기상모델자료와 기계학습을 이용한 GK-2A/AMI Hourly AOD 산출물의 결측화소 복원 (Spatial Gap-filling of GK-2A/AMI Hourly AOD Products Using Meteorological Data and Machine Learning)

서지정보

· 발행기관 : 대한원격탐사학회
· 수록지 정보 : 대한원격탐사학회지 / 38권 / 5호 / 953 ~ 966페이지
· 저자명 : 윤유정, 강종구, 김근아, 박강현, 최소연, 이양원

초록

에어로솔(aerosol)은 대기 질을 악화시키는 등 인체 건강에 악영향을 끼치므로 에어로솔의 분포 및 특성에 대한 정량적인 관측이 필수적이다. 최근 전 지구 규모에서의 주기적이고 정량적인 정보 획득 수단으로 위성관측 Aerosol Optical Depth (AOD) 영상이 다양한 연구에 활용되지만 광학센서 기반의 위성 AOD 영상은 구름등의 조건을 가진 일부 지역에서 결측을 가진다. 이에 본 연구는 위성자료의 결측복원을 위하여 격자형 기상자료와 지리적 요소를 입력변수로 하여 Random Forest (RF) 기반 gap-filling 모델을 생성한 이후, gap-free GK-2A/AMI AOD hourly 영상을 산출하였다. 모델의 정확도는 -0.002의 Mean Bias Error (MBE), 0.145의 Root MeanSquare Error (RMSE)로, 원자료의 목표 정확도보다 높으며 상관계수 0.714로 복원 대상이 대기변수인 점을 감안하면 상관계수 측면에서도 충분한 설명력을 갖춘 모델이다. 정지궤도 위성의 높은 시간 해상도는 일변화 관측에 적합하며 대기보정을 위한 입력, 지상 미세먼지 농도 추정, 소규모 화재 또는 오염원 분석 등 타 연구를 위한 자료 활용 측면에서 중요하다.

영어초록

Since aerosols adversely affect human health, such as deteriorating air quality, quantitative observation of the distribution and characteristics of aerosols is essential. Recently, satellite-based Aerosol Optical Depth (AOD) data is used in various studies as periodic and quantitative information acquisition means on the global scale, but optical sensor-based satellite AOD images are missing in some areas with cloud conditions. In this study, we produced gap-free GeoKompsat 2A (GK-2A) Advanced Meteorological Imager (AMI) AOD hourly images after generating a Random Forest based gap-filling model using grid meteorological and geographic elements as input variables. The accuracy of the model is Mean Bias Error (MBE) of -0.002 and Root Mean Square Error (RMSE) of 0.145, which is higher than the target accuracy of the original data and considering that the target object is an atmospheric variable with Correlation Coefficient (CC) of 0.714, it is a model with sufficient explanatory power. The high temporal resolution of geostationary satellites is suitable for diurnal variation observation and is an important model for other research such as input for atmospheric correction, estimation of ground PM, analysis of small fires or pollutants.

참고자료

· 없음