기름이 유출된 바다 표면의 L-밴드 전파 산란에 대한 수치해석적 연구

Abstract

This paper presents a numerical simulation of the radar backscattering from oil spills on ocean surface. At first, a one-dimensionally rough sea surface is numerically generated for a given wind speed at HEBEI SPIRIT accident. Then, an oil-spilled sea surface is represented with a two-layered medium, which is generated by adding a thin low-dielectric oil layer on the randomly-rough highdielectric sea surface. The backscattering coefficients of various oil-spilled sea surfaces are obtained using the Method of Moments and Monte Carlo technique for various surface roughness, oil-layer thicknesses, frequencies, polarizations and incidence angles. The numerical method is verified with theoretical models for simple structures. The reduction of the backscattering coefficients due to the lowdielectric oil-layers on sea surfaces has been analyzed. These numerical results will help to detect any oil spills on sea surfaces, and consequently, to classify SAR images.

본 논문에서는 기름이 유출된 바다 표면의 레이더 산란에 대한 수치해석적 연구를 보여준다. 우선, 풍속에 따라서 불규칙적인 거칠기를 갖는 바다 표면을 생성한 다음에, 유전율이 높은 거친 바닷물 표면 위에 유전율이 낮은 기름층을 두어 기름이 유출된 바다 표면을 생성한다. 서로 다른 표면 거칠기, 기름층의 두께와 유전율, 주파수, 편파, 입사각의 조합으로 이루어진 다양한 형태의 기름 유출 바다에 대한 레이더 후방산란계수를 모멘트 법(Method of Moments)/ 몬테카를로(Monte-Carlo) 방법을 이용하여 계산한다. 이 수치해석적 방법은 이론적인 산란 모델로 계산 가능한 간단한 구조에 대해서 이론 모델 결과와 비교함으로써 그 정확성을 검증한다. 이 수치해석적 방법으로 기름이 유출된 바다 표면에서의 후방산란계수의 감소를 분석하며, 이 분석 결과는 결과적으로 SAR 영상에서의 기름층의 발견 및 식별에 도움을 줄 것이다.