)의 수질, 예를 들면, 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정할 수 있다. 여기서, 도면부호 220은 지상기준점을 나타낸다.2, the
본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)은 자율 비행경로(230)상에서 무작위 샘플링 방식으로 초분광센서(120)에 의해 촬영된 초분광영상으로부터 최적 추정모델식을 산출하고, 또한, 상기 최적 추정모델식 산출값, 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 고려한 신경망 알고리즘에 의해 산출된 조류지수(Algae Factor)에 의한 녹조예측 모델과 이러한 모델을-기반으로 측정대상 지역(210)의 녹조의 공간적 발생면적 및 농도 특성을 계산할 수 있다.The green
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템의 블록구성도이다.Meanwhile, FIG. 3 is a block diagram of a green tide mapping system that utilizes data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)은, 자율주행 무인비행체(110), 초분광센서(120), 이동형 무인부체(130), 수질측정센서(140), 데이터 수집 및 보정부(150), 데이터 병합 처리부(160), 조류지수 산출부(170), 상관성 분석 및 지도 맵핑부(180) 및 녹조지도 작성부(190)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a
자율주행 무인비행체(110)는 자율주행이 가능하도록 자동항법장치가 내장되고, 초분광센서(120) 및 GPS 모듈(111)이 탑재되어 측정대상 지역(210) 상공에서 자율 비행경로(230)에 따라 상기 초분광센서(120)가 무작위 샘플링 방식으로 초분광영상 데이터를 획득하도록 비행한다. 즉, 상기 자율주행 무인비행체(110)는 초분광센서(120)에 의해 촬영된 초분광영상으로부터 최적 추정모델식을 산출할 수 있도록 상기 촬영된 초분광영상을 데이터로거에 기록한다.The autonomous traveling unmanned flying
초분광센서(120)는 상기 자율주행 무인비행체(110) 하단에 설치되어 무작위 샘플링 방식으로 상기 측정대상 지역(210)의 초분광영상을 촬영한다. 여기서, 상기 초분광센서(120)는 400㎚~700㎚의 가시광선 영역 파장대 및 700㎚~1000㎚의 근적외선 영역 파장대를 수백 개의 밴드로 세분하여 측정할 수 있다.The
이동형 무인부체(130)는 원격 조정되며, GPS 모듈(132), 수질측정 센서(140)가 상기 측정대상 지역(210) 표면에서 자율 이동경로(230)를 따라 상기 수질측정 센서(140)가 무작위 샘플링 방식으로 측정지점별 수질측정 데이터를 획득하기 위해서 무작위 샘플링 방식으로 측정대상 지역(210)의 상기 자율주행 무인비행체(110)와 교차 흐름 방향으로 운행된다. 따라서 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)는 각각 GPS 모듈(111, 132)이 내장되어 있기 때문에 무작위 샘플링 방식으로 결정되는 측정대상 지역(210)의 측정지점을 각각 별도의 데이터로거에 지리좌표로 저장하게 된다.The moving type
수질측정센서(140)는 상기 이동형 무인부체(130)의 후단에 고정 설치되어 무작위 샘플링 방식으로 상기 측정대상 지역(210)의 수질 변화를 측정한다. 예를 들면, 상기 수질측정센서(140)는 상기 측정대상 지역(210)의 자율 이동경로상에서 클로로필-a(chlorophyll-a) 농도 또는 피코시아닌(pycocyanin) 농도를 측정하게 된다.The water
데이터 수집 및 보정부(150)는 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 데이터를 수집하여 측정지점 지리좌표로 나타낼 수 있도록 기하학적 오차 및 위치를 보정한다. 구체적으로, 상기 데이터 수집 및 보정부(150)는 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 기계오차를 고려하여 지상과의 물리적 연결점 없이 영상자료의 기하학적 보정과 위치좌표 보정(Precision Correction)을 수행하고, 또한, 지상기준점(GCP, Ground Control Point)을 통하여 초분광영상과 지리좌표와의 상관성을 분석함으로써 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 수집된 데이터 및 측정지점 지리좌표의 오차를 보정할 수 있고, 이에 따라 기하학적 오차를 제거할 수 있다.The data collecting and correcting
데이터 병합 처리부(160)는 상기 측정지점 지리좌표를 기준으로 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 측정 데이터를 병합 처리하고, 최적 추정모델식을 산출한다. 여기서, 상기 데이터 병합 처리부(160)는 사전에 결정된 측정지점이 아닌 측정경로상 무작위 샘플링 방식으로 다수의 측정값을 수집하고, 상기 자율주행 무인비행체(110)와 상기 이동형 무인부체(130)에서 측정된 데이터를 위치 보정을 통해 결정된 측정지점 지리좌표를 기준으로 병합시키고, 상기 이동형 무인부체(130)에서 측정된 데이터와 상관성 분석을 통해 최적 추정모델식을 산출한다.The data merge
조류지수 산출부(170)는 상기 최적 추정모델식에서 산출된 값 및 수표면 반사도, 현장 기상조건을 입력하여 인공신경망 알고리즘으로 연산하여 조류지수(Algae Factor)를 산출한다. 여기서, 상기 최적 추정모델식에 의해 산출된 값은 상기 측정대상 지역(210)에 대해 측정지점별로 저장되며, 상기 최적 추정모델식에서 산출된 값은 수표면 반사도, 온도, 습도 및 일조량의 현장 기상조건을 고려하여 인공신경망 알고리즘을 구현함으로써 수체의 조류지수를 산출할 수 있다.The algae
상관성 분석 및 지도 맵핑부(180)는 상기 데이터 병합 처리부(160)에서 처리된 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도 데이터 및 상기 조류지수 산출부(170)에서 산출된 조류지수와 상관성 분석을 하여 산출된 계산식으로 지도에 맵핑시킨다.The correlation analysis and
녹조지도 작성부(190)는 상기 측정대상 지역(210)의 녹조농도 분포도 및 녹조 우심지역 면적을 산출하여 포인트-기반 녹조지도를 작성한다. 이때, 상기 자율주행 무인비행체(110)에 탑재된 GPS 모듈(111) 및 상기 이동형 무인부체(130)에 탑재된 GPS 모듈(132)은 각각 상기 녹조지도 작성부(190)가 포인트-기반 녹조지도를 작성하도록 GPS 좌표를 지리좌표로 변환 표시할 수 있다.The green
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 자율주행 무인비행체(110)인 드론에 초분광센서(120)를 탑재하고 이동형 무인부체(130)에 수질측정센서(140)를 탑재하여 하천, 호소, 저수지, 해역 등의 수체의 수질을 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 측정지점별로 저장된 최적 추정모델식에 의해 산출된 값과 수표면 반사도, 현장 기상조건을 인공신경망 알고리즘에 의해 산출된 조류지수는 수질측정센서(140)에 측정된 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와 상관성 분석을 하고, 계산된 결과를 바탕으로 위치 보정된 지리좌표 정보와 함께 지형도 상에 자동으로 매핑함으로써 상기 녹조지도 작성부(190)는 상기 측정대상 지역(210)의 녹조 농도 분포도를 파악할 수 있고, 이를 통해 녹조 우심지역을 선정하되, 상기 녹조 우심지역은 클로로필-a 농도가 50㎍/L 이상인 것을 기준으로 설정하여 상기 녹조 우심지역에 대한 면적을 산출할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the supersonic
한편, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 자율주행 무인비행체를 예시하는 도면이고, 도 4b는 자율주행 무인비행체의 블록구성도이다.Meanwhile, FIG. 4A is a diagram illustrating an autonomous navigation unmanned aerial vehicle in a greenhouse mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention, FIG. 4B is a block diagram of an autonomous navigation unmanned aerial vehicle .
