| 초록 |
연구개요 영구동토의 활동층에 대한 수문 지질학적 분석 및 모니터링은 주로 넓은 지역에 걸쳐 드물게 분포하는 관측소를 이용한 점 관측에 의존하고 있다. 본 연구의 목적은 기존 점 관측의 한계점을 극복하고 활동층의 변화에 대해 시·공간적으로 상세한 관측을 수행할 수 있는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 원격탐사 기술을 개발하는 것이다. 특히, 전통적인 인공위성 SAR 시스템이 고정된 단일편광의 사용으로 인해 다양한 분야에 응용하는데 제한이 있어 왔는데, 이러한 제한을 극복하기 위해 SAR 시스템에서 송·수신되는 전자기파의 벡터 산란 정보에 대한 관측을 수행하는 다중편광 SAR를 영구동토 활동층의 모니터링에 응용하는 새로운 연구를 수행하였다. 연구 목표대비 연구결과 본 연구의 연차별 연구 목표는 (1) 식생 분포를 매핑을 위한 SAR 영상 분류 방법개발, (2) 계절적 결빙-해빙과 관련된 마이크로파 산란 모델 개발, (3) 활동층의 독특한 지형 및 수문 지질학적 특성 분석과 모니터링을 위한 기술 개발이다. 1차년도 연구 결과 시베리아 지역에 대해 다중편광 SAR 자료를 획득하였고, 다중편광 SAR 자료로부터 도출할 수 있는 다양한 파라미터에 대해 영구동토 생태계의 분포와 그 계절적 변화 대한 반응 특성을 분석하였다. 결과적으로 영구동토 지표의 생태적 특성을 구분하는데 우수한 성능을 보이는 새로운 지식기반 분류 알고리즘을 개발하였다. 2차년도 연구를 통해 결빙 온도를 기준으로 극단적으로 변화하는 활동층 유전율의 변화를 이론적으로 설명할 수 있는 유전율 모델을 수립하고, 활동층 생태계의 해빙과 결빙 상태에 대한 계절적 POLSAR 관측값의 변화를 효과적으로 모의할 수 있는 다중편파 산란 모델을 개발함으로써 연구 목표를 달성하였다. 3차년도 연구를 위해서 지형학적 및 수문 지질학적 특성이 상이한 동시베리아 레나강 유역의 연구지역을 선정하여 해빙기-결빙초기-결빙후기에 해당하는 인공위성 SAR 자료를 획득하였다. 다중편광 SAR 파라미터에 대한 연구 결과 활동층의 지형적 특징 및 결빙 토양의 양과 결빙 깊이에 대한 공간적인 분포를 파악할 수 있는 다중편광 파라미터를 개발하였으며, 편광 파라미터의 연변화 분석을 통해 활동층 열카르스트의 변화를 모니터링할 수 있도록 하는 방법을 수립하였다. 연구개발결과의 중요성 영구동토 지역은 육지에서 가장 넓은 빙권의 구성요소이자 전 지구적인 기후변화와 밀접하게 연관되어 있을 것으로 예상됨에도 불구하고, 충분히 많은 연구가 축적되어 있지 못한 지역이다. 기후변화와 영구동토 활동층 변화와의 역학관계에 관한 연구는 국제적인 차원에서 지속적으로 추진되고 있는 중요한 연구 분야이다. 본 연구에서는 고해상도 SAR 원격탐사 기술 개발을 통해 활동층의 시간적 공간적 변화 양상을 파악하는 독창적인 연구를 수행하였다. 특히, 해빙기 및 결빙기의 짧은 시기 동안 토양의 결빙 현상의 공간적인 변화 양상을 파악한 연구 결과는 기존의 연구로는 획득할 수 없었던 영구동토 지역에 대한 새로운 정보로서 가치가 매우 높다. 또한, 기술적인 차원에서 다중편광 SAR 자료처리 기술에 대한 새로운 방법과 응용 분야를 개발함으로서 차세대 SAR 원격탐사 기술의 활용성을 높이는 선도적인 연구를 수행하였다. (출처 : 요약문 2p) |
