천리안위성 1·2A호 지표면 알베도 상호 오차 분석 및 비교검증

우종호 ( Jongho Woo ),최성원 ( Sungwon Choi ),진동현 ( Donghyun Jin ),성노훈 ( Noh-hun Seong ),정대성 ( Daeseong Jung ),심수영 ( Suyoung Sim ),변유경 ( Yugyeong Byeon ),전우진 ( Uujin Jeon ),손은하 ( Eunha Sohn ),한경수 ( Kyung-so 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.6

장기간에 걸친 전 지구적인 위성관측 지표면 알베도 자료는 전 지구 기후 및 환경의 변화 감시에 활발히 이용되고 있으며 그 활용도와 중요성이 크다. 우리나라의 경우 정지궤도위성 천리안위성 1호(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS) MI(Meteorological Imager) 센서와 천리안위성 2A호(GEO-KOMPSAT-2A, GK-2A) AMI (Advanced Meteorological Imager) 센서의 세대교체를 통해 지속적인 지표면 알베도 산출물의 확보가 가능하다. 그러나 COMS/MI 및 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 산출물은 센서 및 알고리즘의 차이로 인해 산출물 간의 차이가 존재한다. 따라서 COMS/MI와 GK-2A/AMI 지표면 알베도 산출 기간을 확장하고 지속적인 기후변화 감시 연계성 확보를 위해 두 위성 산출물 간의 오차 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 COMS/MI 및 GK-2A/AMI 지표면 알베도 자료의 중복기간을 대상으로 지상관측자료 AERONET (Aerosol Robotic Network)와 타 위성자료 GLASS (Global Land Surface Satellite)와 함께 비교 분석하였다. 오차 분석 결과 AERONET과의 검증에서 COMS/MI의 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)가 0.043로 GK-2A/AMI의 RMSE인 0.015보다 높게 나타났다. 또한GLASS와 비교하였을 때 COMS/MI의 RMSE는 0.029로GK-2A/AMI의 0.038보다 낮게 나타났다. 이러한 오차특성을 이해하고 COMS/MI 및 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 자료를 사용할 때 장기간 기후변화 감시에 적극적으로 활용할 수 있을 것이다. Global satellite observation surface albedo data over a long period of time are actively used to monitor changes in the global climate and environment, and their utilization and importance are great. Through the generational shift of geostationary satellites COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite)/MI (Meteorological Imager sensor) and GK-2A (GEO-KOMPSAT-2A)/AMI (Advanced Meteorological Imager sensor), it is possible to continuously secure surface albedo outputs. However, the surface albedo outputs of COMS/MI and GK-2A/AMI differ between outputs due to differences in retrieval algorithms. Therefore, in order to expand the retrieval period of the surface albedo of COMS/MI and GK-2A/AMI to secure continuous climate change monitoring linkage, the analysis of the two satellite outputs and errors should be preceded. In this study, error characteristics were analyzed by performing comparative analysis with ground observation data AERONET (Aerosol Robotic Network) and other satellite data GLASS (Global Land Surface Satellite) for the overlapping period of COMS/MI and GK-2A/AMI surface albedo data. As a result of error analysis, it was confirmed that the RMSE of COMS/MI was 0.043, higher than the RMSE of GK-2A/AMI, 0.015. In addition, compared to other satellite (GLASS) data, the RMSE of COMS/MI was 0.029, slightly lower than that of GK-2A/AMI 0.038. When understanding these error characteristics and using COMS/MI and GK-2A/AMI’s surface albedo data, it will be possible to actively utilize them for long-term climate change monitoring.

