한국의 극지 원격탐사

김현철,홍상훈,박상은,이훈열 대한원격탐사학회 2018 대한원격탐사학회지 Vol.34 No.6

Recently, much attention has been focused on the change and role of the Arctic region due to climate change. Studies using various platforms are being conducted in the polar regions. Among them, monitoring of Arctic cryosphere information using remote sensing is the most important observational role of various scientific activities. This special issue introduces several studies on polar exploration monitoring in polar research. We hope that this special issue contributes to the sharing of information on the role of polar exploration in remote areas, as well as the identification of the current status of domestic polar exploration and remote environmental exploration. We are also looking forward to the efforts of Korean remote sensing experts to find out the persistent polar exploration field and to increase national support. 최근 기후변화에 의한 극지의 변화 및 역할에 대해 많은 관심이 집중되고 있으며, 다양한 플랫폼을 이용한 연구들이 극지에서 진행되고 있다. 그 중 원격탐사를 이용한 북극 빙권 정보 모니터링은 여러 과학적 활동 중 가장 중요한 관측 역할을 수행하고 있다. 본 특별호는 극지연구소에서 수행 중인 극지 환경 변화 원격탐사 모니터링에 대한 여러 연구를 소개한다. 극지 원격탐사연구에 대한 대외적인 환경변화와 국내 극지원격탐사의 현 주소 파악과 함께 극지원격탐사의 역할에 대한 정보 공유에 본 특별호가 기여하길 기대한다. 더불어 지속적인 극지원격탐사 분야 발굴 및 국가적인 지원을 이끌어 내기 위해 국내 원격탐사 전문가들의 노력을 기대한다.

미국의 상업적 원격탐사활동에 대한 규제개혁 정책

권희석,이진호,이은정 대한원격탐사학회 2019 대한원격탐사학회지 Vol.35 No.2

The current U.S. remote sensing act was made in 1992 and has been criticized for being outdated and inappropriate in view of the modern technological development. In order to enhance the American competitiveness and leadership in the world, President Trump announced Space Policy Directive (SPD) – 2 on May 24, which is designed to modernize the regulations related to commercial space activities including private remote sensing system operations. It should be noted that the regulatory reform efforts are made within broader terms of the National Security Strategy on Dec. 17, 2017, pursuing the enhancement of national security and economic prosperity as well. A legislative support in Congress has also been added to the Administration’s efforts. The proposed regulatory reform on the licensing of commercial remote sensing system operations outlines the features of lessening administrative burden on applicants by simplifying the overall application process and of limiting the operations only when there is an impact upon the national security with clear and convincing evidence. But, due to a different regulatory system of each country, such a movement to expand an individual’s freedom to explore and utilize outer space may result in an international dispute or a violation of international obligations, so there should be a merit in paying attention to the U.S. commercial remote sensing regulatory reform, and it is desirable to establish international norms as flexible and appropriate to the level of space technology and space industry. 미국의 현행 원격탐사에 관한 법은 1992년에 제정되어 현재의 기술수준에 맞지 않는다는 비판을 받아왔다. 이에 트럼프 대통령은 원격탐사분야를 포함해 상업적 우주활동에 대한 규제체제를 개혁함으로써 미국의 경쟁력을 제고하기 위해 2018년 5월 24일 Space Policy Directive (SPD) – 2를 발표하였다. 미 행정부의 규제개혁 노력은 국가안보와 경제적 번영을 동시에 추구하고자 하는 2017년 12월 17일 국가안보전략(National Security Strategy)의 틀에서 추진된다. 미 의회 또한 행정부의 규제개혁 노력에 발 맞춰 입법논의를 진행하고 있다. 상업원격탐사시스템의 운영허가에 관한 규제개혁은 허가절차에 관한 프로세스를 대폭 개선해서 신청인의 행정부담을 경감하고 또한 허가심사과정에서 국가안보 등에 미치는 영향이 명백한 경우에만 허가를 제한하는 내용을 골자로 한다. 그러나 개인 우주활동의 자유 확대는 국가간 상이한 규제체제로 인해 국제법상 분쟁이나 위반을 초래할 수 있기 때문에 국제적인 차원에서 미국의 규제개혁 노력에 관심을 갖고 우주기술 및 우주산업의 수준에 맞게 신축적으로 적용 가능한 국제적 규범을 발전시키기 위한 노력이 필요하다.

