KR20200047302A - Apparatus and method for outputting uv index using satellite data - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시는 자외선 지수를 출력하는 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure relates to a UV index output device and method using satellite data. Specifically, the present disclosure may provide an apparatus and method for outputting an ultraviolet index using satellite data outputting an ultraviolet index.
자외선 지수 값을 계산하는 수식에는 구름의 광학 두께가 입력 변수로 사용된다. 구름의 광학 두께는 Cloud optical depth (COD)로 대기 중의 COD는 자외선 투과에 영향을 미치는 변수이다. 자외선 복사는 다수의 입력 변수를 가지며 COD와 대기 상단의 반사도(Reflectance)를 제외한 입력 변수는 인공위성으로부터 측정될 수 있다. 인공위성은 다양한 측정값을 연산 장치에 제공해서 연산 장치가 자외선 지수 수식을 이용해서 자외선 지수를 계산할 수 있지만 COD 값은 인공위성에서 획득되지 못하는 값인 관계로 다른 방법에 의해 획득되어야 하는 문제점이 있다.In the formula for calculating the UV index value, the optical thickness of the cloud is used as an input variable. The optical thickness of clouds is cloud optical depth (COD), and COD in the atmosphere is a variable that affects UV transmission. UV radiation has a number of input parameters, and the input parameters, excluding COD and reflectance at the top of the atmosphere, can be measured from satellites. Satellites provide various measurement values to a computing device, so that the computing device can calculate the UV index using the UV index formula, but the COD value cannot be obtained from the satellite, so there is a problem that it must be obtained by another method.
본 개시는 COD와 Reflectance 값을 제외한 입출력 변수를 측정값으로부터 획득해서 연산 과정을 통해 COD 값을 획득하고, 자외선 지수 계산에 획득 된 COD 값을 이용하여 자외선 지수를 출력하는 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로 본 개시는 제1기상 관계식인 자외선 지수 수식에서 측정값으로 획득되지 못하는 제1입력 변수를 다른 제2기상 관계식을 이용한 연산 과정을 통해 획득해서 획득된 제1입력 변수를 자외선 지수 수식에 적용해서 자외선 지수를 계산하는 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In the present disclosure, input / output variables excluding COD and reflectance values are obtained from measurement values to obtain COD values through a calculation process, and UV index output using satellite data that outputs UV index using COD values obtained in UV index calculation. An apparatus and method can be provided. Specifically, the present disclosure applies a first input variable obtained by obtaining a first input variable that is not obtained as a measurement value in a first weather relation formula UV index formula through a calculation process using another second weather relation formula to a UV index formula. Thus, it is possible to provide a UV index output device and method using satellite data for calculating the UV index.
본 개시의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present disclosure are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood from the following description.
제 1 측면에 따른 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치는 자외선 지수 계산에서 인공위성이 제공하는 측정값으로 획득할 수 없는 제1입력 변수를 연산 과정을 통해 획득할 수 있는 제1수식에 따른 연산을 수행하고, 상기 제1수식을 통해 상기 제1입력 변수를 계산하고, 상기 제1입력 변수와 상기 측정값을 입력 변수로 하는 상기 자외선 지수를 계산하여 자외선 지수를 출력하는 프로세서; 및 상기 측정값을 수신하여 상기 프로세서에 제공하는 수신부;를 포함할 수 있다.The UV index output device using the satellite data according to the first aspect performs calculation according to the first equation that can obtain a first input variable that cannot be obtained as a measurement value provided by the satellite in the calculation of the UV index through a calculation process. A processor configured to calculate the first input variable through the first formula, calculate the ultraviolet index using the first input variable and the measured value as input variables, and output an ultraviolet index; And a receiving unit receiving the measured value and providing the measured value to the processor.
또한, 상기 제1입력 변수는 COD 값으로 구름의 광학 두께일 수 있다.In addition, the first input variable may be the optical thickness of the cloud as a COD value.
제 2 측면에 따른 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치는 COD 값이 포함된 다수의 입력변수로 하여 특정 출력값을 출력하는 제1수식을 마련하고, 상기 제1수식에 사용되는 상기 입력변수와 상기 특정 출력값에 대응하여 외부로부터 획득된 측정값을 대입해서 상기 제1수식으로부터 역연산에 의해 상기 COD 값을 계산하고, 상기 제1수식에서 역연산에 의해 계산된 COD 값과 상기 측정값을 입력변수로 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 계산하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 계산된 자외선 지수를 출력하는 출력부;를 포함할 수 있다.The UV index output device using the satellite data according to the second aspect provides a first equation for outputting a specific output value as a plurality of input variables including COD values, and the input variable and the specific value used in the first equation The COD value is calculated by inverse operation from the first equation by substituting a measurement value obtained from the outside in response to an output value, and the COD value and the measurement value calculated by inverse operation in the first equation are input variables. A processor for calculating an ultraviolet index using a second formula for outputting an ultraviolet index; And an output unit configured to output the UV index calculated by the processor.