한반도에서의 천리안 위성 지표면 온도 유용성 평가

백종진,최민하 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.8

지표면 온도는 수문기상학에서 매우 중요한 인자로써 지면-대기의 상호순환을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 따라서 지표면 온도를 정확하게 산출하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 국내에서는 현재까지 시·공간적으로 일정한 자료를 대상으로 한 연구가 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 최초의 정지궤도 위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS)의 지표면 온도 자료를 사용하여 MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 센서를 탑재한 위성(Terra/Aqua)에서 제공되는 지표면 온도와 비교·분석을 실시하였다. 또한, COMS 자료의 정확성 확인을 위하여 지상관측지점의 자료와 비교하였다. 그 결과 MODIS와의 비교에서는 COMS가 Aqua/Terra에 비하여 전체적으로 과소산정되었으며, Aqua보다는 Terra와 비슷한 경향을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 지상 관측 일평균자료와의 비교에서도 COMS가 과소 산정되는 것으로 나타났다. 각각의 오차는 알고리즘 사용 인자의 차이, 자료의 시간적 차이, 외부적인 요인 등으로 인해 발생하는 것으로 판단된다. 그러나 전체적인 경향성이 비슷한 것으로 나타나 COMS의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며, 추후보다 정확한 검·보정에 대한 연구가 필요한 실정이다. The Land Surface Temperature (LST) is one of the significant factors to understand the water and energy cycles between the land surface and atmosphere. However, few previous studies for spatio-temporal variations of LST has been investigated. In this study, we conducted comparative analyses between the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) and MOderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) LST data. We compared COMS data with observations to identify the accuracy and found relative underestimated patterns of the COMS data as compared to observations. We also found that COMS LST were underestimated in compare to MODIS LST. The Terra LST was verified to have more similar trends with the COMS LST rather than Aqua LST. While we identified the applicability of COMS based on the results of similar tendencies of two comparisons, more intensive validation research at a variety of field conditions should be conducted to gurantee current COMS LST.

천리안 위성을 사용한 방출장파복사량 검증 : 청미천, 설마천

백종진,서찬양,최민하 한국수자원학회 2013 한국수자원학회논문집 Vol.46 No.5

방출장파복사량은 수치예보모형, 수문모형, 증발산 등에 사용되는 인자로 지구의 에너지 균형을 이해하는데 필수적이다. 현재 국내외에서는 이를 정확하게 관측하기가 어려우며, 또한 공간적인 제약이 따른다. 따라서, 본 연구에서는 원격탐사기술을 적용함으로써 지상관측의 단점을 보완하기 위해 정지궤도 위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS)를 사용하여 방출장파복사량(Outgoing Longwave Radiation, Rlu)를 계산하였다. 이 자료의 검증을 위해 유량조사사업단에서 운영·관리하는 청미천/설마천 Flux Tower의 자료를 사용하여 계산된 Rlu와 MODIS 위성자료를 사용하여 계산된 Rlu를 비교 및 검증하였다. 전반적으로 COMS의 자료가 높은 상관계수를 나타내어 COMS의 사용가능성을 보여주었다. 이러한 결과를 바탕으로 향후 COMS를 이용한 증발산 산정 연구를 할 계획이다. The outgoing longwave radiation(Rlu) for estimation of evapotranspiration is essential to understand energy balance of earth. However, the ground measurement based Rlu has a limitation that the observation can just stand for the exact site, not for an area. In this study, remote sensing technique is adopted to com-pensate the limitation of ground observation using the geostationary satellite. We calculated Rlu using Com-munication, Ocean and Meteorological Satellite(COMS). We validated Rlu from COMS with Cheongmicheon (CFK) and Sulmacheon(SMK) flux tower observations controlled by Hydrological Survey Center. The results showed that Rlu from COMS represented reasonable correlation with ground based measurement. Based on the results in this study, COMS will be able to be used for estimation of evapotranspiration.

COMS의 추력기 형상 최적화 및 예비성능 분석

박영웅(Young-Woong Park) 한국항공우주연구원 2006 항공우주기술 Vol.5 No.2

본 논문에서는 통신해양기상위성(COMS)을 위해 예비성능이 최적화된 추력기 형상을 기술한다. EUROSTAR 3000 플랫폼을 기초로 COMS 플랫폼 제작을 위해 정확한 추력기 조정각이 결정되어야 한다. 이 조정각들은 COMS의 위성 무게중심과 추력기 위치에 따라 구체적으로 결정되어야 한다. 추력기 A/B의 중간지점과 MOL 기준으로 피치 추력기(6, 7), 남쪽 추력기(1, 2, 3)와 동 서 추력기(4, 5)의 최적 위치와 추력벡터를 얻었다. 추력기에 의한 토크 즉 플룸토크와 기하학적 토크는 추력기에 의한 예비성능을 향상하기 위해 최소화되었다. This paper describes the thrusters configuration optimized in preliminary performances for COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite). The exact values of the thrusters tilt angles must be frozen for the manufacturing of COMS platform, based on the EUROSTAR 3000 platform; as these angles depend on the spacecraft center of mass position and thrusters location, the definition process has to be performed specifically for COMS. Concerning pitch control thrusters (6, 7), South thrusters (1, 2, 3), and Fast/West thrusters (4, 5), their optimum positions and force orientations based on the thrusters A/B middle position and MOL (Middle Of Life) are obtained.. The torques of thrusters (plume and geometrical torques) are minimized to improve the preliminary performance of thrusters.