인공위성 원격탐사를 이용한 대기보정 기술 고찰

이권호,염종민 대한원격탐사학회 2019 대한원격탐사학회지 Vol.35 No.6

인공위성 또는 항공기에서 사용되는 원격탐사용 센서는 지구 대기를 통과하는 전자기파를 측정하므로, 지구 대기에 의하여 흡수 또는 산란되는 과정에서 지표면의 정보가 영향을 받게 된다. 인공위성은 탑재센서의 사용목적에 따라 파장범위, 해상도가 다르지만, 공통적으로 지구 표면의 대상의 분광신호를 정확히 측정하기 위하여 대기에 의한 영향을 제거해야 하는 대기보정이 이루어져야 한다. 대기보정의 목적은 원격탐사 영상에서 대기 효과를 제거하여 지표면 반사도 값을 결정하고 지표면의 물리적 매개 변수를 도출하는 것이다. 현재까지 개발된 대기보정 알고리즘은 영상기반의 경험적인 방법 또는 현지 관측 자료를 이용한 간접적인 보정 방법에서 보다 복잡한 복사전달과정을 수치해석적으로 해석하는 직접적인 보정 방법으로 발전해왔다. 본 연구는 지난 40여년 동안 개발된 대기보정 알고리즘에 대한 연구 기록을 분석함으로써, 대기보정 기술의 현황 및 주요 대기보정 알고리즘에 대한 연구 결과를 체계적으로 정립하여 관련 기술의 현황 및 연구동향을 제시하였다. Remote sensing sensors used in satellites or aircrafts measure electromagnetic waves passing through the earth’s atmosphere, and thus the information on the surface of the earth is affected as it is absorbed or scattered by the earth’s atmosphere. Although satellites have different wavelength ranges and resolutions depending on the purpose of onboard sensors, in general, atmospheric correction must be made to remove the influence of the atmosphere in order to accurately measure the spectral signal of an object on the earth’s surface. The purpose of atmospheric correction is to remove the atmospheric effect from remote sensing images to determine surface reflectivity values and to derive physical parameters of the surface. Until recently, atmospheric correction algorithms have evolved from imagebased empirical methods or indirect methods using in-situ observation data to direct methods that numerically interpret more complex radiative transfer processes. This study analyzes the research records of atmospheric correction algorithms developed over the past 40 years, systematically establishes the current state of atmospheric correction technology and the results of major atmospheric correction algorithms and presents the current status and research trends of related technologies.

인공위성 원격탐사를 이용한 백두산 화산 감시 연구 리뷰

홍상훈,장민정,정성우,박서우 대한원격탐사학회 2018 대한원격탐사학회지 Vol.34 No.6

Mt. Baekdu is a stratovolcano located at the border between China and North Korea and is known to have formed through its differentiation stage after the Oligocene epoch in the Cenozoic era. There has been a growing interest in the magma re-activity of Mt. Baekdu volcano since 2010. Several research projects have been conducted by government such as Korea Meteorological Administration and Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources. Because, however, the Mt. Baekdu volcano is located far from South Korea, it is quite difficult to collect in-situ observations by terrestrial equipment. Remote sensing is a science to analyze and interpret information without direct physical contact with a target object. Various types of platform such as automobile, unmanned aerial vehicle, aircraft and satellite can be used for carrying a payload. In the past several decades, numerous volcanic studies have been conducted by remotely sensed observations using wide spectrum of wavelength channels in electromagnetic waves. In particular, radar remote sensing has been widely used for volcano monitoring in that microwave channel can gather surface’s information without less limitation like day and night or weather condition. Radar interferometric technique which utilized phase information of radar signal enables to estimate surface displacement such as volcano, earthquake, ground subsidence or glacial movement, etc. In 2018, long-term research project for collaborative observation for Mt. Baekdu volcano between Korea and China were selected by Korea government. A volcanic specialized research center has been established by the selected project. The purpose of this paper is to introduce about remote sensing techniques for volcano monitoring and to review selected studies with remote sensing techniques to monitor Mt. Baekdu volcano. The acquisition status of the archived observations of six synthetic aperture radar satellites which are in orbit now was investigated for application of radar interferometry to monitor Mt. Baekdu volcano. We will conduct a time-series analysis using collected synthetic aperture radar images. 백두산은 중국과 북한의 국경 경계에 위치하고 있는 성층화산으로 신생대 올리고세 이후 주요 분화 단계를 거쳐 형성된 것으로 알려져 있다. 2010년 이후 마그마 재활동으로 인한 백두산 화산활동 여부에 대한 관심이 증대되고 있다. 백두산 화산 활동을 감시하기 위한 연구는 기상청, 한국지질자원연구원 등 국가기관 중심으로 활발히 수행되고 있다. 2018년에는 한-중 백두산 공동 관측 장기연구 과제가 선정되었으며 이로부터 화산특화연구센터가 설립되기도 하였다. 그러나 백두산은 우리나라로부터 지리적으로 멀리 떨어져 있어 접근에 대한 제약이 있을 뿐만 아니라 백두산 화산 주변에 설치되어 있는 현장 관측 장비로부터 수집된 현장 자료의 공유 혹은 접근이 쉽지 않은 상황이다. 원격탐사는 직접적인 물리적 접촉 없이 대상 물체에 대한 특성을 원격으로 측정하는 수단으로서, 대상물의 관측을 위해 자동차, 무인기, 항공기, 인공위성 등 여러 형태의 플랫폼이 사용된다. 지난 수십 년 간, 다양한 파장 대역에서의 전자기파를 이용한 원격탐사 자료를 활용하여 화산 감시 연구가 수행되어 왔다. 특히 레이더 원격탐사는 주야조건, 기상조건에 관계없이 자료를 획득할 수 있을 뿐만 아니라 위상정보를 이용한 레이더 위상간섭기법을 통한 미세 지표 변위 관측이 가능하여 매우 널리 이용되고 있는 화산 감시 기술이다. 본 논문의 목적은 백두산 화산 관측을 위해 수행된 기존 원격탐사 연구 문헌을 수집하고 동향을 파악하는 것이다. 또한 지속적인 화산 감시를 위한 가용 영상레이더 위성정보를 조사하여 향후 이를 바탕으로 백두산 화산 지표 변위의 주기적 탐지 연구를 수행하는데 활용할 예정이다.