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)에서 자율주행 무인비행체(110)는, GPS 모듈(111), 제어부(MCU: 112), 데이터 로거(113), 비행 유닛(114) 및 배터리(115)를 포함한다.Referring to FIGS. 4A and 4B, in the green
GPS 모듈(111)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 무인비행체 본체(110a) 상에 탑재되어, 상기 자율주행 무인비행체(110)의 위치를 파악하고, 이와 같이 파악된 위치는 지리좌표로 변환 표시할 수 있다. 즉, 인공위성으로부터 수신되는 GPS 좌표는 지리좌표로 변환되고, 이러한 측정지점에 대한 지리좌표에 따라 녹조지도를 작성할 수 있다.As shown in FIG. 4A, the
제어부(MCU: 112)는 자율주행 프로그램에 의해 비행 유닛(114)을 제어하고, 상기 초분광센서(120)의 구동을 제어한다. 이때, 상기 초분광센서(120)는 무작위 샘플링 방식으로 초분광영상을 촬영한다.The control unit (MCU) 112 controls the
데이터 로거(113)는 상기 초분광센서(120)에 의해 무작위 샘플링 방식으로 촬영된 초분광영상 데이터를 저장한다.The
비행 유닛(114)은 상기 자율주행 무인비행체(110)가 자율 비행경로 및 고도를 따라 자율주행하도록 자동항법장치를 구비하며, 상기 제어부(112)의 제어에 따라 구동되어 상기 자율주행 무인비행체(110)를 자율 비행경로를 따라 비행시킨다.The
배터리(115)는 상기 GPS 모듈(111), 제어부(112), 데이터 로거(113), 비행 유닛(114) 및 초분광센서(120))에 전원을 공급한다.The
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 이동형 무인부체를 예시하는 도면이다.Meanwhile, FIG. 5 is a diagram illustrating a moving type unattended body in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)에서 이동형 무인부체(130)는, 무인부체 본체(131), GPS 모듈(132) 및 데이터로거(133)를 포함한다.Referring to FIG. 5, in the green
무인부체 본체(131)는 상기 측정대상 지역(210) 상의 표면을 따라 운행되는 부유식 구조물, 예를 들면, 선박일 수 있고, 원격 제어되는 것이 바람직하다.The
GPS 모듈(132)은 자율주행 및 원격 운영이 가능하도록 상기 무인부체 본체(131) 상에 탑재되어 상기 이동형 무인부체(130)의 위치를 파악하며, 이와 같이 파악된 위치는 지리좌표로 변환 표시된다.The
데이터로거(133)는 수질측정센서(140)에서 측정된 클로로필-a 또는 피코시아닌의 농도를 수질측정 데이터로 저장한다.The data logger 133 stores the concentrations of chlorophyll-a or phycocyanin measured by the water
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 자율주행 무인비행체의 비행경로 및 이동형 무인부체의 이동경로를 예시하는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a flight path of a self-driving unmanned aerial vehicle and a moving path of a moving unmanned vehicle in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)에서 자율주행 무인비행체(110)는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 자율 비행경로를 따라 초분광센서(120)가 측정대상 지역(210)의 초분광영상을 촬영하고, 또한, 상기 이동형 무인부체(130)는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 자율 이동경로를 따라 수질측정센서(140)가 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정한다. 예를 들면, 상기 측정대상 지역(210)이 하천인 경우, 상기 이동형 무인부체(130)는 하천의 양측면을 따라 하천 상류로부터 하천 하류까지 이동하면서 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정하고, 상기 자율주행 무인비행체(110)는 하천의 종방향을 왕복하면서 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 초분광영상을 촬영한다.6, in the green
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 데이터 병합 처리부의 블록구성도이다.Meanwhile, FIG. 7 is a block diagram of a data merge processing unit in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)에서 데이터 병합 처리부(160)는, 영상정합 처리부(161), 정사투영영상 작성부(162) 및 최적 추정모델식 산출부(163)를 포함한다.7, the data merge
영상정합 처리부(161)는 상기 초분광센서(120)로부터 촬영된 초분광영상데이터가 상기 데이터 수집 및 보정부(150)에 의해 보정된 후, 상기 측정대상 지역(210)의 좌표 정확성을 위한 지상기준점에 따른 영상정합 처리를 수행한다.The image
정사투영영상 작성부(162)는, 예를 들면, SITF 물체인식 알고리즘에 따라 개별 영상간 정확한 특징점을 추출하도록 다수의 초분광영상으로부터 하나의 정사투영영상(Ortho Image)을 작성한다.The ortho-projection-
최적 추정모델식 산출부(163)는 상기 측정대상 지역(210)의 초분광영상 데이터 및 수질 측정 데이터의 상관성 분석을 통해 최적 추정모델식을 산출한다.The optimal estimation
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 무작위 샘플링에 의해 축적된 지리좌표와 데이터를 통해 조류지수를 추론하기 위한 조류지수 산출부의 구체적인 구성도이고, 도 9는 조류지수 산출을 위한 인공신경망모델의 구체적인 구성도이다.Meanwhile, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the geographical coordinates accumulated by random sampling in the green tide mapping system utilizing the data measured by the GPS-based random sampling method according to the embodiment of the present invention, FIG. 9 is a specific configuration diagram of the artificial neural network model for calculating the bird's water index. FIG.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템에서 무작위 샘플링에 의해 축적된 지리좌표와 데이터를 통해 조류지수를 추론하기 위한 조류지수 산출부(170)는, 인공신경망 모델(171) 및 피드백부(172)를 포함하며, 상기 인공신경망 모델(171)은 데이터 입력부(171-1), 인공신경망 알고리즘 연산처리부(171-2) 및 조류지수 출력부(171-3)를 포함하고, 상기 피드백부(172)는 조류지수 오차 계산부(172-1) 및 피드백 제어부(172-2)를 포함하며, 전술한 데이터 병합 처리부(160)에 의해 연산된 최적 추정모델식 산출값, 수표면 반사도 및 현장 기상조건이 상기 데이터 입력부(171-1)에 입력된다.Referring to FIG. 8, in a green tide mapping system utilizing data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention, algae indexes are used to infer the algae index through geographical coordinates and data accumulated by random sampling The
