[논문]위성 자료를 이용한 대구광역시의 상대적 증발산 효율 분포

김해동; 임진욱; 이순환

위성 자료를 이용한 대구광역시의 상대적 증발산 효율 분포
Distribution of Relative Evapotranspiration Availability using Satellite Data in Daegu Metropolitan 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.27 no.6, 2006년, pp.677 - 686

김해동 (계명대학교 환경대학 지구환경보전학과) , 임진욱 (계명대학교 환경대학 지구환경보전학과) , 이순환 (부산대학교 기초과학연구원)

초록
AI-Helper

잠열과 관련된 지표면 증발산량은 지표 온도를 결정하는 중요한 요인이며, 이를 정확히 산정하는 것은 중규모 순환장 예보의 정확도와 밀접하게 관련된다. 본 연구에서는 고해상도인 LANDSAT 5 TM 자료를 이용하여 대구광역시의 상대 증발산 효율을 추정하였다. 증발산 효율 추정은 복사 온도/식생 지수의 관계식을 이용하였다. 식생 지수는 대구광역시의 실제 토지 이용도와 일치하였다. 도시 지역내의 공원 지역의 경우 낮은 복사 온도를 나타내었다. 이것은 두류공원과 같은 도심내 공원 지역의 고증발산에 기인한 것이다. 그러나 전체적인 도심지는 저증발산이 두드러졌다. 그리고 지표면 구성특징에 의하여 도심지 내 공단 지역과 주거 지역은 상대적인 증발산 분포에서 차이가 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Surface evapotranspiration is one of the most important factors to determine the surface energy budget, and its estimation is strongly related with the accuracy of weather forecasting. Surface evapotranspiration over Daegu Metropolitan was estimated using high resolution LANDSAT TM data. The estimation of surface evapotranspiration is based on the relationship between surface radiative temperature and vegetation index provided by a TM sensor. The distribution of NDVI (Normalized Difference of Vegetation Index) corresponds well with that of land-used in Deagu Metropolitan. The temperature of several part of downtown in Deagu metropolitan is lower in comparison with the averaged radiative temperature. This is caused by the high evapotranspiration from dense vegetation like DooRyu Park in Deagu Metropolitan. But, weak evapotranspiration availability is distinguished over the central part of downtown and the difference of evapotranspiration availability on industrial complexes and residential area is also clear.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

비록 간접적인 방법이라도 수치예보의 기초자료로써 초기 및 경계의 생산은 매우 중요한 문제이다. 그러므로 본 연구에서는 특정일의 수분분포를 추정하는 것이 목적이기 때문에 대상일 하나의 고해상도 영상을 분석하여 위성자료를 추출하였다. 비록 위성센서를 통한 하나의 영상으로 시간 변동률이 큰 상대 증발산분포를 산출하는 것은 약간의 오차를 포함하고 있지만, 실제관측자료 획득이 불가능하다는 관점에서 보면 상대증발산에 관련된 위성자료는 도시기상연구에 중요한 정보를 제공한다고 볼 그러므로 본 연구에서는이들 위성 자료보다 해상도가 높은 LANDSAT TM (Thematic Mapper)자료를 지표면 수분상태 추정 알고리즘에 적용하여 도시지역의 상대적인 증발산 비율을 산정하였다. 그리고 대구광역시의 증발산 비율의 2차원 분포치를 토지이용자료와 비교하여 위성자료의 이용가능성을 살펴보았다.
이러한 위성자료는 일반적으로 지리정보시스템 (Geographical Information System) 의 정보 획득을 위하여 고도, 토지이용도, 지표면의 토지이용도 변화 등의 관측을 주요한 목적으로 하고있다(Kim and Yeo, 2005). 도시기후학적인 측면에서 이들 위성자료의 자료 생성빈도가 NOAA위성보다는 적음에도 불구하고, 고해상도의 도시지역 증발산량을 추정할 수 있는 가능성을 제시한다.
본 연구는 위성자료를 이용하여 광역 지표면 수분상태의 상대적인 크기 즉, 상대 증발산 효율을 추정하기 위한 것이다. 위성을 통한 증발산효율의 추정은 열수지방정식내의 잠열플럭스를 산출하는 것으로 이것은 식물의 밀집정도와 지표면 온도와 직접적으로 연관된다.
본 연구에서는 위성영상 수치로부터 직접적으로 산출 가능한 기초자료로 NENI와 반사도 자료를 분석하였다. Fig.
본 연구의 목적은 중규모 수치 예보모형의 기초자료로 사용되는 지표면의 수분 상태에 관한 간접적인 정보를 추정 분석하는 것이다. 기압과 온도와 달리 수분상태를 표현하는 지표면 습윤 정도는 관측이 매우 어렵기 때문에 현재 단순 추정이나 일정하다는 가정 하에서 수치계산을 실시하고 있다.