원격탐사 기술의 국내 정밀 임업 가능성 검토: 임업분야의 원격탐사 적용사례 분석을 중심으로

우희성,조승완,정건휘,박주원 대한원격탐사학회 2019 대한원격탐사학회지 Vol.35 No.6

본 논문은 현재 산림 분야 연구에 적용되고 향후 적용가능한 원격탐사 기술에 대한 국내외 발행된 peerreviewed 논문의 리뷰를 바탕으로 원격탐사 기술의 국내 산림분야 적용에 대한 가능성과 한계점을 서술하였다. 원격탐사 기술은 정밀한 분석과 정교한 자료 수집을 바탕으로 대단위 산림면적 분석에 있어 필수적이며, 정보통신기술과의 융합으로 향후 임업의 새로운 시대를 열어갈 핵심 기술이다. 본 리뷰 논문에서는 다양한 원격탐사 기술 가운데 레이저 스캐닝 기술, 위성영상을 이용한 산림 측정 기술, 그리고 무인항공기를 이용한 기존 국내·외 연구사례를 분석하여 국내 산림분야 적용 가능성에 대한 기회와 한계점에 대해 서술하였다. This review paper presents a review of evidence on systems and technologies for recent remote sensing techniques which were applied into forest and forest related sectors. The paper reviewed remote sensing techniques that will have, or already having, a substantial impact on improving data quality of forest inventory and forest management and planning. The aim of this review is to identify, categorize and discuss Korean and international sources published primarily in the last decades. The focus on remote sensing and ICT technologies examines issues related to their opportunities, limitation, use and impact on the forestry. More specifically, this literature review has focused on laser scanning, satellite imagery, and Unmanned aerial vehicles (UAV) utilization in forest management and inventory analysis.

최신 원격탐사 기법을 이용한 지구환경 모니터링 및 예측

박선영 ( Seonyoung Park ),송아람 ( Ahram Song ),이양원 ( Yangwon Lee ),임정호 ( Jungho Im ) 대한원격탐사학회 2023 대한원격탐사학회지 Vol.39 No.5

인공위성의 발전과 함께 초소형 위성, 레이더 위성 등 이전보다 높은 시공간 해상도와 분광 해상도를 제공하는 위성들이 많아지고 있다. 이전에는 국가 단위의 위성개발이 주를 이루었지만 최근에는 민간기업에서도 위성을 개발하고 활용하는 연구들을 꾸준히 진행하고 있다. 본 특별호에서는 우리나라에서 수행되는 최신 원격탐사 기법 기반의 지구환경 분석에 대한 연구 및 기술개발 동향을 확인할 수 있다. 연구결과를 통해 추후 위성센서 개발을 위한 기초자료가 될 수 있으며 인공지능을 이용하는 연구자들에게 도메인에 대한 연구정보를 제공할 수 있다. 이번 특별호에서는 최신 원격탐사 기법을 데이터를 이용하여 지구환경을 모니터링하고 예측하는 연구들에 대한 소개를 중심으로 최근 원격탐사 분야의 기술 동향을 안내한다. 이를 통해 앞으로 원격탐사 분야에서 나아가야 할 방향을 확인하고자 한다.

