원격탐사와 분광 반사율 특성

전자광학 영상의 해석을 위해서는 다양한 지표물의 분광반사율 특성을 이해해야 한다. 그러나 지구 표면을 덮고 있는 모든 지표물의 분광반사 특성을 파악하기는 현실적으로 어렵고, 또한 지구의 모든 지표물에 대한 분광반사 측정자료 역시 존재하지 않는다. 원격탐사 영상 해석을 위하여 필요한 사항은 주요 지표물에 대한 기본적인 분광반사 특성이다.

지구 표면의 70%는 물로 덮여 있다. 따라서 물의 기본적인 분광반사 특성을 이해하면 최소한 영상에서 수면을 판독할 수 있고, 이를 확장 응용하면 물의 혼탁도 및 엽록소 함량과 같이 물의 특성에 따른 영상의 해석이 어느 정도 가능하다. 지구 육지에서 가장 넓은 면적을 차지하는 물체는 농지, 산림, 초지를 덮고 있는 식물이다. 식물의 분광반사 특성은 다른 지표물과 다리 식물의 종류, 생육단계, 건강 상태 등 다양한 생물리학적 요인에 의하여 변이가 심하다. 따라서 육지 영상의 해석을 위해서는 식물의 기본적인 분광반사 특성과 분광반사율에 영향을 미치는 여러 인자에 대한 이해가 필요하다.

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농지와 초지는 생육기간이 아니 경우에는 거의 나지 형태로 토양의 반사 특성을 보인다. 즉 육상에서 식물 다음으로 넓은 면적을 덮고 있는 물체는 토양 또는 암석이라 할 수 있다. 물론 건조지역 사막은 토양이 항상 드러나 있지만, 많은 지역은 암석으로 덮여 있기도 하다. 토양은 암석이 풍화되어 생성되므로 토양과 암석의 분광반사 특성은 어느 정도 유사하지만, 토양의 종류와 상태에 따라 다양한 변이를 나타낸다. 건물 및 도로와 같은 인공물을 구성하는 콘크리트와 아스팔트의 분광반사 특성 역시 암석과 토양의 분광반사 특성에서 크게 벗어나지 않는다. 극지방은 대부분 눈과 얼음으로 덮여있고, 고위도 지역 및 해발고도가 높은 지역 역시 일 년 중 상당 기간이 눈과 얼음으로 덮여 있기 때문에 눈과 얼음의 분광반사 특성을 이해하는 것이 중요하다. 결국 지구 표면은 다양한 물체로 덮여 있지만, 이를 단순화하면 물, 식물, 토양, 암석, 눈으로 나눌 수 있다. 이러한 주요 지표물의 기본적인 분광반사 특성을 이해한다면, 광학 영상의 판독과 해석이 어느 정도 가능하다. 다양한 지표물의 분광반사 특성을 알아야 하는 또 다른 이유로는 특정 활용 목적에 적합한 영상자료를 선정하기 위함이다. 예를 들어 한반도 육지에서 특정 시점의 강, 호수, 하천의 정확한 수면적을 추정하고 싶다면 수면이 가장 잘 구분되는 파장에서 촬영된 영상이 필요하다. 물론 가시광선에서 종종 산림과 같이 반사율이 낮은 물체와 구분이 어렵지만, 근적외선 및 단파 적외선에서는 반사율이 거의 0에 가깝기 때문에 다른 모든 물체와 확연히 구분된다. 또한 주요 지표물의 분광반사 특성은 새로운 영상센서를 개발할 때 센서의 적정 분광 밴드를 설정하는 데 필수적인 정보다. 과거에는 하나의 영상센서로 다양한 지표물에 대한 정보를 얻는 범용의 성격을 가지고 있었으나, 근래에는 특정 목적에 적합한 영상센서를 개발하는 경향이 있다. 가령 해색센서에는 해양 표면의 엽록소 함량이나 혼탁도를 측정하고자 개발된 센서이며, 주로 가시광선 분광 밴드로 구성되었다. 물론 근적외선 및 단파 적외선을 대부분 흡수하므로 물 표면에서 어느 정도 반사 에너지가 있는 가시광선 분광 밴드에서만 수질 관련 정보 추출이 가능하다. 지구 표면을 덮고 있는 주요 지표물의 분광반사 곡성을 보면 주요 지표물의 일반적인 반사 특성을 보여주지만, 각 지표물의 종류와 상태에 따라 분광반사율의 변이가 크게 나타나므로 모든 상황에 적용할 수 없다. 주요 지표물의 기본적인 분광반사 특성을 이해하고 분광반사율에 영향을 미치는 인자를 이해한다면 광학 영상에서 훨씬 효율적인 영상 해석과 정확한 정보 추출이 가능하다.