국토해양부 연안포털

• 멀리 떨어져 있는 지상·지하 대상물의 특성과 현상을 접촉하지 않고 관측하여 정보를 얻어내는 기술
• 물질이 태양 에너지를 받아 반사 또는 방사하는 전자파의 세기를 포착하여 물질의 정체나 변화 현상을 알아내는 기술
• 물리적인 접촉이나 탐사 없이 지상물체의 특성을 파악하고자 하는 모든 활동으로써, 대기 또는 지표면 어느 한 점으로부터 반사되거나 방사된 전자기복사에너지를 측정, 기록하고 대기조건과 지표면 물질들의 분포 그리고 그것들의 본질을 알아내고자 하는 모든 행동
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    원격탐사
    원격: 멀리 떨어져 있음
    탐사: 알려지지 않은 사물이나 사실을 샅샅이 더듬어 조사함

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    REMOTE SENSING
    REMOTE: 멀리 떨어진
    SENSING: 감지하다, 탐지하다, 분별하다

• 원격탐사는 우주 공간의 지구관측위성이나 항공기에 탑재된 센서(카메라)를 통해 데이터를 취득한다. 이 센서는 크게 Active Sensor(능동센서)와 Passive Sensor(수동센서)로 구분된다.
• Active Sensor(능동센서)는 센서자체에서 발사된 전자파가 지상의 대상체에 도달, 반사되는 수치를 기록하는 형식으로 마이크로웨이브 레이다파를 이용하는 SAR, 수심측량에 이용하는 소나센서, LIDAR (레이저광선을 이용한 레이다) 등이 있다.
• Passive Sensor(수동센서)는 태양빛의 반사나 방출된 물체의 복사에너지를 기록하는 형식으로 대부분의 위성영상과 광학카메라가 이에 해당된다.

센서의 지상자료 취득방식

• 프레임 방식: KVR-1000, 항공기 탑재 카메라
• Whiskbroom 방식: Landsat의 ETM+, NOAA의 AVHRR
• Pushbroom 방식: SPOT의 HRV, KOMPSAT의 EOC
• Side-Looking 방식: RADARSAT 위성의 SAR 센서

위성체의 궤도

• 위성영상을 촬영하는 위성체의 궤도는 목적에 따라 ‘태양 동기식 궤도’와 ‘정지 궤도’로 나눌 수 있다.
• 태양동기식 궤도는 태양의 위치를 따라 계속해서 지구 주위를 회전하면서 지구 전역에 대해 위성영상 데이터를 취득하는 방식이다.
• 정지 궤도는 위성체가 지구의 자전을 따라 같이 회전하면서 항상 지구상의 특정 상공에 머물면서 동일 지역에 대한데이터를 지속적으로 취득하는 방식이다.
• Side-Looking 방식: RADARSAT 위성의 SAR 센서

다중분광(MULTI-SPECTRAL) 센서

• 가시광선(R, G, B)를 비롯하여 적외선 영역 등 다양한 전자기파 영역에 데이터 취득이 가능한 센서를 다중분광 센서라 한다
  - 지구관측 위성: Landsat 시리즈, SPOT 시리즈 등
  - 기상 및 해양관측 위성: NOAA, GMS 등

• 다양한 위성영상 데이터가 가지는 특징들은 ‘해상도(Resolution)’라는 기준을 사용하여 구분이 가능하다. 위성영상의 해상도에는 분광(Spectral) 해상도, 공간(Spatial) 해상도, 시간 또는 주기(Temporal) 해상도, 방사 또는 복사(Radiometric) 해상도 이렇게 4가지가 있다.

분광해상도

• 분광해상도(Spectral Resolution)란 센서가 감지하는 파장대의 수와 크기를 나타내는 말로서, 좀더 많은 밴드를 통해 물체에 대한 다양한 정보를 획득할수록 분광해상도가 높다라고 표현한다.

공간해상도

• 공간해상도(Spatial Resolution)란 센서에 의해 하나의 화소(pixel)가 나타낼 수 있는 지상면적, 또는 물체의 크기를 의미하는 개념으로서, 공간해상도의 값이 작을수록 지형지물의 세밀한 모습까지 확인이 가능하고 이 경우 해상도는 높다고 할 수 있다(예를 들면, 15m 해상도를 지니는 SPOT 위성영상 이미지는 30m 해상도의 Landsat 위성영상 이미지보다 공간해상도가 좋다).

