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SUMMARY

목차

제1장 서론 24

1.1. 연구의 배경 및 필요성 26

1.1.1. 연구의 배경 26

1.1.2. 연구의 필요성 29

1.2. 연구의 목적 및 범위 35

1.2.1. 연구의 목적 35

1.2.2. 연구의 범위 36

1.3. 연구의 방법 및 활용방안 37

1.3.1. 연구의 방법 37

1.3.2. 활용방안 41

제2장 위성레이더영상 기반 시계열 지반침하 정밀관측 기술동향 44

2.1. 위성레이더 활용 최신동향 46

2.2. 위성레이더 활용 기술 분석 49

2.2.1. PSInSAR 기법 50

2.2.2. SBAS 기법 53

2.2.3. PSInSAR와 SBAS 기법 비교 56

제3장 위성레이더기반 지반침하 정밀관측 시스템 62

3.1. 위성레이더기반 지반침하 정밀관측 시스템 분석 및 설계 64

3.1.1. 사용자 요구사항 분석 65

3.1.2. 입출력 변수 분석 74

3.1.3. 파일포맷 분석 77

3.1.4. 지반침하 정밀관측기법 설계 82

3.2. 위성레이더기반 지반침하 정밀관측 시스템 개발 85

3.2.1. 전체 소프트웨어 아키텍처 구성 85

3.2.2. 명령행 기반 분석 시스템 개발 86

3.2.3. 그래픽 사용자 인터페이스 기반 가시화 프로그램 개발 106

3.2.4. 사용자 매뉴얼 120

3.3. 위성레이더기반 지반침하 정밀관측 시스템 정밀도 검증 123

3.3.1. 연구지역 선정 123

3.3.2. 위성레이더기반 지반침하 관측 124

3.3.3. GPS기반 지반침하 관측 130

3.3.4. 개발 시스템 정밀도 검증 182

제4장 재난관리 위성영상정보 포털 기능 개선 200

4.1. MODIS 위성영상 기반 폭설대응 모듈 시스템화 202

4.1.1. 추진체계 202

4.1.2. 폭설대응 모듈 개요 202

4.1.3. 연구내용 203

4.1.4. 추후 개발내용 204

4.2. 재난 위성영상정보 표출기능 개선 및 고도화 208

4.2.1. 기존 재난 위성영상정보 포털 분석 209

4.2.2. 재난 위성영상정보 포털 개선 및 고도화를 위한 요구사항 분석 213

4.3. MAI모듈 배포시스템 구축 244

제5장 국가재난관리 실무적용을 위한 활용성 검토 248

5.1. 실무적용과 운용을 위한 기반시설환경 검토 250

5.1.1. 국가재난관리에 활용 가능한 국내외 위성현황 250

5.1.2. 국내외 위성센터 운영현황 279

5.2. 최적화된 시스템 구축을 위한 전략 295

5.2.1. L-밴드 위성 레이더 시스템 구축 295

5.2.2. 레이더 영상 전문가 양성전략 303

5.3. 국내 지반침하 위성 활용성 검토 308

5.3.1. 국내 지반침하 보고 지역 309

5.3.2. 국내 지반침하 관리 지역 312

제6장 고부가 위성정보기반 분석기술트리 316

6.1. 재난관리와 대응 320

6.1.1. 재난의 정의 320

6.1.2. 재난의 분류와 특성 321

6.1.3. 재난관리의 단계 322

6.2. 재난 유형별 위성 기술트리 325

6.2.1. 재난 유형별 특성 분석 325

6.2.2. 재난유형 및 재난관리 단계에 따른 위성 기술트리 331

제7장 요약 및 결론 356

7.1. 요약 358

7.2. 결론 364

참고문헌 366

부록(내용없음) 11

서지자료 379

REPORT DOCUMENTATION PAGE 380

판권기 381

표목차

표 1.1. 연차별 성과목표 27

표 1.2. 세부목표별 연구방법 40

표 2.1. PSInSAR와 SBAS 알고리즘 비교 57

표 2.2. PSInSAR와 SBAS 사용자 편의 비교 60

표 3.1. 시스템 요구사항 66

표 3.2. 기능 요구사항 목록 66

표 3.3. 입/출력 데이터 요구사항 68

표 3.4. 그래픽 사용자 인터페이스 요구사항 69

표 3.5. 데이터 생성 요구사항 70

표 3.6. 비기능 요구사항 70

