작년부터 SPOT-VGT NDVI 시계열을 통해 국립공원 내 장기 식생 변화를 관측하는 몇 가지 실험을 했었는데요,
처음엔 단순히 호기심으로 시작했던 연구가 꽤 재밌는 결과들이 많이 도출되서 몇 가지 논문으로 정리하려고 합니다.
이와 관련해서 요즘은 SPOT VEGETATION과 관련된 참고문헌들을 찾아보고 있습니다.
금주부터는 블로그를 통해 이 참고문헌들을 틈틈히 소개하도록 하겠습니다. 먼저 본 글에서 소개할 논문은 아래와 같습니다.
Fensholt, R., Rasmussen, K., Nielsen, T.T., Mbow, C., 2009. Evaluation of earth observation based long term vegetation trends - Intercomparing
NDVI time series trend analysis consistency of Sahel from AVHRR GIMMS, Terra MODIS and SPOT VGT data. Remote Sensing of Environment 113: 1886-1898.
초록 (Abstract)
AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer) 센서 자료로부터 계산된 GIMMS (Global Inventory Modelling
and Mapping Studies) 데이터 셋은 1981년부터 최근까지 계산된 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) 자료를 제공합니다.
AVHRR GIMMS 소개: http://blog.daum.net/geoscience/463
AVHRR GIMMS NDVI 자료는 15일 주기 합성 데이터 셋(15-day composite data set)으로 8 km 해상도를 제공합니다.
이 자료는 최근 지역적 또는 지구적 규모의 식생 시계열 연구들에서 많이 활용되어 왔습니다.
그러나 AVHRR 센서 설계(sensor design)와 데이터 처리 상 발생되는 문제로 인해, NDVI 데이터 셋 내에는 내재적인 잡음(noise)이 발생됩니다.
보다 최근에 개발된 Terra MODIS와 SPOT VGT 자료의 NDVI 데이터 셋은 AVHRR과 비교했을 때 이론적으로 잡음 발생이 개선된 것으로 고려됩니다.
따라서 이 자료들을 가지고 GIMMS NDVI 시계열 추세 분석의 정확도를 평가하는 것이 본 연구의 주제입니다.
본 연구에서는 GIMMS NDVI 시계열 추세 분석의 정확도를 아래 세 가지 데이터 셋과 비교하여 평가하였습니다.
1) 1km 해상도 Terra MODIS (MOD13A2) 16일 주기 합성 NDVI 자료
2) SPOT Vegetation (VGT) 10일 주기 합성 (S10) NDVI 데이터 셋
3) 세네갈 다라(Dahra, Senegal) 시험 지역에서 현지 측정된 NDVI 자료(in situ measurements)
8년 간의 GIMMS 연 평균 NDVI (2000-2007)가 Terra MODIS(1 km, 재표집된 8km)와 SPOT VGT
NDVI 자료(1 km)와 비교되었으며, 최소 자승 회귀(Linear least squares regression) 추세 분석이 사용되었습니다.
실험 결과, 세 개 지구관측 자료는 NDVI 추세에서 서로 일치하는 패턴(pattern)이 발견되지는 않았습니다.
SPOT VGT NDVI 자료는 Terra MODIS, AVHRR GIMMS NDVI 자료에 비해 보다 높은 양의 회귀 경사(positive regression slopes)를 보여주었습니다.
이것은 2003년에 SPOT 위성이 VGT1(4호)에서 VGT2(5호)로 교체됨에 따라
NDVI를 계산하는 1번과 2번 채널의 분광반응함수(spectral response functions)가 변경된 것이 원인으로 추정됩니다.
AVHRR GIMMS NDVI의 추세 분석은 반건조 기후 지역(semi-arid areas)에서 Terra MODIS NDVI와 보다 높은 일치를 보여주었습니다.
그러나, GIMMS NDVI는 보다 습한 지역(more humid areas)에서는 Terra MODIS보다 더 높은 양의 회귀 경사를 보여주었습니다.
그리고 세네갈(Senegal) 반건조 기후 지역에서 직접 측정된 NDVI 자료는 모든 위성 기반 NDVI 결과치와 비교하여 양호한 일치를 보여주었습니다.
본 연구의 결론은 다음과 같습니다.
Terra MODIS NDVI를 기준(reference)으로 하여, AVHRR GIMMS 저해상도 NDVI 데이터 셋은
1000 mm 미만의 강우가 발생하는 사헬-수단(Sahel-Sudanian) 지역의 장기 식생 연구에는 적합한 것으로 평가되었습니다.
반면에 보다 습한 수단-기니(Sudanian–Guinean)지역의 연구에는 확실한 검토가 수반되어야 하는 것으로 평가되었습니다.