• 제목/요약/키워드: Satellite data validation

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Retrieval of LIDAR Aerosol Parameter Using Sun/Sky Radiometer at Gangneung, Korea

  • Shin, Sung-Kyun;Lee, Kwon-Ho;Lee, Kyu-Tae
    • Current Optics and Photonics
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    • 제1권3호
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    • pp.175-185
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    • 2017
  • The aerosol optical properties such as depolarization ratio (${\delta}$) and aerosol extinction-to-backscatter ratios (S, LIDAR ratio) and ${\AA}ngstr{\ddot{o}m$ exponent (${\AA}$) derived from measurement with AERONET sun/sky radiometer at Gangneung-Wonju National University (GWNU), Gangneung, Korea ($37.77^{\circ}N$, $128.87^{\circ}E$) during a winter season (December 2014 - February 2015) are presented. The PM concentration measurements are conducted simultaneously and used to identify the high-PM events. The observation period was divided into three cases according to the PM concentrations. We analysed the ${\delta}$, S, and ${\AA}$ during these high PM-events. These aerosol optical properties are calculated by the sun/sky radiometer data and used to classify a type of aerosols (e.g., dust, anthropogenic pollution). The higher values of ${\delta}$ with lower values of S and ${\AA}$ were measured for the dust particles. The mean values of ${\delta}$, S, and ${\AA}$ at 440-870 nm wavelength pair (${\AA}_{440-870}$) for the Asia dust were 0.19-0.24, 36-56 sr, and 0.48, respectively. The anthropogenic aerosol plumes are distinguished with the lower values of ${\delta}$ and higher values of ${\AA}$. The mean values of spectral ${\delta}$ and ${\AA}_{440-870}$ for this case varied 0.06-0.16 and 1.33-1.39, respectively. We found that aerosol columnar optical properties obtained from the sun/sky radiometer measurement are useful to identify the aerosol type. Moreover, the columnar aerosol optical properties calculated based on sun/sky radiometer measurements such as ${\delta}$, S, and ${\AA}$ will be further used for the validation of aerosol parameters obtained from LIDAR observation as well as for quantification of the air quality.

Aerosol Optical Thickness Retrieval Using a Small Satellite

  • Wong, Man Sing;Lee, Kwon-Ho;Nichol, Janet;Kim, Young J.
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.605-615
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    • 2010
  • This study demonstrates the feasibility of small satellite, namely PROBA platform with the compact high resolution imaging spectrometer (CHRIS), for aerosol retrieval in Hong Kong. The rationale of our technique is to estimate the aerosol reflectances by decomposing the Top of Atmosphere (TOA) reflectances from surface reflectance and Rayleigh path reflectances. For the determination of surface reflectances, the modified Minimum Reflectance Technique (MRT) is used on three winter ortho-rectified CHRIS images: Dec-18-2005, Feb-07-2006, Nov-09-2006. For validation purpose, MRT image was compared with ground based multispectral radiometer measurements and atmospherically corrected Landsat image. Results show good agreements between CHRIS-derived surface reflectance and both by ground measurement data as well as by Landsat image (r>0.84). The Root-Mean-Square Errors (RMSE) at 485, 551 and 660nm are 0.99%, 1.19%, and 1.53%, respectively. For aerosol retrieval, Look Up Tables (LUT) which are aerosol reflectances as a function of various AOT values were calculated by SBDART code with AERONET inversion products. The CHRIS derived Aerosol Optical Thickness (AOT) images were then validated with AERONET sunphotometer measurements and the differences are 0.05~0.11 (error=10~18%) at 440nm wavelength. The errors are relatively small compared to those from the operational moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) Deep Blue algorithm (within 30%) and MODIS ocean algorithm (within 20%).

착륙 실험에 의한 이중차분 위치영역 Hatch 필터의 성능 분석 (Performance Evaluation of Double-Differencing Position-Domain Hatch Filter By a Landing Experiment)

  • 김희성;주정민;이형근
    • 한국항공운항학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.19-26
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    • 2010
  • To expand the application area of global navigation satellite systems, precision landing is one of the most critical area to be solved. For the development and validation of the precision landing system, many aspects need to be analyzed including the system architecture, signal characteristics, atmospheric delay, communication delay, accuracy, integrity, and availability. Among them, the signal characteristics analysis requires the processing of measurements collected by real-flight experiments. This paper presents the processing results of the real measurements collected by a flight and landing experiment. To process and analyze the data, double differencing position-domain hatch filter is utilized. Accuracy of the proposed filter is evaluated utilizing reference trajectory generated by commercial software. Finally, by comparing with conventional range domain characteristics of position domain filter is analyzed.