또한, 상기 프로세서는 입출력 변수 계산에 조견표를 이용할 수 있다.Also, the processor may use a look-up table for calculating input / output variables.
또한, 상기 프로세서는 인공위성자료로부터 상기 제1수식과 상기 제2수식에 사용되는 입출력 변수에 대응하여 측정값을 획득할 수 있다.In addition, the processor may obtain measurement values corresponding to input / output variables used in the first equation and the second equation from satellite data.
또한, 상기 프로세서에서 사용되는 상기 제1수식은 R354=f(COD, Geometry, TH, SA, Total Ozone)이고, 입출력 변수로는 R354는 354nm의 대기 상단의 반사율이고, COD는 구름의 광학 두께이고, Geometry는 태양천정각 (Solar zenith angle), 시야각 (Viewing zenith angle), 상대방위각 (Relative azimuth angle)으로 태양과 위성의 방위를 포함하고 있다. TH는 지면의 고도이고, SA는 지면 반사도이고, Total Ozone은 오존 전량이다.In addition, the first equation used in the processor is R 354 = f (COD, Geometry, TH, SA, Total Ozone), and as input / output variables, R 354 is the reflectance at the top of the atmosphere at 354 nm, and COD is the optical of the cloud. Thickness, Geometry includes the orientation of the sun and the satellites with the solar zenith angle, viewing zenith angle, and relative azimuth angle. TH is the altitude of the ground, SA is the reflectivity of the ground, and Total Ozone is the total amount of ozone.
또한, 상기 프로세서에서 사용되는 상기 제2수식은 UVDR=f(Total Ozone, COD, SZA, SA, TH)이고, 입출력 변수로는 UVDR은 자외선 지수이고, Total Ozone은 오존 전량이고, COD는 구름의 광학 두께이고, SZA는 태양 천정 각이고, SA는 지면 반사도이고, TH는 지면의 고도이다.In addition, the second formula used in the processor is UVDR = f (Total Ozone, COD, SZA, SA, TH), and as input / output variables, UVDR is the UV index, Total Ozone is the total amount of ozone, and COD is the cloud. Optical thickness, SZA is solar zenith angle, SA is ground reflectivity, TH is ground elevation.
또한, 상기 출력부는 상기 프로세서에 의해 계산된 자외선 지수를 자외선 지수 지도로 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.In addition, the output unit may include a display unit that displays the UV index calculated by the processor on a UV index map.
제3측면에 따른 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 방법은 프로세서가 COD 값이 포함된 다수의 입력변수로 하여 특정 출력값을 출력하는 제1수식을 마련하고, 상기 제1수식에 사용되는 상기 입력변수와 상기 특정 출력값에 대응하여 외부로부터 획득된 측정값을 대입해서 상기 제1수식으로부터 역연산에 의해 상기 COD 값을 계산하는 단계; 상기 프로세서가 상기 제1수식에서 역연산에 의해 계산된 COD 값과 상기 측정값을 입력변수로 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 계산하는 단계; 및 출력부가 상기 프로세서에 의해 계산된 자외선 지수를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.In the UV index output method using satellite data according to the third aspect, a processor provides a first equation for outputting a specific output value as a plurality of input variables including COD values, and the input variable used in the first equation Calculating the COD value by inverse calculation from the first equation by substituting a measurement value obtained from the outside corresponding to the specific output value; Calculating, by the processor, a UV index using a COD value calculated by inverse calculation in the first equation and a second equation that outputs the UV index as an input variable; And an output unit outputting the UV index calculated by the processor.
본 개시의 일 실시 예에 따를 때, COD 값을 역연산에 의해 계산하는 제1수식과 자외선 지수 수식을 이용해서 자외선 지수를 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a UV index may be output using a first formula and a UV index formula for calculating COD values by inverse calculation.
자외선 지수 수식과 자외선 지수 수식에 입력 변수를 제공하는 제1수식을 함께 이용함으로써, COD 값을 획득할 수 있고, 자외선 지수를 계산할 수 있다.By using the UV index formula and the first formula that provides the input variable to the UV index formula together, the COD value can be obtained and the UV index can be calculated.
본 개시의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present disclosure are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present disclosure.
도 1은 일 실시 예에 따른 자외선 지수 출력 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 자외선 지수 출력 장치의 동작에 의한 자외선 지수 지도, 354nm의 반사도 지도, COD 지도를 보인 예시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 자외선 지수 출력 방법을 보인 동작 흐름도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 위성자료의 예보 시스템을 보인 예시도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 각각 MAC-V1로부터의 550nm에서 월별 및 연별 평균 AOD이다.
도 6은 조견표를 계산할 사용되는 액션 스펙트럼을 보인도이다.
도 7은 조견표의 다수의 스토크(Stokes) 파라미터 및 스트림에서 정규화된 복사의 통상적 의존성을 나타낸다.
도 8는 조견표의 SZA, VZA의 정규화된 복사의 통상적 의존성을 나타낸다.
