• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2003년도 Proceedings of ACRS 2003 ISRS
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• pp.654-655
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• 2003

Korea has experienced 10 a Cochlodinium polykrikoides red tide outbreaks during the last 10 years (1993-2002). The monitoring activities at National Fisheries Research and Development Institute (NFRDI) in Korea have been extended to all the coastal waters after the worst of fish killing by C. polykrikoides blooms in 1995. NFRDI is looking forward to finding out the feasibility of red tide detection around Korean waters using satellite remote sensing of NOAA/AVHRR, Orbview-2/SeaWiFS, IRS-P4/OCM and Terra/MODIS on real time base. In this study, we used several alternative methods including climatological analysis, spectral and optical methods which may offer a potential detection of the major species of red tide in Korean waters. The relationship between the distribution of SST and C. polykrikoides bloom areas was studied. In climatological analysis, NOAA, SeaWiFS, OCM satellite data in 20th and 26th August 2001 were chosen using the known C. polykrikoides red tide bloom area mapped by helicopter reconnaissance and ground observation. The 26th August, 2001 SeaWiFS chlorophyll a anomaly imageries against the imageries of non-occurring red tide for August 20, 2001 showed the areas C. polykrikoides occurred. The anomalies of chlorophyll a concentration from satellite data between before and after red tide outbreaks showed the similar distribution of C. polykrikoides red tide in 26th August, 2001. The distribution of the difference in SST between daytime and nighttime also showed the possibility of red tide detection. We used corrected vegetation index (CVI) to detect floating vegetation and submerged vegetation containing algal blooms. The simple result of optical absorption from C. polykrikoides showed that if we use the optical characteristics of each red tide we will be able to get the feasibility of the red tide detection.

• 한국측량학회:학술대회논문집
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• 한국측량학회 2007년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.131-134
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• 2007

In this paper, we evaluate a red tide detection possibility of GOCI(Geostationary Ocean Color Imager) which will be launched in 2008. To detect red tide, we use a similar wavelength range of MODIS normalized water-leaving radiance data instead of GOCI data. Supposed to GOCI, red tide detection algorithm is based on MRI(MODIS Red tide Index) and use 667nm band to filter turbid water. The algorithm's effectiveness is verified by detecting large Cochlodinium polykrikoides red tide event that was appeared in Korean coastal waters. The evaluation was done by comparing the result with the update data provided by the NFRDI.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권2호
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• pp.213-230
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• 2017

위성기반 적조 탐지 알고리즘들은 특정 해역, 적조 종을 중심으로 개발되어 왔다. 하지만 한반도 주변해역의 빠르고 정확한 적조 감시를 위해서는 한반도 주변의 전 발생 해역과 다양한 적조 종을 대상으로 한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 한반도 주변해역을 대상으로 GOCI 영상을 활용하여 적조 영역의 스펙트럼 특성과 위성기반 적조 탐지 알고리즘의 적합성을 분석하였다. 그 결과, 적조 종들의 클로로필 함량과 적조가 출현하는 해역의 탁도에 따라서 스펙트럼 특성이 달라졌다. 또한 기존 적조 탐지 알고리즘을 GOCI 영상에 적용하였으며, 이를 통해 기존 임계값으로는 적조 영역 추출에 한계가 있음을 알 수 있었다. 이를 개선하기 위해 적조 종들을 클로로필 함량의 차이에 따라 두 그룹으로 나누어 적조 감시 체계를 제시하였다. 총 5 단계를 거쳐 적조 영역과 비적조 영역을 구분하였으며, 적조 속보를 기준으로 했을 경우 최종 추출된 적조영역이 기존 알고리즘으로 추출된 영역에 비해 적절한 결과를 나타냈다. 이러한 적조 감시 체계를 활용한다면 한반도 주변의 모든 해역과 다양한 적조 종에 대한 빠르고 정확한 감시로 인해 효율적인 적조 감시가 가능할 것이다.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제7권3호
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• pp.148-162
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• 2004