Satellite-derived flow 시그널 및 인공신경망 모형을 활용한 임진강 유역 유출량 산정 (Estimation of river discharge using satellite-derived flow signals and artificial neural network model: application to imjin river)

  • ;김형록;전경수;최민하
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제49권7호
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    • pp.589-597
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    • 2016
  • 본 연구에서는 임진강 상류유역과 같이 수리수문학적 분석에 필요한 측정데이터가 존재하지 않거나 혹은 데이터의 확보가 어려운 유역에 대하여 위성 데이터와 데이터 기반 모형을 활용하여 유출량을 산정하였다. SDF 시그널(Satellite-derived Flow Signal)은 하도내의 유량변화에 따른 하천 폭의 변화를 반영할 수 있다고 알려져 있으며, 그 상관관계는 하도단면의 형태와 밀접한 관계가 있다. SDF 시그널 데이터와 유출량 간의 비선형 상관관계를 반영할 수 있는 인공신경망 모형을 활용하여, 모형의 입력변수인 SDF 시그널 데이터로부터 임진강의 임진교 지점에서의 유출량을 추정하였다. 15개의 위성 이미지 픽셀의 SDF 시그널 값이 0~10일의 lag가 되어 활용되었으며, lag된 데이터를 포함하여 총 150개의 변수 중 유출량과 가장 큰 관계가 있는 변수 선정을 위해 PMI(Partial Mutual Information) 기법이 활용되었다. 인공신경망 모형을 통해 산정된 유출량은 임진교에서 측정된 지점 유출량과 비교 분석되었으며, 학습(training)과 검증(validation)을 통한 상관계수는 각각 0.86, 0.72로 좋은 결과를 보여주었다. 추가적으로 SDF 시그널 데이터 외에 임진교의 1일 전 측정유량이 인공신경망 입력변수로 추가되었을 때 상관계수가 0.90, 0.83으로 증가함을 보였다. 결과로부터 계측수문자료가 부족하거나 접근 불가능한 유역에 대하여 하천 유량 변화에 대한 추정치인 SDF 시그널 데이터와 지상 데이터가 결합되었을 때 신뢰성 높은 유역의 유출량을 산정할 수 있으며, 큰 유량이 발생하는 홍수사상에 대해서도 첨두 유량과 첨두 발생시간을 잘 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 향후 위성 데이터와 지점 데이터를 활용하여 미계측 유역의 홍수발생에 대하여 높은 정확도로 예측 가능할 것으로 기대한다.

딥러닝을 활용한 위성영상 기반의 강원도 지역의 배추와 무 수확량 예측 (Satellite-Based Cabbage and Radish Yield Prediction Using Deep Learning in Kangwon-do)

