Introduction of GOCI-II Atmospheric Correction Algorithm and Its Initial Validations

The 2nd Geostationary Ocean Color Imager (GOCI-II) is the successor to the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI), which employs one near-ultraviolet wavelength (380 nm) and eight visible wavelengths(412, 443, 490, 510, 555, 620, 660, 680 nm) and three near-infrared wavelengths(709, 745, 865 nm) to observe the marine environment in Northeast Asia, including the Korean Peninsula. However, the multispectral radiance image observed at satellite altitude includes both the water-leaving radiance and the atmospheric path radiance. Therefore, the atmospheric correction process to estimate the water-leaving radiance without the path radiance is essential for analyzing the ocean environment. This manuscript describes the GOCI-II standard atmospheric correction algorithm and its initial phase validation. The GOCI-II atmospheric correction method is theoretically based on the previous GOCI atmospheric correction, then partially improved for turbid water with the GOCI-II's two additional bands, i.e., 620 and 709 nm. The match-up showed an acceptable result, with the mean absolute percentage errors are fall within 5% in blue bands. It is supposed that part of the deviation over case-II waters arose from a lack of near-infrared vicarious calibration. We expect the GOCI-II atmospheric correction algorithm to be improved and updated regularly to the GOCI-II data processing system through continuous calibration and validation activities.

GOCI-II 대기보정 알고리즘의 소개 및 초기단계 검증 결과

'천리안 해양위성 2호(2nd Geostationary Ocean Color Imager: GOCI-II)는 천리안 해양위성 1호(GOCI)의 후속위성으로 1개의 근자외 채널(380 nm), 8개의 가시광 채널(412, 443, 490, 510, 555, 620, 660, 680 nm), 3개의 근적외 채널(709, 745, 865 nm)의 총 12개 파장대에서 다분광 관측을 하며, 1시간 간격의 시간 해상도로 한반도 주변 동북아 해양, 1일 간격으로 반구(full disk)영역의 해양 환경 자료를 생산한다. 해색 자료처리의 첫 단계로 대기 상층 복사휘도에서 해수표면 반사도를 계산하는 대기보정을 수행하며, GOCI-II의 표준 대기보정은 GOCI 대기보정 방법에 이론적인 기반을 두고 있으며, GOCI-II에 새로 추가된 밴드 중 620, 709 nm를 이용하여 탁도가 높은 해역에서의 대기보정 성능을 향상시켰다. 본 연구에서는 GOCI-II 지상국 시스템에 구현 되어있는 대기보정 알고리즘을 우선 소개하고, 현장 측정 원격반사도 자료를 이용하여 초기단계 검증을 수행하였다. 검증은 1차적으로 대양에서 수집된 현장 자료와의 비교를 통해 수행하였으며 여기서의 대기보정 정확도는 대양 대기보정 정확도 요구범위인 청색 파장대 오차율 5% 이내의 범위를 만족시켰다. 그러나 연안의 해양관측타워에 설치된 무인 관측장비인 AERONET-OC로 수집된 원격반사도 자료를 이용한 추가적인 검증결과에서는 대양과 달리 높은 오차율을 보여주었다. 연안에서의 대기보정 정확도는 추후 추가적인 근적외 파장대 대리교정을 통해 보완이 가능할 것으로 보이며, 지속적인 검보정 활동을 통해 수집된 현장자료들을 이용할 경우 연안뿐 아니라 전체적인 대기보정 성능 향상이 가능할 것으로 기대된다. 이후 검보정 활동을 통해 개선된 대기보정은 주기적으로 GOCI-II 지상국 시스템에 반영하여 재처리 및 재 배포를 수행할 예정이다.