동아시아 지역의 AERONET 관측자료를 이용한 천리안 위성 기상탑재체의 에어로솔 광학두께 산출물의 검증

이권호 ( Kwon-ho Lee ) 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.3

Aerosol optical depth (AOD) data retrieved by the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) during 2011-2014 were compared with AOD measurements from 134 Aerosol Robotic Network (AERONET) sites over the East Asia. Overall, COMS and AERONET AODs were weakly correlated (R = 0.297). The agreement between COMS and AERONET AODs was improved when data from near Korean peninsula sites were selected (R = 0.475). Regression analysis results for each AERONET site are vary from R=0.026 at AOE_Baotou to 0.905 at DRAGON_Anmyeon. It was also shown that the bias in COMS AOD was not systematic with respect to effective radius, precipitable water, surface reflectance, and sun zenith angle. Together, these results suggest that COMS AOD measurements may be suitable for near Korea. Finally, the current results will help to improve the retrieval algorithm and vary when using alternative COMS AOD version in the future.

Design of the COMS Satellite Ground Control System

Lee, Byoung-Sun,Jung, Won-Chan,Lee, Sang-Uk,Lee, Jeom-Hun,Kim, Jae-Hoon 통신위성우주산업연구회 2006 Joint Conference on Satellite Communications Vol.2006 No.-

복합임무를 갖는 정지궤도 위성인 통신해양기상위성은 항공우주연구원, 전자통신연구원, 해양연구원, 기상청과 국내외 기업이 공동으로 개발을 수행하고 있다. 통신해양기상위성의 주 계약자는 EADS Astrium이며 전자통신연구원은 정보통신부의 재원으로 Ka 대역 통신탑재체와 지상 관제시스템을 개발하고 있다. 통신해양기상위성의 관제시스템은 궤도상의 위성을 감시하고 제어할 수 있는 유일한 시스템이다. 통신해양기상위성에 탑재되어 있는 세개의 탑재체와 위성체 버스에 대한 임무운용을 위해서 지상 관제시스템은 원격측정 신호의 수신과 처리, 위성의 추적과 거리측정, 원격명령의 생성 및 송출, 위성의 임무계획, 비행역학데이터 처리, 그리고 위성 시뮬레이션을 수행한다. 이와 같은 기능을 적절히 할당해서 통신해양기상위성의 관제시스템은 TTC, 실시간운영, 임무계획, 비행역학, 그리고 위성시뮬레이터와 같은 5개의 서브시스템으로 구성되었다. 본 논문에서는 통신해양기상위성 관제시스템을 구성하는 5 개의 서브시스템에 대한 기능 설계와 인터페이스를 기술한다. As a multi-mission GEO satellite, COMS system is being developed jointly by KARl, ETRI, KORDI, KMA, and industries from both abroad and domestic. EADS ASTRIUM is the prime contractor for manufacturing the COMS. ETRI is developing the COMS Ka-band payload and SGCS with the fund from MIC. COMS Satellite Ground Control System (SGCS) will be the only system for monitor and control of the satellite in orbit. In order to fulfill the mission operations of the three payloads and spacecraft bus, COMS SGCS performs telemetry reception and processing, satellite tracking and ranging, command generation and transmission, satellite mission planning, flight dynamics operations, and satellite simulation. By the proper functional allocations, COMS SGCS is divided into five subsystems such as TTC, ROS, MPS, FDS, and CSS. In this paper, functional design of the COMS SGCS is described as five subsystems and the interfaces among the subsystems.

