The Evaluation of Application to MODIS LAI (Leaf Area Index) Product

MODIS LAI (엽면적지수) Product의 활용성 평가

Leaf area index (LAI) is a key biophysical variable influencing land surface processes such as photosynthesis, transpiration and energy balance, and is a required input to estimate evapotranspiration in various ecological and hydrological models. The development of more correct and useful LAIs estimation techniques is required by these importance, but LAIs had been assumed in most LAI research through simple relations with the normalized difference vegetation index (NDVI) because the field measurement is difficult on wide area. This paper is to evaluate the MODIS LAI Product's practical use by comparing with LAIs that is derived from NOAA AVHRR NDVIs and the 2 years (2003-2004) measured LAIs of Korea Forest Research Institute in Gyeongancheon watershed (561.12 $Km^2$). As a result, the MODIS LAIs of deciduous forests showed higher values about 14 % and 15~30 % than the measured LAIs and NOAA LAIs. In the year of 2003, the MODIS LAIs in coniferous forests were 5 % higher than the measured LAIs, and showed about 7 % differences comparing with the NOAA LAIs except April. These differences come from the insufficient field data measured in partial points of the target area, and the extracted reference data from MODIS LAIs include the limits of spatial resolution and the error of incorrect land cover classification. Thus, using the MODIS data by the proper correction with the measured data can be useful as an input data for ecological and hydrological models which offers the vegetation information and simulates the water balance of a given watershed.

엽면적 지수(LAI)는 지표 환경에 영향을 미치는 광합성, 증발, 그리고 에너지 균형과 같은 생물물리학적 변화 과정에 있어 매우 중요한 인자이며, 여러 가지 생태학적 모델의 입력 자료로서도 필수적이다. 이러한 중요성에 근거하여 더욱 정확하고 유용한 LAI 추정 기법의 개발이 요구되지만, 현실적으로 LAI는 광역적 실측이 어렵기 때문에 대부분 LAI 연구에서는 정규화식생지수(NDVI)와의 단순 관계식을 통해 추정되어져 왔다. 본 연구에서는 경안천 유역(561.12 $Km^2$)을 대상으로 MODIS LAI Product의 활용성을 평가하고자 NOAA AVHRR NDVI와의 관계식으로 추정된 LAI와 국립산림과학원의 실측 LAI (2003, 2004)를 MODIS LAI와 비교 분석하였다. 그 결과 MODIS LAI는 활엽수림에서는 실측치보다 약 14% 높게, NOAA LAI보다 약 15~30% 높게 추정되었다. 침엽수림에서는 2003년 실측치가 약 5% 높게 추정되었으며, NOAA는 4월을 제외하고 약 7%의 차이를 보였다. 이러한 결과는 일부 지점에서 이루어지는 실측과 MODIS LAI 추출 시 기준자료가 포함하는 공간해상도의 한계 및 토지피복분류의 부정확성 등으로부터 발생한다. 따라서 실측자료에 근거한 MODIS자료의 보정기술을 향상시킴으로써 향후 광역적인 식생정보 제공 및 물수지 모의를 위한 생태학 및 수문학적 모형의 입력자료 등으로의 활용범위가 더욱 확대 가능할 것이다.