  • 박혜빈;이예진;박선영
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권5_3호
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    • pp.1031-1042
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    • 2023
  • 인공위성은 시공간적으로 연속적인 지구환경 데이터를 제공하므로 위성영상을 이용하여 효율인 작물 수확량 예측이 가능하며, 딥러닝(deep learning)을 활용함으로써 더 높은 수준의 특징과 추상적인 개념 파악을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 Landsat 8 위성 영상을 활용하여 다시기 영상 데이터를 이용하여 5대 수급 관리 채소인 배추와 무의 수확량을 예측하기 위한 딥러닝 모델을 개발하였다. 2015년부터 2020년까지 배추와 무의 생장시기인 6~9월 위성영상을 이용하여 강원도를 대상으로 배추와 무의 수확량 예측을 수행하였다. 본 연구에서는 수확량 모델의 입력자료로 Landsat 8 지표면 반사도 자료와 normalized difference vegetation index, enhanced vegetation index, lead area index, land surface temperature를 입력자료로 사용하였다. 본 연구에서는 기존 연구에서 개발된 모델을 기반으로 우리나라 작물과 입력데이터에 맞게 튜닝한 모델을 제안하였다. 위성영상 시계열 데이터를 이용하여 딥러닝 모델인 convolutional neural network (CNN)을 학습하여 수확량 예측을 진행하였다. Landsat 8은 16일 주기로 영상이 제공되지만 구름 등 기상의 영향으로 인해 특히 여름철에는 영상 취득에 어려움이 많다. 따라서 본 연구에서는 6~7월을 1구간, 8~9월을 2구간으로 나누어 수확량 예측을 수행하였다. 기존 머신러닝 모델과 참조 모델을 이용하여 수확량 예측을 수행하였으며, 모델링 성능을 비교했다. 제안한 모델의 경우 다른 모델과 비교했을 때, 높은 수확량 예측 성능을 나타내었다. Random forest (RF)의 경우 배추에서는 제안한 모델보다 좋은 예측 성능을 나타내었다. 이는 기존 연구 결과처럼 RF가 입력데이터의 물리적인 특성을 잘 반영하여 모델링 되었기 때문인 것으로 사료된다. 연도별 교차 검증 및 조기 예측을 통해 모델의 성능과 조기 예측 가능성을 평가하였다. Leave-one-out cross validation을 통해 분석한 결과 참고 모델을 제외하고는 두 모델에서는 유사한 예측 성능을 보여주었다. 2018년 데이터의 경우 모든 모델에서 가장 낮은 성능이 나타났는데, 2018년의 경우 폭염으로 인해 이는 다른 년도 데이터에서 학습되지 못해 수확량 예측에 영향을 준 것으로 생각되었다. 또한, 조기 예측 가능성을 확인한 결과, 무 수확량은 어느 정도 경향성을 나타냈지만 배추의 경우 조기 예측 가능성을 확인하지 못했다. 향후 연구에서는 데이터 형태에 따라 CNN의 구조를 조정해서 조기 예측 모델을 개발한다면 더 개선된 성능을 보일 것으로 생각된다. 본 연구 결과는 우리나라 밭 작물 수확량 예측을 위한 기초 연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Application of KOMPSAT/OSMI Data for Fisheries Oceanography in the East China Sea

  • Suh Young-Sang;Jang Lee-Hyun;Lee Na-Kyung;Kim Yong-Seung;Lee Sun-Gu;Yoo Hong-Rhyong
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2004년도 Proceedings of ISRS 2004
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    • pp.557-561
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    • 2004
  • A comparison was made between chlorophyll a from OSMI and SeaWiFS determined with the standard method during the NFRDI's research cruises. The simple algorithm for calibrating and validating of OSMI chlorophyll a as level 2 data in the East China Sea in specially winter season was made by relationship between the estimated chlorophyll a and the measured chlorophyll a in the field. We compared the distributions of OSMI chlorophyll a, sea surface temperature and zooplankton biomass, catch amounts of the Pacific mackerel in the East China Sea.

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Machine Learning Approaches to Corn Yield Estimation Using Satellite Images and Climate Data: A Case of Iowa State

  • Kim, Nari;Lee, Yang-Won
    • 한국측량학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.383-390
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    • 2016
  • Remote sensing data has been widely used in the estimation of crop yields by employing statistical methods such as regression model. Machine learning, which is an efficient empirical method for classification and prediction, is another approach to crop yield estimation. This paper described the corn yield estimation in Iowa State using four machine learning approaches such as SVM (Support Vector Machine), RF (Random Forest), ERT (Extremely Randomized Trees) and DL (Deep Learning). Also, comparisons of the validation statistics among them were presented. To examine the seasonal sensitivities of the corn yields, three period groups were set up: (1) MJJAS (May to September), (2) JA (July and August) and (3) OC (optimal combination of month). In overall, the DL method showed the highest accuracies in terms of the correlation coefficient for the three period groups. The accuracies were relatively favorable in the OC group, which indicates the optimal combination of month can be significant in statistical modeling of crop yields. The differences between our predictions and USDA (United States Department of Agriculture) statistics were about 6-8 %, which shows the machine learning approaches can be a viable option for crop yield modeling. In particular, the DL showed more stable results by overcoming the overfitting problem of generic machine learning methods.

