청장고원 대표 호수를 사례로 한 다중 위성 데이터 기반 호수 수체 색상 지수 일치성 보정 연구

TAN Zhangru ,  

WANG Shenglei ,  

LI Junsheng ,  

ZHANG Fangfang ,  

ZHANG Bing ,  

摘要

호수 수체 색상은 수체 광학 특성을 직관적으로 반영하는 것으로 호수 생태계의 중요한 기후 변수입니다. 최근 몇 년간 위성 원격탐사를 기반으로 한 Forel-Ule 지수(FUI)는 대규모 호수 생태계 및 수질의 시공간 변화를 나타내는 데 널리 사용되고 있습니다. 다중 위성 센서의 협동 관측은 관측 빈도와 시공간적 범위를 크게 향상시킬 수 있으나, 역산 일치성 문제는 해결이 시급합니다. 본 연구는 청장고원 내 6개의 대표적인 호수를 연구 지역으로 하여 Landsat 5/TM, Landsat 7/ETM+, Landsat 8/OLI 및 MODIS 지표 반사율 제품을 기반으로 다중 위성 데이터의 호수 수체 색상 지수 FUI 역산의 일치성 보정 방법을 제안하였습니다. 이는 위성 스펙트럼 응답 함수 및 지표 반사율 제품의 시스템 편차로 인한 색도각과 FUI 역산 차이를 보정하기 위함입니다. 먼저, 수체 시뮬레이션 데이터셋의 다항식 보정 방법을 사용하여 각 위성 센서의 가시광선 대역에서 역산된 색도각에 대한 스펙트럼 응답 보정을 수행하였고, 다음으로 6개 호수에서 획득한 112,830쌍의 동기화된 지표 반사율 관측 데이터를 활용하여 MODIS와 Landsat TM, ETM+, OLI 간 색도각 역산값의 선형 회귀 모델을 구축하여 교차 보정을 진행하였습니다. 마지막으로 동기화 관측 데이터 및 장기 시계열 FUI 다중 소스 데이터 역산 결과를 바탕으로 보정 전후 다중 위성 데이터의 화소 단위 및 시계열 단위에서 일치성을 체계적으로 평가하였습니다. 결과는 보정 후 색도각 및 FUI 역산 결과의 일치성이 크게 향상되었음을 보여주었습니다(R²>0.95, MAPE<10%), 또한 4종 위성 데이터에서 역산된 호수 연평균 FUI 변화 추세가 일치하였습니다. 본 연구는 Landsat TM, ETM+, OLI 및 MODIS 다중 위성 데이터의 협동 역산을 통한 호수 수체 색상 파라미터 산출에 중요한 방법적 근거를 제공합니다.

关键词

수체 색상;다중 위성 원격탐사;스펙트럼 응답 함수;일치성 보정;색도각;Forel-Ule 지수(FUI);수체 반사율;청장고원 호수

阅读全文