가설 설정

추정 분석하는 것이다. 기압과 온도와 달리 수분상태를 표현하는 지표면 습윤 정도는 관측이 매우 어렵기 때문에 현재 단순 추정이나 일정하다는 가정 하에서 수치계산을 실시하고 있다. 그러므로 비록 간접적인 방법이지만 위성자료를 통한 지표면 수분상태에 관한 정보는 수치예보의 정확도를 높이는데 매우 중요하다.

제안 방법

이것은 대구광역시의 실제 토지이용도 분포와 잘 일치하고 있다. 3개의 가시 광선영역의 밴드를 총합하여 반사도 분석을 하였다. 반사도의 경우 대구광역시 대부분의 도심 지역은 0.
LANDSATe 약 705 km의 고도에서 26, 000血血의 속도로 지구 궤도를 돌고 있다. LANDSATe 99분마다 지구를 일주하며, 고해상도의 자료를 기록하여 전송한다. LANDSATe총 7개의 밴드를 가지고 있는데, 3개의 가시광선 채널과 4개의 적외선 채널을 가지고 있다.
NENI와 지표면온도 자료를 바탕으로 앞 절에서 이론적으로 설명한 NDVI/TS 분포를 이용하여 상대적인 지표면 증발산효율을 산정하였다. Fig.
즉 지표면에서의 최대 가능 증발산효율을 1로 두고, 각각의 지표 상태에 따라 건조한 경우 증발효율을 낮게 반대로 수분을 많이 포함한 경우 높게 산정한다. 같은 방식으로본 연구에서 산정된 8개의 영역을 0부터 0.8까지로 산정하여 상대적인 증발산효율을 추정하였다.
그러나 증발산량을 직접적으로 관측하기가 매우 어렵다. 그러므로 본 연구에서는 도시 수치기상 예보의 기초자료로 중요하지만, 관측이 매우 어려운 지표면 상대증발산 효율을 위성 자료를 통하여 추정하였다. 상대증발산 효율 추정은 지상의 식생 밀도를 나타내는 NDVI와 위성에서 관측한 복사 지표면 온도의 관계식을 이용하였다.
이러한 지표 증발산의 복합성이 기울기의 비선형성을 일으킨다. 그러므로 본 연구에서는 도시지역내의 복잡한 토지이용자료를 대상으로 하기 때문에 NENI/Ts의 분포내의 TVEfl의 추정식을 선형의 1차원 방정식이 아닌 비선형의 2차원을 적용하였다. 본 연구에서 사용한 이론적 개념도를 나타낸 것이 Fig.
기반으로 하고 있다. 그러므로 본 연구에서는이들 위성 자료보다 해상도가 높은 LANDSAT TM (Thematic Mapper)자료를 지표면 수분상태 추정 알고리즘에 적용하여 도시지역의 상대적인 증발산 비율을 산정하였다. 그리고 대구광역시의 증발산 비율의 2차원 분포치를 토지이용자료와 비교하여 위성자료의 이용가능성을 살펴보았다.
그러나 이와 대조적으로 도심에 위치하더라도 녹지가 있는 공원지역은 상대적으로 낮은 온도를 나타낸다. 그리고 NDWTs 분포를 이용하여 상대적인 지표면 증발산 효율을 산정하였다. 본 연구에서는 8개 구간의 상대 증발산도를 구하였다.
본 연구는 대도심 지역의 증발산 효율의 상대적인크기를 비교하고, 특정 시점의 증발산량의 2차원 분포를 산정하였다. 이러한 수분 분포의 불균일성이 중규모 기상장에 어떠한 영향을 미치는가에 대하여는좀 더 심도 깊은 연구가 필요하리라 본다.
그리고 NDWTs 분포를 이용하여 상대적인 지표면 증발산 효율을 산정하였다. 본 연구에서는 8개 구간의 상대 증발산도를 구하였다. 특히 상대 증발 효율이 0.
전체적인 분포는 사다리꼴 형태이며, 앞 절에서 언급한 바와 같이 상부의 극치 즉 최소 증발산에 의한 온도선이 선형적으로 나타나는 것이 아니고 비선형적으로 나타난다. 본 연구에서는 분포도를 8개의 비선형 관계구간으로 나누었다. 이들은 동일한 간격을 가지고 있고, 각 구간은 다른 증발산강도를 가지고 있기 때문에 이에 따라 지표면의 복사온도가 달라진다고 본다.
이러한 반사도는 지표면 열수지 계산에서 중요한 요소이며, 또한 증발산량에도 밀접하게 관계한다. 이번 연구에서는 고해상도 밴드를 이용하지 않고 광역밴드반사도를 이용하였다. 고해상도 밴드를 이용한 광역밴드의 반사도는 이미 연구가 되어 있다(Liang, 2000).
적외 밴드의 하나인 6번 밴드의 영상을 분석하여 지표면 온도를 산출하였다. 지표 온도를 구하는 식은 아래와 같다.
일반적인 증발산량의 추정은 지표면 열수지식을 이용한다. 지표면 열수지식에서 측정이 용이한 현열플러스와 순복사량을 계산하고, 이를 바탕으로 지표면과 공기 중의 수분량을 추정하여 잠열플럭스를 계산한다(한국 기상학회, 2001).
상대증발산 효율 추정은 지상의 식생 밀도를 나타내는 NDVI와 위성에서 관측한 복사 지표면 온도의 관계식을 이용하였다. 특히 상대 증발산 효율 추정을 위하여 기존 연구에서 중, 저해상도 센서 자료에 적용한 NDVI/Ts 알고리즘을 도시 기상학적 공간 규모에적용하여 그 타당성을 평가하였다. 본 연구에 사용된분석 대상일은 2004년 8월 8일이다.