도 9은 조견표의 AOD 및 SSA의 정규화된 복사의 통상적 의존성을 나타낸다.
도 10은 조견표의 COD 및 표면 알베도의 선량률의 통상적 의존성을 나타낸다((a) DNA, (b) 식물 반응, (c) 비타민 D 합성, (d) 홍반 작용(Erythermal) 선량률).
도 11는 조견표의 COD 및 토탈 오존의 선량률의 통상적 의존성을 나타낸다.
도 12은 조견표의 COD의 반사도와 지면 반사도의 통상적 의존성을 나타낸다.
도 13은 360nm의 지면반사도와 오존전량을 보인도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a UV index output device according to an embodiment.
2 is an exemplary view showing a UV index map, a reflectivity map of 354 nm, and a COD map by the operation of the UV index output device according to an embodiment.
3 is an operation flowchart showing a UV index output method according to an embodiment.
4 is an exemplary view showing a satellite data forecasting system according to an embodiment.
5 (a) and 5 (b) are the average monthly and annual AOD at 550 nm from MAC-V1, respectively.
6 is a diagram showing the action spectrum used to calculate the look-up table.
Figure 7 shows the typical dependence of normalized copying in a number of Stokes parameters and streams in the lookup table.
8 shows the normal dependence of the normalized copy of SZA and VZA in the lookup table.
Figure 9 shows the typical dependence of normalized copy of AOD and SSA in the lookup table.
Figure 10 shows the usual dependence of the dose rates of COD and surface albedo in the lookup table ((a) DNA, (b) plant reaction, (c) vitamin D synthesis, (d) erythemal dose rate).
Figure 11 shows the typical dependence of the COD of the lookup table and the dose rate of total ozone.
12 shows the typical dependence of the COD reflectance and ground reflectivity of the chart.
13 is a view showing the ground reflection and the total amount of ozone at 360 nm.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terminology used in the embodiments has been selected for general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may be changed according to the intention or precedent of a person skilled in the art or the appearance of new technology. In addition, in certain cases, some terms are arbitrarily selected by the applicant, and in this case, their meanings will be described in detail in the description of the applicable invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meanings of the terms and the contents of the present invention, not simply the names of the terms.
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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "?부", "?모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a part of the specification "includes" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as “? Unit” and “? Module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
자외선 지수 출력 장치는 다수의 입력 변수를 포함하며 자외선 지수를 계산하는 자외선 지수 수식과, 상기 자외선 지수 수식에서 인공위성자료가 제공하는 측정값으로 획득할 수 없는 제1입력 변수를 연산 과정을 통해 획득할 수 있는 제1수식에 따른 연산을 수행하고, 상기 제1수식을 통해 상기 제1입력 변수를 계산하고, 상기 제1입력 변수와 상기 측정값을 입력 변수로 하는 상기 자외선 지수 수식을 계산하여 자외선 지수를 출력하는 프로세서; 및 상기 측정값을 수신하여 상기 프로세서에 제공하는 수신부;를 포함할 수 있다. 여기서, 제1입력 변수가 COD 값인 경우, 자외선 지수 출력 장치는 도 1과 같은 실시 예로 구현될 수 있다. 도 1에 도시되지 않았으나, 자외선 지수 출력 장치(100)는 출력부(미도시)를 포함할 수 있으며, 출력부(미도시)는 프로세서에 의해 획득(예: 계산)된 자외선 지수를 외부로 출력할 수 있다.The UV index output device includes a number of input variables and obtains an UV index formula for calculating the UV index and a first input variable that cannot be obtained as a measurement value provided by satellite data in the UV index formula through a calculation process. Perform the operation according to the first formula, calculate the first input variable through the first formula, and calculate the UV index formula using the first input variable and the measured value as input variables to calculate the UV index A processor for outputting; And a receiving unit receiving the measured value and providing the measured value to the processor. Here, when the first input variable is a COD value, the UV index output device may be implemented as an embodiment as shown in FIG. 1. Although not shown in FIG. 1, the UV
