본 연구는 한반도 국토 전역을 모니터링 하기 위해 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상을 이용하는데 있어서 필요한 기본적 자료처리 및 모니터링 시스템 구축을 목표로 한다. 현재 MODIS관련 product는 대부분 NASA에서 제공하는 알고리즘을 구현하여 제작되며 이러한 product들은 여러 웹싸이트에 접근하여 획득하도록 되어있다. 이러한 방식은 장기적으로 국토를 모니터링 하는데 필요한 자료를 원활하게 공급하지 못하게 되는 단점을 가지고 있다. 그러므로 이 연구는 한반도의 국토환경을 모니터링 하는데 MODIS 자료를 원활히 공급하기 위한 처리 시스템을 구축하고자 한다. 본 연구에서는 Windows환경을 기반으로 사용자 인터페이스를 제공하고 다양한 MODIS 관련 모듈을 내부적으로 자동화 처리하여 보다 쉽게 사용할 수 있도록 개선하였다. 특히 MODIS 원시영상(Production Data Set) Level0 취득부터 보정된 영상자료 Level1B까지의 자동화 처리에 중점을 두었고, Level2이후의 주로 육상(Land)부분에 해당하는 자료를 생성하는 부분을 구현한다. 이러한 MODIS 자료의 생성 이후에 국토 모니터링에 필요한 토지 피복 변화, 산불 탐지 등의 정보를 생성하는 알고리즘 구현 등으로 범위를 확장하려고 한다.
Ocean color products derived from remote sensing satellite data are useful for monitoring the sea water quality such as the concentrations of chlorophyll, sediments and dissolved organic matter. Currently, ocean color products derived from MODIS data can be requested from NASA over the internet. However, due to the bandwidth limitation of most users in this region, and the time delay in data delivery, the products cannot be use for near-real time monitoring of sea water chlorophyll. CRISP operates a MODIS data receiving station for environmental monitoring purposes. MODIS data have been routinely received and processed to level 1B. We have adapted the higher level processing algorithms from the Institutional Algorithms provided by NASA to run in a standalone environment. The implemented algorithms include the MODIS ocean color algorithms. Seasonal chlorophyll concentration composite can be compiled for the region. By comparing the near-real time chlorophyll product with the seasonal composite, anomaly in chlorophyll concentration can be detected.
The Moderate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) is a multispectral sensor that has been actively researched in various fields using diverse land and atmospheric products. MODIS was first launched over 20 years ago, and the demand for novel sensors that can produce data comparable to that obtained using MODIS has continuously increased. In this study, land products obtained using the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) of the Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi NPP) satellite launched in 2011 were introduced, including land surface temperature and vegetation indices such as the normalized difference vegetation index and enhanced vegetation index. These land products were compared with existing data obtained using MODIS to verify their local applicability in South Korea. Based on spatiotemporal monitoring of an extreme drought period in South Korea and the application of VIIRS land products, our results indicate that VIIRS can effectively replace MODIS multispectral sensors for agricultural drought monitoring.
With high temporal resolution, four times receiving during a day, MODIS images from Terra and Aqua satellites provide several advantages for monitoring spacious land. Especially, diverse MODIS products related to land, atmosphere, and ocean have been provided with radiance MODIS images. The products such as surface reflectance, NDVI, cloud mask, aerosol etc. are based on theoretical algorithms developed in academic areas. Comparing with other change detection studies mainly using the vegetation index, this study investigated temporal surface reflectance of landcovers for five years from 2004 to 2008. The near infrared (NIR) reflectance in urbanized and burned areas showed considerable difference before and after events. The specific characteristics of surface reflectance temporal profiles are possibly useful for the detection of landcover changes and classification.