표 3.7. 성능 요구사항 71

표 3.8. 운영 플랫폼 요구사항 71

표 3.9. 파일 생성 요구사항 72

표 3.10. 컴파일러 요구사항 73

표 3.11. 프로그램간 인터페이스 73

표 3.12. 입력 데이터 목록 75

표 3.13. MATLAB 전체 모듈 76

표 3.14. 시계열 처리 결과 예 79

표 3.15. 프로젝트 파일 주요 속성 및 내용 88

표 3.16. 개발에 사용된 시스템 사양 97

표 3.17. 쓰레드 생성을 통한 Gamma ISP Phase Unwrapping 수행 속도 비교. 97

표 3.18. 기본 옵션 컴파일 실행 결과 값 비교. 99

표 3.19. 소스코드 구성 101

표 3.20. C++ 프로젝트 목록 102

표 3.21. 기본 색상 구성도 108

표 3.22. GUI 소스코드 구성 112

표 3.23. 수행 시간 비교를 위한 시스템 사양 113

표 3.24. 테스트 데이터 집합 1의 수행 시간 비교 114

표 3.25. 테스트 데이터 집합 2의 수행 시간 비교 114

표 3.26. 프로그램 실행 결과 114

표 3.27. 프로젝트 생성 메뉴 및 그 내용 120

표 3.28. 레이더 센서 122

표 3.29. 녹산지역 ALOS 간섭쌍과 수직기선거리 125

표 3.30. GNSS 측위 방법에 따른 정밀도 130

표 3.31. Bernese를 이용한 데이터 처리 방법 141

표 3.32. Bernese로 산출된 측점 좌표 (5월 22일, ECEF) 144

표 3.33. Bernese로 산출된 측점 좌표 (5월 23일, ECEF) 144

표 3.34. TBC로 산출된 측점 좌표 (5월 22일, ECEF) 144

표 3.35. TBC로 산출된 측점 좌표 (5월 23일, ECEF) 145

표 3.36. 5월 23일 데이터로 산출된 상대적 좌표 (Bernese, 5월 22일 기준) 145

표 3.37. 5월 23일 데이터로 산출된 상대적 좌표 (TBC, 5월 22일 기준) 145

표 3.38. Bernese로 산출된 측점 좌표 (8월 20일, ECEF) 146

표 3.39. Bernese로 산출된 측점 좌표 (8월 21일, ECEF) 146

표 3.40. TBC로 산출된 측점 좌표 (8월 20일, ECEF) 146

표 3.41. TBC로 산출된 측점 좌표 (8월 21일, ECEF) 147

표 3.42. 8월 21일 데이터로 산출된 상대적 좌표 (Bernese, 8월 20일 기준) 147

표 3.43. 8월 21일 데이터로 산출된 상대적 좌표 (TBC, 8월 20일 기준) 147

표 3.44. Bernese로 산출된 측점 좌표 (11월 7일, ECEF) 148

표 3.45. Bernese로 산출된 측점 좌표 (11월 8일, ECEF) 148

표 3.46. TBC로 산출된 측점 좌표 (11월 7일, ECEF) 148

표 3.47. TBC로 산출된 측점 좌표 (11월 8일, ECEF) 149

표 3.48. 11월 8일 데이터로 산출된 상대적 좌표 (Bernese, 11월 7일 기준) 149

표 3.49. 11월 8일 데이터로 산출된 상대적 좌표 (TBC, 11월 7일 기준) 149

표 3.50. InSAR와 GPS 비교 183

표 3.51. 하와이 지역 CSK 간섭쌍과 수직기선거리 184

표 3.52. 롱밸리 지역 하향 ENVISAT 간섭쌍과 수직기선거리 189

표 3.53. 롱밸리 지역 상향 ENVISAT 간섭쌍과 수직기선거리 190

표 3.54. SAF 지역 상향 ALOS 간섭쌍과 수직기선거리 195

표 4.1. 주요기능 요구사항 213

표 4.2. 기타 요구사항 215

표 5.1. KOMPSAT-5 위성 제원 251

표 5.2. ERS-1/2 위성 제원 252

표 5.3. JERS 위성 제원 253

표 5.4. RADARSAT-1/2 위성 제원 254

표 5.5. ALOS 위성 제원 255

표 5.6. ENVISAT 위성 제원 256

표 5.7. COSMO-SkyMed 위성 제원 258