Characteristics of the Real-Time Operation For COMS Normal Operation

조영민,박철민,김방엽,이상철,Cho, Young-Min,Park, Cheol-Min,Kim, Bang-Yeop,Lee, Sang-Cherl Korea Society of Satellite Technology 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.1

Communication Ocean Meteorological Satellite (COMS) has the hybrid mission of meteorological observation, ocean monitoring, and telecommunication service. The COMS is located at $128.2{\circ}$ east longitude on the geostationary orbit and currently under normal operation service since April 2011. In order to perform the three missions, the COMS has 3 separate payloads, the meteorological imager (MI), the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI), and the Ka-band communication payload. The satellite controls for the three mission operations and the satellite maintenance are done by the real-time operation which is the activity to communicate directly with the satellite through command and telemetry. In this paper the real-time operation for COMS is discussed in terms of the ground station configuration and the characteristics of daily, weekly, monthly, seasonal, and yearly operation activities. The successful real-time operation is also confirmed with the one year operation results for 2011 which includes both the latter part of the In-Orbit-Test (IOT) and the first year normal operation of the COMS. 통신, 해양, 기상의 세 분야 복합 임무를 수행하는 천리안위성(Communication Ocean Meteorological Satellite: COMS)은 정지궤도 동경 $128.2{\circ}$에서 2011년 4월부터 현재 정상 운영 임무를 수행하고 있다. 세 임무를 수행하기 위해 천리안위성에는 3가지 탑재체인 기상탑재체(Meteorological Imager: MI), 해양탑재체(Geostationary Ocean Color Imager: GOCI), 통신탑재체(Ka-band communication payload)가 실려 있다. 세 가지 임무 운영과 위성 유지 관리를 위해 위성 관제가 실시간 운영으로 수행된다. 위성 실시간 운영은 명령과 원격측정자료를 통해 위성과 직접 통신하는 업무이다. 본 논문에서는 천리안위성의 실시간 운영 특성으로 지상국 장비 구성과 일일, 주간, 월간, 계절별, 연간 운영 업무 특성을 논하였다. 천리안위성의 궤도상 시험(In-Orbit-Test: IOT) 말기와 정상 운영 첫 해가 포함되는 2011년의 1년간 운영 결과에 대한 토의를 통해 성공적인 실시간 운영 결과 확인도 제시하였다.

Design Concept and Operations of Mission Planning System for COMS

Kim, In-Jun,Jung, Won-Chan,Kim, Jae-hoon 통신위성우주산업연구회 2005 Joint Conference on Satellite Communications Vol.2005 No.-

통신해양기상위성은 기상관측, 해양관측, 위성통신의 3 가지 임무를 수행하는 정지궤도 복합임무위성이다. 각각의 임무는 서로 다른 사용자에 의해 운용되지만, 실제로 각각의 임무 실행을 통제하는 것은 통신해양기상위성 관제시스템이다. 따라서 통신해양기상위성의 모든 임무 요청은 통신해양기상위성 관제시스템으로 수집되어야 하며, 수집된 임무는 최적의 상태로 스케쥴링되어 위성으로 전송할 원격명령으로 변환되어야 한다. 본 논문에서는 통신해양기상위성이 다양한 임무를 수행할 수 있도록 위에서 언급한 임무요청 수집, 최적 스케쥴링, 명령계획 생성과 같은 업무를 처리하는 임무계획시스템에 대해 소개한다. 먼저 통신해양기상위성 임무계획시스템의 시스템 구성과 개발환경에 대해 알아보고, 임무계획시스템을 구성하는 주요 기능들에 대해 기술한다. 임무계획시스템은 크게 임무요청 수집, 임무스케쥴링, 임무일정표 보고, 명령계획의 4 가지 기능으로 구성된다. 본 논문에서는 각각의 기능이 갖는 역할, 설계에 관해 자세히 다룬다. 끝으로 임무계획시스템의 운용 개념을 통해 향후 통신해양기상위성이 본격 운용되었을 때 가장 효율적인 임무수행을 위한 운용방법을 제시한다. The Communication, Ocean, and Meteorological Satellite (COMS) is a geostationary satellite system which performs multi-mission such as communications services, ocean data acquisition, and meteorological data acquisition. Each mission is operated by different user, but it is the COMS satellite ground control system(SGCS) that practically controls all missions. Therefore, all requests for performing the COMS mission has to be collected into COMS SGCS, and then the gathered mission shall be converted into the command to be transmitted to satellite after scheduling the mission in an optimal schedule. This paper introduces the mission planning system (MPS) which gathers the mission requests, performs the interactive mission scheduling, and generates the command plan in order to carry out the various satellite missions of the COMS. First of all, we will see the system configuration and developing environment of MPS. This paper will describe the main functions of constituting the MPS such as mission request gathering, mission scheduling, mission timeline reporting, and command planning. It deals with their role and design in detail, and finally represents the operation concept to have the operator perform the mission planning efficiently with MPS when the COMS will be on orbit later on.