Park, Jongmin;Lee, Dalgeun;Park, Jinyi;Choi, Minha
Journal of Korea Water Resources Association
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v.54
no.10
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pp.779-793
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2021
Water stress and environmental drivers are important factors to explain the variance of gross primary production (GPP). Environmental drivers are used to generate GPP in Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) algorithm and process-based model. However, MODIS algorithm only consider the vapor pressure deficit (VPD) data while the process-based biogeochemical model also uses limited data to express water stress. We compared the relationship between environmental drivers and GPP from eddy covariance method, MODIS algorithm, and Community Land Model 4 (CLM 4) simulation in normal years and drought years. To consider water stress specifically, we used VPD and evaporative fraction (EF). We evaluated the effects from environmental drivers and EF towards GPP products using the structural equation modeling (SEM) in South Korea. We found that GPP products from MODIS algorithm and model simulation results were not restricted from VPD data if VPD was underestimated. We also found that in the cropland area, irrigation effects can relieve VPD effects to GPP. However, GPP products derived from MODIS and CLM 4 had limitation to explain the irrigation effects to GPP. Overall, these results will enhance the understanding of GPP products derived from MODIS and CLM 4.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.21
no.2
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pp.97-109
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2019
Degree days have been determined using temperature data measured at nearby weather stations to a site of interest to produce information for supporting decision-making on agricultural production. Alternatively, the data products of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) can be used for estimation of degree days in a given region, e.g., Korean Peninsula. The objective of this study was to develop a simple tool for processing the MODIS product for estimating cooling degree days (CDD), which would help assessment of heat stress conditions for a crop as well as energy requirement for greenhouses. A set of scripts written in R was implemented to obtain temperature profile data for the region of interest. These scripts had functionalities for processing spatial data, which include reprojection, mosaicking, and cropping. A module to extract air temperature at the surface pressure level was also developed using R extension packages such as rgdal and RcppArmadillo. Random forest (RF) models, which estimate mean temperature and CDD with a different set of MODIS data, were trained at 34 sites in South Korea during 2009 - 2018. Then, the values of CDD were calculated over Korean peninsula during the same period using those RF models. It was found that the CDD estimates using the MODIS data explained >74% of the variation in the CDD measurements at the weather stations in North Korea as well as South Korea. These results indicate that temperature data derived from the MODIS atmospheric products would be useful for reliable estimation of CDD. Our results also suggest that the MODIS data can be used for preparation of weather input data for other temperature-based agro-ecological models such as growing degree days or chill units.
Remote sensing of atmospheric aerosol using MODIS satellite data has been proven to be very useful in global/regional scale aerosol monitoring. Due to their large spatial resolution of $10km^2$ MODIS aerosol optical thickness (AOT) data have limitations for local/urban scale aerosol monitoring applications. Modified Bremen Aerosol Retrieval (BAER) algorithm developed by von Hoyningen-Huene et al. (2003) and Lee et al. (2005) has been applied in this study to retrieve AOT in fe resolutions of $500m^2$ over Korea. Look up tables (LUTs) were constructed from the aerosol properties based on sun-photometer observation and radiation transfer model calculations. It was found that relative error between the satellite products and the ground observations was within about $15\%$. Resulting AOT products were correlated with surface PMIO concentration data. There was good correlation between MODIS AOT and surface PM concentration under certain atmospheric conditions, which supports the feasibility of using the high-resolution MODIS AOT for local and urban scale air quality monitoring
The operational aerosol retrieval algorithm for the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) measurements was recently updated and named collection 6 (C6). The C6 MODIS aerosol algorithm, a substantially improved version of the collection 5 (C5) algorithm, uses an enhanced aerosol optical thickness(AOT) retrieval process consisting of new surface reflection and aerosol models. This study reports on the estimation and validation of the two latest versions, the C5 and C6 MODIS aerosol products over the East Asian region covering $20^{\circ}N$ to $56^{\circ}N$ and $80^{\circ}E$ to $150^{\circ}E$. This study also presents a comparative validation of the two versions(C5 and C6) of algorithms with different methods(Dark Target(DT) and Deep Blue (DB) retrieval methods) from the Terra and Aqua platforms to make use of the Aerosol Robotic Network (AERONET) sites for the years 2000-2016. Over the study region, the spatially averaged annual mean AOT retrieved from C6 AOT is about 0.035 (5%) less than the C5 counterparts. The linear correlations between MODIS and AERONET AOT are R = 0.89 (slope = 0.86) for C5 and R = 0.95 (slope = 1.00) for C6. Moreover, the magnitude of the mean error in C6 AOT-the difference between MODIS AOT and AERONET AOT-is 40% less than that in C5 AOT.
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.
Radiative transfer modeling of ice clouds is developed. Ice clouds located near tropopause reflect most of sunlight, thus atmospheric and surface effects can be minimized. Cloud properties such as cloud optical thickness (COT) and effective radius are important parameters to determine the magnitude of reflectance, while atmospheric and surface parameters rarely affect reflectance value. For selected homogeneous cloud pixels of MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) observation, reflectances are calculated using MODIS cloud products as inputs of radiative transfer model (RTM). For three types of phase function (Henyey-Greenstein, Garcia-Siewert, Baum) calculated reflectances are compared with observations for validation. All cases show linear relationship between simulated values and measured values, however each represent different bias and slope. The result shows that phase function determine angular distribution of reflectance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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