곡률 계산에 의한 해저면 지형요소 추출 기법 개발

Abstract

해저면에 반복적으로 나타나는 특정 지형요소를 추출할 수 있는 곡률계산법을 개발하여 태평양 심해 평원지역의 수심자료에 적용하였다. 선형 최소자승오차법을 사용하여 해저면을 임의의 2차원 곡면으로 구성할 수 있으며, 해당 곡면의 곡률은 결정된 2차항 계수간의 관계를 이용하여 고유값(eigen value)을 통해 계산하였다. 곡률의 크기와 부호 변화는 해저구릉, 해저계곡과 같이 해저면 지형의 기하학적 형태에 따라 다르게 나타났다. 곡면 구성에 참여하는 자료의 개수에 따른 반응을 비교하여 최적의 곡면 크기를 설정하였고, 계산된 곡률과 지형요소간의 대응관계를 설정하기 위한 최적의 한계값을 실제 자료와의 비교를 통해 결정하였다. 또한, 배경잡음에 민감하게 반응하는 기존 곡률 계산 방법을 개선하여 고유값의 합을 사용하는 새로운 곡률 계산법을 적용한 결과 추출한 지형요소간의 주향방향 연장성을 향상시킬 수 있었다. 곡률계산에 의한 지형요소 추출법은 망간단괴 채광 가능지역 추출을 위한 효과적인 방법임을 확인할 수 있었다.

A seafloor curvature measurement method was developed to extract redundant topographic features from the multi-beam bathymetry data, and then applied to the data of abyssal plain area in the Pacific. Any seafloor might be modeled to a quadratic surface determined in a linear least squares sense, and its curvature could be derived from the eigen values related with quadratic model parameters. The curvature's magnitude as well as polarity showed distinct relationship with geometric characteristics of the seafloor like as ridge and valley. From the investigation of curvature's variation with the number of data in the quadratic surface, the optimal size of data aperture could be applied to real bathymetry data. The application to real data also required the determination of the accompanying threshold values to cope with corresponding topographic features. The calculation method of previous studies were reported to be sensitive to the background noise. The improved curvature measurement method, incorporating the sum of eigen values has reduced unwanted artifacts and enhanced ability to extract lineament features along strike direction. The result of application shows that the curvature measurement method is effective tool for the estimation of a possible mining area in the seamount free abyssal hill area.