Collection 5와 Collection 6 Aqua MODIS07_L2 기온과 이슬점온도 산출물간의 비교 및 지상 관측 자료와의 비교

장근창 ( Keun Chang Jang ),강신규 ( Sin Kyu Kang ),홍석영 ( Suk Young Hong ) 대한원격탐사학회 2014 大韓遠隔探査學會誌 Vol.30 No.5

Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)로부터 산출된 기온과 이슬점 온도 프로파일 자료는 5 km의 공간해상도로 연속적으로 지상을 감시하고 있으며, 2012년부터 기존의 산출 알고 리즘(Collection 5, C005)을 개선한 Collection 6(C006) MODIS07_L2 대기프로파일 자료를 생산하고 있다. 이 연구에서는 두 가지 버전의 알고리즘으로 산출된 Aqua MODIS07_L2(MYD07_L2) 대기 프로파일 자료로부터 획득한 기온과 이슬점 온도에 대한 신뢰도를 평가하는 것으로, 전국 77 개소 정규기상관측지점을 대상으로 하였다. 또한 기온과 이슬점 온도를 이용하여 대기수증기압을 추정하여 미기상인자 산출에 대한 MYD07_L2의 적용 가능성을 살펴보았다. C006 기온은 지상 관측 자료와 비교에서 C005 기온의 오차 (ME = -1.89 K, RMSE = 4.06 K)보다 개선된 결과를 보였다(ME = -0.76 K, RMSE = 3.34 K). 한편, 이슬점 온도의 경우에는 C006이 C005의 오차(ME = -0.39 K, RMSE = 5.65 K)보다 크게 나타났다. MYD07_L2 산출 고도와 지상 관측지점 간에 발생할 수 있는 고도 차이를 보정하기 위해 대기기온감률 방법을 적용한 결과, 기온의 경우 C005와 C006에서 모두 개선 효과를 확인할 수 있었지만, 이슬점 온도의 경우에는 C006에서 오차가 소폭 증가하였다(1.4%). 두 가지 버전의 MYD07_L2 자료를 이용하여 대기수증기압을 추정한 결과, C006 자료를 이용하였을 때 다소 개선된 결과를 보였다. 이 연구를 통해 한국에 대한 C006 MYD07_L2 산출물 중 기온의 신뢰도가 전반적으로 개선되었음을 확인할 수 있었다. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) provides air temperature (Tair) and dew point temperature (Tdew) profiles at a spatial resolution of 5 km. New Collection 6 (C006) MODIS07_L2 atmospheric profile product has been produced since 2012. The Collection 6 algorithm has several modifications from the previous Collection 5 (C005) algorithm. This study evaluated reliabilities of two alternative datasets of surface-level Tair and Tdew derived from C005 and C006 Aqua MODIS07_L2 (MYD07_L2) products using ground measured temperatures from 77 National Weather Stations (NWS). Saturated and actual vapor pressures were calculated using MYD07_L2 Tair and Tdew. The C006 Tair showed lower mean error (ME, -0.76 K) and root mean square error (RMSE, 3.34 K) than the C005 Tair (ME = -1.89 K, RMSE = 4.06 K). In contrasts, ME and RMSE of C006 Tdew were higher than those (ME = -0.39 K, RMSE = 5.65 K) of C005 product. Application of ambient lapse rate for Tair showed appreciable improvements of estimation accuracy for both of C005 and C006, though this modification slightly increased errors in C006 Tdew. The C006 products provided better estimation of vapor pressure datasets than the C005-derived vapor pressure. Our results indicate that, except for Tdew, C006 MYD07_L2 product showed better reliability for the region of South Korea than the C005 products.

다양한 지표모형을 활용한 토양수분 예측 성능 평가 연구

장예근 ( Jang Ye-geun ),신승훈 ( Sin Seoung-hun ),이태화 ( Lee Tae-hwa ),장원석 ( Jang Won-seok ),신용철 ( Shin Yong-chul ),장근창 ( Jang Keun-chang ),천정화 ( Chun Jung-hwa ),김종건 ( Kim Jong-gun ) 한국농공학회 2022 한국농공학회논문집 Vol.64 No.1

Soil moisture is significantly related to crop growth and plays an important role in irrigation management. To predict soil moisture, various process-based model has been developed and used in the world. Various models (Land surface model) may have different performance depending on the model parameters and structures that causes the different model output for the same modeling condition. In this study, the three land surface models (Noah Land Surface Model, Soil Water Atmosphere Plant, Community Land Model) were used to compare the model performance (soil moisture prediction) and develop the multi-model simulation. At first, the genetic algorithm was used to estimate the optimal soil parameters for each model, and the parameters were used to predict soil moisture in the study area. Then, we used the multi-model approach based on Bayesian model averaging (BMA). The results derived from this approach showed a better match to the measurements than the results from the original single land surface model. In addition, identifying the strengths and weaknesses of the single model and utilizing multi-model methods can help to increase the accuracy of soil moisture prediction.