The monitoring activities at the National Fisheries Research and Development Institute (NFRDI) in Korea have been extended to include all the coastal waters of Korea after the outbreak of Cochlodinium polykrikoides blooms in 1995. We used several alternative methods including climatological analysis, spectral and optical methods which may offer potential detection of the major species of red tide in Korean waters. In the climatological analysis, NOAA, SeaWiFS, OCM satellite data was chosen using the known C. polykrikoides red tide bloom data and the area was mapped by helicopter reconnaissance and ground observation. The relationship between the distribution of sea surface temperature to C. polykrikoides bloom areas was studied. The anomalies of SeaWiFS chlorophyll a imageries against the imageries of non-occurring red tide for August, 2001 showed where the C. polykrikoides occurred. The anomalies of chlorophyll a concentrations from the satellite data during red tide outbreaks showed a similar distribution of C. polykrikoides in the red tide in August, 2001. The distribution between differences in sea surface temperatures during the day and at night also showed a possibility for red tide detection. We used a corrected vegetation index (CVI) to detect floating vegetation and submerged vegetation containing algal blooms. The results of from the optical absorption of C. polykrikoides in the ultraviolet band (340 nm) showed that if we use the optical characteristics from each red tide, we will be able to establish the feasibility of red tide detection.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2005년도 Proceedings of ISRS 2005
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• pp.445-449
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• 2005

Various methods to detect the phytoplankton/red tide blooms in the oceanic waters have been developed and tested on satellite ocean color imagery since the last two and half decades, but accurate detection of blooms with these methods remains challenging in optically complex turbid waters, mainly because of the eventual interference of absorbing and scattering properties of dissolved organic and particulate inorganic matters with these methods. The present study introduces a new method called Red tide Index (Rl), providing indices which behave as a good measure of detecting red tide algal blooms in high scattering and absorbing waters of the Korean South Sea and Yellow Sea. The effectiveness of this method in identifying and locating red tides is compared with the standard Ocean Chlorophyll 4 (OC4) bio-optical algorithm applied to SeaWiFS ocean imagery, acquired during two bloom episodes on 27 March 2002 and 28 September 2003. The result revealed that OC4 bio-optical algorithm falsely identifies red tide blooms in areas abundance in colored dissolved organic and particulate inorganic matter constituents associated with coastal areas, estuaries and river mouths, whereas red tide index provides improved capability of detecting, predicting and monitoring of these blooms in both clear and turbid waters.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권2_2호
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• pp.377-391
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• 2018

광역범위에 대한 적조의 효율적인 모니터링을 위하여 원격탐사의 필요성이 점차 증가하고 있다. 하지만 기존 연구에서는 다양한 센서 중 해색 센서만을 위한 적조 탐지 알고리즘 개발에만 집중되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 위성 기반 적조 모니터링의 한계로 지적되고 있는 탁도가 높은 연안역의 적조 탐지와 원격탐사 자료의 부정확성을 개선하고자 다중센서의 활용을 제시하고자 한다. 국립수산과학원 적조속보 정보를 바탕으로 적조 발생해역을 선정하였고, 해색 센서인 GOCI 영상과 육상 센서인 Landsat OLI 영상을 이용하여 공간적인 융합과 분광기반 융합을 시도하였다. 두 영상의 공간 융합을 통하여, GOCI 영상에서 관측 불가능하였던 연안지역의 적조와 Landsat OLI 영상의 품질이 낮았던 외해역의 적조 모두 개선된 탐지결과 획득 가능하였다. Feature-level과 rawdata-level로 나누어 진행된 분광 융합 결과, 두 방법에서 도출된 적조 분포 양상은 큰 차이를 보이지 않았다. 하지만 feature-level 방법에서는 영상의 공간해상도가 낮을수록 적조 면적이 과대추정되는 경향이 나타났다. Linear spectral unmixing 방법으로 픽셀을 세분화한 결과, 적조 비율이 낮은 픽셀의 수가 많을수록 적조 면적의 차이는 심화되는 것으로 나타났다. Rawdata-level의 경우Gram-Schmidt가 PC spectral sharpening 기법보다 다소 넓은 면적이 추정되었지만, 큰 차이는 나타나지 않았다. 본 연구에서는 해색 센서와 육상 센서의 공간 융합을 통해 외해뿐만 아니라 탁도가 높은 연안의 적조 역시 탐지가 가능함을 보여주었고, 다양한 분광 융합 방법을 제시함으로써 더욱 정확한 적조 면적 추정 방법을 제시하였다. 이 결과는 한반도 주변의 적조를 더욱 정확하게 탐지하고, 적조를 효과적으로 제어하기 위한 대응대책 수립을 결정하는데 필요한 정확한 적조 면적 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제24권4호
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• pp.325-331
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• 2008

