Absolute Radiometric Calibration and Cross Calibration/Validation KOMPSAT-3

Abstract

다목적실용 위성인 KOrea Multi Purpose SATellite 3 Advanced Earth Imaging Sensor System (KOMPSAT-3 AEISS)는 식생탐지, 지도제작, 환경 감시 등 다양한 분야에서 지구관측정보를 제공하고 있다. 정확한 정보를 제공하기 위해선 위성에 탑재된 센서의 방사학적 보정과 검증이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 복사보정에 관한 연구가 미흡한 KOMPSAT-3 센서의 복사보정 계수를 산출하여 신뢰성 평가 및 광학적 특성을 검증하는데 목적을 둔다. KOMPSAT-3 센서의 계수 산출을 위해 반사도 기반 대리보정 방법을 수행하였으며, field campaign, 복사전달코드(Radiative Transfer Code, RTC)를 통해 복사보정 계수를 산출하였다. 그 결과, R2은 모든 band에서 0.99 이상의 상관관계를 보였다. 또한 센서의 방사학적 특성을 검증하기 위해 Committee on Earth Observation Satellite (CEOS)에서 제공하는 Libya 4 지역을 촬영한 Landsat-8 Operational Land Imager (OLI)와 동일한 날짜의 영상을 획득하여 교차보정을 수행하였다. 두 위성 간의 교차보정 계수를 비교하였을 때, NIR band를 제외하고 나머지 band에서 5 % 이내의 차이를 보였다. 두 위성 간의 NIR bandwidth가 큰 차이를 보이기 때문에 NIR band에서 차이가 나는 것으로 판단된다. 그러므로 두 위성 간의 서로 다른 bandwidth로 인한 차이는 Spectral Band Adjustment Factor (SBAF)를 적용하여 불확실성을 감소시켰다. SBAF 계수를 산정하기 위해 초분광 센서를 탑재한 EO-1 Hyperion을 이용하여 가상 영상을 만든 후 반사도 비교를 통해 SBAF 계수를 산정하였다. SBAF 적용 후 Blue, Green, Red band에서 최대 –4.07 % 의 차이를 보였으며, 특히 NIR band에서는 SBAF 적용 전 –13.91 % 의 반사도 차이가 SBAF 적용 후 5.11 % 로 더 개선된 것을 확인 할 수 있었다. KOMPSAT-3 센서의 절대복사보정 계수 검증을 위해, 서로 다른 2 지역을 선택하여 검증하였다. 먼저, Railroad Valley Playa의 KOMPSAT-3와 Landsat-8 영상을 획득하여 절대복사보정 계수에 대한 Top Of Atmosphere (TOA) reflectance 값을 비교 분석하였다. 절대복사보정 계수 < 교차보정 계수 < SBAF를 적용한 절대복사보정 계수 순으로 퍼센트 차이가 낮게 나타났다. 특히, SBAF를 적용하였을 때, 모든 band에서 약 3 % 내의 차이를 보였다. 두 번째는 고흥에서 복사보정을 수행하여 산출된 절대복사보정 계수를 몽골 영상에 적용시켜 산출된 TOA radiance와 몽골 지역에서 대리보정을 통해 산출된 TOA radiance를 비교하였다. 그 결과, blue band에서 최대 약 3 %의 차이를 나타냈으며, R2은 0.98 이상의 높은 상관성을 가졌다. 본 연구는 KOMPSAT-3 센서의 복사보정을 수행하여 복사보정 계수 및 신뢰성 평가를 수행하였다. 본 연구 결과는 모든 band에서 3 % 이내의 percent difference를 보였으므로 KOMPSAT-3 센서의 광학적 품질 및 안정성 유지에 적합한 기준을 제공할 것으로 판단된다.