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
자외선 지수 출력 장치(100)는 COD 값을 역연산으로 계산하는데 사용되는 제1수식과 COD 값을 입력 변수로 사용하며 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 출력할 수 있다. COD 값은 구름의 광학 두께로, 인공위성자료에서 측정할 수 없는 값이며 자연 법칙이 적용된 수식에 의해 계산되어야 한다. 제2수식에는 COD 값과 인공위성 측정값이 입력 변수로 사용되고, 출력 변수가 자외선 지수로 사용될 수 있고, 자외선 지수가 출력값이면 제2수식에는 다양한 기상 관계식이 사용될 수 있다.The UV
도 1은 일 실시 예에 따른 자외선 지수 출력 장치(100)의 구성을 보인 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultraviolet
도 1을 참조하면, 자외선 지수 출력 장치(100)는 COD 값이 포함된 다수의 입력변수로 하여 특정 출력값을 출력하는 제1수식을 마련하고, 상기 제1수식에 사용되는 상기 입력변수와 상기 특정 출력값에 대응하여 외부로부터 획득된 측정값을 대입해서 상기 제1수식으로부터 역연산에 의해 상기 COD 값을 계산하고, 상기 제1수식에서 역연산에 의해 계산된 COD 값과 상기 측정값을 입력변수로 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 계산하는 프로세서(110); 및 상기 측정값을 수신하여 상기 프로세서(110)에 제공하는 수신부(120);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the UV
그러나 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 자외선 지수 출력 장치(100)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 자외선 지수 출력 장치(100)는 디스플레이를 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.However, those of ordinary skill in the art can understand that other general-purpose components in addition to those shown in FIG. 1 may be further included in the UV
상기 프로세서(110)는 입출력 변수 계산에 조견표를 이용할 수 있다. 조견표는 제1수식과 제2수식에 사용되는 입출력 변수 값을 테이블로 만들어 하나의 입출력 변수를 제외한 다수의 입출력 변수가 정해지면 하나의 입출력 변수 값을 얻을 수 있다. 프로세서(110)는 조견표를 이용함으로써 COD 값과 자외선 지수를 빠른 시간 내에 계산할 수 있다.The
상기 프로세서(110)는 인공위성으로부터 상기 제1수식과 상기 제2수식에 사용되는 입출력 변수에 대응하여 측정값을 획득할 수 있다. 인공위성이 획득하는 측정값에 대해 살펴보면 다음과 같다.The
상기 프로세서(110)에서 사용되는 상기 제1수식은 R354=f(COD, Geometry, TH, SA, Total Ozone)이고, R354는 354nm의 대기 상단의 반사율이고, COD는 구름의 광학 두께이고, Geometry는 태양천정각 (Solar zenith angle), 시야각 (Viewing zenith angle), 상대방위각 (Relative azimuth angle)으로 태양과 위성의 방위를 포함하고 있다. TH는 지면의 고도이고, SA는 지면 반사도이고, Total Ozone은 오존 전량이다.The first equation used in the
제1수식에서 COD 값을 제외한 다수의 입출력 변수는 인공위성에 의해 측정될 수 있고, 인공위성은 측정값을 수신부(120)를 통해 프로세서(110)에 제공할 수 있다.In the first equation, a plurality of input / output variables excluding COD values may be measured by the satellite, and the satellite may provide the measured value to the
상기 프로세서(110)에서 사용되는 상기 제2수식은 UV Dose rate (UVDR)=f(Total Ozone, COD, SZA, SA, TH)이고, 입출력 변수로는 UVDR은 자외선 지수이고, Total Ozone은 오존 전체량이고, COD는 구름의 광학 두께이고, SZA는 태양 천정 각도이고, SA는 지면 반사도이고, TH는 지면의 고도일 수 있다. 제2수식에서 제1수식에 의해 계산된 COD 값과 인공위성에 의해 측정된 측정값이 입력 변수로 사용되어 출력값으로 자외선 지수가 계산될 수 있다. 계산된 자외선 지수는 출력부에 제공되어 출력부가 자외선 지수를 출력할 수 있다.The second formula used in the
상기 수신부(120)에는 상기 프로세서(110)에 의해 계산된 자외선 지수를 자외선 지수 지도로 표시하는 디스플레이부가 연결될 수 있다. 디스플레이부는 자외선 지수 지도를 표시함으로써 사용자가 자신이 위치한 지역의 자외선 지수를 확인할 수 있다.A display unit for displaying the UV index calculated by the
자외선 지수 출력 장치(100)는 임베디드 장치로 구현될 수 있고, 임베디드 장치는 스마트폰을 포함하며, 기본 구성 요소로 프로세서, 메모리, 디스플레이를 포함하고, 상용 OS를 구비하고, OS에서 동작하는 애플리케이션 형태로 자외선 지수 출력 장치(100)가 구현될 수 있다. 예를 들어, 스마트폰 자외선 지수 출력 장치의 경우 스마트폰의 프로세서는 프로세서(110)로 동작하고, 스마트폰의 통신부는 수신부(120)로 동작할 수 있다. 애플리케이션 측면에서 소프트웨어 구조는 프로세서(110) 및 수신부(120)를 포함할 수 있다. 이러한 애플리케이션은 임베디드 장치에서 요구되는 다양한 동작 환경에 따라 프로그래밍 언어를 이용한 통합 개발 환경에 의해 만들어진다.The UV
자외선 지수 출력 장치(100)는 Total Ozone을 이용하여 UVDR을 획득할 수 있으며, 일 실시 예에 따른 Total Ozone은 관심 영역 내에서의 오존 양을 나타낼 수 있다. 관심 영역은 다양한 방식으로 결정될 수 있다. The UV
예를 들면, 관심 영역은 특정 지점을 중심으로 원형 또는 사각형으로 형성될 수 있다. For example, the region of interest may be formed in a circular or square shape around a specific point.