대상 데이터

, 2002; Wan et al, 2004). AVHRR 자료는 5개의 밴드를 가지고 있으며, 2개의 NOAA위성에서 매일 자료가 생산되며최대 1.1 km의 해상도를 가지고 지표면의 다양한 정보를 제공한다. 이들은 매일의 자료를 통하여 시간적인 연속성을 최대한 보장할 수 있는 위성자료이다.
본 연구에 사용된 분석 대상일은 2004년 8월 8일이다. 이날은 강한 고기압이 한반도 중심에 위치하며, 대구광역시를 포함한 영남지방이 매우 맑은 날씨를 나타냈다.
본 연구에 사용된 분석 대상일은 2004년 8월 8일이다. 이날은 강한 고기압이 한반도 중심에 위치하며, 대구광역시를 포함한 영남지방이 매우 맑은 날씨를 나타냈다.
본 연구에 사용한 위성자료는 LANDSAT 5 TM으로 기본 해상도는 30이이다. LANDSATe 약 705 km의 고도에서 26, 000血血의 속도로 지구 궤도를 돌고 있다.
본 연구에서는 한반도의 6대 광역시중 하나인 대구광역시를 대상으로 하고 있다. Fig.
지표 온도를 구하는 식은 아래와 같다. 여기에 사용된 산출식은 NASA(National Aeronautics and Space Administration)에서 LANDSAT TM 발사전의 자료를 바탕으로 제공된 것이다.

이론/모형

1에서 제시한 NDVI/Ts의 분포도와 비교할 때, 기본적인 개념은 유사하다. 그러나 복잡한 토지이용을 가진 지역을 대상으로 하기 때문에 비선형 곡선의 추출식을 사용하였다. 분포도내의 구분을 보면, NDVI가 0에 가까울수록 나지의 영역을 나타내며, 반대로 1에 가까울수록 식생밀도가 높다는것을 의미한다.
그러므로 본 연구에서는 도시 수치기상 예보의 기초자료로 중요하지만, 관측이 매우 어려운 지표면 상대증발산 효율을 위성 자료를 통하여 추정하였다. 상대증발산 효율 추정은 지상의 식생 밀도를 나타내는 NDVI와 위성에서 관측한 복사 지표면 온도의 관계식을 이용하였다. 특히 상대 증발산 효율 추정을 위하여 기존 연구에서 중, 저해상도 센서 자료에 적용한 NDVI/Ts 알고리즘을 도시 기상학적 공간 규모에적용하여 그 타당성을 평가하였다.