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)은 GPS 모듈(111, 132)을 각각 탑재한 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)를 활용한다. 즉, 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)를 이용하여 측정대상 지역에 대한 무작위 샘플링 방식으로 측정지점 지리좌표 및 추론된 조류지수(Algae Factor: AF)를 데이터베이스로 구축한다.As described above, the green
이때, 상기 조류지수의 산출을 위해서 상기 자율주행 무인비행체(110)에 탑재된 초분광센서(120)는 다음과 같은 측정 파장대를 갖는다. 상기 초분광센서(120)는 400㎚~700㎚의 가시광선 영역 파장대 및 700㎚~1000㎚의 근적외선 영역 파장대를 수백 개의 밴드로 세분하여 측정할 수 있고, In order to calculate the algae index, the supersonic
또한, 수체에서 발생하는 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도는 광합성의 핵심 분자로 빛에너지를 흡수하는 역할을 하는 색소로서, 특정한 파장에서 빛을 최대로 흡수하는 특성을 갖기 때문에 전술한 초분광센서(120)를 이용하여 측정되며, 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In addition, the concentration of chlorophyll-a or phycocyanin generated in the water body is a key molecule of photosynthesis and is a dye that absorbs light energy. Since it has a characteristic of absorbing light at a specific wavelength to a maximum, (120), which will be described in more detail as follows.
구체적으로, 상기 최적 추정모델식은 다음의 수학식 1~6과 같이 정의된다.Specifically, the optimal estimation model equation is defined by the following equations (1) to (6).
이러한 조류지수 산출을 위해서 최적 추정모델식에서 산출된 값, 수표면의 반사도, 온도, 습도, 일조량 등의 현장조건을 고려하여 다음의 수학식 7 및 수학식 8과 같은 인공신경망모델 알고리즘을 연산하여 전술한 수체의 조류지수(Algae Factor; AF)를 산출할 수 있고, 이를 통해서 수체의 녹조분포 및 녹조 우심지역을 선정할 수 있다.For calculating the algae index, an artificial neural network model algorithm such as the following Equations (7) and (8) is calculated in consideration of the field conditions such as the value calculated in the optimal estimation model equation, the reflectivity of water surface, temperature, humidity, The algae factor (AF) of a waterbody can be calculated, and the distribution of green tide of the water body and the area of the green water well can be selected.
여기서, 는 입력(x1, x2, …, xp)에 대한 가중합을 나타내고, 는 바이어스를 의미하며, 는 출력결과를 나타낸다. 는 i번째 입력과 j번째 뉴런사이의 연결강도를 나타내고, 는 j번째 뉴런의 활성화 함수이다. 특히, 는 비선형 함수로서, 여기서는 시그모이드 함수를 적용하기로 한다. 이것은 비선형 함수인 시그모이드 함수를 적용하여, 결정 영역이 통상의 직선이 아니라 완만한 곡선으로 경계를 형성시킴으로써 행위의 분석이 복잡하지만 미분을 통해 은닉층을 학습할 수 있다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 인공신경망 모델(171)은 예측값 및 실제값을 비교하여 오차가 작은 방향으로 노드간의 연결강도()를 다음의 수학식 9를 이용하여 조절하고, 출력값을 출력한다.here, Represents a weighted sum for the input (x 1 , x 2 , ..., x p ) Quot; means a bias, Represents the output result. Represents the connection strength between the i-th input and the j-th neuron, Is the activation function of the jth neuron. Especially, Is a nonlinear function, and a sigmoid function is applied here. This is a nonlinear function applying a sigmoid function, and the decision domain is not a normal straight line but a gentle curved line to form a boundary, so that the analysis of the behavior is complicated, but the hidden layer can be learned through the derivative. 8, the artificial
여기서, 는 p번째 목표패턴의 j성분이고, 는 p번째 입력패턴에서 신경망 모델이 계산한 출력패턴의 j성분이며, 는 p번째 입력패턴의 i성분이고, 는 로서, 목표패턴과 실제패턴의 차(오차)를 나타내며, 또한, 는 점성계수를 나타낸다.here, Is the j component of the p-th target pattern, Is the j component of the output pattern calculated by the neural network model in the p-th input pattern, Is the i-th component of the p-th input pattern, The (Error) between the target pattern and the actual pattern, Represents the viscosity coefficient.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 적용되는 인공신경망 모델(171)은 입력층 및 출력층 사이에 은닉층을 둔 다층 구조에서 데이터를 훈련시키는 알고리즘을 내포하는 다층 퍼셉트론을 이용한 기계적 학습을 통해 이루어진다. 여기서, 입력층의 변수는 최적 추정모델식 산출값과 수표면 반사도, 온도, 습도 및 일조량 등 현장 기상조건과의 관계를 학습시켜 표준화된 조류지수를 출력층으로 출력한다.9, an artificial
이러한 인공신경망 모델(171)에서 적어도 하나 이상의 입력노드를 조정할 수 있고, 은닉층은 입력노드 수에 따라 인공신경망 모델을 연산하는 은닉노드를 가지며, 출력층은 입력조건을 은닉층의 연산에 따라 적어도 하나 이상의 출력결과를 갖는다. 이러한 인공신경망 모델(171) 구현에 있어 은닉층의 수는 미리 설정되어 있다. 또한, 입력층에서는 데이터 입력부(171-1)로부터 소정의 입력조건이 입력되고, 출력층에서는 분류된 결과를 조류지수 출력부(171-3)로 출력한다.In this artificial