본 연구는 MODIS에서 제공하는 클로로필 정보를 기반으로 하여 2단계 필터링을 통해 우리나라 동해, 남해 연안에 대규모로 발생했던 Cochlodinium polykrikoides 적조를 탐지하는 알고리즘을 제시한다. 일반적으로 적조 탐지 연구들은 클로로필과 적조 발생의 상관성을 이용하여 클로로필의 농도가 높은 해역을 적조 발생 해역으로 탐지한다. 하지만 이 방법의 문제점은 적조가 발생하지 않은 해역을 적조 발생 해역으로 탐지함으로써 포함오차(Commission error)를 발생시킨다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 MODIS에서 제공하는 클로로필 정보를 바탕으로 적조 발생 해역을 추출하고, 2단계 필터 링 과정을 적용함으로써 진해, 여수, 남해도 부근 해역에서 발생한 포함오차를 제거하였으며, 그 결과를 국립수산과학원의 적조속보자료와 함께 시각적 정량적으로 평가하여 본 연구에서 제안한 알고리즘의 효용성을 검증하였다.

• 환경영향평가
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• 제10권1호
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• pp.1-8
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• 2001

Detection of red tides by satellite remote sensing can be done either by detecting enhanced level of chlorophyll pigment or by detecting changes in the spectral composition of pixels. Using chlorophyll concentration, however, is not effective currently due to the facts: 1) Chlorophyll-a is a universal pigment of phytoplankton, and 2) no accurate algorithm for chlorophyll in case 2 water is available yet. Here, red band algorithm, classification and PCA (Principal Component Analysis) techniques were applied for detecting patches of Cochlodinium polykrikoides red tides which occurred in Korean waters in 1995. This dinoflagellate species appears dark red due to the characteristic pigments absorbing lights in the blue and green wavelength most effectively. In the satellite image, the brightness of red tide pixels in all the three visible bands were low making the detection difficult. Red band algorithm is not good for detecting the red tide because of reflectance of suspended sediments. For supervised classification, selecting training area was difficult, while unsupervised classification was not effective in delineating the patches from surrounding pixels. On the other hand, PCA gave a good qualitative discrimination on the distribution compared with actual observation.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권4호
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• pp.1-13
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• 2007

GLCM(Gray Level Co-occurrence Matrix)의 질감 특징 정보 여섯 종류를 이용해서 위성영상을 변환한 후 두개의 주성분을 누적한 영상을 만들어 전 처리 과정을 거쳐서 모서리 검출과 영역 검출을 수행하였다. 실험 결과 두개의 주성분 변환 누적 영상의 고유 값은 94.6%로 여섯 종류 질감에 대한 대부분의 정보를 가지고 있으며, 이를 해색 한 가지 만을 이용한 적조영역 및 주성분을 모두 가지고 있는 영상의 적조영역과 비교했을 때 가장 우수한 결과를 나타내었다. 또한 적조영역과 맑은 해역에 대한 유클리디언 거리 측정으로 유클리디언 공간을 생성하고 이를 이용하여 자동으로 입력되는 원격탐사 영상의 임의 해역에 대해 적조영역을 식별하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1363-1372
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• 2021

유해조류의 대번식으로 정의되는 적조는 광역적으로 발생·확산되는 특성을 가진다. 이는 기존의 조사 방법만으로는 탐지의 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 적조를 원격탐사 기법을 활용하여 탐지하였다. 또한 단순히 chlorophyll의 농도가 아닌 광특성을 이용하여 탐지의 정확도를 높이고자 하였다. 적조는 해수신호가 복잡한 남해안에서 주로 발생하며 남해안의 주 적조 종은 Cochlodinium polykirkoides이다. 따라서 기계학습 기법을 활용하여 시각적인 판단에 국한되지 않고 연구자의 관찰과 경험에 의존해 발견하지 못했던 특징을 반영하여 객관성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서는 기계학습 모델 중에서 서포트백터머신과 랜덤포레스트를 사용하였고 두 모델의 성능 평가 지표로 정확도 등을 산출한 결과 각각 85.7% 80.2%의 정확도를 보였다.