1. Title & Journal
- Advantage and limitations of ocean color remote sensing in CDOM-dominated, mineral-rich coastal and estuarine waters
Remote Sensing of Environment 125 (2012) 181-197
2. Author's Background
- Dirk A. Aurin*, Heidi M. Dierssen
* University of Connecticut, Department of Marine Science, Groton, CT, USA
3. Summary.
- 이 논문은 최근의 Ocean color remote sensing의 운영적인 패턴으로는 해저퇴적물이 많이 존재하고 있는 해안지역 (coastal regions) 에는 정확도가 떨어지는 것을 지적하며 문제제기를 시작합니다. 이러한 해저 퇴적물상의 지역에 remote sensing을 적용하기 위해서는 Semi-analytical models(준 분석적인 모델)이 활용되어 질 수 있으며 이를 통해 해안지역의 Absorption과 backscattering properties을 잡아낼 수 있음을 설명해줍니다. 궁극적으로 이 연구에서 동적이고 광학적으로 복잡한 롱 아일랜드사운드(수로)를 연구지역으로 선정하여 과거의 사용된 광학적 자료들과 참고문헌을 바탕으로 Semi-analytical model을 최적화시키는데 주력하고 있습니다.
역학적 요소와 분광학적 변수를 고려한 롱 아일랜드사운드 지역에 맞는 최적화된 알고리즘은 양방향성 광반사 분포함수BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)와 연관되어 있습니다. 연구를 위해 SeaWiFS, MODIS, MERIS OLCI, S-GLI 그리고 VIIRS의 위성에서 412~680nm사이의 band를 이용하여 얻어진 reflectance value와 현장에서 약 120곳의 정점을 지정하여 optical properties를 측정하여 5개의 Semi-analytical models 과 비교하였다.
4. Result
양호한 결과값을 나타내는 성공적인 알고리즘은 Red band에서의 반사도 (reflectance) 값을 600~650nm의 파장영역에서 red band가 설정되었을 때 가장 이상적으로 나타난다는 것을 보여줍니다. 하지만, 최근의 활동중인 대부분의 해색 탐사위성들이 이 파장대의 영역을 포함하고 있지 않는 문제점을 지적하고, 600~650nm의 파장영역은 높은 산란(scattering)이 일어나는 지역에서는 꼭 필요한 파장영역임을 강조하고 있습니다. 역학적 요소와 분광학적 변수를 고려한 롱 아일랜드사운드 지역의 양방향성 값(bidirectionality value f/Q은 높은 산란과 강물로부터 퇴적물이 덮이는 지역에서 약 5배정도 낮은 수치를 보입니다. 용존상태의 입자에 산란도와 흡수도로부터 얻어진 흡수계수(Absorption Coefficient)와 전체부유물질 (TSM; total suspended matter)의 R2 값은 0.9보다 높게 나타났습니다. 이러한 지표(parameters)들은 강어귀(Riverine)의 지형적 변화나, 표층수 체류시간 (residence time) 요소들도 탁도나 빛의 투과 못지 않게 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 하지만 이와는 대조적으로 Chl-a와의 R2값을 비교해보면(R2=0.59) 상대적으로 낮은 값을 보인다. 그 이유로는 저자는 알고리즘의 단계적인 변형으로 인한 자연적인 것으로 보았고, 높은 비율로 용존된 비 조류성 물질들이 식물플랑크톤으로 마스킹되는 경향이 있다고 밝히고 있다.
5. Originality and Creativity
BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)은 remote sensing에 있어서 인공위성 이미지의 광학적 보정과 대기학적 보정에 있어서 매우 중요한 요소로 알려져 있다. 이 전 페이퍼 리뷰인 GOCI위성에서도 2011년 이전까지 위성을 쏘아올리기 전 가장 이상적인 보정 알고리즘을 알아내기 위해 SSMM(spectral shape matching method)와 SGCA(Sun Glint Correction Algorism) 및IOPs(Inherent Optical Properties)를 이용하여 변형된 최적 알고리즘을 찾아내었다. (Korean Journal of Remote Sensing. Vol26. No.2 2010 pp.175~188). 덧붙여 BRDF는 기본적으로 클로로필의 농도를 기준으로 산정하는 것이 일반적인데 이 연구에서는 클로로필을 기반으로 BRDF를 찾아가는 방법이 아닌 최적 알고리즘을 광학적 특성과 밴드의 특성에 따라 선별하고 그에 따른 해안지역의 퇴적물까지 고려한 알고리즘에서 Chl-a의 결정계수를 확인하였기 때문에 r2 값이 0.59로 낮은 결과를 보이는 것을 설명할 수 있었다.
Reviewer : 박지환 (jhjeeh@gist.ac.kr)
Author's E-mail : dirk.a.aurin@nasa.gov(D.A. Aurin)