또한, 인공신경망 모델(171)은, 입력조건이 입력층에 입력되면, 은닉층에 있는 노드에 의해 수행된 연산결과가 다음 레벨에 있는 노드의 입력값이 되며, 이러한 과정을 출력층까지 수행하여 최종 결과를 도출한다. 이때, 각 층에 있는 노드를 연결시켜 주는 역할을 수행하는 것이 연결강도이다.When the input condition is input to the input layer, the artificial
이러한 연결은 같은 층에 있는 노드를 연결할 수 없고 다른 층에 있는 노드를 연결할 수 있으며, 일반적으로 하나의 노드는 다음 층에 있는 모든 노드와 연결된다. 인공신경망 모델(171)에서는 각 노드를 인공 뉴런(Neuron)으로 모델화시킬 수 있다. 각 뉴런은 입력된 외부 자극을 합하여 그 결과에 따라 반응한다. 이는 전술한 수학식 7 및 수학식 8과 같이 나타낼 수 있는데, 바이어스(Bias)와 함께 입력의 가중합을 활성화 함수(또는 전달함수)에 전달하여 결과를 출력한다.These connections can not connect nodes in the same layer, but can connect nodes in different layers, and typically one node is connected to all nodes in the next layer. In the artificial
이러한 인공신경망 모델(171)로 추론하는 인공신경망 연산처리부(171-2)를 통해 조류지수 모델을 생성하여, 이를 각 측정 포인트별 정사투영영상을 작성한다. 전술한 과정에 의해 추론된 조류지수 모델과 위치가 보정된 지리좌표 정보를-기반으로 지형도에 자동으로 맵핑하여 다수의 포인트-기반의 고해상도 녹조지도를 자동으로 작성할 수 있다.An algae index model is generated through an artificial neural network operation processing unit 171-2 deduced by the artificial
다시 말하면, 상기 인공신경망 알고리즘이 구현된 인공신경망 모델(171)의 인공신경망 알고리즘 연산처리부(171-2)는, 상기 측정지점별로 저장된 최적 추정모델식은 클로로필-a 또는 피코시아닌 농도와 상관분석을 통해 산출되며, 산출된 최적 추정모델식 산출값, 수표면의 반사도 및 현장 기상조건 데이터를 가지고 신경망 알고리즘을 연산 처리하고, 조류지수 출력부(171-3)는 상기 인공신경망 알고리즘을 통해 조류지수(AF)를 산출할 수 있다.In other words, in the artificial neural network algorithm processing unit 171-2 of the artificial
이후, 상기 상관성 분석 및 지도 맵핑부(180)는 상기 조류지수와 현장 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 회귀 분석으로 분석된 결과는 위치 보정된 지리좌표 정보와 함께, 예를 들면, GIS의 영역별 분류화 기법을 이용하여 지형도 상에 자동으로 매핑하며, 상기 녹조지도 작성부(190)는 측정대상 지역(210)의 녹조 농도 분포도를 파악하고, 이를 통해 녹조 우심지역을 선정하되, 상기 녹조 우심지역은 클로로필-a 농도가 50㎍/L 이상인 것을 기준으로 설정하여 상기 녹조 우심지역에 대한 면적을 산출할 수 있다.Thereafter, the correlation analysis and
본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템(100)의 경우, 면단위 녹조분포를 측정하는 종래의 방법의 신뢰성을 향상시키기 위하여 소수의 측정지점이 아닌 불특정 다수의 샘플링이 가능한 무작위 샘플링 데이터를 활용함으로써 녹조분포 추론모델의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이전의 단계의 다수의 측정값을 이용하여 측정대상 지역의 녹조 농도를 산출하기 위하여 초분광센서(120)를 이용하여 클로로필-a 또는 피코시아닌이 특이적 반응을 보이는 파장을 활용하여 조류지수를 산출할 수 있고, 또한, 구축된 측정지점 지리좌표와 조류지수는 지형도에 자동으로 맵핑되어 영상기반이 아닌 다수의 포인트-기반의 고해상도 녹조지도를 자동으로 작성할 수 있다.In the case of the green
이와 같이 추론된 조류지수(Algae Factor; AF)와 현장에서 무작위 샘플링 지점에 대하여 자동으로 측정한 수질 데이터, 예를 들면, 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도)와 조류지수(Algae Factor; AF)의 상관관계를 다음의 수학식 10 및 수학식 11과 같이 추론할 수 있다.(Eg, chlorophyll-a concentration or phycocyanin concentration) and algae factor (AF), which are automatically measured for algae factor (AF) and in-situ random sampling points, Can be inferred as shown in the following Equation (10) and Equation (11).
여기서, C는 클로로필-a 농도(㎍/L)또는 피코시아닌 농도(㎍/L)를 나타내며, a 및 b는 상관계수를 나타낸다.Here, C represents chlorophyll-a concentration (占 퐂 / L) or phycocyanin concentration (占 퐂 / L), and a and b represent correlation coefficients.
이때, 모델의 신뢰도 향상을 위하여 무작위 샘플링 방식으로 자동 측정되어 축적된 측정지점 지리좌표와 수질 데이터들은 측정에 수반된 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 기계오차를 고려하여 지상과의 물리적 연결점 없이 영상자료의 기하학적 보정과 위치좌표 보정(Precision Correction)을 수행하고, 또한, 지상기준점(Ground Control Point: GCP)을 통하여 영상과 지리좌표와의 상관성을 형성하고, 이에 따라 기하학적 오차를 제거하여 지형을 보정함으로써, 상기 지상기준점(GCP)을 기준으로 좌표지점별 최적 추정모델식으로 산출된 값과 수표면 반사도, 현장 기상상황을 고려한 데이터 값을 넣어 인공신경망 알고리즘을 통해 추론된 조류지수(AF)와 수질 데이터를 동일 지점으로 일치시키고, 이를 지형도로 표시할 수 있다.At this time, in order to improve the reliability of the model, the measurement point geographical coordinates and the water quality data, which are automatically measured by the random sampling method, are taken into consideration in consideration of the mechanical errors of the autonomous traveling unmanned
이를 통해서, 녹조제거장치 운영시 녹조 우심지역에 대한 신속하게 파악할 수 있고, 이를 기준으로 녹조제거장치의 운영 범위를 결정할 수 있다.Through this, it is possible to quickly grasp the greenhouse watershed area when the greenhouse removal apparatus is operated, and the operating range of the greenhouse removal apparatus can be determined based on this.
