천리안 해양위성 2호의 대기보정 및 대리교정 개발 현황

Abstract

세계최초 정지궤도 해색센서인 천리안해양위성(Geostationary Ocean Color Imager: GOCI)은 지난 2010년 6월부터 2021년 3월까지 한반도를 포함한 동북아 해양환경의 관측을 성공적으로 수행했었다. 후속임무를 맡은 천리안해양위성 2호(GOCI-II)는 GOCI보다 화소당 500m에서 250m로 공간해상도가 향상되고 4개의 분광밴드가 추가되어 380, 412, 443, 490, 510, 555, 620, 660, 680, 709, 745, 865 nm의 12개 파장대를 통해 동북아 해양환경을 관측한다. 위성 고도인 대기 상층(Top-Of-Atmosphere: TOA)에서 관측되는 총 복사휘도는 해수 광산란에 의해 센서에 관측되는 복사휘도 뿐 아니라 대기 광산란 복사휘도 포함하고 있으며 이런 대기에 의한 복사휘도의 크기는 관측된 총 복사휘도의 90% 이상을 차지한다. TOA 복사휘도 영상에서 대기휘도를 제거하고 해수반사도 분광 스펙트럼만을 추정하기 위해서는 복사전달모델 적용을 통해 대기 복사휘도를 계산하여 제거해줘야 하는데 이를 대기보정이라 한다. 대기보정을 위해서는 분광영상의 각 화소별로 대기입자 농도와 종류를 추정해야 하는데 이 방법은 기존 GOCI 표준 대기보정 알고리즘에 이론적 기반을 두고 있으며 GOCI-II에 새로 추가된 밴드 중 620, 709 nm를 이용하여 탁도가 높은 해역에서의 대기보정 성능을 향상시켰다. 마지막으로 대기보정 알고리즘에 사용된 복사전달모델과 실제 위성관측 복사휘도와의 차이에 의해 발생하는 오차를 최소화하기 위하여 위성영상의 복사보정 감도(gain)을 조절하는 대리교정을 수행하였으며 이 방법 또한 기존 GOCI 임무에 적용되었던 방법에 이론적 기반을 두고 있다. 본 연구에서는 GOCI-II 지상국 시스템에 적용 되어있는 대기보정 및 대리교정 방법을 우선 소개하고, 대리교정이 적용된 대기보정의 초기단계 검증결과에 대하여 논한다.