다른 예로, 관심 영역은 위도에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예를 들면 저위도 지역일수록 관심 영역을 넓게 설정하고 고위도 지역일수록 관심 영역을 좁게 설정할 수 있다. As another example, the region of interest may be differently determined according to latitude. For example, a region of interest may be set wider in a low-latitude region, and a region of interest may be set narrower in a high-latitude region.
다른 예로, 관심 영역은 SZA에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예를 들면 SZA가 작을수록 관심 영역을 상대적으로 좁게 설정하고, SZA가 클수록 관심 영역을 상대적으로 넓게 설정할 수 있다. SZA가 작을수록 관심 영역을 상대적으로 좁게 설정함으로써 UVDR이 높을 것으로 예상되는 지역에 대해 보다 면밀한 연산을 수행할 수 있다.As another example, the region of interest may be determined differently according to SZA. For example, the smaller the SZA, the relatively narrow the region of interest, and the larger the SZA, the larger the region of interest. The smaller the SZA, the relatively narrow the region of interest can be, so that a closer calculation can be performed on the region where the UVDR is expected to be high.
다른 예로, 관심 영역은 바람의 세기에 따라 다르게 결정될 수 있다. 예를 들면 바람의 영향이 큰 경우 상대적으로 넓게 관심 영역을 설정하고, 바람의 영향이 작은 경우 상대적으로 좁게 관심 영역을 설정할 수 있다. 바람의 영향이 큰 경우 관심 영역을 상대적으로 넓게 설정함으로써, 지역에 따른 영향을 반영할 수 있다.As another example, the region of interest may be differently determined according to the wind intensity. For example, the region of interest may be set relatively wide when the influence of the wind is large, and the region of interest may be set relatively narrow when the influence of the wind is small. If the wind effect is large, the region of interest can be set relatively wide to reflect the regional effect.
도 2는 일 실시 예에 따른 자외선 지수 출력 장치(100)의 동작에 의한 자외선 지수 지도(도 2의 (a)), 반사도 지도(도 2의 (b)), COD 지도(도 2의 (c))를 보인 예시도이다.FIG. 2 is an ultraviolet index map ((a) of FIG. 2), a reflectance map ((b) of FIG. 2), and a COD map ((c of FIG. 2) by operation of the UV
COD 지도(도 2의 (c))의 COD 값과 반사도 지도의 반사도 값이 높을수록 자외선 지수 지도의 자외선 지수 값이 낮아짐을 알 수 있다. COD 값은 구름의 광학 두께로, 대기 중의 구름이 가지는 층 두께에서 태양빛 중 자외선을 차단하는데 기여하는 구름의 광학 두께를 수치로 나타낸다. 반사도 값은 R354로, 대기 상태의 반사율을 나타내며, 반사도 값이 높을수록 대기가 태양빛에 가지는 반사율이 높아져 광학적으로 COD가 높음을 나타낸다. 자외선 지수 값은 지면에 도달하는 자외선 양을 나타내고, 자외선 지수 값이 낮을수록 사용자가 느끼는 기상 예보가 좋지 않음을 말해 준다.It can be seen that the higher the COD value of the COD map (FIG. 2 (c)) and the reflectance value of the reflectivity map, the lower the UV index value of the UV index map. The COD value is the optical thickness of the cloud, and the optical thickness of the cloud that contributes to blocking ultraviolet rays in sunlight from the layer thickness of the cloud in the atmosphere is numerically expressed. The reflectance value is R 354 , which represents the reflectance of the atmospheric state, and the higher the reflectance value, the higher the reflectivity the atmosphere has in the sun, indicating that the COD is high. The UV index value indicates the amount of UV light reaching the ground, and the lower the UV index value, the better the weather forecast felt by the user.
도 3은 일 실시 예에 따른 자외선 지수 출력 방법을 보인 동작 흐름도이다.3 is an operation flowchart showing a UV index output method according to an embodiment.
단계 301에서, 프로세서(110)가 COD 값이 포함된 다수의 입력변수로 하여 특정 출력값을 출력하는 제1수식을 마련하고, 상기 제1수식에 사용되는 상기 입력변수와 상기 특정 출력값에 대응하여 외부로부터 획득된 측정값을 대입해서 상기 제1수식으로부터 역연산에 의해 상기 COD 값을 계산할 수 있다.In
단계 302에서, 프로세서(110)가 상기 제1수식에서 역연산에 의해 계산된 COD 값과 상기 측정값을 입력변수로 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 계산할 수 있다.In
단계 303에서, 출력부가 상기 프로세서(110)에 의해 계산된 자외선 지수를 출력할 수 있다.In
도 4는 일 실시 예에 따른 위성자료 예보 시스템을 보인 예시도이다.4 is an exemplary view showing a satellite data forecasting system according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 기상 예보 시스템은 인공위성(410), 자외선 지수 출력 장치(420) 및 방송 시스템(430)을 포함한다. 인공위성(410)은 제1수식과 제2수식에서 사용되는 입출력 변수에 대응하여 측정값을 획득하고, 획득된 측정값을 자외선 지수 출력 장치(420)에 제공한다. 자외선 지수 출력 장치(420)는 제1수식에 측정값을 대입해서 역연산으로 COD 값을 계산하고, 제2수식에 COD 값과 측정값을 대입해서 자외선 지수를 계산하고, 계산된 자외선 지수를 방송 시스템(430)에 제공한다. 방송 시스템(430)은 자외선 지수 출력 장치(420)로부터 수신된 자외선 지수를 지도로 가공하여 댁내 디스플레이에 자외선 지수 지도를 방송할 수 있다.Referring to FIG. 4, the weather forecast system includes an
그러나 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 기상 예보 시스템에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 기상 예보 시스템은 자외선 지수 방송을 중계하는 방송 중계 서버(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 4에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.However, those of ordinary skill in the relevant arts may understand that other general-purpose components may be further included in the weather forecasting system in addition to the components illustrated in FIG. 4. For example, the weather forecasting system may further include a broadcast relay server (not shown) that relays the UV index broadcast. Or, according to another embodiment, it can be understood by those of ordinary skill in the relevant art that some of the components shown in FIG. 4 may be omitted.