후속연구

그리고 자유수면(hee water)에 대한 증발산량은 오히려 산지보다 낮은 값을 보이고 있다. 이 부분에 대한 증발산량은 좀 더 깊은 연구가 필요할 것이다.
산정하였다. 이러한 수분 분포의 불균일성이 중규모 기상장에 어떠한 영향을 미치는가에 대하여는좀 더 심도 깊은 연구가 필요하리라 본다. 이를 위하여 많은 관측 자료를 확보하여 직접적이고 정량적인 증발량 분포와 비교하는 연구도 필요하며, 도심지 내의 지표 수분 분포의 변화 경향^을 분석하는 연구도 병행되어야한다고 사료된다.
이러한 수분 분포의 불균일성이 중규모 기상장에 어떠한 영향을 미치는가에 대하여는좀 더 심도 깊은 연구가 필요하리라 본다. 이를 위하여 많은 관측 자료를 확보하여 직접적이고 정량적인 증발량 분포와 비교하는 연구도 필요하며, 도심지 내의 지표 수분 분포의 변화 경향^을 분석하는 연구도 병행되어야한다고 사료된다.

참고문헌 (17)

이미선, 서애숙, 이충기, 1996, NOAA/AVHRR 자료 응용기법 연구. 대한원격탐사학회지, 12, 60-80

원문보기 상세보기
한국기상학회, 2001, 대기과학개론, 시그마프레스, 서울, 406 p
한진수, 이부용, 2005, 해남 농경지에서의 자유 수면 증발 관측과 해석. 한국농림기상학회지, 7, 91-97

원문보기 상세보기
Boegh, E., Soegaard, H., Hanan, N., Kabat, P., and Lesch, L., 1998, A remote sensing study of the NDVI-Ts relationship and the transpiration from sparse vegetation in the Satellite based on high resolution satellite data. Remote Sensing of Environment, 69, 224-240

상세보기
Chander, G. and Markham, B., 2003, Revised LANDSAT 5 TM Radiometric Calibration Precedures and Post-Calibration Dynamic Ranges. IEEE Transcations on Geoscience and Remote Sensing, 41, 2674-2677

상세보기
Friedl, M.A. and Davis, F.W., 1994, Sources of variation in radiometric surface temperature over a tallgrass prairie. Remote Sensing Environment, 48, 1-17

상세보기
Gillies, R.R., Carlson, T.N., Gui, J., Kustas, W.P., and Humes, K.S., 1997, A verification of the triangle method for obtaining surface soil water content and energy fluxes from remote measurements of the normalized difference vegetation index and surface radiant temperature. International Journal of Remote Sensing, 18, 3145-3166

상세보기
Goetz, S.J., 1997, Multisensor analysis of NDVI, surface temperature and biophysical variables at a mixed grassland site. International Journal of Remote Sensing, 18, 71-94

상세보기
Kim, J. and Yeo, C., 2005, The relationship among land use, vegetation and surface temperature in urban area. Journal of Korean Association of Geographic Information Studies, 8, 21-30
Lee, S.-H., 1998, Numerical studies on impacts of topography and heterogeneous surface moisture estimated by satellite data on the local circulations. Ph.D. Thesis, University of Tsukuba. 121 p
Liang, S., 2000, Narrowband to broadband conversions of land surface albedo I algorithms. Remote Sensing of Environment, 76, 213-238

상세보기
Nemani, R.R. and Running, S.W., 1989, Estimation of regional surface resistance to evapotranspiration from NDVI and thermal IR AVHRR data. Journal of Applied Meteorology, 28, 276-284

상세보기
Nemani, R.R. and Running, S.W., 1997, Land cover characterization using multi-temporal red, near-IR, and thermal- IR data from NOAA/AVHRR. Ecological Applications, 7, 79-90

상세보기
Prihodko, K. and Goward, S.N., 1997, Estimation of air temperature from remotely sensed surface observations. Remote Sensing of Environment, 60, 335-346

상세보기
Sandholt, I., Rasmussen, K., and Andersen, J., 2002, A simple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status. Remote Sensing of Environment, 79, 213-224

상세보기
Taconet, O., Bernard, R., and Vidal-Madjar, D., 1986, Evapotranspiration over an agricultural region using a surface flux/temperature model based on NOAAAVHRR data. Journal of Climate and Applied Meteorology, 25, 284-307

상세보기
Wan, Z., Wang, P., and LI, X., 2004, Using MODIS LAND Surface temperature and normalized difference vegetation index predicts for monitoring drought in the southern Great Plains, USA. International Journal of Remote Sensing, 10, 61-72

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증