정지궤도 해색탑재체(GOCI) 자료 검정을 위한 사전연구

Abstract

GOCI(Geostationary Ocean Color Imager) 표준자료의 지속적인 품질관리를 위해서는 위성 운용기간 중 궤도상 복사보정, 대기보정 단계를 거쳐야 되며 해수환경 분석 알고리즘에 대한 검보정도 지속적으로 이루어져야 한다. GOCI의 복사, 대기, 해양환경 자료에 대한 검보정은 부이나 고정 플랫폼을 이용한 수온, 염분, 해수 광특성, 형광, 및 탁도 관측과, 주기적으로 해양환경 자료 수집을 통하여 실시한다. 이를 위하여 동중국해에 위치하고 있는 이어도 종합해양과학기지에 설치된 광학 관측 장비와 현장 관측의 복사자료를 상호 비교해 보았으며, GOCI 표준자료의 검정에 앞서 SeaWiFS 복사량과 비교하여 검정하였다. 해수출 광량은 현장관측에서 얻어진 광과 광량과는 약간의 차이를 보였지만, 흡광영역이 매우 잘 일치하고 있으며 스펙트럴 이동은 없는 것으로 판단된다. 이어도 종합해양과학기지의 분광측정기와 SeaWiFS의 전 밴드에서 얻어진 해수출 광량을 비교한 결과 평균 25% 정도의 에러가 발생했지만, 대기보정 밴드를 제외하면 절대오차가 11% 정도로 상당히 낮아진다. 이것은 SeaWiFS 표준 대기보정 방법의 문제점으로 GOCI 검보정 연구에서 고려되어 보완 되어야 할 것으로 판단된다. 이와 더불어 독도 지역의 표준 관측치(Reference Target Site) 구축을 통한 검보정 연구를 위하여, 독도 주변 해수의 광 특성과 해양환경 자료는 2009년 8월과 2009년 10월 2차례에 걸쳐서 현장관측을 실시하였다. 독도 주변 해역의 해양 광 특성은 원격반사도의 스펙트럼 형태를 기준으로 Case-1 Water 성향이 강한 해수에서 나타나는 특성과 매우 유사하였다. 식물플랑크톤, 부유물질, 용존유기물의 흡광계수 스펙트럼의 형태들은 대체적으로 각 성분별 흡광 스펙트럼 특성을 잘 보여주었다. 또한 MODIS Aqua로부터 산출된 엽록소 농도와 현장관측을 통한 검증에서 위성자료 값들은 잘 일치한다. 위와 같이 현재 진행되고 있는 GOCI 검보정 연구를 통해서 복사, 대기, 해양환경 알고리즘에 대한 문제점이 도출되었고, 차후 검보정 계획에 반영하여 이 부분들에 대한 개선 및 보완이 이루어질 것으로 판단된다.

In order to provide quantitative control of the standard products of Geostationary Ocean Color Imager (GOCI), on-board radiometric correction, atmospheric correction, and bio-optical algorithm are obtained continuously by comprehensive and consistent calibration and validation procedures. The calibration/validation for radiometric, atmospheric, and bio-optical data of GOCI uses temperature, salinity, ocean optics, fluorescence, and turbidity data sets from buoy and platform systems, and periodic oceanic environmental data. For calibration and validation of GOCI, we compared radiometric data between in-situ measurement and HyperSAS data installed in the Ieodo ocean research station, and between HyperSAS and SeaWiFS radiance. HyperSAS data were slightly different in in-situ radiance and irradiance, but they did not have spectral shift in absorption bands. Although all radiance bands measured between HyperSAS and SeaWiFS had an average 25% error, the 11% absolute error was relatively lower when atmospheric correction bands were omitted. This error is related to the SeaWiFS standard atmospheric correction process. We have to consider and improve this error rate for calibration and validation of GOCI. A reference target site around Dokdo Island was used for studying calibration and validation of GOCI. In-situ ocean- and bio-optical data were collected during August and October, 2009. Reflectance spectra around Dokdo Island showed optical characteristic of Case-1 Water. Absorption spectra of chlorophyll, suspended matter, and dissolved organic matter also showed their spectral characteristics. MODIS Aqua-derived chlorophyll-a concentration was well correlated with in-situ fluorometer value, which installed in Dokdo buoy. As we strive to solv the problems of radiometric, atmospheric, and bio-optical correction, it is important to be able to progress and improve the future quality of calibration and validation of GOCI.