• 대한원격탐사학회지
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• 제38권1호
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• pp.21-32
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• 2022

The importance of the classical theme of how the Top-of-Atmosphere (TOA) and Top-of-Canopy (TOC) reflectance of high-resolution satellite images match the actual atmospheric reflectance and surface reflectance has been emphasized. Based on the Radiometric Calibration Network (RadCalNet) BTCN and BSCN data, this study compared the accuracy of TOA and TOC reflectance products of the currently available optical satellites, including KOMPSAT-3, WorldView-2, and Pléiades-1A image sets calculated using the absolute atmospheric correction function of the Orfeo Toolbox (OTB) tool. The comparison experiment used data in 2018 and 2019, and the Landsat-8 image sets from the same period were applied together. The experiment results showed that the product of TOA and TOC reflectance obtained from the three sets of images were highly consistent with RadCalNet data. It implies that any imagery may be applied when high-resolution reflectance products are required for a certain application. Meanwhile, the processed results of the OTB tool and those by the Apparent Reflection method of another tool for WorldView-2 images were nearly identical. However, in some cases, the reflectance products of Landsat-8 images provided by USGS sometimes showed relatively low consistency than those computed by the OTB tool, with the reference of RadCalNet BTCN and BSCN data. Continuous experiments on active vegetation areas in addition to the RadCalNet sites are necessary to obtain generalized results.

• 대한원격탐사학회지
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• 제29권2호
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• pp.209-218
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• 2013

북미 지역에 위치한 소노란 사막은 많은 위성 광학 센서의 대리 검보정에 이용되어왔다. 소노란 사막은 대리 검보정에 적합한 조건들, 즉 높은 반사율, 적은 식생, 비교적 넓은 면적, 적은 강우량 등을 가지고 있지만, 고도가 낮고 바다에 근접해 있어 대기의 수증기량에 계절적 변화가 크다는 단점이 있다. 대기 상층의 반사율(Top-Of-Atmosphere reflectance, TOA reflectance)만을 이용하여 센서의 감퇴(sensor degradation)를 추정하는 대리 검보정 방법의 경우, 이러한 대기 가변성은 대리 검보정의 정밀도를 떨어뜨리는 결과를 가져온다. 이 논문에서는 12년간에 걸쳐 수집된 Landsat 5 영상을 이용해 소노란 사막 지역 내에서 복사도의 가변성이 가장 작은 위치를 찾아내고, TOA 반사율 가변성의 또 다른 원인인 양방향 반사분포함수(Bidirectional reflectance distribution function, BRDF)를 규명하여 그에 대한 보정을 시도하였다. 실험의 결과, 소노란 사막의 중서부가 가시광선과 근적외선 밴드에 대해 고루 낮은 가변성을 가지는 지역임이 밝혀졌고, BRDF 모델을 통하여 태양-타겟-센서 간의 위치변화로 말미암은 가변성을 고려한 결과, 가시광선 밴드들의 경우 그 BRDF 효과가 상당히 감소하였지만, 근적외선 밴드들의 경우 대기 가변성으로 인해 BRDF 효과가 많이 제거되지 못하였음을 관찰하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_1호
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• pp.981-996
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• 2018

농업분야에서 지구관측위성을 활용한 원격탐사 자료는 시간적, 공간적, 그리고 효율성 측면에서 다른 방법에 비해 많은 이점을 가진다. 본 연구는 위성영상의 농업활용에 앞서 영상의 대기보정에 따른 반사도와 식생지수의 변화 분석을 위해 다중분광위성자료의 대기상층 반사도(Top of Atmosphere Reflectance; TOA Reflectance)와 대기보정을 통한 표면 반사도(Surface Reflectance)를 산출하여 각 밴드별 반사도, 식생지수를 비교하였다. 그 결과 지상계측센서와 위성에서 관측된 식생지수는 영상의 대기보정을 통해 산출된 표면반사도가 TOA Reflectance 보다 높은 일치율과 상관성을 나타났다. 다중시기 영상에 대하여 대기보정 전/후 NDVI를 비교한 결과 모든 시기에서 대기보정 수행 후 NDVI 상승하였다. 특히 식생 활력도가 높은 수확직전의 시기의 경우 NDVI 상승폭이 크게 나타났다. 서로 다른 반사 특성을 가지는 토지피복의 경우에도 식생 활력도가 높은 마늘, 양파 재배지역과 산림의 경우 0.1 이상의 NDVI 변화를 보였다. 이 같은 결과는 NIR 밴드대역이 수증기 흡수대역에 있어 대기보정으로 인해 영향을 받기 때문이다. 따라서 위성영상을 농업분야에 활용함에 있어 대기보정은 NDVI 분석에 있어 매우 중요한 과정으로 볼 수 있다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2002년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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• pp.367-372
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• 2002

