알려줘시즈

안녕하세요. 세상을 보는 우주아이입니다.

​

지난 시간에는 지구관측 인공위성에 대해 알아보았는데요.

​

우주라는 원격의 공간에서 사람의 개입 없이 전 지구적 관측을 수행하여 지도제작, 정밀농업, 재난재해 관측 등 다양한 산업/연구 분야에 기여를 하고 있습니다.

​

즉, 지구관측위성은 지구를 보는 '눈'이라고 할 수 있죠. 그리고 그 위성의 '눈'은 주로 '광학카메라'나 'SAR(합성개구레이더)'가 역할을 수행합니다.

​

우리의 아리랑위성 2호, 3호, 3A호는 멀티스펙트럴(Multispectral, 다중분광) 광학센서를 탑재하고 있고, 아리랑위성 5호는 SAR 센서를 탑재하고 있는데요.

​

멀티스펙트럴은 뭐고 SAR는 또 뭐냐고요?

궁금하신 여러분을 위해, 오늘은 이 부분에 대해 함께 알아보도록 해요.

설명을 돕기 위해 준비한 이 영상은 NASA에서 공개한 태양의 멀티스펙트럴을 설명해주는 동영상인데요.

태양 역학 관측소(Solar Dynamics Observatory, SDO)에서 얻은 데이터를 기반으로 맨 눈으로 볼 수 없는 다양한 파장을 이미지로 변환해서 보여주네요. 영상을 보면 같은 영역이라도 파장별로 얼마나 다르게 보여지는지 알 수 있어요.

​

위성영상에서의 멀티스펙트럴 영상은 동일한 장면의 여러 단색 영상을 모아 놓은 것으로, 서로 다른 센서로 촬영됩니다. 여기서 각 단색 영상을 밴드라고 하지요.

​

잘 알려진 멀티스펙트럼(또는 다중대역 영상)은 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 영상으로 구성되는 RGB 컬러 영상입니다. 이러한 스펙트럼 영상화는 인간의 눈이 적색, 녹색, 및 청색에 대한 수용체로 포획하지 못하는 추가적인 정보를 추출할 수 있습니다.

​

우리의 아리랑위성은 R, G, B, NIR(Near Infrared, 근적외선), 그리고 PAN(Pancromatic) 5가지 밴드로 지구 표면을 촬영합니다.

▶  밴드(Band) 

아리랑위성 3호와 3A호의 5가지 멀티스펙트럴 밴드

크게는 PAN 밴드와 MS(Multispectral) 밴드로 분류해서 지칭하는데요.

MS 밴드라고 하면 R, G, B, NIR 4가지 밴드를 합쳐 부릅니다.

▶  NIR(Near Infrared, 근적외선) 밴드 

지난해 울진 산불 전/후 영상

빛의 색을 표현하는 RGB는 많이 들어봤지만 NIR은 또 생소하죠?

인공위성에 탑재된 카메라는 인간과는 다르게 볼 수 있는 범위가 약간 더 넓은데요.

빨주노초파남보 무지개 색 너머의 파장인 적외선 중에 근적외선까지 표현이 가능하답니다.

이 NIR 밴드는 지구관측 위성에서 매우 특별한 스펙트럼 밴드라고 할 수 있어요. 우리 눈으로 보이는 것 보다 넓은 범위를 포함하기 때문에 다양한 응용분야에서 중요한 정보를 제공합니다.

​

특히, 식물은 생장 상태에 따라 NIR 밴드의 반사율이 달라지는데요. 이는 식물의 광합성 작용과 밀접한 관련이 있으며, 식물 생장 상태와 건강 상태를 판단하는 데 사용됩니다.

​

예를 들어, 식물이 건강하고 잘 성장하고 있다면 NIR의 대부분(80%)를 반사하는데 비해, 식물이 병해에 감염되었거나 시들었다면 훨씬 더 적은 양의 NIR을 반사합니다.

​

일반적으로 컬러 이미지는 자연색으로 합성하여 보기 때문에 R/G/B 밴드를 대응시켜 이미지를 만드는데요.

Red 대신 NIR을 대응시켜 컬러 이미지를 만들면 식물이 자라는 지역은 빨갛게 두드러지죠. 생장이 왕성할수록 가시광선의 빛을 광합성에 이용하고 근적외선을 많이 반사하기 때문입니다.

▶  PAN(Panchromatic) 밴드 

PAN밴드로 비교한 지난해 울진 산불 전/후 영상 

PAN 밴드는 광학 위성에서 보통 가장 넓은 스펙트럼 범위를 갖는 밴드로, 주로 검은색과 흰색 사이의 명암을 인식하는 데 사용됩니다.

​

PAN 밴드는 다른 멀티스펙트럴 밴드와 함께 사용 될 때 더 정확한 분석 결과를 얻을 수 있습니다. 멀티스펙트럴 데이터는 다양한 스펙트럼 범위에서 촬영된 정보를 종합하여 분석하는 반면, 팬크로매틱 밴드는 높은 공간 해상도를 가지고 있어 지리적 세부 사항을 뚜렷하게 표현할 수 있지요. 이렇게 다른 밴드들과 조합하여 사용하면, 지구의 지형과 환경에 대한 전반적인 이해를 도모할 수 있습니다.

​

한 번 더 쉽게 표현하면 고해상도의 흑백 밴드와 컬러밴드를 합성하여 고해상도의 컬러 영상으로 표현한다고 할 수 있어요.