한반도 지역에서의 수문인자산정을 위한 식생 정보 분석 및 활용 ; 천리안 위성을 이용하여

박종민,백종진,김성준,최민하 한국수자원학회 2014 한국수자원학회논문집 Vol.47 No.10

정규식생지수 (Normalized Difference Vegetation Index)는 각종 수문모델, 지표-대기 모델에 입력 자료로 사용되는 인자로 대기와 지표사이의 에너지 교환 및 수문기상학적 인자의 변동성을 파악하는데 매우 중요하다. 이에 따라, 식생 고유의 분광반사 특성을 이용하여 인공위성으로 관측하는 NDVI 값의 정확한 모의를 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내 최초의 정지궤도위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite(COMS)에서 산출된 정규식생지수의 적용성을 판단하기 위해 Maximum Value Composite(MVC) 방법을 활용하여 산정한 16일 단위, 8일 단위의 정규식생지수와 MODerate-resolution Imaging Spectro-radiometer(MODIS) 센서에서 관측된 정규식생지수와 비교‧검증을 실시하였다. 그 결과 16일 단위와 8일 단위 NDVI 모두 좋은 결과를 나타내었다. 이러한 결과를 토대로 COMS의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며 추후 수문‧생태학적 연구에 중요한 자료로 사용될 수 있을 것이다. Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) used as input data for various hydrologic models plays a key role in understanding the variation of Hydrometeological parameters and Interaction between surface and atmosphere. Many studies have been conducted to estimate accurate remotely-sensed NDVI using spectral characteristics of vegetation. In this study, we conducted comparative analysis between Communication, Ocean and Meteorological Satellite and MOderate-Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) NDVI. For com-parison, Maximum Value Composite(MVC) was used to estimate 8-day and 16-day composite COMS NDVI. Both 8-day and 16-day COMS NDVI showed high statistical results compared with MODIS NDVI. Based on the results in this study, it can be concluded that COMS can be widely applicable for further ecological and hydrological studies.

통신해양기상위성(COMS)의 모멘텀 덤핑 최적 추력기 선택

박봉규(Bong-Kyu Park),박영웅(Young-Woong Park),이상철(Sang-Cherl Lee) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.11

본 논문에서는 광학 탑재체를 장착하기 위해 단일 태양전지판으로 구성된 통신해양기상위성(COMS)에 대한 휠오프로딩의 접근 방법에 대하여 다루었다. 먼저 연료 소모량을 줄이고 실제적 구현 측면을 고려하기 위해 COMS의 형상을 바탕으로 수치계산을 수행하였고 이를 바탕으로 휠오프로딩에 사용되는 추력기 조합을 제안하였다. 본 논문에서는 매일 두번에 걸쳐 휠오프로딩을 수행하는 것으로 가정하였다. 또한 제안된 추력기 조합의 효율성을 검증하기 위하여 궤도 시뮬레이션을 수행하였으며 몇가지 접근 방법의 결과와 비교하였다. This paper discusses wheel offloading approaches of the COMS which has a single solar array system for the accommodation of the optical payloads. First of all, in an effort to reduce fuel consumption and reflect practical implementation point of view, thruster sets for wheel offloading are proposed based on numerical analyses taking into account the COMS configuration. In this analysis, it is assumed that the wheel offloading is conducted twice a day. Secondly, in order to evaluate the effectiveness of the proposed thruster sets, orbit simulations are conducted for several wheel offloading approaches and compared.