표 5.8. KOMPSAT-3 위성 제원 260

표 5.9. KOMPSAT 1, 2호 제원 비교 261

표 5.10. Terra/MODIS 위성 밴드 262

표 5.11. NOAA/AVHRR 위성 제원 263

표 5.12. COMS 위성 채널특성 264

표 5.13. COMS 위성 제원 264

표 5.14. LANDSAT-7 위성 제원 265

표 5.15. LANDSAT 위성 제원 266

표 5.16. ASTER 위성 센서 267

표 5.17. ASTER 위성 제원 267

표 5.18. QuickBird 위성 제원 268

표 5.19. WorldView-1 위성 특성 269

표 5.20. WorldView-2 위성 특성 270

표 5.21. OrbView-3호 위성 제원 271

표 5.22. GeoEye-1 위성 제원 272

표 5.23. IKONOS 위성 제원 273

표 5.24. RapidEye 위성 제원 274

표 5.25. DubaiSat-1 위성 제원 275

표 5.26. CARTOSAT-1 위성 제원 276

표 5.27. CBERS-2 위성 제원 277

표 5.28. FORMOSAT-2 위성 제원 278

표 5.29. SPOT-5 위성 제원 279

표 5.30. 국내외 위성센터 현황 280

표 5.31. 기관별 자료수집 현황 비교 289

표 5.32. 위성 사용 목적에 따른 요구 사양 300

표 5.53. 2012년 실시된 레이더 단기교육 및 워크샵 304

표 5.54. 재난안전연구원 SAR 교육센터의 교육과정 요약 306

표 5.56. 재난안전 연구원 SAR 교육센터의 방재 전문가 교육 307

그림목차

그림 1.1. 연차별 연구 방향 27

그림 1.2. 3차년도 연구과제 로드맵 28

그림 1.3. 유럽의 지반침하 시뮬레이션 결과 29

그림 1.4. 기후변화로 인한 미래 재해·재난의 증가 예측 30

그림 1.5. 미국, 유럽, 일본, 중국의 지반침하 사례 31

그림 1.6. 국내 지반침하 사례 32

그림 1.7. 레이더간섭기법의 지표변위 관측 원리 34

그림 1.8. 연구 개발의 필요성 34

그림 1.9. 연구의 목적 35

그림 1.10. 연구의 범위 37

그림 1.11. 연구의 방법 40

그림 1.12. 연구의 활용방안 및 기대효과 42

그림 2.1. 국내 PSInSAR 적용 예 - 연구지역 47

그림 2.2. 목포지역의 JERS-1을 이용한 지반침하 PS 결과 48

그림 2.3. Landsat ETM 영상과 태백지역의 지반침하도 49

그림 2.4. 분포산란체와 고정산란체의 위상 분포 비교 51

그림 2.5. PSInSAR 알고리즘 52

그림 2.6. SBAS 알고리즘 53

그림 2.7. refined-SBAS 알고리즘 55

그림 2.8. PSInSAR와 SBAS 기법 알고리즘 비교 - 적용 대상 56

그림 2.9. PSInSAR와 SBAS 기법 간섭도 생성 비교 57

그림 2.10. SBAS 평균 변위 지도 58

그림 2.11. Paoha 섬의 시계열 지반침하 분포 59

그림 2.12. Casa Diablo 열 발전소의 시계열 지반침하 분포 59

그림 3.1. 시스템 개요 64

그림 3.2. 전체 Use Case 65

그림 3.3. 그래픽 사용자 인터페이스 Use Case 69

그림 3.4. 모듈 실행 개념도 74

그림 3.5. 입력 데이터 파일 구조 77

그림 3.6. Snaphu 출력 형식 78

그림 3.7. 셀(247,611)에 대한 시계열 처리 결과 예 80

그림 3.8. KML 시계열 데이터 가시화 예 80

그림 3.9. 프로그램 전체 흐름도 82

그림 3.10. 상용 및 유명 라이브러리와 Eigen3 의 수행 속도 비교 84

그림 3.11. 시스템 아키텍처 구성 개념도 85

그림 3.12. VC++ OpenMP 옵션 설정 98

그림 3.13. Visual C++ 빌드 아키텍처 101

그림 3.14. Visual C++ 빌드 아키텍처 102

그림 3.15. 프로그램 구성 파일 목록 103

