Himawari-8/AHI를 이용한 true color 영상 합성 기법 연구

Abstract

인공위성의 영상은 여러가지 형태로 제공되며 그 중에서 true color 영상은 시각적으로 직관적인 형태의 자료를 제공하며, 이는 복잡한 지구의 대기 현상을 시각화 하여 여러 구성요소의 해석을 용이하게 하는 장점이 있다. 현재 true color영상은 National Aeronautics and Space Administration(NASA), European Centre for Medium-range Weather Forecasts(EUMETSAT), Japan Meteorological Agency(JMA)등 다양한 기관에서 제공 중이다. 그 중에서 우리나라가 관측 범위에 속해있는 정지궤도 위성인 Himawari-8/AHI의 true color 영상은 10분 단위의 높은 시간해상도를 가지고 있지만, 인도 및 히말라야지역의 제거되지 못한 대기 효과와 붉은 육지의 색상, 부족한 식생의 표현 등 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 AHI센서의 자료를 이용하여 앞에서 언급된 한계점을 해결하기 위한 true color생산을 위한 합성 기법을 연구하였다. 본 합성 기법은 산란보정과 시각화 향상 및 hybrid green의 세 단계로 이루어져있으며, 우선 위성 영상을 사용함에 있어 자료의 품질향상을 위해 대기와 지표에서 일어나는 산란 및 흡수를 보정하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum (6S) Radiative Transfer Model (RTM)을 사용하여 대기 보정을 실시하였다. 본 연구의 true color영상은 지표의 반사도를 표출하는 것이 아니라 지표와 대기 상단의 중간 layer의 반사도를 표출하는 것이므로 6S 적용 시 대기 조건을 조정하였고 이를 가시 채널 산란보정이라 명명하였다. 대기조건에서는 Aerosol Optical Depth (AOD), (Total Precipitable Water (TPW), Total Column Ozone (TCO)가 있으며, 황사의 선명한 표출을 위해 AOD를 보정에서 제외하였고, TPW, TCO에 가중치를 주어 보정되는 정도를 조절하였다. 이와 함께 바다 색상 및 구름 표현에 적합한 Histogram equalization기법을 사용하여 시각화 향상을 수행하였다. 마지막으로 AHI의 green band가 일반적인 green band의 중심 파장에 벗어나 이를 보정하기 위해 Miller 가 제안한 Hybrid green기법을 이용하였다. Hybrid green기법을 이용할 때 Terra / Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 Green band와의 Root Mean Square Error(RMSE)값의 차이가 1.65이하인 Green을 이용해 영상을 생산하였다. 최종적으로 생산된 영상은 푸르게 보이는 Rayleigh 산란이 보정 되었고 식생 및 육지의 색상은 현재 NASA에서 제공하고 있는 MODIS true color영상과 유사한 색상이 표출되었다. 본 연구의 true color 영상 합성 기법은 다양한 위성에 적용가능하며 향후 지표와 대기의 신속한 감시 및 분석에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.