또한, 측정대상 지역에 대한 측정지점별 데이터베이스로 구축된 조류지수(AF)는 기상조건에 따라 수체 표면의 반사도에 따라 조류지수(AF)는 측정조건마다 달라지기 때문에, 이를 고려한 조류지수 산출은 매번 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)를 각각 운영하여 데이터를 취득하여 연산처리 수행하는 방법을 대체할 수 있다. 따라서 전술한 방법을 장기간 반복하여 측정된 빅데이터가 수집되면, 상기 이동형 무인부체(130)의 운영 없이도 자율주행 무인비행체(110)만으로도 녹조분포도와 우심지역 선정 및 면적을 산출할 수 있다.Also, since the algae index (AF) varies depending on the measurement condition depending on the reflectance of the surface of the water body according to the weather conditions, the algae index (AF) It is possible to replace the method of operating the autonomous traveling unmanned
또한, 자율 비행경로 또는 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 지리좌표로 표시되는 GPS-기반의 인공신경망 알고리즘에 의해 산출된 조류지수에 의한 녹조예측 모델 알고리즘과 이러한 모델을-기반으로 측정대상 지역의 녹조의 공간적 발생면적 및 농도 특성을 계산함으로써, 산출된 조류지수 값은 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 고려한 신경망 알고리즘에 의해 산출된 값으로 매번 비행체 운영시마다 현장 수질 조사를 병행하는 번거로움을 덜 수 있으며, 최적 산출된 조류지수를 절대값으로 사용할 수 있으며, 무작위 샘플링에 따른 빅데이터로 활용할 수 있다.In addition, the algae prediction algorithm based on the algae index calculated by GPS-based artificial neural network algorithm, which is represented by geographical coordinates by random sampling on autonomous flight paths or autonomous motion paths, The calculated algae index value is calculated by the neural network algorithm that considers the water surface reflectance and the field weather conditions, and it is less troublesome to carry out the field water quality survey every time the air vehicle is operated , The optimal calculated algae index can be used as an absolute value, and it can be utilized as big data according to random sampling.
[GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법][How to map green tide using data measured by GPS-based random sampling method]
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법의 동작흐름도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 조류지수에 의해 작성된 녹조지도를 예시하는 도면이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a greenhouse mapping method using data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention, FIG. 11 is a flowchart illustrating a greenery map generated by an algae index according to an embodiment of the present invention, Fig.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법은, 먼저, GPS 모듈(111) 및 초분광센서(120)를 탑재한 자율주행 무인비행체(110)가 자율 비행경로(230)를 따라 무작위 샘플링 방식으로 측정대상 지역(210)을 측정하여 초분광영상 데이터를 획득한다(S110). 즉, 상기 초분광센서(120)는 상기 자율주행 무인비행체(110) 하단에 설치되어 무작위 샘플링 방식으로 상기 측정대상 지역(210)의 초분광영상을 촬영하며, 상기 초분광센서(120)는 400㎚~700㎚의 가시광선 영역 파장대 및 700㎚~1000㎚의 근적외선 영역 파장대를 수백 개의 밴드로 세분하여 측정할 수 있다.Referring to FIG. 10, a greenhouse mapping method using data measured by a GPS-based random sampling method according to an embodiment of the present invention includes a
다음으로, GPS 모듈(132), 수질측정센서(140) 및 복사계를 탑재한 이동형 무인부체(130)가 자율 이동경로(240)를 따라 무작위 샘플링 방식으로 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정한다(S120). 이때, 상기 수질측정센서(140)는 상기 이동형 무인부체(130)의 후단에 고정 설치되어 무작위 샘플링 방식으로 상기 측정대상 지역(210)의 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정한다. 여기서, 상기 자율주행 무인비행체(110)에 탑재된 GPS 모듈(111) 및 상기 이동형 무인부체(130)에 탑재된 GPS 모듈(132)은 각각 포인트-기반 녹조지도를 작성하도록 GPS 좌표를 지리좌표로 변환 표시한다.Next, the portable
다음으로, 상기 측정대상 지역(210)의 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 조사한다(S130).Next, the water surface reflectivity of the
다음으로, 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 데이터를 수집하여 측정지점 지리좌표로 나타낼 수 있도록 기하학적 오차 및 위치를 보정한다(S140). 즉, 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 기계오차를 고려하여 지상과의 물리적 연결점 없이 영상자료의 기하학적 보정과 위치좌표 보정을 수행하고, 지상기준점(GCP)을 통하여 초분광영상과 지리좌표와의 상관성을 분석함으로써 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 수집된 데이터 및 측정지점 지리좌표의 오차를 보정할 수 있다.Next, the data is collected from the autonomous traveling unmanned
다음으로, 상기 측정지점 지리좌표에 따라 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 측정 데이터를 병합 처리한다(S150). 즉, 사전에 결정된 측정지점이 아닌 측정경로상 무작위 샘플링 방식으로 다수의 측정값을 수집하고, 상기 자율주행 무인비행체(110)와 상기 이동형 무인부체(130)에서 측정된 데이터를 위치 보정을 통해 결정된 측정지점 지리좌표를 기준으로 병합시키고 수질 데이터와의 상관성 분석을 통해 각 측정지점별 최적 추정모델식을 산출한다.Next, the measurement data of the autonomous traveling unmanned
다음으로, 상기 자율주행 무인비행체(110)로부터 측정된 데이터에 따라 최적 추정모델식을 산출한다(S160).Next, an optimum estimation model equation is calculated according to the measured data from the autonomous navigation unmanned air vehicle 110 (S160).
다음으로, 상기 최적 추정모델식의 산출값, 수표면의 반사도 값 및 현장 기상조건을 입력하여 인공신경망 알고리즘으로 연산하여 조류지수(Algae Factor)를 산출한다(S170).Next, the calculated value of the optimal estimation model equation, the reflectivity value of the water surface, and the field weather conditions are input and an algebraic factor is calculated by an artificial neural network algorithm (S170).
다음으로, 상기 조류지수와 상기 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 상관성을 분석한다(S180).Next, the correlation between the algae index and the concentration of chlorophyll-a or phycocyanin is analyzed (S180).
다음으로, 상기 분석된 상관성에 따라 지형도를 맵핑시킨다(S190).Next, the topographic map is mapped according to the analyzed correlation (S190).
