Abstract
Middle-infrared (MIR) spectral region between 3.0 and $5.0\;{\mu}m$ in wavelength is useful for observing high temperature events such as volcanic activities and forest fire. However, atmospheric effects and sun irradiance in day time has not been well studied for this MIR spectral band. The objectives of this basic study is to evaluate atmospheric effects and eventually to estimate surface temperature from a single channel MIR image, although a typical approach utilize split-window method using more than two channels. Several parameters are involved for the correction including various atmospheric data and sun-irradiance at the area of interest. To evaluate the effect of sun irradiance, MODIS MIR images acquired in day and night times were used for comparison. Atmospheric parameters were modeled by MODTRAN, and applied to a radiative transfer model for estimating the sea surface temperature. MODIS Sea Surface Temperature algorithm based upon multi-channel observation was performed in comparison with results from the radiative transfer model from a single channel. Temperature difference of the two methods was $0.89{\pm}0.54^{\circ}C$ and $1.25{\pm}0.41^{\circ}C$ from the day-time and night-time images, respectively. It is also shown that the emissivity effect has by more largely influenced on the estimated temperature than atmospheric effects. Although the test results encourage using a single channel MR observation, it must be noted that the results were obtained from water body not from land surface. Because emissivity greatly varies on land, it is very difficult to retrieval land surface temperature from a single channel MIR data.
[ $3{\sim}5{\mu}m$ ] 파장대의 중적외선 영상은 화산 활동이나 산불과 같이 고온 현상을 관측하는데 효과적이다. 그러나 중적외선 영역은 지표의 복사율과 대기의 영향으로 인한 변화가 매우 심하고, 특히 낮 영상의 경우 태양 복사량에 의한 영향도 고려해야 하는 어려움이 있다. 따라서 단일밴드인 중적외선 영상을 이용하여 표면온도를 얻기 위해서는 영상이 취득된 시간과 장소에서 관측된 태양 복사량 및 여러 가지 대기 변수가 필요하다. 이 연구는 기존의 다중밴드 기반의 중적외선 영상 활용방법과 달리 단일 밴드 중적외선 영상을 이용하여 표면온도 측정을 위한 기초연구에 그 목적이 있다. 이를 위하여 MODIS 영상을 대상으로 MODTRAN을 사용하여 중적외선 영역의 대기보정 기법을 적용 한 뒤 복사전달 모델을 이용하여 지표의 온도를 측정하였다. 획득된 온도 영상의 정밀도를 측정하기 위해 기존의 온도 알고리즘인 MODIS Sea Surface Temperature 알고리즘에 의해 얻어진 해수온도와 비교를 통하여 오차 원인에 대해 분석을 실시하였다. 두 결과의 온도차는 낮 영상의 경우 $0.89{\pm}0.54^{\circ}C$ 밤 영상의 경우 $1.25{\pm}0.41^{\circ}C$로 비교적 긍정적인 결과를 보였다. 그러나 낮 영상의 육지의 경우 대기에 의한 영향보다 태양빛의 반사가 주된 오차의 원인이 되며 이는 지표 복사율에 의한 영향이 매우 크게 작용하고 있음을 추정할 수 있다. 이 연구는 현재까지 해수에 대한 적용에 국한된 것으로 육상의 경우 복사율 변화가 매우 크기 때문에 중적외선 단일밴드에 의한 온도추정이 매우 어려울 것으로 예상된다.
