1. Title & Journal

- Comparison of remote sensing data, model results and in situ data for total suspended matter (TSM) in the southern Frisian lakes / The Science of the Total Environment, Vol. 268, 197-214 (2001)

 

2. Author's Background

- A.G. Dekker^a*, R.J.Vos^b, S.W.M.Peters^b

^a Remote sensing and Spatial Analysis Research Group, CSIRO Land and Water, GPO box 1666, Canberra, ACT 2601 Australia

^b Institute for Environmental Studies, Vrije Universitieit, De Boelelaan 1115,, 1081 HV Amsterdam, Netherlands

 

3. Summary.

- 본 논문을 리뷰하게 된 계기는 원격탐사를 이용한 데이터와, 수질모델을 통해 얻어 낸 데이터들을 어떻게 매칭시킬지에 대해 고민을 하다가, 이런 생각을 가지고 접근한 논문을 찾아보자는 생각으로 리뷰논문을 선정하게 되었다. 본 논문은 호소내의 총 부유물질 (Total Suspended Solid) 농도를 추정하기 위해서 Landsat-TM과 SPOT-HRV 위성을 통한 원격탐사와 1-D network 모델의 결과를 비교 검증한 논문이다. 1차원 수질모델은 SOBEK이라는 Numerical hydraulic model을 사용하였다. 본 논문의 연구결과, 원격탐사의 결과로부터 seston 건조중량을 추정하는 다중 알고리즘을 개발 할 수 있는 것으로 나타났으며, 비교검증을 통해서는 원격탐사를 이용한 TSM농도 추정이 하나의 독립적인 측정자료로서 활용될 수 있는 가능성이 있음을 시사하고 있다.

 

4. method

- 연구지역 : 본 논문에서 다루고 있는 연구지역은 Frisian 호수로서 네덜란드의 북동쪽에 위치한 호수이다. 표면적은 약 14000 ha정도이며, 호소의 75%정도가 얕은수위 (약1~2m)를 유지하고 있다. 또한 이 호소의 특징은 바닥을 구성하는 사질이 다르다는 점인데, 동쪽 바닥은 sand, 중앙지역은 bog 와 peat, 그리고 북쪽과 서쪽은 clay가 주를 이룬다는 점이다. 또한 본 호수의 물은 농업용수로 많이 쓰인다.

- 본 연구의 목적은 두 가지로 압축해서 설명할 수 있다. 첫째는 Frisian호수에서 TSM 농도를 추정하기 위해서 Landsat-TM과 SPOT-HRV을 이용하는 것이다. 여기서는 대기 및 대기와 물의 경계층에 대한 보정, 그리고 지하수까지 고려한 원격탐사 결과를 제시해야만 한다. 둘째는 앞서 언급한 원격탐사의 결과와 1차원 수질모델의 결과를 비교하는 것이다. 또한 1차원 수질 모델에서 집중한 것은 바로 TSM과 밀접한 투명도에 영향을 줄 수 있는 인자들을 선정하고 이를 시뮬레이션 하는 것이다. 본 연구에서는 그 인자들로, seston dry weight, algae, CDOM(Colored dissolved Organic Matter),Vertical extinction coefficient(K_d)를 꼽았다.

- Landsat-TM과 SPOT-HRV 위성자료를 처리하기 위해 기존에 선행연구 되었던방법을 참고해서 MODTRAN-3이라는 소프트웨어를 통해 보정하였다. MODTRAN-3 소프트웨어는 대기질, 및 기상상태를 입력할 수 있는 시스템을 가지고 있어, 본 논문에서는 네덜란드 기상청 (Royal Dutch Meteorological Institute)에서 받아서 이용하였다.

방법을 이용해 reflectance 값들을 산출하였다.

- Landsat-TM 에서 band 2와 3이 TSM을 추정하는 데 가장 높은 정확도를 보였다.

Landsat TM을 이용하여 얻어진 밴드 2, 3의 exponential relationship

반면 SPOT의 밴드 1,과 2 는 거의 값은 값으로 알려져서, 본 연구에서는 같이 취급하였다.

 

5. Result

- 본 연구의 결과로서 Landsat-TM과 SPOT-HRV에서 얻어진자료, secchi&Chl-a자료, 그리고 SOBEK에서 얻어진 자료는 각각 다음과 같다. 다음표는 TSM농도를 mg/L(ppm)단위로 나타내었다. 표는 Frisian호수의 원격탐사결과 (Spatial average; 넓은 지역이므로 평균을 낸 값), 그리고 현장 데이터 (Secchi & Chl-a자료), 그리고 model result(1-D)에 해당하는 결과들을 각각 나타내고 있다. 원격탐사로 얻어진 값들은 오차범위 으로 표현했으면 S,D는 원격탐사에 이용된 호수에서 볼 수 있는 픽셀들을 spatial average했기 때문에 적용했다.

종합적인 결론은 인공위성을 이용한 원격탐사 결과와 수질모델 결과, 그리고 In situ 에서 얻은 자료를 종합적으로 묶어서 사용한 이번 연구방법은 TSM농도와 호소의 투명도와 관련되어 더 나은 모니터링과 이해를 할 수 있는 방법을 이끌어 내었다.

 

6. Creativity

- 본 연구결과가 신뢰성 있게 본 저널에 소개된 이유는 Landsat 과 SPOT의 데이터 이용에서 찾을 수 있다. Landsat TM은 30m 의 공간해상도, 그리고 SPOT은 20m의 공간해상도를 각각 가지고 있다. 이를 이용해서 내륙의 호소를 모니터링 했기 때문에 신빙성 있는 데이터로 분류, 수질 모델 결과와 매칭이 가능한 것으로 보인다.

 

 

Reviewer : 박지환 (jhjeeh@gist.ac.kr)