다음으로, 상기 측정대상 지역(210)에 대해 도 11에 도시된 바와 같은 포인트-기반 녹조지도를 작성한다(S200). 이때, 상기 측정대상 지역(210)의 녹조농도 분포도 및 녹조 우심지역 면적을 산출할 수 있다. 다시 말하면, 상기 측정지점별로 저장된 최적 추정모델식에서 산출된 값은 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와 회귀분석을 하고, 계산된 결과는 위치 보정된 지리좌표 정보와 함께 지형도 상에 자동으로 매핑함으로써 측정대상 지역(210)의 녹조 농도 분포도를 파악하고, 이를 통해 녹조 우심지역을 선정하되, 상기 녹조 우심지역은 클로로필-a 농도가 50㎍/L 이상인 것을 기준으로 설정하여 상기 녹조 우심지역에 대한 면적을 산출할 수 있다.Next, a point-based greenery map as shown in FIG. 11 is created for the measurement target area 210 (S200). At this time, the greenhouse concentration distribution diagram and the greenhouse rainfall area of the
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 자율주행 무인비행체 및 이동형 부체의 사전 결정된 측정지점이 아닌 자율 비행경로 및 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 GPS-기반의 최적 추정모델식과 수표면 반사도, 현장 기상조건을 인공신경망 알고리즘을 활용하여 조류지수를 추론함으로써 녹조분포 농도 및 면적을 용이하게 산출하여 녹조분포를 시간적 및 공간적으로 해석할 수 있다. 또한, 녹조의 공간적 분포 및 시간적 이동현상을 파악하고, 녹조발생 우심지역의 면적 및 농도분포도를 작성할 수 있으며, 측정된 결과에 따라 녹조처리 기술의 성능을 신속하게 평가할 수 있다.As a result, according to the embodiment of the present invention, the GPS-based optimal estimation model equation and water surface reflectance by random sampling on the autonomous flight path and the autonomous movement path, not the predetermined measurement points of the autonomous navigation unmanned aerial vehicle and the mobile subject, By using the artificial neural network algorithm, the algae index can be deduced to easily calculate the greenhouse distribution concentration and area, and the greenhouse distribution can be analyzed temporally and spatially. In addition, it is possible to grasp the spatial distribution of the green tide and the temporal migration phenomenon, to create the area and concentration distribution map of the green zone, and to quickly evaluate the performance of the green tide processing technology according to the measured results.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 자율 비행경로 또는 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 지리좌표로 표시되는 GPS-기반의 인공신경망 알고리즘에 의해 산출된 조류지수에 의한 녹조예측 모델 알고리즘과 이러한 모델을-기반으로 측정대상 지역의 녹조의 공간적 발생면적 및 농도 특성을 계산함으로써, 산출된 조류지수 값은 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 고려한 신경망 알고리즘에 의해 산출된 값으로 매번 비행체 운영시마다 현장 수질 조사를 병행하는 번거로움을 덜 수 있으며, 최적 산출된 조류지수를 절대값으로 사용할 수 있으며, 무작위 샘플링에 따른 빅데이터로 활용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a green algae prediction model algorithm based on a GPS-based artificial neural network algorithm represented by geographical coordinates by random sampling on an autonomous flight path or an autonomous movement path, The calculated algae index values are calculated by neural network algorithm considering water surface reflectivity and field weather conditions. Based on the calculated area and concentration characteristics of green tide, It can reduce the cumbersome hassle and can use the best calculated algae index as an absolute value and can be utilized as big data according to random sampling.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 자율 비행경로 또는 자율 이동경로상의 무작위 샘플링에 의한 지리좌표로 변환 표시되는 GPS-기반의 최적 추정모델식을 활용한 조류지수에 의한 녹조예측 모델 알고리즘과 이러한 모델을-기반으로 측정대상 지역의 녹조의 공간적 발생면적 및 농도 특성을 계산함으로써, 조류제거선 또는 물순환장치를 활용하여 측정대상 지역에 대한 녹조제거 장치 운영시 운영방법의 편의성과 효율성을 제고할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a green algae prediction model algorithm using an algae index using a GPS-based optimal estimation model expression converted to geographical coordinates by random sampling on an autonomous flight path or an autonomous movement route, , It is possible to improve the convenience and efficiency of the operation method when operating the green alga cancellation device for the measurement target area by utilizing the algae elimination line or the water circulation device by calculating the spatial occurrence area and concentration characteristic of the green algae have.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 용이하게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. There will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 녹조지도 작성 시스템
110: 자율주행 무인비행체
120: 초분광센서
130: 이동형 무인부체
140: 수질측정센서(클로로필-a 센서 또는 피코시아닌 센서)
150: 데이터 수집 및 보정부
160: 데이터 병합 처리부
170: 조류지수 산출부
180: 상관성 분석 및 지도 맵핑부
190: 녹조지도 작성부
110a: 무인비행체 본체
111: GPS 모듈
112: 제어부(MCU)
113: 데이터 로거
114: 비행 유닛
115: 배터리
131: 무인부체 본체
132: GPS 모듈
133: 데이터로거
161: 영상정합 처리부
162: 정사투영영상 작성부
163: 최적 추정모델식 산출부
171: 인공신경망(ANN) 모델
172: 피드백부
171-1: 데이터 입력부
171-2: 인공신경망 알고리즘 연산처리부
171-3: 조류지수 출력부
172-1: 조류지수 오차 계산부
172-2: 피드백 제어부
210: 측정대상 지역(하천 또는 저수지)
220: 지상기준점
230: 자율 비행경로
240: 자율 이동경로100: Green Tide Mapping System
110: Self-driving unmanned vehicle
120: second spectroscopic sensor
130: movable unmanned body
140: Water quality sensor (chlorophyll-a sensor or phycocyanin sensor)
150: Data collection and correction unit
160: Data merging processor
170: Bird Index Calculation Unit
180: correlation analysis and map mapping unit
190: green tide map maker
110a: body of the unmanned aerial vehicle
111: GPS module
112: Control unit (MCU)
113: Data logger
114: Flying unit
115: Battery
131: Unmanned body
132: GPS module
133: Data logger
161: image matching processing unit
162: ortho projection image creating unit
163: Optimal Estimation Model Expression Unit
171: Artificial Neural Network (ANN) Model
172:
171-1: Data input unit
171-2: Artificial neural network algorithm processing unit
171-3: Algae index output unit
172-1: Bird Index Error Calculation Section
172-2:
210: Area to be measured (river or reservoir)
220: ground reference point
230: autonomous flight path
240: autonomous movement path
Claims (10)
원격으로 조정되며, 수질측정 센서(140), GPS 모듈(132), 상기 측정대상 지역(210) 표면에서 자율 이동경로(230)를 따라 상기 수질측정 센서(140)가 무작위 샘플링 방식으로 측정지점별 수질측정 데이터를 획득하고, 상기 자율주행 무인비행체(110)와 교차 흐름 방향으로 운행되는 이동형 무인부체(130);
상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 데이터를 수집하여 측정지점 지리좌표로 나타낼 수 있도록 기하학적 오차 및 위치를 보정하는 데이터 수집 및 보정부(150);
상기 측정지점 지리좌표를 기준으로 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 측정 데이터를 병합 처리하고, 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 상관성을 분석하여 최적 추정모델식을 산출하는 데이터 병합 처리부(160);
상기 최적 추정모델식의 산출값, 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 입력하여 인공신경망 알고리즘으로 연산하여 조류지수(Algae Factor)를 산출하는 조류지수 산출부(170);
상기 데이터 병합 처리부(160)에서 처리된 데이터 및 상기 조류지수 산출부(170)에서 산출된 조류지수와 수질 데이터의 상관성 분석으로 계산된 값을 지도에 맵핑시키는 상관성 분석 및 지도 맵핑부(180); 및
상기 측정대상 지역(210)의 녹조농도 분포도 및 녹조 우심지역 면적을 산출하여 포인트-기반 녹조지도를 작성하는 녹조지도 작성부(190)를 포함하되,