Asian dust aerosol layer of 4-6 km altitude accompanied by low clouds was observed by LIDAR and sky-radiometer in Tokyo urban area on April 10, 2001. To synthesize the top of atmosphere (TOA) reflectance, radiative transfer simulation conducted assuming aerosol/cloud vertical structure and aerosol size distribution that were modeled after the ground observations. The refractive index of Asian dust is derived from a laboratory measurement of sampled Chinese soil particles. The synthesized TOA reflectance is compared to the SeaWiFS-derived one sampled at the low cloud pixels whose airmass is the same as the one passed at the observation site. While the two TOA reflectances compare generally well with few percent difference in reflectance, possible sources of the discrepancy are discussed.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권1호
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• pp.67-71
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• 2016

The surface reflectance is essential to retrieval various indicators related land properties such as vegetation index, albedo and etc. In this study, we estimated surface reflectance using Himawari-8 / Advanced Himawari Imager (AHI) channel data. In order to estimate surface reflectance from Top of Atmosphere (TOA) reflectance, the atmospheric correction is necessary because all of the TOA reflectance from optical sensor is affected by gas molecules and aerosol in the atmosphere. We used Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum Vector (6SV) Radiative Transfer Model (RTM) to correct atmospheric effect, and Look-Up Table (LUT) to shorten the calculation time. We verified through comparison Himawri-8 / AHI surface reflectance and Proba-V S1 products. As a result, bias and Root Mean Square Error (RMSE) are calculated about -0.02 and 0.05.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2005년도 Proceedings of ISRS 2005
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• pp.616-619
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• 2005

CALNAL team of Korea Aerospace Research Institute(KARI) performed field campaigns for absolute radiometric calibration of 1m satellite image on Daejeon and the cal/val site of Goheung. The satellite image have spatial resolution of 1m in panchromatic spectral band of 450-900nm. The performed cal/val method is the reflectance-based of vicarious calibration methods. We collected ground-based and meteology data such as temperature, surface pressure and reflectance of targets, and radiosonde data used only to test in Goheung. Data collected on each field served as input to radiative transfer codes to generate a top-of-atmosphere(TOA) radiance estimate. Derived TOA is compared with DN of overpass satellite to calculate calibration coefficient of gain and offset.

• 항공우주기술
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• 제5권2호
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• pp.213-219
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• 2006

한국항공우주연구원에서는 2006년 발사될 다목적실용위성 2호의 절대복사보정(absolute radiometric calibration)을 위한 준비로, Orbview-3 위성의 통과시간에 맞추어 2004년 11월 4일 과 2005년 3월 7일에 고흥과 대전에서 Field campaign을 수행하였다. 절대복사보정은 vicarious calibration 방법 중 targets의 반사 특성을 이용하는 방법으로, Field campaign을통해 수집된 지표자료와 대기자료들을 이용하여 top-of-radiance(TOA)를 추출하였다 대기 복사모델로는 MODTRAN 4.0이 사용되었으며, 추출된 TOA radiance와 Orbview-3 Panchromatic DN과 비교를 하여 절대복사보정을 위한 offset과 gain계수를 계산하였다. 또한 본 연구에서는 Field Campaign으로부터 축적된 경험을 이용하여 다목적실용위성 2호의 절대복사보정에 적용할 방법을 제안하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권5호
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• pp.529-538
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• 2016

본 연구는 KOMPSAT-3 위성의 방사학적 품질 평가를 위해 다중분광 및 초분광 센서을 사용하여 복사학적 교차 검증을 수행하였다. PICS site 에서 촬영된 EO-1 Hyperion과 Landsat-8 OLI 센서의 영상을 이용하였고, 서로 다른 특성을 지닌 토지 피복으로 구성된 2개 지역을 선정하여 항공 초분광 센서와 대기상층 반사도 기반 교차 검증을 수행하였다. EO-1 Hyperion, CASI-1500과의 대기상층 반사도를 비교한 결과, 전체적으로 약 4 % 이내의 차이를 보였다. 이는 일반적으로 타 위성과의 비교를 통한 반사도 차이가 5 % 내에 들어올 경우 방사학적 품질기준에 적합하다고 판단된다. Landsat-8 센서와의 대기상층 반사도를 비교한 결과 Blue, Green, Red밴드는 약 3% 내외의 반사도 차이를 보였으나, NIR band에서 Landsat-8에 비해 상대적으로 낮게 나타났다. 이는 NIR 밴드에서 두 센서간 밴드대역폭의차이가 존재하고, KOMPSAT-3 센서의 경우 수증기에 의한 흡수가 강하게 나타나는 940nm 부근도 밴드대역폭이 포함되고 있기 때문에 상대적으로 낮은 반사도를 보이는 것으로 판단되며, 이를 극복하기 위해 Spectral Bandwidth Adjustment Factor (SBAF)와 같은 rescale method를 적용한 보다 세밀한 분석이 시도될 필요가 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권2호
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• pp.251-263
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• 2019

