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Radargrammetry 적용을 위한 위도에 따른 KOMPSAT-5 궤도 분석 강원대학교 지구물리학과 장 소 영
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발표순서 서론 이론 KOMPSAT-5 Radargrammetry 기법 적도에서의 고도민감도 임의의 지점에서의 고도민감도 결론
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서론 SAR는 기상상태와 태양고도에 관계없이 영상을 획득하는 전천후 영상 레이더로서 지형 mapping에 효과적
우리나라는 2010년 6월에 발사될 KOMPSAT-5에 1 m의 고해상도 영상 획득이 가능한 COSI라 불리는 SAR 시스템을 탑재할 예정 Radargrammetry 기법은 서로 다른 입사각을 가지는 두 SAR 영상으로부터 stereo를 이용하여 지형고도를 나타낼 수 있음 연구목적: KOMPSAT-5의 궤도 및 한반도 지형 특성을 고려한 radargrammetry 기법이 가능한 영상 조합 예시
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KOMPSAT-5(Korea Multi-Purpose SATellite-5)
궤도: 태양동기궤도 X-band 사용 – 1 m의 고해상도 영상 제공 고도: 550 km Inclination: 약 97.6° Mean local time of Ascending Node: 06:00 am 위성의 재방문주기: 28일 연속하는 궤도 거리: 2665 km 적도에서 인접한 pass의 거리: 95 km KOMPSAT-5의 발사 예정일이 늦춰졌기 때문에 제원은 달라질 수 있음 Epoch: 2009JUN01 00:00:00 UTC Mean Orbit (J2000) Osculating Orbit Semi-Major Axis (km) Eccentricity Inclination (deg) R.A. of Ascending Node (deg) Argument of Perigee (deg) 90.0 Mean Anomaly (deg) 270.0
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KOMPSAT-5(Korea Multi-Purpose SATellite-5)
Look angle 조절 가능 Nominal Mode: 입사각: 20°- 45° 지상 영역(Ground coverage): km Extended Mode: 입사각: 45°- 55° 지상 영역(ground coverage): km
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Radargrammetry 기법 Radargrammetry 기법은 서로 다른 입사각을 가지는 두 영상을 이용하여 고도지형을 알 수 있음 Radargrammetry 기법의 종류 SSR 기법: 한 지점에 대해 두 SAR 영상을 같은 방향으로 촬영 OSR 기법: 두 SAR 영상을 서로 반대 방향으로 촬영 (a) Same-Side Radargrammetry (SSR) (b) Opposite-Side Radargrammetry (OSR)
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Radargrammetry 기법 (a) Same-Side Radargrammetry (SSR)
(b) Opposite-Side Radargrammetry (OSR)
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Radargrammetry 기법 OSR 기법이 SSR 기법보다 넓은 지형 촬영 가능
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적도에서의 고도민감도 KOMPSAT-5의 궤도를 radargrammetry 기법의 적용을 위해 분석 z (up) n =0 θi
H = 550Km Right Look Left Look 1 2 3 4 n =0 -1 Earth Center z (up) Xg =95 km at equator R = 6378Km δ -2 x Earth Surface (Equatorial plane) East θl θi R: Earth radius H: Altitude of satellite Xg: Ground distance of adjacent pass n: Pass number from nadir x: Image location from nadir to east |x|<Xg/2 θi: Incidence angle Nominal: 20° < θi < 45 ° Extended: 45 ° < θi < 55 ° θl : Look angle Rg: Ground range Nominal: 185 km < Rg < 490 km Extended: 590 km < Rg < 675 km Rs: Ground range
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적도에서의 고도민감도 Nominal mode의 pass number: Extended mode의 pass number:
2, 3, 4, 5 Extended mode의 pass number: 6, 7
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Figure 5. Radargrammetric geometry.
적도에서의 고도민감도 Altitude H = 550Km Right Look Left Look 1 2 3 4 5 6 n=0 -1 -2 +47.5 -47.5 x (east) z (up) Xa=95 km x = km 7 8 Nominal Mode Extended Mode Altitude H = 550Km Right Look Left Look 1 2 3 4 n=0 -1 -2 +47.5 -47.5 x (east) z (up) Xa=95 km x=+47.5 km 5 6 7 8 Nominal Mode Extended Mode X= km X= 47.5 km Altitude H = 550Km Right Look Left Look 1 2 3 4 5 6 n=0 -1 -2 +47.5 -47.5 x (east) z (up) Xa=95 km x=0 km 7 8 Nominal Mode Extended Mode Nadir에서부터 지상범위가 달라짐에 따라 nominal mode와 extended mode의 pass number도 달라짐 이는 지상범위가 달라지면 입사각도 달라지기 때문에 pass number가 작용하는 mode도 달라짐 일반적으로 nominal mode만을 사용 X= 0 km Figure 5. Radargrammetric geometry.
