고유분광특성을 이용한 남조류 원격 추정 모델 개선 (Improvement of Model based on Inherent Optical Properties for Remote Sensing of Cyanobacterial Bloom)

서지정보

· 발행기관 : 대한원격탐사학회
· 수록지 정보 : 대한원격탐사학회지 / 33권 / 2호 / 111 ~ 123페이지
· 저자명 : 하림, 남기범, 박상현, 강태구, 신현주, 김경현, 류덕희, 이혁

초록

피코시아닌(phycocyanin, PC) 색소는 부영양화 된 담수역에서의 남조류를 정량하는 지표로 활용된다. 남조류의 대발생에 의한 잠재적 위험성으로인해 조기 경보 발령이 중요하지만, 혼탁한 수체 내 소량으로 추정되는 PC 농도를 정확하게 산정하는 것은 분광학적으로 매우 복잡하고 어렵다. 이를 위해 현장에서 측정 된 원격반사도로부터 PC 및 물 이외의 입자성 물질에 의한 흡수계수를 분리하여 기존 PC 농도를 추정하는 방법을 개선하여 낮은 농도에서도 향상 된 결과를 보였다. 본 연구에서 제안 된 IOPs 변환 모델 적용 결과 PC 흡수계수 R2는 0.8 이상으로 apc(620)를 적절히 재현하였다. 또한 알고리즘은 기존 널리 사용되는 반경험적 알고리즘에 비해 0.71 ≤ R2 ≤ 0.85, rRMSE ≤ 39.4 %, 그리고 RE ≤ 78.0 %로 정확도 높은 결과를 보였다. 특히, PC 농도가 50 mg/m3 이하 및 PC: Chl-a ratio가 낮은 조건에서도 잘 예측됨을 확인할 수 있었다.

영어초록

The phycocyanin pigment (PC) is a marker for cyanobacterial presence in eutrophic inland water. Accurate estimation of low PC concentration in turbid inland water is challenging due to the optical complexity and critical for issuing an early warning of potential risks of cyanobacterial bloom to the public. To monitor cyanobacterial bloom in eutrophic inland waters, an approach is proposed to partition non-water absorption coefficient from measured reflectance and to retrieve absorption coefficient of PC with the aim of improving the accuracy in remotely estimated PC, in particular for low concentrations. The proposed inversion model retrieves absorption spectra of PC (apc(λ)) with R2 ≥ 0.8 for apc(620). The algorithm achieved more accurate Chl-a and PC estimation with 0.71 ≤ R2 ≤ 0.85, relative root mean square error (rRMSE) ≤ 39.4 % and mean relative error (RE) ≤ 78.0 % than the widely used semi-empirical algorithm for the same dataset. In particular, low PC (PC ≤ 50 mg/m3) and low PC: Chl-a ratio values of for all datasets used in this study were well predicted by the proposed algorithm.

참고자료

· 없음