방송 중계 서버는 댁내 디스플레이의 식별 정보를 확인해서 댁내 디스플레이를 소유한 사용자 정보를 사용자 데이터베이스로부터 획득하고, 사용자 데이터베이스에 등록된 사용자의 다른 정보 디스플레이의 장치 정보를 확인한 다음 장치 정보에서 요구되는 정보 디스플레이의 접속 정보에 따라 사용자의 다른 정보 디스플레이로 자외선 지수 정보를 전송할 수 있다. 사용자의 다른 정보 디스플레이는 자외선 지수 정보를 표시함으로써 사용자는 사용자 위치 별로 위치하는 다른 정보 디스플레이를 통해 자외선 지수 정보를 확인할 수 있다. 또한, 댁내 디스플레이와 다른 정보 디스플레이가 사용자 감지 모듈을 탑재해서 사용자가 감지된 경우 자외선 지수 정보를 출력할 수 있다.The broadcast relay server checks the identification information of the indoor display to obtain user information owning the indoor display from the user database, checks device information of another information display of the user registered in the user database, and then displays the information display required by the device information. UV index information may be transmitted to another information display of the user according to the access information. By displaying the UV index information of the user's other information display, the user can check the UV index information through other information displays located for each user location. In addition, when a user is sensed by a user detection module equipped with an information display different from the indoor display, UV index information may be output.
이하, 실제 인공위성에서 측정된 측정값을 사용하여 자외선 지수를 계산하는 실시예를 도 5 내지 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an example in which the UV index is calculated using the measured value measured in an actual satellite will be described with reference to FIGS. 5 to 2.
도 5는 각각 Maxplank aerosol climatology (MAC) V1의 310nm에서 3월의 흡습성 AOD의 보정값이다. 5 is a correction value of hygroscopic AOD of March at 310 nm of Maxplank aerosol climatology (MAC) V1, respectively.
표 1은 354nm에서의 반사도를 위한 조견표의 노드 포인트이다.Table 1 is the node point of the look-up table for reflectivity at 354 nm.
표 2는 지표 선량률을 위한 조견표의 노드 포인트(The full 26 profiles set of the TOMS V7 climatology is used L, M and refer to the low, middle and high latitude profiles, respectively, while the numbers refer to total ozone columns in DU)이다.Table 2 shows the node points in the lookup table for surface dose rates (The full 26 profiles set of the TOMS V7 climatology is used L, M and refer to the low, middle and high latitude profiles, respectively, while the numbers refer to total ozone columns in DU).
알고리즘이 조견표를 계산할 때, 도 3과 표 3이 지원된다.When the algorithm calculates the look-up table, FIGS. 3 and 3 are supported.
* 인체 피부의 풋비타민(pre-vitamin) D3 (비타민 D 합성으로 칭함)의 생산을 위한 가중 함수로 대체되었고, CIE(2006)에 공개된 표식화된 데이터의 선형 보간법에 의해 획득된다.* Replaced with a weighting function for the production of pre-vitamin D3 (called vitamin D synthesis) in human skin and obtained by linear interpolation of labeled data published in CIE (2006).
알고리즘은 자외선 지수에 영향을 주는 흡습성 에어로졸 광학 두께를 보정한다(Arola et al., 2009). 지표 자외선 복사는 광학 깊이의 비흡수 에어로졸 두께에 의한 것보다 이러한 흡습성 에어로졸에 의해 더욱 강하게 감쇠된다. 흡습성 에어로졸 광학 두께의 보정은 Ozone monitoring instrument (OMI) 및 TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) 지표 복사 산출 알고리즘에 사용된 Arola et al.(2009)의 접근을 따른다.The algorithm corrects the hygroscopic aerosol optical thickness affecting the UV index (Arola et al., 2009). Surface ultraviolet radiation is attenuated more strongly by these hygroscopic aerosols than by non-absorbing aerosol thicknesses of optical depth. Calibration of the hygroscopic aerosol optical thickness follows the approach of Arola et al. (2009) used in the Ozone monitoring instrument (OMI) and TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) index radiation calculation algorithms.
