원격탐사의 기초 1

원격탐사의 기초

 

 

본 책자는 캐나다 원격탐사센타에서 제작한 Fundamentals of Remote Sensing을 번역한 자료입니다.

 

제1장 개요

1.1 원격탐사란 무엇인가?

본 책자에서는 원격탐사를 잘 이해하기 위해 아래와 같은 정의를 사용한다.

"원격탐사는 지국의 표면에 직접 접촉하지 않고 그것에 대한 정보를 수집하는 과학 혹은 기술이다. 원격탐사는 반사되고 분산된 에너지를 수취하여 가공하고 분석하고는 적용하는 방식으로 이용된다"

원격탐사에서는 입사광과 관심이 있는 목표물의 상호작용을 포함하는 과정을 포함한다. 이것은 아래에 표현된 7가지 요소과 포함된 광학시스템으로 만들어 진다. 하지만 원격탐사에 있어 분산된 에너지를 포집하는 것 뿐만 아니라 비-광학 센서를 이용하는 것도 염두에 두어야 한다.

1. 에너지원 (A) : 원격탐사에서 가장 최초의 요소는 전자기파 에너지를 목표에 조사하는 에너지원이다.

2. 복사 및 대기 (B) : 에너지가 목표물까지 이동하는 과정이다. 이는 대기중을 통과하면서 이루어진다. 이러한 상호작용은 에너지가 목표물과 센서로 이동하는 과정에서 두 번 이루어 진다.

3. 목표물과의 상호작용 (C) : 에너지가 대기를 통해 목표물에 도달했을 때, 목표물과의 상호작용은 목표물과 복사광선의 성질에 따라 달라진다.

4. 센서에 의해 에너지의 기록 (D) : 에너지가 목표물에서 분산되거나 방출되었을 때, 센서는 이 전자기파 복사선을 모아서 기록한다.

5. 전송, 수취 및 가공 (E) : 센서에 기록된 에너지는 전자적인 형태로 적성되어 데이터가 수취되고 가공되어 지는 곳으로 옮겨진다.

6. 해석과 분석 (F) : 가공된 이미지는 광학적, 디지털화 혹은 전자기화로 변형되어 목표물에 대한 정보를 수집하게 된다.

7. 적용 (G) : 분석과정을 통해 얻은 원격탐사 정보를 이용하여, 목표물을 보다 더 잘 이해할 수 있으며, 새로운 정보를 얻고, 어떠한 문제를 해결하는 과정이다.

이러한 7가지의 요소가 합해져서 원격탐사의 시작과 끝이 이루어 지게 된다. 우리는 이 교재에서 5장에 걸쳐 이러한 연속된 과정에 대해 공부할 것이다.

1.2 전자기파 (Electromagnetic radiation)

위에서 언급했듯이 원격탐사에 있어 첫 번째 단계는 에너지원에서 목표물을 향해 에너지를 조사하는 것이다. 이 에너지는 전자기파의 형태를 가지고 있다.

모든 전자기파는 파장이론에 따라 예측 가능하게 행동하는 기본적인 성질을 가지고 있다. 전자기파은 광선방향과 직각으로 운동하는 전기장(E)과 이 전기장과 수직으로 운동하는 자기장(M)으로 구성되어 있다. 이 두가지 장들은 모두 광속으로 운동한다.

 

전자기파의 2가지 특징인 파장과 주파수는 원격탐사를 이해하는데 매우 중요하다.

파장은 공간에 퍼져 있는 파동(波動, wave)의 한 번의 주기가 가지는 길이이다. 이는 연속된 파동의 최고점 사이의 길이를 측정하며, 흔히 그리스문자 람다 (λ)로 표시한다. 파장은 m단위로 표시되며 매우 단위가 작아 nanometres (nm, 10^-9 metres), micrometres (μm, 10^-6 metres) (μm, 10^-6 metres) 나 centimetres (cm, 10^-2 metres)로 표시한다. 주파수는 일정한 시간 단위내에 파동의 주지가 얼마나 일어났는지를 나타낸다. 주파수는 주로 hertz(Hz)로 표시되는데 이는 초당 1주기가 움직이는 것을 뜻 한다.

파장과 주파수의 관계는 아래의 식과 같다

따라서 이 둘은 역의 관계에 있다. 즉 파장이 짧을수록 높은 주파수를 가지고 있으며, 긴 파장을 가진 광선은 낮은 주파수를 가지고 있다. 이러한 파장과 주파수에 특성을 이해하는 것은 원격탐사 데이터에서 추출된 정보를 이해하는 데에 있어 매우 중요한 요소이다, 다음 장에서는 이러한 목적으로 전자기파를 어떻게 분류할 수 있는지를 알아볼 것이다.