MODIS Fire Spot 정보와 5km 기상 재분석 자료를 활용한 접근불능지역의 산불기상위험지수 산출 모형 개발

원명수,장근창,윤석희,WON, Myoung-Soo,JANG, Keun-Chang,YOON, Suk-Hee 한국지리정보학회 2018 한국지리정보학회지 Vol.21 No.3

This study has developed a forest fire occurrence probability model for inaccessible areas such as North Korea and Demilitarized Zone and we have developed a real-time forest fire danger rating system that can be used in fire-related works. There are limitations on the research that it is impossible to conduct site investigation for data acquisition and verification for forest fire weather index model and system development. To solve this problem, we estimated the fire spots in the areas where access is impossible by using MODIS satellite data with scientific basis. Using the past meteorological reanalysis data(5㎞ resolution) produced by the Korea Meteorological Administration(KMA) on the extracted fires, the meteorological characteristics of the fires were extracted and made database. The meteorological factors extracted from the forest fire ignition points in the inaccessible areas are statistically correlated with the forest fire occurrence and the weather factors and the logistic regression model that can estimate the forest fires occurrence(fires 1 and non-fores 0). And used to calculate the forest fire weather index(FWI). The results of the statistical analysis show that the logistic models(p<0.01) strongly depends on maximum temperature, minimum relative humidity, effective humidity and average wind speed. The logistic regression model constructed in this study showed a relatively high accuracy of 66%. These findings may be beneficial to the policy makers in Republic of Korea(ROK) and Democratic People's Republic of Korea(DPRK) for the prevention of forest fires. 본 연구는 북한 및 비무장지대 등 접근불능지역에 대한 기상에 의한 산불발생예측 알고리즘을 개발하고, 실제 현장과 현업에서 활용할 수 있는 실시간 산불위험예보 체계를 개발하는데 있다. 산불기상위험지수 산출 모형 개발을 위해 자료의 취득과 검증을 위한 현장조사가 불가능하다는 연구적 한계가 존재하므로, 이를 해결하기 위해 MODIS 위성자료를 활용하여 접근이 불가능한 지역의 산불발화지점(fire spot)을 과학적 근거를 가지고 추정하였다. 추출된 산불발화지점을 대상으로 기상청에서 생산된 과거 기상 재분석자료(5㎞ 해상도)를 활용하여 산불발화지점에 대한 기상특성을 추출하여 데이터베이스화 하였다. 접근불능지역의 산불발화지점에서 추출된 기상요소들은 산불발생과 기상요인들과의 통계적 상관성과 산불발생 유무(산불발생 1, 산불 미발생 0)를 추정할 수 있는 로지스틱 회귀모형을 활용하여 실시간 기상변화에 의한 산불기상위험지수(Fire Weather Index, FWI)를 개발하였다. FWI 모형의 예측정확도는 66.6%로 나타나 모형의 적합도는 비교적 높은 것으로 나타났다. 이 연구결과는 남 북한의 산불 방지를 위한 정책 입안자들의 의사결정에 유용하게 활용될 것으로 기대한다.

동아시아 지역의 플럭스 타워 관측지에 대한 MODIS 위성영상 기반의 증발산 평가

정승택 ( Seung Taek Jeong ),장근창 ( Keun Chang Jang ),강신규 ( Sin Kyu Kang ),김준 ( Joon Kim ),Hiroaki Kondo,Minoru Gamo,Jun Asanuma,Nobuko Saigusa,Shao Qiang Wang,Shi Jie Han 한국농림기상학회 2009 한국농림기상학회지 Vol.11 No.4

MODIS 영상자료를 이용한 관개시기 탐지와 논 피복지도 제작

정승택 ( Seung Taek Jeong ),장근창 ( Keun Chang Jang ),홍석영 ( Seok Yeong Hong ),강신규 ( Sin Kyu Kang ) 한국농림기상학회 2011 한국농림기상학회지 Vol.13 No.2

