현장관측용 분광 광도계의 상대 검교정 시스템 개발

Abstract

After launching the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) on June 2010, field campaigns were performed routinely around Korean peninsula to collect in-situ data for calibration and validation. Key measurements in the campaigns are radiometric ones with field radiometers such as Analytical Spectral Devices FieldSpec3 or TriOS RAMSES. The field radiometers must be regularly calibrated. We, in the paper, introduce the optical laboratory built in KOSC and the relative calibration method for in-situ measurement spectroradiometer. The laboratory is equipped with a 20-inch integrating sphere (USS-2000S, LabSphere) in 98% uniformity, a reference spectrometer (MCPD9800, Photal) covering wavelengths from 360 nm to 1100 nm with 1.6 nm spectral resolution, and an optical table ( 3600×1500×800mm3 ) having a flatness of ±0.1mm . Under constant temperature and humidity maintainance in the room, the reference spectrometer and the in-situ measurement instrument are checked with the same light source in the same distance. From the test of FieldSpec3, we figured out a slight difference among in-situ instruments in blue band range, and also confirmed the sensor spectral performance was changed about 4.41% during 1 year. These results show that the regular calibrations are needed to maintain the field measurement accuracy and thus GOCI data reliability.

천리안해양관측위성(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)이 2010년 6월에 발사된 이후, 영상 자료의 보정과 검증을 위한 여러 차례의 현장 관측이 한반도 주변에서 수행되었다. 한국해양과학기술원 해양위성센터(Korea Ocean Satellite Center, KOSC)에서는 Analytical Spectral Devices (ASD)사의 분광 광도계 FieldSpec3나 TriOS사의 분광 광도계 RAMSES와 같은 현장관측장비의 특성 변화를 확인하기 위하여 미국국립표준기술원(National Institute of Standards and Technology, NIST)의 표준화 절차를 거친 광원과 표준 분광 광도계를 이용하여 각각의 현장 관측 마다 기기의 성능을 측정하였다. 본 논문에서는 해양위성센터에 구축된 광학 실험실과 현장관측 분광 광도계의 상대적 복사 검교정 방법에 대해서 소개하고 있다. 광학 실험실은 98% 이상의 광원 균질성을 지니는 20인치 적분구(USS-2000S, LabSphere)와 360 nm 부터 1100 nm 까지 1.6 nm 파장 간격으로 측정이 가능한 표준 분광 광도계(MCPD9800, Photal), 그리고 ±0.1mm 의 편평도를 가지는 광학테이블( 3600×1500×800mm3 )을 기본으로 구성되어 있다. 실험실 내부는 정확한 검교정 실험을 위하여 일정한 온습도를 유지하고 있으며, 동일한 광원에 동일한 위치에서 표준과 현장관측용 분광 광도계를 동시에 측정하는 방법을 기본으로 한다. 해양위성센터가 보유하고 있는 ASD 를 측정한 결과, 현장관측용 분광광도계의 결과가 푸른 가시광 영역에서 미세한 차이가 측정 시 마다 나타나는 것을 확인하였고, 더불어 1년간의 상대 검교정 실험에 따르면 평균적으로 4.41% 정도의 파장별 광특성이 변화하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 측정 정확도를 유지하고, GOCI 자료의 신뢰도를 확보하기 위하여 지속적인 검교정 실험을 수행해야 하는 이유를 보여주고 있다.