이는 Kinne et al. (2013)에 의한 월별 에어로졸 기후학에 기초한다. 수정은 에어로졸 흡수 광학 깊이(τaa)에 의존하는 승인자(multiplicative factor(Ca))이다.This is Kinne et al. (2013) based on monthly aerosol climatology. Fertilization is a multiplicative factor (Ca) that depends on the aerosol absorption optical depth (τaa).
알고리즘의 결과인 표면 복사는 다음과 같다.The surface radiation resulting from the algorithm is:
표면 복사(E)Surface radiation (E)
도 7은 다수의 스토크(Stokes) 파라미터 및 스트림에서 정규화된 복사의 통상적 의존성을 나타낸다. Figure 7 shows the typical dependence of normalized copying in multiple Stokes parameters and streams.
도 8은 조견표에서 SZA, VZA의 정규화된 복사의 통상적 의존성을 나타낸다. 도 9는 SZA와 VZA를 보인다.8 shows the normal dependence of the normalized radiation of SZA, VZA in the lookup table. 9 shows SZA and VZA.
도 9는 AOD 및 SSA의 정규화된 복사의 통상적 의존성을 나타낸다. 도 10은 AOD인 에어로졸 광학 깊이와 SSA인 단일 산란 알베도를 보인다.Figure 9 shows the typical dependence of the normalized copy of AOD and SSA. Figure 10 shows AOD aerosol optical depth and SSA single scattering albedo.
스토크 파라미터, 스트림 및 VZA의 개수에 대한 민감도가 없기 때문에 정규화된 복사는 스칼라에 의해 계산된다. 그러나, 이는 SZA, AOD, SSA에 대한 의존성을 갖는다. Normalized radiation is calculated by scalar because there is no sensitivity to the number of Stoke parameters, streams and VZA. However, it has a dependency on SZA, AOD and SSA.
SZA는 대기를 통한 직접 방사 요소의 광학 경로를 판단한다. 이는 표면 UV 복사에 대해 가장 중요한 팩터이다. 광학 경로에 대한 영향을 통해, the SZA modifies the effect other factors have on the surface UV.SZA determines the optical path of the direct radiating element through the atmosphere. This is the most important factor for surface UV radiation. Through the effect on the optical path, the SZA modifies the effect other factors have on the surface UV.
복사는 에어로졸 및 SSA에 대해 민감하다. 에어로졸은 부분적으로 공간으로 돌아가는 스캐터링 방사에 의해, 부분적으로 흡수에 의해, 표면에 도달하는 UV 방사의 레벨을 일반적으로 감소시킨다.Radiation is sensitive to aerosols and SSA. The aerosol generally reduces the level of UV radiation reaching the surface, partly by scattering radiation, which partially returns to space.
도 10은 COD 및 지면반사도의 통상적 의존성을 나타낸다((a) DNA, (b) 식물 반응, (c) 비타민 D 합성, (d) 홍반 작용(Erythermal) 선량률).FIG. 10 shows the usual dependence of COD and ground reflectivity ((a) DNA, (b) plant reaction, (c) vitamin D synthesis, (d) erythemal dose rate).
도 11는 COD 및 토탈 오존의 선량률의 통상적 의존성을 나타낸다. Figure 11 shows the typical dependence of the dose rates of COD and total ozone.
도 12은 COD의 반사도와 표면 알베도의 통상적 의존성을 나타낸다. 12 shows the typical dependence of the reflectivity and surface albedo of COD.
수학식 2는 도 1에서 언급된 제1수식에 해당할 수 있다.
COD 가 증가할수록 반사도도 증가하지만, COD가 확대되면 민감도는 거의 잃게 된다. 높은 알베도에서 반사도만을 이용하여 자외선 지수를 계산하는 것은 어렵다.The reflectivity increases as the COD increases, but when the COD is enlarged, the sensitivity is almost lost. It is difficult to calculate the UV index using only reflectivity at high albedo.
도 13은 360nm의 지면반사도와 오존전량을 보인도이다.13 is a view showing the ground reflection and the total amount of ozone at 360 nm.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described method may be implemented as a program executable on a computer, and may be implemented on a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of data used in the above-described method may be recorded on a computer-readable recording medium through various means. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, RAM, USB, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading media (eg, CD-ROM, DVD, etc.). do.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those of ordinary skill in the art related to this embodiment will understand that it may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the above-described substrate. Therefore, the disclosed methods should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.