Rice is one of the world`s staple foods. Paddy rice fields have unique biophysical characteristics that the rice is grown on flooded soils unlike other crops. Information on the spatial distribution of paddy fields and the timing of irrigation are of importance to determine hydrological balance and efficiency of water resource management. In this paper, we detected the timing of irrigation and spatial distribution of paddy fields using the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor onboard the NASA EOS Aqua satellite. The timing of irrigation was detected by the combined use of MODIS-based vegetation index and Land Surface Water Index (LSWI). The detected timing of irrigation showed good agreement with field observations from two flux sites in Korea and Japan. Based on the irrigation detection, a land cover map of paddy fields was generated with subsidiary information on seasonal patterns of MODIS enhanced vegetation index (EVI). When the MODISbased paddy field map was compared with a land cover map from the Ministry of Environment, Korea, it overestimated the regions with large paddies but underestimated those with small and fragmented paddies. Potential reasons for such spatial discrepancies may be attributed to coarse pixel resolution (500 m) of MODIS images, uncertainty in parameterization of threshold values for discarding forest and water pixels, and the application of LSWI threshold value developed for paddy fields in China. Nevertheless, this study showed that an improved utilization of seasonal patterns of MODIS vegetation and water-related indices could be applied in water resource management and enhanced estimation of evapotranspiration from paddy fields.

MODIS Fire Spot 정보와 5㎞ 기상 재분석 자료를 활용한 접근불능지역의 산불기상위험지수 산출 모형 개발

원명수 ( Myoung-soo Won ),장근창 ( Keun-chang Jang ),윤석희 ( Suk-hee Yoon ) 한국지리정보학회 2018 한국지리정보학회지 Vol.21 No.3

본 연구는 북한 및 비무장지대 등 접근불능지역에 대한 기상에 의한 산불발생예측 알고리즘을 개발하고, 실제 현장과 현업에서 활용할 수 있는 실시간 산불위험예보 체계를 개발하는데 있다. 산불기상위험지수 산출 모형 개발을 위해 자료의 취득과 검증을 위한 현장조사가 불가능하다는 연구적 한계가 존재하므로, 이를 해결하기 위해 MODIS 위성자료를 활용하여 접근이 불가능한 지역의 산불발화지점(fire spot)을 과학적 근거를 가지고 추정하였다. 추출된 산불발화지점을 대상으로 기상청에서 생산된 과거 기상 재분석자료(5㎞ 해상도)를 활용하여 산불발화지점에 대한 기상특성을 추출하여 데이터베이스화 하였다. 접근불능지역의 산불발화지점에서 추출된 기상요소들은 산불발생과 기상요인들과의 통계적 상관성과 산불발생 유무(산불발생 1, 산불 미발생 0)를 추정할 수 있는 로지스틱 회귀모형을 활용하여 실시간 기상변화에 의한 산불기상위험지수(Fire Weather Index, FWI)를 개발하였다. FWI 모형의 예측정확도는 66.6%로 나타나 모형의 적합도는 비교적 높은 것으로 나타났다. 이 연구결과는 남·북한의 산불 방지를 위한 정책 입안자들의 의사결정에 유용하게 활용될 것으로 기대한다. This study has developed a forest fire occurrence probability model for inaccessible areas such as North Korea and Demilitarized Zone and we have developed a real-time forest fire danger rating system that can be used in fire-related works. There are limitations on the research that it is impossible to conduct site investigation for data acquisition and verification for forest fire weather index model and system development. To solve this problem, we estimated the fire spots in the areas where access is impossible by using MODIS satellite data with scientific basis. Using the past meteorological reanalysis data(5㎞ resolution) produced by the Korea Meteorological Administration(KMA) on the extracted fires, the meteorological characteristics of the fires were extracted and made database. The meteorological factors extracted from the forest fire ignition points in the inaccessible areas are statistically correlated with the forest fire occurrence and the weather factors and the logistic regression model that can estimate the forest fires occurrence(fires 1 and non-fores 0). And used to calculate the forest fire weather index(FWI). The results of the statistical analysis show that the logistic models(p<0.01) strongly depends on maximum temperature, minimum relative humidity, effective humidity and average wind speed. The logistic regression model constructed in this study showed a relatively high accuracy of 66%. These findings may be beneficial to the policy makers in Republic of Korea(ROK) and Democratic People's Republic of Korea(DPRK) for the prevention of forest fires.