극지 해양환경 관측 및 고위도 해색 검보정을 위한 초분광 HyperSAS 자료구축

이성재,김현철 대한원격탐사학회 2018 대한원격탐사학회지 Vol.34 No.6

In Arctic and Antarctic ocean, remote sensing is the most effective observation for environmental changes due to the inaccessibility of the regions. Even though satellite, UAV (Unmanned Aerial Vehical) are well known remote sensing platforms, and research vessel also used for automatic measurement on the regions, varied environment of Polar regions require time series and wide coverage of data. Especially, in high latitude, apply an optical satellite remote sensing is not easy due to low sun altitude. In this paper, we introduce an operation of hyper-spectrometer (HyperSAS/Satlantic inc.) which is mounted on Ice Breaker Research Vessel ARAON of Korea Polar Research Institute since 2010, to acquire an above water reflectance atomatically through every research cruise on Arctic and Antarctic ocean and transit both regions. In addition to, auxiliary data for the remotely acquired data, in situ water sampling were also obtained. The above water reflectance and in situ water sampling data are continuously acquired since 2010 will contribute to improve an Ocean Color algorithm in the high latitude and help to understand ocean reflectances over from high latitude through low latitude. Preliminary result from above water reflectance showed characteristics of Arctic ocean and Antarctic Ocean and used to develop algorithms for estimating various ocean factors such as chlorophyll and suspended sediment. 북극해 및 남극해는 접근이 어려운 지역으로 해양환경 모니터링을 위해 원격탐사 기술을 이용한 관측이 효과적이다. 원격탐사 플랫폼인 인공위성, 무인기와 선박 등에 관측센서를 장착하여 연구지역의 환경변화를 모니터링하고 있지만 극지역의 다양한 환경에서는 시계열자료 및 광범위한 데이터가 필요하다. 특히 고위도 지역에서는 낮은 태양고도의 영향으로 광학원격탐사를 적용하기는 쉽지않다. 본 논문에서는 2010년도 부터 극지연구소 쇄빙연구선 아라온호에 초분광계 HyperSAS(Satlantic inc.)를 설치하여 연구항해 및 이동항해 동안 해수의 분광학적 정보를 연속적으로 획득하고, 극지 해색 원격탐사자료 성능개선을 위해 현장에서 해수샘플을 채수하며 수행하고 있는 연구를 소개한다. 해수 상부의 반사도와 현장 해수샘플링은 2010년부터 연속적으로 획득하고 있어 동일 지역에 대한 반사도의 시계열 변화를 모니터링할 수 있다. 또한 고위도에서부터 저위도까지 연속적으로 관측하여 위도별 반사도 값의 연속 변화를 파악할 수 있다. 본 논문에서 취득한 자료는 극지역에서 남극해, 북극해 해수의 반사도가 어떻게 변화하는지 이해하고, 반사도를 통한 엽록소, 부유물질 등의 다양한 인자를 추정하는 알고리즘 개발에 활용될 것이다.

딥러닝 모델을 이용한 항공정사영상의 비닐하우스 탐지

윤병현,성선경,최재완 대한원격탐사학회 2023 대한원격탐사학회지 Vol.39 No.2

위성영상 및 항공사진과 같은 원격탐사 자료들은 영상판독과 영상처리 기법을 통하여 영상 내의 객체를탐지하고 추출하는 데에 사용될 수 있다. 특히, 원격탐사 자료의 해상도가 향상되고, 딥러닝(deep learning) 모델등과 같은 기술의 발전으로 인하여 관심객체를 자동으로 추출하여 지도갱신 및 지형 모니터링 등에 활용될 수있는 가능성이 증대되고 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 의미론적 분할에 사용되는 대표적인 딥러닝 모델인 fullyconvolutional densely connected convolutional network (FC-DenseNet)을 기반으로 하여 항공정사영상 내 존재하는 비닐하우스를 추출하고, 이에 대한 결과를 정량적으로 평가하였다. 농림축산식품부의 팜맵(farm map)을 이용하여 담양, 밀양지역의 비닐하우스에 대한 레이블링을 수행하여 훈련자료를 생성하고, 훈련자료를 이용하여 FCDenseNet의훈련을 수행하였다. 원격탐사자료에 딥러닝 모델을 효과적으로 이용하기 위하여, 각 밴드별 특성이유지되도록 instance norm을 이용하여 정규화과정을 수행하였으며, attention module을 추가하여 각 밴드별 가중치를 효과적으로 산정하였다. 실험결과, 딥러닝 모델을 이용하여 영상 내 존재하는 비닐하우스 지역을 효과적으로 추출할 수 있음을 확인하였으며 팜맵, 토지피복지도 등의 갱신에 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.

