지구물리와물리탐사 (Geophysics and Geophysical Exploration)

  • 제15권1호
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  • Pages.16-22
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  • 2012
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  • 1229-1064(pISSN)
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  • 2384-051X(eISSN)
한국지구물리·물리탐사학회 (Korean Society of Earth and Exploration Geophysicists)
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X-밴드 산란계를 이용한 하천 얼음 두께 측정에 관한 연구

A Study on the Measurement of River Ice Thickness by Using X-band Scatterometer

  • 한향선 (강원대학교 지구물리학과) ;
  • 김범준 (강원대학교 지구물리학과) ;
  • 이훈열 (강원대학교 지구물리학과)
  • Han, Hyang-Sun (Department of Geophysics, Kangwon National University) ;
  • Kim, Bum-Jun (Department of Geophysics, Kangwon National University) ;
  • Lee, Hoon-Yol (Department of Geophysics, Kangwon National University)
  • 투고 : 2012.01.05
  • 심사 : 2012.02.23
  • 발행 : 2012.02.29
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초록

본 연구에서는 X-band 파장 대역에서 얼음의 두께를 측정하기 위해 중심주파수가 9.5 GHz (X-band)인 안테나를 사용하여 지상용 마이크로파 산란계를 구축하였고, 얼음에서의 후방산란을 측정하였다. 산란계로 측정된 얼음에서의 레이더 후방산란은 공기/얼음 경계면과 얼음/물 경계면에서 매우 강했으며, 두 경계면 사이의 거리와 얼음의 굴절률을 이용하여 두께 산출이 가능함을 확인하였다. 얼음 두께 측정을 위한 현장탐사는 춘천호의 유입지류인 지암천의 하류에서 수행되었다. 탐사 측선을 따라 얼음에서의 후방산란을 측정한 후 얼음의 두께를 산출하였으며, 크리깅 보간법을 사용하여 지암천 하류의 얼음두께 지도를 제작하였다. 얼음의 두께는 대부분 50 cm로 나타났으며, 하천의 유속이 빠른 지점에서는 얼음의 두께가 30 ~ 40 cm로 얇았다. 유속이 일정한 곳에서 주변보다 얼음 두께가 얇은 지점이 관찰되었는데, 이는 얼음 내에 마이크로파 산란에 영향을 미치는 매개물이 존재하거나 낚시를 위해 인위적으로 얼음을 뚫은 후 다시 얼었기 때문인 것으로 판단되었다. 본 연구는 향후 X-band SAR 시스템과 항공기 탑재 산란계 시스템의 활용분야 확대에 기여할 것으로 기대된다.

In this study, we setup a ground-based scatterometer using an antenna of which the center frequency is 9.5 GHz (X-band), and measured radar backscatterings from air/ice and ice/water interfaces to extract ice thickness. Both of air/ice and ice/water interfaces make strong radar backscatterings and so we can clearly identify two peaks in measured data by scatterometer. By using the distance of two peaks and refractive index of ice, we confirmed that it is possible to measure ice thickness. Field survey was performed at the downstream of Jiam River flowing into Chuncheon Lake. We measured radar backscattering from river ice along a survey path and extracted ice thickness. The ice thickness map of the downstream of Jiam River was produced by using kriging which is one of well known interpolation methods. The ice thickness was about 50 cm along the mainstream while ice was thin as 30 ~ 40 cm at a fast-flowing meander. Ice thickness was particularly thinner at some locations than that of surrounding areas even in the mainstream region of constant flow. This was because of impurities in ice or artificially formed refrozen holes after fishing. We expect that this study helps to expand utilization field of X-band SAR and airborne scatterometer system.

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