MODIS 지표 분광반사도 자료를 이용한 고품질 NDVI 시계열 자료 생성의 기법 비교 연구

이지혜 ( Ji Hye Lee ),강신규 ( Sin Kyu Kang ),장근창 ( Keun Chang Jang ),홍석영 ( Suk Young Hong ) 대한원격탐사학회 2015 大韓遠隔探査學會誌 Vol.31 No.2

원격탐사 자료 기반의 식생지수 시계열 자료를 이용함에 있어서 가장 중요한 것은 구름이나 에어로 졸에 의한 자료의 품질저하 문제이다. 이 연구에서는 MODIS09 지표 분광반사도 자료를 이용하여 구름영향에 의한 저품질 자료를 제거한 뒤 결손자료를 내삽, 평활하여 연속적인 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) 시계열 자료를 생산하였다. 구름에 의한 영향을 제거하기 위한 방법으로 MODIS 분광반사도 자료를 이용한 5가지의 구름탐지기법을 선정하여 비교, 평가하였다. 위성자료에서 제공하는 품질관리정보(Quality Assessment, QA)에서 구름이라고 판단한 경우, MODIS09 Band 3 반사도가 10% 이상인 경우와 20% 이상인 경우, Cloud Detection Index (CDI)가 임계값 이상인 경우, 센서 천정각이 32.25° 이상인 경우를 각각 구름으로 판단하였다. 구름탐지로 인해 발생한 자료의 결손은 선형적 내삽 기법을 이용하여 보정한 뒤 Savitzky-Golay (S-G) 필터와 웨이브렛 변환을 각각 적용하여 평활하였다. 구름 탐지 기법은 10% 이상 Band 3 반사도 제거 기법(85%), Quality Control (QC) (82%), 20% 이상 Band 3 반사도 제거 기법(81%)의 순으로 높은 구름탐지율을 보였다. 웨이브렛 변환은 선형의 시계열 패턴을 얻을 수 있지만 원 자료의 최대값을 반영하지 못하는 반면 S-G 필터는 구름에 의한 신뢰도 낮은 값은 제거하면서도 NDVI 원 자료의 최대값을 유지하여 시계열 자료의 계절적 특성을 잘 보여주는 것을 확인하였다. 이 연구에서는 구름의 탐지, 결손 내삽, 평활 기법의 순차적인 자료처리기법을 적용하여 구름 영향을 제거한 고품질의 시계열 자료의 생산이 가능함을 확인하였다. A comparative study was conducted for alternative consecutive procedures of detection of cloud-contaminated pixels and gap-filling and smoothing of time-series data to produce high-quality gapless satellite vegetation index (i.e. Normalized Difference Vegetation Index, NDVI). Performances of five alternative methods for detecting cloud contaminations were tested with ground-observed cloudiness data. The data gap was filled with a simple linear interpolation and then, it was applied two alternative smoothing methods (i.e. Savitzky-Golay and Wavelet transform). Moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) data were used in this study. Among the alternative cloud detection methods, a criterion of MODIS Band 3 reflectance over 10% showed best accuracy with an agreement rate of 85%, which was followed by criteria of MODIS Quality assessment (82%) and Band 3 reflectance over 20% (81%), respectively. In smoothing process, the Savitzky-Golay filter was better performed to retain original NDVI patterns than the wavelet transform. This study demonstrated an operational framework of gapdetection, filling, and smoothing to produce high-quality satellite vegetation index.

지상 고정형 센서를 이용한 배추 식생지수 모니터링

이경도(Kyung-Do Lee),정병준(Byung-Joon Jung),홍석영(Suk-Young Hong),나상일(Sang-il Na),장근창(Keun-Chang Jang) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.5

Arc-SWAT 모델을 이용한 만경강 유역 농경지 침수가능성지표 산정

이경도(Kyung-Do Lee),정병준(Byung-Joon Jung),홍석영(Suk-Young Hong),나상일(Sang-il Na),장근창(Keun-Chang Jang) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.5

식생지수 모니터링을 위한 지상 고정형 센서의 현장 적용 가능성 연구

정병준(Byung-Joon Jung),이경도(Kyung-Do Lee),홍석영(Suk-Young Hong),나상일(Sang-il Na),장근창(Keun-Chang Jang) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.5