그림 3.16. 리눅스에서 컴파일하기 105

그림 3.17. GUI 클래스 호출도 106

그림 3.18. 칼라맵 색상 처리 클래스 107

그림 3.19. 데이터 영상화 과정 108

그림 3.21. 칼라맵 선택 110

그림 3.22. MATLAB 의 기본 색상 테이블을 사용한 경우 111

그림 3.23. 사용자 설정 칼라맵으로 변경한 경우 111

그림 3.24. GUI 설루션 112

그림 3.25. 시계열 그래프 출력 117

그림 3.27. KMZ 생성을 통한 Google Earth 에서의 가시화 119

그림 3.29. 기본 프로젝트 생성 121

그림 3.30. 데이터 개별 속성 정보 121

그림 3.31. GUI 메인 메뉴 122

그림 3.32. 프로그램 실행 결과 123

그림 3.33. 국내 연구 지역 - 녹산공단 124

그림 3.34. 국내 SBAS 기법 적용 결과 126

그림 3.35. 녹산공업단지 지반침하 시계열 분석 결과 127

그림 3.36. 김해 지반침하 시계열 분석 결과 128

그림 3.37. 녹산 지역 남북 방향 지반침하 변화율 및 프로파일 128

그림 3.38. 녹산 지역 지반침하 양상 129

그림 3.39. COCONet GNSS 상시관측소 네트워크 131

그림 3.40. GPS로 계산된 아이티 지진 변위 131

그림 3.41. 자카르타 지반 침하를 데이터를 취득하기 위한 GPS 기준점 배치도 132

그림 3.42. GPS로 산출된 자카르타 기준점의 지반침하량 132

그림 3.43. 항공사진을 이용한 측점 가능 지역 선정 134

그림 3.44. TEQC을 이용한 데이터 질 분석 (5월 22일) 137

그림 3.45. TEQC을 이용한 데이터 질 분석 (5월 23일) 137

그림 3.46. TEQC을 이용한 데이터 질 분석 (8월 20일) 138

그림 3.47. TEQC을 이용한 데이터 질 분석 (8월 21일) 139

그림 3.48. TEQC을 이용한 데이터 질 분석 (11월 07일) 140

그림 3.49. TEQC을 이용한 데이터 질 분석 (11월 08일) 140

그림 3.50. Bernese로 처리한 기선 142

그림 3.51. TBC로 처리한 기선 처리 결과 143

그림 3.52. Case 1 방법으로 산출된 좌표를 이용한 ZONA 지점의 지표 변위량(8/20일 기준) 151

그림 3.53. Case 2 방법으로 산출된 좌표를 이용한 ZONA 지점의 지표 변위량(8/20일 기준) 151

그림 3.54. Case 1 방법으로 산출된 좌표를 이용한 ZONB 지점의 지표 변위량(8/20일 기준) 152

그림 3.55. Case 2 방법으로 산출된 좌표를 이용한 ZONB 지점의 지표 변위량(8/20일 기준) 153

그림 3.56. Case 1 방법으로 산출된 좌표를 이용한 ZONC 지점의 지표 변위량(8/20일 기준) 154

그림 3.57. Case 2 방법으로 산출된 좌표를 이용한 ZONC 지점의 지표 변위량(8/20일 기준) 154

그림 3.58. 녹산지역 평균 변화율 및 GPS 위치 182

그림 3.59. 각 GPS점에 대한 InSAR 변화량 182

그림 3.59. 하와이 연구 지역 184

그림 3.60. 하와이 평균 지표 변위 및 시계열 지표 변화 비교 (MANE, HOLE) 185

그림 3.61. 하와이 평균 지표 변위 및 시계열 지표 변화 비교(KAMO,NPOC) 185

그림 3.62. 하와이 지역 SAR와 GPS 비교 186

그림 3.63. 롱밸리 연구 지역 187

그림 3.64. 연 평균 지표변화 지도, 위성 상향 방향 이용(a), 위성 하향 방향 이용(b) 188

그림 3.65. 롱밸리 지역 SAR와 GPS 비교 결과 191

그림 3.66. 하향 자료에서 GPS 시계열과 SAR 시계열 비교 192

그림 3.67. 파오아 섬 시계열 지표 변화, 열 발전소 지표 변화 193

그림 3.68. 연 평균 지표변화 지도, 위성 상향 방향 이용(a), 위성 하향 방향 이용(b), 수평 평균 변화율(c), 수직 변화율(d) 193