상기 데이터 병합 처리부(160)는 사전에 결정된 측정지점이 아닌 측정경로상 무작위 샘플링 방식으로 다수의 측정값을 수집하고, 상기 자율주행 무인비행체(110)와 상기 이동형 무인부체(130)에서 측정된 데이터를 위치 보정을 통해 결정된 측정지점 지리좌표를 기준으로 병합시키고 수질 데이터와의 상관성 분석을 통해 각 측정지점별 최적 추정모델식을 산출하는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템.The ultrasonic spectroscopic sensor 120 and the GPS module 111 are mounted so that the autonomous navigation can be carried out and the supersonic spectral sensor 120 is installed on the measurement area 210 along the autonomous flight path 230, An autonomous navigation unmanned vehicle (110) flying to acquire ultrasonic image data by a random sampling method;
And the water quality measurement sensor 140 is controlled by a random sampling method along the autonomous movement path 230 on the surface of the measurement target area 210 by using the water quality measurement sensor 140, the GPS module 132, A portable unmanned body (130) for acquiring water quality measurement data and traveling in a cross flow direction with the autonomous traveling unmanned air vehicle (110);
A data collecting and correcting unit 150 for collecting data from the autonomous traveling unmanned aerial vehicle 110 and the moving type unmanned vehicle 130 and correcting the geometrical errors and position so that the data can be represented by measurement point geographical coordinates;
The measurement data of the autonomous traveling unmanned aerial vehicle 110 and the moving type unmanned vehicle 130 are merged based on the measurement point geographical coordinates and the correlation between the chlorophyll a concentration or the phycocyanin concentration is analyzed, A data merge processing unit 160 for calculating the data merge function;
An algae index calculating unit 170 for calculating an algebraic factor by calculating an optimum estimated model formula value, a water surface reflectance, and a field weather condition, and calculating the algae factor by an artificial neural network algorithm;
A correlation analysis and map mapping unit 180 for mapping the data processed by the data merge processing unit 160 and the values calculated by the correlation analysis between the tide index calculated by the tide index calculating unit 170 and the water quality data to a map; And
A green tide mapping unit 190 for generating a point-based green tide map by calculating a green tide concentration distribution chart and an area of a green tide area in the measurement target area 210,
The data merge processing unit 160 collects a plurality of measurement values using a random sampling method on a measurement path that is not a predetermined measurement point and transmits the measured data to the mobile unmanned body 110 and the mobile non- Based on the geographical coordinates of the measurement point determined through the position correction, and calculating an optimal estimation model expression for each measurement point by analyzing the correlation with the water quality data, thereby utilizing the data measured by the GPS-based random sampling method A green algae mapping system.
상기 자율주행 무인비행체(110)에 탑재된 GPS 모듈(111) 및 상기 이동형 무인부체(130)에 탑재된 GPS 모듈(132)은 각각 상기 녹조지도 작성부(190)가 포인트-기반 녹조지도를 작성하도록 GPS 좌표를 지리좌표로 변환 표시하는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템.The method according to claim 1,
The GPS module 111 mounted on the autonomous traveling unmanned aerial vehicle 110 and the GPS module 132 mounted on the mobile unmanned vehicle body 130 are configured such that the greenquality map creating unit 190 creates a point- Wherein the GPS coordinates are converted into geographical coordinates so that the GPS coordinates are displayed on the basis of the GPS-based random sampling method.
상기 초분광센서(120)는 400㎚~700㎚의 가시광선 영역 파장대 및 700㎚~1000㎚의 근적외선 영역 파장대를 수백 개의 밴드로 세분하여 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템.The method according to claim 1,
The ultrasonic spectroscopic sensor 120 is capable of measuring the visible light region wavelength band of 400 nm to 700 nm and the near infrared region wavelength region of 700 nm to 1000 nm in hundreds of bands to measure the GPS-based random sampling method Green Tide Mapping System Utilizing Measured Data.
상기 데이터 수집 및 보정부(150)로부터 수집된 초분광영상에 대해 상기 측정대상 지역(210)의 좌표 정확성을 위한 지상기준점(220)에 따른 영상정합 처리를 수행하는 영상정합 처리부(161);
물체인식 알고리즘에 따라 개별 영상간 정확한 특징점을 추출하도록 다수의 초분광영상으로부터 하나의 정사투영영상을 작성하는 정사투영영상 작성부(162); 및
상기 측정대상 지역(210)의 초분광영상 데이터 및 수질 데이터를 이용하여 최적 추정모델식을 산출하는 최적 추정모델식 산출부(163)를 포함하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템.The data merge processing unit (160) according to claim 1,
An image matching processing unit (161) for performing image matching processing according to a ground reference point (220) for coordinate accuracy of the measurement target area (210) with respect to the hyperspectral image collected from the data collection and correction unit (150);
An ortho-projection image creating unit 162 for creating an ortho-projection image from a plurality of hyperspectral images so as to extract accurate feature points between individual images according to an object recognition algorithm; And
Using the data measured by the GPS-based random sampling method including the optimal estimation model expression calculating unit 163 for calculating the optimal estimation model expression using the ultrasound image data and the water quality data of the measurement target region 210 Greenery mapping system.
상기 상관성 분석 및 지도 맵핑부(180)는 상기 조류지수와 현장 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 회귀 분석으로 분석된 결과는 위치 보정된 지리좌표 정보와 함께 GIS의 영역별 분류화 기법을 이용하여 지형도 상에 자동으로 매핑하며, 상기 녹조지도 작성부(190)는 측정대상 지역(210)의 녹조 농도 분포도를 파악하고, 이를 통해 녹조 우심지역을 선정하되, 상기 녹조 우심지역은 클로로필-a 농도가 50㎍/L 이상인 것을 기준으로 설정하여 상기 녹조 우심지역에 대한 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 시스템.The method according to claim 1,
The correlation analysis and map mapping unit 180 analyzes the result of the regression analysis of the algae index and the concentration of chlorophyll-a in the field or the concentration of the phycocyanin, And the green tide map creating unit 190 grasps the tide concentration distribution chart of the measurement target area 210 and selects the green tide tide area through the map. The green tide area includes chlorophyll-a And calculating an area for the green-marine watershed area by setting a reference value of the concentration of at least 50 占 퐂 / L as a reference, and calculating an area for the green-marine watershed area.
