원격탐사와 분광해상도

전자광학 영상의 분광해상도(spectral resolution)는 인접한 파장에서 나타나는 분광 특성의 미세한 차이를 구분할 수 있는 척도를 말한다. 지구 표면의 물체들은 고유의 분광 특성을 가지고 있으며, 매우 좁은 파장 구간에서 반사 또는 흡수 특징을 가지고 있는 경우도 있다. 좁은 파장 구간에서 나타나는 분광 특성을 관찰하기 위해서는 밴드 폭이 좁은 높은 분광해상도가 필요하다. 분광해상도의 차이를 설명하기 위한 예를 보여주는데, 분광반사율이 다른 물체 A와 B가 파장폭(λ)이 다른 세 개의 분광 밴드(Band 1. 2. 3)에서 나타나는 신호의 차이를 볼 수 있다. 먼저 파장 구간이 λ1부터 λ2까지인 Band 1 영상에서는 비록 A와 B의 분광반사율이 다르지만, 밴드의 파장 구간에서 반사되는 에너지의 총량은 거의 같기 때문에 두 물체의 구분이 어렵다. 반면에 파장 구간을 λ1부터 λ2로 좁힌 Band 2에서 감지된 에너지의 총량은 B가 A보다 크기 때문에 두 물체를 구분할 수 있다. 또한 파장 폭이 λ4부터 λ2까지 구간의 Band 3 영상에서는 A가 B보다 높은 신호를 가지므로 역시 두 물체를 구분할 수 있다.

Band 2와 3과 같이 밴드 폭이 좁은 영상을 분광해상도가 높다고 한다. 전자 광학 센서에서 분광 밴드의 파장 폭이 좁으면 당연히 분광 밴드의 수가 늘어난다. 대략 400nm에서 700nm의 가시광선을 감지하는 사람의 눈이나 디지털카메라는 파장 폭이 100nm인 청색광, 녹색광, 적색광의 세 개 밴드를 가진 센서다. 가시광선 영역에서 밴드별 파장 폭을 10nm로 좁히면 30개 밴드의 영상을 얻을 수 있다.

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분광해상도를 나타내는 다른 기준으로 센서가 감지하는 파장영역이 있다. TM 영상은 비록 7개 분광 밴드를 가지고 있지만, 가시광선을 비롯하여 근적외선 단과적외선 적외선 영역에서 모두 영상을 촬영한다. 반면에 SeaWiFS 해색 센서는 비록 파장 폭이 좁은 8개 분광 밴드를 가지고 있지만, 가시광선과 근적외선 영상만을 얻을 수 있으므로 TM 영상보다 분광해상도가 높다고 할 수 없다. 분광해상도가 강조된 전자광학 영상으로 초분광영상이 있다. 다중분광영상과 비교하여 훨씬 많은 100개 이상의 분광 밴드를 가지며, 당연히 밴드별 파장 폭도 매우 좁다. 분광해상도가 높은 영상은 좁은 파장 구간에서 나타나는 미세한 반사율의 차이를 이용한다. 해색 센서인 SeaWiFS의 영상은 바닷물에 함유된 식물성 플랑크톤, 토사 부유물 기타 유기물 및 무기물의 함량에 따라 반사율의 차이가 민감하게 나타나는 특정 가시광선 구간을 좁은 파장 폭으로 세분화했기 때문에, 가시광선 파장영역에서 분광해상도가 높다고 할 수 있다.