그림 3.69. SAF 연구 지역 194

그림 3.70. SAF 평균 변위 지도 196

그림 3.71. SAF SAR와 GPS와 비교 197

그림 3.72. SAF InSAR와 GPS와 시계열 비교 197

그림 3.73. refined SBAS와 상용 소프트웨어 SBAS 기법 비교 198

그림 3.74. refined SBAS와 상용 소프트웨어 SB AS 정밀도 비교 199

그림 3.75. 상용 소프트웨어와 refined SBAS 오차 분석 199

그림 4.1. MODIS 위성영상 기반 폭설대응 모듈 시스템화를 위한 추진체계 202

그림 4.2. 기존 소스 구성 203

그림 4.3. IDL 자동화 테스트(NDSI) 204

그림 4.4. 폭설 자동화 모듈 시작 205

그림 4.5. 폭설 자동화 모듈 진행 206

그림 4.6. 폭설 이미지 등록 확인 207

그림 4.7. 포털사이트 로그인 화면 208

그림 4.8. 기존 재난 위성영상정보 포털 사이트 메인화면 209

그림 4.9. 활동내용 구성 화면 210

그림 4.10. 활동화면 상세보기 210

그림 4.11. 완료내용 구성화면 210

그림 4.12. 완료내용 링크사이트 연결 210

그림 4.13. 주요현황 구성화면 211

그림 4.14. 위성영상 구성화면 212

그림 4.15. 모니터링 구성화면 212

그림 4.16. 유관기관 링크 연결 구성 213

그림 4.17. UN-Spider 홈페이지 연결 213

그림 4.18. 로그인 페이지 216

그림 4.19. 모니터링 페이지 217

그림 4.20. 영상자료 페이지(영상정보서비스 검색 전) 218

그림 4.21. 영상자료 페이지(영상정보 서비스 검색 후) 218

그림 4.22. 기타자료 페이지 219

그림 4.23. 분석산출물 페이지 220

그림 4.24. 재난분석 리포트 페이지 220

그림 4.25. 재난분석 리포트 작성 페이지 221

그림 4.26. 해외재난정보 재난현황 페이지 222

그림 4.27. 해외재난정보 분석산출물 페이지 223

그림 4.28. 해외재난정보 분석산출물 상세 페이지 223

그림 4.29. 유관기관 한국항공우주연구원 페이지 224

그림 4.30. 유관기관 기상청 국가기상위성센터 페이지 225

그림 4.31. 유관기관 한국해양과학기술원 페이지 225

그림 4.32. International Charter 페이지 226

그림 4.33. UNOSAT 페이지 227

그림 4.34. COPERNICUS EMS 페이지 227

그림 4.35. USGS Earthexplorer 페이지 228

그림 4.36. 관리자 페이지 229

그림 4.37. 영역코드관리 페이지 230

그림 4.38. 위성관리 페이지 231

그림 4.39. 위성센서관리 페이지 231

그림 4.40. 데이터타입 관리 페이지 232

그림 4.41. 데이터레벨관리 페이지 233

그림 4.42. 이벤트관리 리스트 페이지 234

그림 4.43. 이벤트관리 등록 페이지 235

그림 4.44. 이벤트관리 수정 페이지 236

그림 4.45. 이벤트 카테고리 관리 페이지 237

그림 4.46. 이벤트 표출기간 설정 페이지 238

그림 4.47. 이벤트 일관등록 페이지 238

그림 4.48. 국가관리 페이지 239

그림 4.49. 바이너리 관리 페이지 240

그림 4.50. 이미지 관리 페이지 241

그림 4.51. 회원관리 페이지 241

그림 4.52. 상황판관리 페이지 242

그림 4.53. MODIS FTP 처리모듈 개발 243

그림 4.54. 시스템 환경 개선 244

그림 4.55. MAI 홈페이지 244

그림 4.56. Introduction 245