b) GPS 모듈(132), 수질측정센서(140)가 자율 이동경로(240)를 따라 무작위 샘플링 방식으로 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정하는 단계;
c) 상기 측정대상 지역(210)의 수표면 반사도 및 현장 기상조건을 조사하는 단계;
d) 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 데이터를 수집하여 측정지점 지리좌표로 나타낼 수 있도록 기하학적 오차 및 위치를 보정하는 단계;
e) 상기 측정지점 지리좌표에 따라 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)의 측정 데이터를 병합 처리하는 단계;
f) 상기 자율주행 무인비행체(110) 및 이동형 무인부체(130)로부터 측정된 데이터에 따라 최적 추정모델식을 산출하는 단계;
g) 상기 최적 추정모델식의 산출값, 수표면의 반사도 값 및 현장 기상조건을 입력하여 인공신경망 알고리즘으로 연산하여 조류지수(Algae Factor)를 산출하는 단계;
h) 상기 최적 추정모델식 및 이동형 무인부체(130)로부터 측정된 상기 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도와의 상관성을 분석하는 단계;
i) 상기 분석된 상관성에 따라 지형도를 맵핑하는 단계; 및
j) 상기 측정대상 지역(210)에 대해 포인트-기반 녹조지도를 작성하는 단계
를 포함하되,
상기 e) 단계는 사전에 결정된 측정지점이 아닌 측정경로상 무작위 샘플링 방식으로 다수의 측정값을 수집하고, 상기 자율주행 무인비행체(110)와 상기 이동형 무인부체(130)에서 측정된 데이터를 위치 보정을 통해 결정된 측정지점 지리좌표를 기준으로 병합시키고 수질 데이터와의 상관성 분석을 통해 각 측정지점별 최적 추정모델식을 산출하며; 그리고
상기 j) 단계에서 상기 측정대상 지역(210)의 녹조농도 분포도 및 녹조 우심지역 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법.a) An autonomous traveling unmanned flying vehicle 110 equipped with a GPS module 111 and an ultra-spectral sensor 120 measures a measurement target area 210 in a random sampling manner along an autonomous flight path 230, Lt; / RTI >
b) measuring the chlorophyll-a concentration or the phycocyanin concentration in a random sampling manner along the autonomous movement path 240 by the GPS module 132 and the water quality measurement sensor 140;
c) examining the water surface reflectivity and the field weather conditions of the measurement target area 210;
d) collecting data from the autonomous traveling unmanned aerial vehicle (110) and the moving type unmanned vehicle (130) and correcting geometrical errors and positions so that they can be represented by measurement point geographical coordinates;
e) merging measurement data of the autonomous traveling unmanned aerial vehicle (110) and the moving unmanned vehicle (130) according to the measurement point geographical coordinates;
f) calculating an optimal estimation model equation according to the measured data from the autonomous traveling unmanned aerial vehicle (110) and the movable type unmanned vehicle (130);
g) calculating an algebra factor by inputting the calculated value of the optimal estimation model equation, the reflectivity value of the water surface, and the field weather condition, and calculating the calculated value by the artificial neural network algorithm;
h) analyzing the correlation between the optimal estimation model equation and the chlorophyll-a concentration or phycocyanin concentration measured from the mobile unattended body 130;
i) mapping the topographic map according to the analyzed correlations; And
j) creating a point-based greenhouse map for the measurement area 210
, ≪ / RTI &
The step e) includes the steps of: collecting a plurality of measurement values by a random sampling method on a measurement path that is not a predetermined measurement point; , And calculates the optimal estimation model equation for each measurement point by analyzing the correlation with the water quality data; And
Wherein the greenhouse concentration map and the greenhouse well zone area of the measurement target area 210 are calculated in the step j), using the GPS-based random sampling method.
상기 초분광센서(120)는 상기 자율주행 무인비행체(110) 하단에 설치되어 무작위 샘플링 방식으로 상기 측정대상 지역(210)의 초분광영상을 촬영하고, 상기 수질측정센서(140)는 상기 이동형 무인부체(130)의 후단에 고정으로 설치되어 무작위 샘플링 방식으로 상기 측정대상 지역(210)의 클로로필-a 농도 또는 피코시아닌 농도를 측정하며, GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터와 수표면 반사도, 현장 기상 조건을 인공신경망 알고리즘으로 연산 처리한 조류지수를 활용하는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법.8. The method of claim 7,
The hyperspectral sensor 120 is installed at the lower end of the autonomous traveling unmanned aerial vehicle 110 to photograph a hyperspectral image of the measurement target region 210 in a random sampling manner, The concentration of chlorophyll-a or phycocyanin in the measurement target region 210 is measured by a random sampling method fixedly provided at the rear end of the body 130, and the data measured by the GPS-based random sampling method and the water surface reflectance And a method of generating a green algae map using data measured by a GPS-based random sampling method, which uses an algae index obtained by processing a field weather condition with an artificial neural network algorithm.
상기 측정지점별로 저장된 최적 추정모델식은 클로로필-a 또는 피코시아닌 농도와 상관분석을 통해 산출되며, 산출된 최적 추정 모델식 값과 수표면의 반사도 및 현장 기상조건 데이터를 가지고 인공신경망 알고리즘을 통해 조류지수(AF)를 산출하며, 상기 수질 데이터와 회귀 분석을 통해 계산된 결과는 위치 보정된 지리좌표 정보와 함께 GIS의 영역별 분류화 기법을 이용해 지형적 정보로 매핑함으로써 상기 측정대상 지역(210)의 녹조 농도 분포도를 파악하고, 이를 통해 녹조 우심지역을 선정하되, 상기 녹조 우심지역은 클로로필-a 농도가 50㎍/L 이상인 것을 기준으로 설정하여 상기 녹조 우심지역에 대한 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 GPS-기반 무작위 샘플링 방식으로 측정된 데이터를 활용한 녹조지도 작성 방법.8. The method of claim 7,
The optimal estimation model equation stored for each measurement point is calculated through correlation analysis with chlorophyll-a or phycocyanin concentration. The calculated optimum model expression value, the reflectivity of the water surface, The water quality data and the result calculated through the regression analysis are mapped to the geographical information by using the geographical classification method of the GIS together with the positionally corrected geographical coordinate information, Wherein the area for the green well zone is calculated by setting a reference value of chlorophyll-a concentration of 50 占 퐂 / L or higher as the reference value for the green well zone, by determining the greenhouse concentration distribution diagram, A method for mapping a greenery using data measured by a GPS-based random sampling method.
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