원격탐사기반 연안주제도 선진화 방안 연구

이윤경,유주형 대한원격탐사학회 2017 대한원격탐사학회지 Vol.33 No.6

Since 1970’s, various satellite remote sensing technology has been developed and accumulation of observational data has been carried out, and coastal environment monitoring research is being conducted through analysis of relationship between satellite remote sensing data and coastal sedimentary environment. However, generation of coastal thematic maps by various national agencies are not included in the production of coastal themes using satellite imagery. In this study, we want to deduct the current problems through survey of marine spatial information provided by the government. The purpose of this study is to investigation the direction of the development of large scale coastal thematic maps by analyzing coastal boundary map, coastal topographic map and coastal sedimentary facies map. 1970년대 이후 다양한 인공위성 원격탐사 기술의 발달과 관측 자료의 축적으로 위성 원격탐사 자료와 연안 퇴적환경과의 관계 분석을 통한 연안환경 모니터링 연구가 진행되고 있다. 하지만, 여러 기관에서제공 중인 연안주제도 생성에는 위성영상을 활용한 연안주제도 제작방법이 포함되어 있지 않다. 특히, 현재국가에서 제공 중인 해양공간정보들은 조사주기가 길고 재가공 자료가 대부분이며 관측자료의 경우 일부영역에 대해서만 권역별로 조사하기 때문에 연안변화에 대한 모니터링이 어렵다. 본 연구에서는 원격탐사자료로 생성이 가능 한 연안주제도 중 연안경계도, 연안지형도, 연안표층퇴적상분포도 조사를 통해 연안지역의공간화 및 대축척 급 국가연안주제도 제작의 선진화 방향에 대해 알아보았다.

극지 해빙 위성관측을 위한 분석 기술 개발

김현철,한향선,현창욱,지준화,손영선,이성재 대한원격탐사학회 2018 대한원격탐사학회지 Vol.34 No.6

KOPRI (Korea Polar Research Institute) have researhed Arctic sea ice by using satellite remote sensing data since 2017 as a mission of KOPRI. The title of the reseach is “Development of Satellite Observation and Analysis for Arctc sea-ice”. This project has three major aims; 1) development of prototype satellite data archive/manage system for Arctic sea ice monitoring, 2) development of sea ice remote sensing data processing and analysis technique, and 3) development of international satellite observing network for Arcitc. This reseach will give us that 1) deveolpment of sea ice observing system for northern sea route, 2) development of optimal remote sensing data processing technique for sea ice and selected satelite sensors, 3) development of international satellite onbservation network. I hope that this letter of introducton KOPRI satellite program for Arctic will help to understand Arctic remote sensing and will introduce you to step into the Arctic remote sensing, which Iis like a blue ocean of remote sensing. 온난화에 의한 이상기후의 징후가 직접적으로 감지되고 있는 북극권에 대한 연구 필요성이 사회적으로 강력히 요구되고 있다. 온난화의 추이를 가장 잘 보여주고 있는 해빙의 변화는 인공위성 원격탐사를 이용하여 추적 감시된다. 극지연구소에서 2017년부터 “북극해빙위성 관측을 위한 기술 개발” 연구를 진행하고 있다. 본 연구는 북극 해빙의 특성 정보를 위성자료로부터 추출하기 위한 다양한 접근법을 이용한 연구를 포함하고 있으며, 북극권 개발에 대비한 ‘북극 빙권 종합 위성 관측망’ 구축에 필수적인 국제 공동 연구 협력도 포함하고 있다. 기후변화 연구와 더불어 북극항로 활용에 대한 기초정보를 제공하고 있는 극지연구소의 북극 원격탐사 연구 소개를 통해 국내 원격탐사 전문가들의 관심과 집중을 부탁하고자 한다. 북극연구에 대한 국제 동향과 국내 정책 배경을 소개하고, 극지연구소에서 연구 수행한 빙권 정보, 특히 한국항공우주연구원과 협동연구를 통해 아리랑위성을 활용한 북극 해빙 관측 연구를 소개한다.