시간·주기 해상도

• 시간·주기 해상도(Temporal Resolution)란 특정 지역의 영상을 얼마나 자주 기록하는가, 즉 동일한 지역을 얼마나 자주 방문하는가를 의미한다.
• 동일 지역을 자주 방문할수록 시간 또는 주기 해상도가 높다고 할 수 있다.

방사 또는 복사 해상도

• 방사해상도(Radiometric Resolution)란 식별이 가능한 신호레벨의 수를 의미하는 개념으로 복사에너지가 센서에 기록될 때 신호강도에 따른 센서의 민감도를 나타낸다.
• 위성영상 데이터의 비트수(bit : 대상물체를 식별할 수 있는 범위값)가 커질수록 다양하고 세분화된 색상을 나타낼수 있으므로 해상도가 좋다고 할 수 있다.
• Landsat TM과 SPOT 위성영상 데이터가 8비트(0~255 사이의 값) 데이터를 취득하는 반면, IKONOS 위성영상 자료는 11비트(0~2047) 데이터로서 지형지물의 모습을 좀 더 세밀하게 표현할 수 있다.

• 위성영상 자료는 일반 사진과 달리 별도의 영상처리 소프트웨어를 사용하여 처리 작업을 거쳐야 일반 사용자가 활용할 수 있는 형태의 자료가 된다.
• 이러한 처리작업을 전처리(Pre-processing)이라고 하며, 전처리 작업에는 기하보정, 방사보정, 대기보정, 정사보정 등의 작업이 있다.

방사보정(RADIOMETRIC CORRECTION)

• 센서에 의해 관측되는 전자기파는 센서와 지표면물체간의 기하학적 관계, 지형의 영향(지형의 향이나 경사), 대기효과, 그림자 효과 등에 의해 왜곡되는데 이러한 오차를 수정하여 지상의 지형지물에 대한 순수한 반사값을 구하는작업을 방사보정이라고 한다.
• 방사보정 작업에는 대기효과 모델링, 벌크 보정, 밴드 Ratio, 통계치 보정, 히스토그램 매칭, Drop 라인 보정 등이있다.

대기보정(ATMOSPHERIC CORRECTION)

• 대기에서는 반사(Reflection), 산란(Scattering), 흡수(Absorption), 투과(Transmission) 등에 의한 전자파의 상호작용이 존재하며, 이로 인해 센서와 관측 대상물 사이에서 오가는 전자기파가 대기의 영향을 받아 왜곡이 발생한다.
• 이러한 왜곡을 보정해주는 작업이 대기보정이며, 위성영상 촬영시의 대기환경(태양천정각, 태양고도각, 지구와 태양의 거리)을 고려한 대기모델을 사용하여 보정 작업을 수행한다.

기하보정(GEOMETRIC CORRECTION)

• 위성체에서 촬영한 위성영상 자료는 위성의 자세, 지구의 곡률, 위성의 진행방향, 관측기기의 오차, 지구자전의 영향, Sensor Scan Non-linearties 등의 원인으로 실제 지형과 비교했을 때 오차가 발생하게 된다.
• 기하보정은 이러한 위성영상의 기하학적인 휘어짐(기하오차)을 바로잡는 작업으로서, 위성영상 자료가 일정한 크기와 투영법을 갖도록 변환하는 작업이라 할 수 있다.
• 기하보정을 통해 센서 내/외부의 왜곡을 보정해주는데, 수학적 다항식 모델링을 사용하여 센서의 특성, 궤도 및 자세정보 등의 오류를 보정하는 과정에서 지상기준점(GCP: Ground Control Point)에 의한 영상의 재배열(Resampling)이 발생한다.

정사보정(ORTHO-RECTIFICATION)

• 정사보정은 위성영상에 촬영된 모든 지형지물이 바로 수직방향 위에서 본 것과 같은 형태를 갖도록 재투영하는 작업을 의미한다.
• 정사보정 작업은 미분편위수정(광학적, 수치적)이란 방법을 통해 위성영상이 정사투영된 특성을 갖도록 만드는 과정이라 할 수 있다.

• 지금까지 살펴본 위성영상 및 원격탐사에 대한 주요 내용을 FAQ 형식으로 요약하면 다음과 같다.