Terra MODISTerra MODIS 를 이용한 를 이용한 Landsat Landsat 해수면 온도 보정해수면 온도 보정

김준수김준수지도교수 이훈열지도교수 이훈열

강원대학교 지구물리학과강원대학교 지구물리학과

목 차목 차1. 1. 서론서론

2. 2. 연구목적연구목적

3. 3. 기초이론기초이론

4. 4. 연구지역연구지역

5. 5. 자료처리자료처리

6. 6. 결론결론

1. 1. 서 론서 론

대 기

지구복사에너지

태양복사에너지

에너지원

지 표 면물

대기에 의한 전달

2. 2. 연구목적연구목적 고 해상도의 인공위성중 하나인 고 해상도의 인공위성중 하나인 Landsat-7 ETM+Landsat-7 ETM+ 은 한 은 한

개의 열적외선영역 밴드로개의 열적외선영역 밴드로 , , 해수면온도 측정시 해수면온도 측정시 대기효과에 의한 온도보정을 할 수 없다대기효과에 의한 온도보정을 할 수 없다 ..

TerraTerra 위성의 위성의 MODIS MODIS 센서는 두 개의 열적외선 밴드로 센서는 두 개의 열적외선 밴드로 온도측정시 대기효과에 대한 자체 대기보정을 할 수 있다온도측정시 대기효과에 대한 자체 대기보정을 할 수 있다 ..

대기보정이 가능한 대기보정이 가능한 Terra MODISTerra MODIS 에서 대기보정값을 에서 대기보정값을 LaLandsat-7 ETM+ndsat-7 ETM+ 에 적용시켜 해수면온도보정을 시도해 에 적용시켜 해수면온도보정을 시도해 보았다보았다 . .

-- 안정된 지구관측자료수집안정된 지구관측자료수집 19721972 년 년 Landsat-1Landsat-1 호가 처음 발사되어 현재 호가 처음 발사되어 현재

Landsat-5Landsat-5 호와 호와 77 호가 운용호가 운용

Landsat-7 ETM+Landsat-7 ETM+

- 705km - 705km 고도에서 고도에서 98.998.9 분을 주기로 지구를 관측분을 주기로 지구를 관측

- - 적도 통과시각이 지방시로 적도 통과시각이 지방시로 10~1010~10 시 시 3030 분에 촬영분에 촬영

3. 3. 기초이론 기초이론 - - LandsatLandsat

The wavelength and spatial resolution of The wavelength and spatial resolution of

Landsat-7 ETM+Landsat-7 ETM+

Landsat-7 ETM+Landsat-7 ETM+

Band Band NumberNumber

Wavelength(Wavelength(μμmm)) Resolution(m)Resolution(m)

1 1 0.45-0.52 0.45-0.52 30 30

2 2 0.53-0.61 0.53-0.61 30 30

3 3 0.63-0.69 0.63-0.69 30 30

4 4 0.78-0.90 0.78-0.90 30 30

5 5 1.55-1.75 1.55-1.75 30 30

6 6 10.40-12.50 10.40-12.50 60 60

7 7 2.09-2.35 2.09-2.35 30 30

8 8 0.52-0.90 0.52-0.90 15 15

Terra MODISTerra MODIS

- - 장기간 지속적으로 지구의 환경을 관측하기 위한 장기간 지속적으로 지구의 환경을 관측하기 위한 NASANASA의 의 EOSEOS 시리즈중 첫번째 위성시리즈중 첫번째 위성 ..

- Landsat-7- Landsat-7 과 동일한 고도와 주기과 동일한 고도와 주기 , , 촬영시각 오전 촬영시각 오전 1111 시시

MODISMODIS (MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer)(MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer)

- 36- 36 개의 개의 spectral bandsspectral bands

BandBand Bandwidth (Bandwidth (μμm)m) Resolution(m)Resolution(m)

3131 10.780 - 11.28010.780 - 11.280 10001000

3232 11.770 - 12.27011.770 - 12.270 10001000

The wavelength and spatial resolution of Terra MODISThe wavelength and spatial resolution of Terra MODIS

연구에 사용된 연구에 사용된 Landsat-7Landsat-7 ETM+ ETM+ 과 과 Terra MODISTerra MODIS 의 영상의 영상

Acquisition Acquisition Date Date

Landsat 7 ETM+Landsat 7 ETM+PATH-ROW PATH-ROW Terra MODIS Terra MODIS

2000.04.06 2000.04.06 115-034 115-034 

   

