The Validation of Landsat TM Band Ratio Algorithm using In-water Optical Measurement

수중 광학측정을 이용한 Landsat TM 밴드비율 알고리듬 검증

Landsat TM band ratio algorithms were made by in-water optical measurement data of each sampling points for water quality monitoring of coastal area using Landsat TM satellite data. The algorithm was derived from in-water optical reflectance data which was measuring by the PRR(profiling reflectance radiometer). And, in-water optical reflectance data were applied to Landsat TM bands. Relationship between in-water optical reflectance and pigments proposed by the ratio of TM band 1 and band 2 showed to as follows; $Y=3.8352{\times}(R(band\;1)/R(band\;2))^{-2.1978}$ ($R^2$=0.7069) and, relationship of the ratio of TM band 1 and band 3 as follows; $Y=23.288{\times}(R(band\;1)/R(band\;3))^{-1.5243}$ ($R^2$=0.8062). Calculated the upwelling radiance of water surface and radiance of TM showed the ratio of atmospheric effect. In the coastal area Rayleigh and Mie scattering of atmosphere is to make over 80% of normalized radiance of Landsat TM. In order to apply in-water algorithm obtained by PRR, we had to calculate the atmospheric effects at sampling site. And, the quantitative analysis of in-water components using Landsat TM data need the calibration of in-water algorithm and effective method of atmospheric correction.

본 연구에서는 Landsat TM을 이용하여 연안해역의 수질을 모니터링하기 위해 현장에서 조사된 수중광학 측정자료를 Landsat TM 밴드에 적용하여 Landsat TM 밴드비율 알고리듬을 구성하였다. 수중광학 측정장치인 PRR(profiling reflectance radiometer)을 이용하여 획득된 수중 광 반사도를 Landsat TM 밴드 폭으로 보정한 후 현장에서 실측된 피그먼트와 통계적으로 분석하여 관계식을 도출하였다. 수중 광 반사도를 TM 밴드 1과 밴드 2 의 비율에 의한 알고리듬으로 구성하여 $Y=3.8352{\times}(R(band\;1)/R(band\;2))^{-2.1978}$ ($R^2$=0.7069)과 같은 관계식을 도출하였고, 밴드 1과 밴드 3의 비율에 의한 반사도와 피그먼트의 관계는 $Y=23.288{\times}(R(band\;1)/R(band\;3))^{-1.5243}$ ($R^2$=0.8062) 이다. 수면 위로 올라오는 광량과 TM의 레이디언스 값을 각각 구하여 대기효과 중의 Rayleigh 산란과 Mie 산란에 의한 대기중의 잡음비율을 파악하였으며, 연안해역의 조사지점에서 80% 이상의 대기잡음이 있음을 제시하였다. 본 연구에서 도출된 수중 광 알고리듬을 Landsat TM에서 수신된 영상신호에 적용하여 시화호와 연안해역의 수질을 정량적으로 분석하기 위해서는 수중 구성 성분들의 수중 광학 특성을 고려한 수중 알고리듬의 보정과 대기중의 잡음을 효율적으로 제거할 수 있는 대기보정기법의 적용이 요구된다.