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적도에서의 고도민감도 입사각의 차이가 클수록 고도민감도 증가 지형 왜곡과 이미지 해상도의 한계 존재
산악지형에서 고도민감도 범위는 0.1 – 1까지 적용
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적도에서의 고도민감도 인접 pass 거리 : 95 km 고도민감도 : 0.6-0.9 영상 조합 : 5-3 쌍, 3-2 쌍
적도에서만 적용 인접 pass 간의 거리는 고위도로 갈수록 좁아 지는 등, 위도에 따른 복잡한 양상을 보임 대전과 남극 세종기지는 STK 소프트웨어를 사용
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전, 남극세종기지
STK 소프트웨어 인공위성의 임무 계획 및 분석을 주된 목적으로 하는 인공위성 시스템분석 소프트웨어 미사일과 같이 항행하는 물체의 궤적 및 자세에 대하여 모의실험 가능 실시간 자료를 이용한 제어, 관제 시스템에 적용 가능 다양한 그래픽 기능을 제공 지구와 인공위성의 상대적인 운동을 이해하는데 유용
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전, 남극세종기지
인공위성의 궤도를 계산해 주는 STK 소프트웨어 사용
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전, 남극세종기지
대전과 남극 세종기지를 지나는 descending pass와 촬영 범위를 알 수 있음
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전에 대한 위치정보 입력
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전의 접근궤도 도시
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전 KOMPSAT-5의 elevation angle graph 생성 과정
0°- 90°
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전에서 KOMPSAT-5의 elevation angle
이 연구에서는 descending pass에서 입사각이 20°- 45°인 nominal mode만을 고려 Elevation angle 값은 각각의 pass에서 최고 값을 선택
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전에서 KOMPSAT-5의 elevation angle과 입사각
Pass Number(n) Elevation angle Incidence 4 67.08° 22.92° 5 60.95° 29.05° 6 55.54° 34.46° 7 50.86° 39.14° 8 46.84° 43.16° Pass는 4 – 8까지 선택 입사각은 약 22°- 43°
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임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전에서 parallax에 대한 고도민감도
다음 식을 통해 radargrammetry 영상 쌍의 parallax에 대한 고도민감도를 구함 고도민감도는 foreshortening, layover, shadow와 같은 지형왜곡에 의한 한계점이 있음 최적의 고도민감도 값 : 0.5 – 0.8 최적의 radargrammetry 영상 쌍 : 5-4, 7-5, 8-5 쌍 총 세 쌍의 영상 쌍 제시 θ₂(n) θ₁(n) 22.92° (4) 29.05° (5) 34.46° (6) 39.14° (7) 43.16° (8) 0.00 -0.56 -0.91 -1.14 -1.30 0.56 -0.34 -0.57 -0.73 0.91 0.34 -0.23 -0.39 1.14 0.57 0.23 -0.16 1.30 0.73 0.39 0.16
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임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지
남극 세종기지에 대한 위치정보 입력
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임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지
남극세종기지의 접근궤도 도시
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임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지
남극 세종기지에서 KOMPSAT-5의 elevation angle 대전과 마찬가지로 입사각을 구함
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임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지
남극 세종기지에서 KOMPSAT-5의 elevation angle과 입사각 Pass Number Elevation angle Incidence angle 6 70.03° 19.97° 7 66.83° 23.17° 8 63.92° 26.08° 9 60.97° 29.03° 10 58.21° 31.79° 11 55.64° 34.36° 12 53.31° 36.69° 13 51.09° 38.91° 14 49.07° 40.93° 15 47.17° 42.83° 16 45.42° 44.58° Pass : 6 – 16까지 선택 입사각 : 약 19°- 44°
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임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지
남극 세종기지에서 parallax에 대한 고도민감도 θ₂(n) θ₁(n) 19.97° (6) 23.17° (7) 26.08° (8) 29.03° (9) 31.79° (10) 34.36° (11) 36.69° (12) 38.91° (13) 40.93° (14) 42.83° (15) 44.58° (16) 0.00 -0.42 -0.71 -0.95 -1.14 -1.29 -1.41 -1.51 -1.60 -1.67 -1.74 0.42 -0.29 -0.53 -0.72 -0.87 -0.99 -1.10 -1.18 -1.26 -1.32 0.71 0.29 -0.24 -0.43 -0.58 -0.70 -0.80 -0.89 -0.96 -1.03 0.95 0.53 0.24 -0.19 -0.34 -0.46 -0.56 -0.65 -0.79 1.14 0.72 0.43 0.19 -0.15 -0.27 -0.37 -0.53 -0.60 1.29 0.87 0.58 0.34 0.15 -0.12 -0.22 -0.31 -0.38 -0.45 1.41 0.99 0.70 0.46 0.27 0.12 -0.10 -0.26 -0.33 1.51 1.10 0.80 0.56 0.37 0.22 0.10 -0.09 -0.16 1.60 1.18 0.89 0.65 0.31 0.09 -0.07 -0.14 1.67 1.26 0.96 0.38 0.26 0.16 0.07 -0.06 1.74 1.32 1.03 0.79 0.60 0.45 0.33 0.14 0.06 영상 조합은 총 열 쌍이 제시 대전보다 영상 쌍이 2배 이상 많음
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결론 KOMPSAT-5의 궤도 특징과 SAR 영상의 획득 mode를 radargrammetry 관점에서 분석
Descending orbit일 때 nominal mode 영상에 대한 최적의 radargrammetry 영상 조합 적도: 두 쌍 대전: 세 쌍 남극 세종기지: 열 쌍 극으로 갈수록 인접 pass 간의 거리가 줄어드는 경향을 보이고, 중위도 지역보다 극 지역을 지나는 궤도가 많음 극지방으로 갈수록 영상 조합의 수가 많아지고, radargrammetry 기회가 많을 것으로 계산됨 Descending pass만이 아니라 Ascending pass도 사용하면, radargrammetry에 적합한 최적의 영상 조합이 보다 더 많을 것임 이 연구를 통해 위도가 다른 여러 지역에서도 radargrammetry가 가능한 최적의 영상 조합을 제시할 수 있을 것임
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감사합니다.
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