Sentinel-2 위성은 기존 Landsat 시리즈보다 높은 공간해상도, 시간해상도 및 13개의 가시광, Red-edge, 적외, 단파적외 영역을 포함하는 다중분광 영상을 제공하고 있다. 이는 Landsat 시리즈와의 비슷한 파장대역 구성으로 향후 Landsat 시리즈와 융합분석이 가능하다는 이점이 있다. 그 동안 Landsat 위성영상은 국내의 다양한 연구에 적용되고 있으나 Sentinel-2 광학 위성영상은 많은 활용 사례가 보고되지 않았다. Sentinel-2 광학 위성은 기존 Landsat 위성이 제공하는 Top-of-Atmosphere(TOA) 반사율 영상을 Level-1C(L1C)에서 제공하고 있으며, Level-2A(L2A)영상을 통해 Landsat 시리즈보다 한 단계 더 대기보정이 수행된 Bottom-of-Atmosphere(BOA) 반사율 영상을 제공할 예정에 있다. BOA 반사율 영상은 에어로졸 광학 두께(AOT: Aerosol optical thickness)와 대기 중 수증기(WV: Water Vapor) 자료를 Sentinel-2 영상으로부터 얻고 이를 보정하여 TOA 반사율 영상을 BOA 반사율 영상으로 변환을 가능하게 한다. 현재, 유럽 전역지역에서 L2A 자료를 무료로 다운로드 가능하며 이외 지역의 경우 L2A 자료의 실시간 제공이 예정되어 있다. 따라서, Sentinel-2 L2A 자료의 활용가능성이 국내에서 점점 커질 것으로 기대되는 바이며 농업지역에서 Sentinel-2 L2A 영상이 제공하는 BOA 반사율 자료의 활용가능성을 확인하기 위해 경상남도 합천군에서 촬영된 항공 초분광영상을 활용하여 Sentinel-2 L2A 자료를 모의해 보고 정량적인 분석을 통해 모의영상과 실제 촬영된 영상을 비교해보았다. 본 연구에서는 Sentinel-2 L2A 자료와 항공기 기반의 초분광 영상을 통해 모의된 Sentinel-2 영상에 대한 정량적인 비교를 수행하였으며, 가시광 영역대의 밴드와 식생지수에 대하여 참조 영상인 모의영상과 대기보정이 수행된 L2A 자료의 RMSE의 감소 및 상관관계의 증가 경향이 뚜렷하게 나타나는 것으로 확인되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1285-1300
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• 2022

탁도는 부유물질에 의한 빛의 산란 또는 흡수로 인한 수체의 흐림을 나타내는 수치로 수질 관리 분야에서 중요 지표로 활용되고 있다. 탁도는 소규모의 하천에서 변동성이 심할 수 있으며, 이는 국가하천의 수질에 직접적으로 영향을 준다. 따라서 고해상도의 탁도 공간정보 산출은 매우 중요하다. 이 연구에서는 Korea Multi-Purpose Satellite-3 및 -3A (KOMPSAT-3/3A) 영상으로부터 한강 수계 하천의 고해상도 탁도 매핑을 위한 eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) 알고리즘 기반의 탁도 산출 모델을 개발하였다. 이를 위해 총 24장의 KOMPSAT-3/3A 영상과 150장의 Landsat-8 영상으로부터 계산된 대기 상단(Top Of Atmosphere, TOA) 반사율을 활용하였으며, Landsat-8 TOA 반사율은 KOMPSAT-3/3A의 관측 파장 대역에 적합하도록 교차검보정을 수행하였다. 국가수질자동관측망에서 측정된 탁도를 탁도 산출 모델의 참조자료로 사용하였고, 입력 변수로는 탁도가 실측된 위치에서의 TOA 분광반사율과 탁도 분석에 널리 이용되어 온 분광지수인 정규식생지수, 정규수분지수, 정규탁도지수, 그리고 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 대기 산출물(에어로졸 광학 두께, 수증기량, 오존)을 사용하였다. 또한 고탁도와 저탁도에 대한 KOMPSAT-3/3A TOA 분광반사율을 분석하여 탁도를 설명할 수 있는 새로운 정규탁도지수(new normalized difference turbidity index, nNDTI)를 제안하였고, 이를 탁도 산출 모델에 입력 변수로 추가하였다. XGBoost 기반 탁도 산출 모델은 현장관측 탁도와 비교하여 2.70 NTU의 평균 제곱근 오차(root mean square error, RMSE) 및 14.70%의 정규화된 RMSE(normalized RMSE)를 가지는 탁도를 예측하여 우수한 성능을 보였으며, 이 연구에서 새롭게 제안한 nNDTI가 탁도 산출에 있어 가장 중요한 변수로 사용되었다. 개발된 탁도 산출 모델을 KOMPSAT-3/3A 영상에 적용하여 하천 탁도를 고해상도로 매핑하였으며, 탁도의 시공간적 변동에 대한 분석이 가능하였다. 이 연구를 통하여 고해상도의 정확한 탁도 공간정보 산출에 KOMPSAT-3/3A 영상이 매우 유용함을 확인할 수 있었다.