그림 4.57. Paper 245

그림 4.58. Q&A 246

그림 4.59. Sample Data 246

그림 5.1. 레이더 위성 운영현황 250

그림 5.2. 광학영상(KOMPSAT-3 좌)와 레이더 영상(KOMPSAT-5 우) 251

그림 5.3. 광학 위성 운영현황 259

그림 5.5. 수목지역에서의 파장길이와 투과율 296

그림 5.6. X-밴드와 L-밴드 투과율 영상 비교 296

그림 5.7. 각 밴드별 구름 투과 영상 비교 297

그림 5.8. 각 밴드별 구름 투과 영상 비교 298

그림 5.9. 밴드별 DEM 영상 298

그림 5.10. 우리나라 위성 현황과 계획 및 국제 L-밴드 위성 현황과 계획 301

그림 5.12. L-밴드 위성을 이용한 재해/재난 활용 예 301

그림 5.13. L-밴드 위성 보유를 재해/재난 공동 대응 및 국제 협력체계 구축 302

그림 5.14. 국내 지반침하 보고 지역 309

그림 5.15. 서울 지역 지반침하 보고 지역 310

그림 5.16. 목포 및 부산 지반침하 보고 지역 311

그림 5.17. 청원 및 태백 지반침하 보고 지역 311

그림 5.18. 울산 지역 지반침하 312

그림 5.19. 국내 지반침하 관리 지역 313

그림 5.20. 국내 지반침하 관리 지역 - 공항 및 산업단지 313

그림 5.21. 국내 지반침하 관리 지역 - 원전 지역 314

그림 5.22. 국내 열발전소 준공 예정 장소 및 전세계 지열발전소 지반침하 지도 315

그림 6.1. 압밀 모식도 326

그림 6.2. 재난 유형에 따른 위성 기술트리 334

그림 6.3. 위성 기술트리(지반 침하) 335

그림 6.4. PSInSAR 기법을 이용한 강원도 지역의 폐광산 지반침하 관측 337

그림 6.5. PSInSAR 기법을 이용한 목포 매립지 지반침하 관측 337

그림 6.6. 위성 기술트리(화산) 338

그림 6.7. 레이더영상을 활용한 갈라파고스 제도 화산활동 관측 339

그림 6.8. ALOS위성을 활용한 하와이 킬라우에아 화산 화구부의 융기 검출 340

그림 6.9. 위성 기술트리(지진) 341

그림 6.10. 3차원 정밀 지표변위 관측을 이용한 훈툰 지진의 미세지표변위관측 342

그림 6.11. 위성 기술트리(산사태) 343

그림 6.12. PSInSAR 기법을 이용한 산사태 관측 344

그림 6.13. 위성 기술트리(산불) 345

그림 6.14. MODIS 영상의 식생지수(EVI)를 이용한 산림복구 분석 346

그림 6.15. 위성 기술트리(홍수) 347

그림 6.16. ERS-2 위성을 활용한 홍수지역 매핑 348

그림 6.17. 위성 기술트리(태풍) 349

그림 6.18. 태풍으로 인한 산림피해 평가 알고리즘 순서도 350

그림 6.19. 식생지수를 이용한 태풍 산림피해 분석 351

그림 6.20. 위성 기술트리(폭설) 352

그림 6.21. 광학영상(MODIS)와 SAR영상자료를 이용한 눈매핑 처리과정 353

그림 6.22. SAR영상을 이용한 fast region-based detection에 의한 기름유출 추출과정 354

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위성레이더 영상을 활용한 지반침하 관측기술 개발 = Development of time-series deformation measurement software for land subsidence from radar satellite 이용현황 표 - 등록번호, 청구기호, 권별정보, 자료실, 이용여부로 구성 되어있습니다.
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