◯ ◯

2000.05.08 2000.05.08 ◯ ◯

2000.09.29 2000.09.29 ◯ ◯

2000.09.04 2000.09.04 116-034 116-034

◯ ◯

2001.09.23 2001.09.23 ◯ ◯

2004.03.23 2004.03.23

116-034,116-035 116-034,116-035

◯ ◯

2004.04.24 2004.04.24 ◯ ◯

2004.06.11 2004.06.11 ◯ ◯

2004.07.29 2004.07.29 ◯ ◯

2004.08.30 2004.08.30 ◯ ◯

2000.11.23 2000.11.23 116-035 116-035 ◯ ◯

4. 4. 연구지역연구지역

5. 5. 자료처리자료처리

Landsat-7 ETM+Landsat-7 ETM+ 열적외선 밴드의 파장영역 열적외선 밴드의 파장영역 10.40~12.10.40~12.50 50 μμmm

MODIS Band 31 10.780~11.280 MODIS Band 31 10.780~11.280 μμmm

MODIS Band 32 11.770~12.270 MODIS Band 32 11.770~12.270 μμmm

위성수온의 산출위성수온의 산출 : NASA : NASA 경험식경험식

– DN to RadianceDN to Radiance:: = Gain * DN + Offset= Gain * DN + Offset

– Radiance to TemperatureRadiance to Temperature::

GainGain OffsetOffset

Landsat-Landsat-77

0.0660.06688

--

constantconstant K1K1 K2K2

Landsat-7Landsat-7 666.0666.099

1282.71282.711

Landsat 7 ETM+

Landsat -7 ETM+ Image

2000.09.29

(PATH-ROW 115-034) 

2001.09.23

(PATH-ROW 116-034) 

2004.04.24

(PATH-ROW 116-035) 

Relationship between Landsat SST and in-situ temperature  before the atmospheric correction

Terra MODISTerra MODIS

aa11 aa22 aa33 aa44 TT3131-T-T3232

1.05201.0520 0.9840.984 0.1300.130 1.8601.860 =<0.7=<0.7

1.88601.8860 0.9380.938 0.1280.128 1.0941.094 >0.7>0.7

• (T31-T32) = avg(T31) – avg(T32) for a 3*3 pixel box. Only “cloud” free pixels with in the box are considered in the average.

• Is the satellite zenith angle.

• BSST is baseline SST, which is either SST4 or Reference SST, where SSTref is operationally derived from the Reynolds SST value.

-Terra MODIS SST 산출식(Brown and Minnett, 1999)

Terra MODIS BT31Terra MODIS BT31 산출식 산출식 (Planck function)(Planck function)

BT=c1/[wavelength*ln(c1/wavelength5*radiance)+1)]

c1 = 1.1911*108WM-2sr-1(μm-1)-4

c2 = 10439*104Kμ m

Radiance = radiance_scale*(SI-radiance_offset)

With radiance_scale, radiance_offset, and SI(Signed Integer=DN) parameters of Level 1B product.

Relationship between Landsat and MODIS SST before the atmospheric correction

Relationship between Landsat and MODIS BT31 before the atmospheric correction

해수면온도 보정해수면온도 보정

해수면온도 보정후 Landsat-7 SST

해수면온도 보정

Relationship between Landsat SST and in-situ temperature after the atmospheric correction

RR22 =0.6229 =0.6229

Landsat SST VS 실측수온 대기보정 후 Landsat SST VS 실측수온

RR22 = 0.7779 = 0.7779

해수면온도 보정 전 , 후 상관도 비교

-- 대기효과에 의해 낮게 나타는 대기효과에 의해 낮게 나타는 LandsatLandsat 의 의 SSTSST 의 의 한계를 한계를 Terra MODISTerra MODIS 를 이용하여 극복시킬 수 를 이용하여 극복시킬 수 있다는 것을 보여준다있다는 것을 보여준다 ..

-- 실측수온 측정위치와 위성 영상위치오차실측수온 측정위치와 위성 영상위치오차 ..-Landsat-7 -Landsat-7 과 과 Terra Terra 위성의 촬영시간 위성의 촬영시간

사이에서의 대기변화사이에서의 대기변화 (30(30 분분 ))-- 자체 대기보정이 가능한 자체 대기보정이 가능한 Terra MODISTerra MODIS 를 이용하여 를 이용하여 LL

andsatandsat 과 같은 고해상도 위성에서의 대기보정을 과 같은 고해상도 위성에서의 대기보정을 보안해 준다면 인공위성을 이용한 원격탐사의 보안해 준다면 인공위성을 이용한 원격탐사의 활용가치를 더 높일 수 있을 것 이라고 기대한다활용가치를 더 높일 수 있을 것 이라고 기대한다 ..

6. 6. 결론결론

감사합니다감사합니다