In Orbit Radiometric Calibration Tests of COMS MI Infrared Channels

  • Jin, Kyoung-Wook;Seo, Seok-Bae
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.369-377
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    • 2011
  • Since well-calibrated satellite data is critical for their applications, calibration and validation of COMS science data was one of the key activities during the IOT. COMS MI radiometric calibration process was divided into two phases according to the out-gassing of the sensor: calibrations of the visible (VI) and infrared (IR) channels. Different from the VIS calibration, the calibration steps for the IR channels followed additional processes to secure their radiometric performances. Primary calibration steps of the IR were scan mirror emissivity correction, midnight effect compensation, slope averaging and 1/f noise compensation after a nominal calibration. First, the scan mirror emissivity correction was conducted to compensate the variability of the scan mirror emissivity driven by the coating material on the scan mirror. Second, the midnight effect correction was performed to remove unreasonable high spikes of the slope values caused by the excessive radiative sources during the local midnight. After these steps, the residual (difference between the previous slope and the given slope) was filtered by a smoothing routine to eliminate the remnant random noises. The 1/f noise compensation was also carried out to filter out the lower frequency noises caused from the electronics in the Imager. With through calibration processes during the entire IOT period, the calibrated IR data showed excellent performances.

Study on the Korean Waters using the CAL/VAL of the OSMI Level 2 Data

  • Suh, Young-Sang;Jang, Lee-Hyun;Mitchell, B.G.;Kahru, M.;Prasad, Kota;Shin, H.Y.
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.127-139
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    • 2002
  • A comparison was made between the chlorophyll $\alpha$ and suspended solid (SS) retrievals from OSMI and SeaWiFS sensor to chlorophyll $\alpha$ and SS values determined with the standard method during the NFRDI's research cruises. The percentage of organic and inorganic materials from the SS was calculated to study the contribution of turbid water in the northern part of the East China Sea. The open sea waters in the Kuroshio regions of the East China Sea showed relatively higher concentration of volatile SS. However, towards the northwestern part of the East China Sea, the situation became much more optically different with the non-volatile SS from the Yangtze river and the sea bottom sources in the sea in winter and spring seasons. Furthermore, in order to indirectly detect low salinity water with high turbidity, which related to the Yangtze river using remote sensed data from the satellites, a comparison between the results of the band ratio(nLw 490nm/nLw 555nm) of SeaWiFS(OSMI) and the distribution of low salinity around the Jeju Island was presented.

수체 추출을 위한 Geo-SAM 기법의 응용: 국토위성영상 적용 실험 (Application of Geo-Segment Anything Model (SAM) Scheme to Water Body Segmentation: An Experiment Study Using CAS500-1 Images)

  • 이하영;김광섭;이기원
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제40권4호
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    • pp.343-350
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    • 2024
  • Meta에서 신속한 영상 분할 기능을 제공하는 대규모 컴퓨터 비전 생성 모델을 발표한 이후, 여러 활용 분야에서 이를 적용하려는 연구가 이루어지고 있다. 이 연구에서는 위성 영상 자료에 Segment Anything Model (SAM)을 사용할 수 있는 QGIS 플러그인 Geo-SAM을 사용하여 수체 객체 탐지와 추출에 대한 SAM의 적용성을 조사해 보고자 하였다. 실험 대상 자료는 국토위성(Compact Advanced Satellite 500, CAS500-1) 영상을 사용하였다. 이 자료를 가지고 SAM을 적용하여 얻은 결과는 같은 입력 영상으로부터 수작업으로 제작한 수체 객체 자료, Open Street Map (OSM)의 수체 자료, 국토지리정보원의 수계 수치지도와 비교하였다. SAM 처리 결과와 비교 대상 자료를 이용하여 추출된 모든 객체를 대상으로 계산한 경계사각형의 교집합/합집합의 평균값을 나타내는 mean Intersection over Union (mIoU)은 각각 0.7490, 0.5905, 0.4921로 나타났고, 각 자료에서 공통으로 나타나거나 추출된 객체에 대해 계산한 결과는 차례대로 0.9189, 0.8779, 0.7715로 나타났다. SAM을 적용한 결과와 다른 비교 자료와의 공간적 일치도를 분석한 결과, SAM에서는 한 개의 수체 객체를 여러 개의 분할 요소로 나타내므로 수체 객체 분류를 지원하는 의미 있는 결과를 보이고 있음을 알 수 있다.