100: 자외선 지수 출력 장치
110: 프로세서
120: 수신부
410: 인공위성
420: 자외선 지수 출력 장치
430: 방송 시스템100: UV index output device
110: processor
120: receiver
410: satellite
420: UV index output device
430: broadcasting system
Claims (9)
상기 제1수식을 통해 상기 제1입력 변수를 계산하고, 상기 제1입력 변수와 상기 측정값을 입력 변수로 하는 상기 자외선 지수 수식을 계산하여 자외선 지수를 출력하는 프로세서; 및
상기 측정값을 수신하여 상기 프로세서에 제공하는 수신부;를 포함하는, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
The UV index formula for calculating the UV index by receiving a number of input variables and the first formula for obtaining the first input variable that cannot be obtained as a measurement value provided by the satellite in the UV index formula through the calculation process Perform the operation according to,
A processor configured to calculate the first input variable through the first equation, calculate the ultraviolet index equation using the first input variable and the measured value as input variables, and output an ultraviolet index; And
A UV index output device using satellite data, including; a receiving unit that receives the measured value and provides it to the processor.
상기 제1입력 변수는 COD 값으로 구름의 광학 두께인, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
According to claim 1,
The first input variable is an optical index output device using satellite data, which is an optical thickness of clouds as a COD value.
상기 제1수식에서 역연산에 의해 계산된 COD 값과 상기 측정값을 입력변수로 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 계산하는 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 계산된 자외선 지수를 출력하는 출력부;를 포함하는, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
A first equation for outputting a specific output value using a plurality of input variables including COD values is provided, and the input variable used in the first equation and a measurement value obtained from the outside are substituted for the specific output value to replace the Calculate the COD value by inverse operation from the first equation,
A processor for calculating a UV index using a COD value calculated by inverse calculation in the first formula and a second formula for outputting the UV index as the input variable; And
An output unit for outputting the UV index calculated by the processor; including, UV index output device using the satellite data.
상기 프로세서는 입출력 변수 계산에 조견표를 이용하는, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
The method of claim 3,
The processor is a UV index output device using satellite data, using a look-up table to calculate the input and output variables.
상기 프로세서는 인공위성으로부터 상기 제1수식과 상기 제2수식에 사용되는 입출력 변수에 대응하여 측정값을 획득하는, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
The method of claim 3,
The processor obtains a measurement value corresponding to input / output variables used in the first formula and the second formula from the satellite, and the UV index output device using the satellite data.
상기 프로세서에서 사용되는 상기 제1수식은 R354=f(COD, Geometry, TH, SA, Total Ozone)이고, 입출력 변수로는 R354는 354nm의 대기 상단의 반사율이고, COD는 구름의 광학 두께이고, Geometry는 태양천정각 (Solar zenith angle), 시야각 (Viewing zenith angle), 상대방위각 (Relative azimuth angle)으로 태양과 위성의 방위를 포함하고 있다. TH는 지면의 고도이고, SA는 지면 반사도이고, Total Ozone은 오존 전량, , 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
The method of claim 3,
The first equation used in the processor is R 354 = f (COD, Geometry, TH, SA, Total Ozone), and as input / output variables, R 354 is the reflectance at the top of the atmosphere at 354 nm, and COD is the optical thickness of the cloud. , Geometry is the solar zenith angle, the viewing zenith angle, and the relative azimuth angle. TH is the altitude of the ground, SA is the reflectance of the ground, and Total Ozone is the UV index output device using the total amount of ozone and satellite data.
상기 프로세서에서 사용되는 상기 제2수식은 UVDR=f(Total Ozone, COD, SZA, SA, TH)이고, 입출력 변수로는 UVDR은 자외선 지수이고, Total Ozone은 오존 전체량이고, COD는 구름의 광학 두께이고, SZA는 태양 천정 각도이고, SA는 지면 반사도이고, TH는 지면의 고도인, 위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
The method of claim 3,
The second formula used in the processor is UVDR = f (Total Ozone, COD, SZA, SA, TH), and as input / output variables, UVDR is the UV index, Total Ozone is the total amount of ozone, and COD is the optical of the cloud. A UV index output device using satellite data, wherein the thickness, SZA is the solar ceiling angle, SA is the ground reflectivity, and TH is the altitude of the ground.
상기 출력부는 상기 프로세서에 의해 계산된 자외선 지수를 자외선 지수 지도로 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 장치.
The method of claim 3,
The output unit includes a display unit for displaying the UV index calculated by the processor on a UV index map, UV index output device using satellite data.
상기 프로세서가 상기 제1수식에서 역연산에 의해 계산된 COD 값과 상기 측정값을 입력변수로 자외선 지수를 출력하는 제2수식을 이용하여 자외선 지수를 계산하는 단계; 및
출력부가 상기 프로세서에 의해 계산된 자외선 지수를 출력하는 단계;를 포함하는, 인공위성 데이터를 이용한 자외선 지수 출력 방법.The processor prepares a first equation for outputting a specific output value as a plurality of input variables including COD values, and substitutes the input variable used in the first equation and the measurement value obtained from the outside corresponding to the specific output value. And calculating the COD value by inverse operation from the first equation;
Calculating, by the processor, a UV index using a COD value calculated by inverse calculation in the first equation and a second equation that outputs the UV index as an input variable; And
The output unit outputting the UV index calculated by the processor; including, UV index output method using the satellite data.
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Also Published As
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