1.원격탐사(Remote Sensing)란?
원격탐사란 물리적인 접촉이나 탐사 없이 지상물체의 특성을 파악하고자 하는 모든 활동으로써, 대기 또는 지표면 어느 한점 으로부터 반사 되거나 방사된 전자기복사에너지(를 측정, 기록하고 대기조건과 지표면 물질들의 분포 그리고 그것들의 본질을 알아내고자 하는 모든 행동을 총체적으로 의미한다 원격탐사 기법을 이용한 지리학적 Application이 실용화되기 시작한 것은 그리 오래되지 않았다. 기구나 항공기를 이용한 원격 탐사를 시작으로 근자에 들어서는 위성 영상이나 각종 sensor를 이용한 원격 탐사가 여러 적용 분야에서 활발하게 진행 되어지고 있다.
최근에 들어서는 과학기술의 급속한 발전에 수반하여 인간 활동의 영역이 넓어짐으로서 자연 환경의 파괴나 자원 고갈 등의 문제가 전세계적인 문제로 대두되고 있고, 그러한 문제들은 재래식의 방법으로 감시, 분석하는데 한계를 느끼게 되었다. 더욱이 sensor기술의 발달로 Landsat TM 영상의 경우 28m, SPOT영상의 경우 10m정도로 해상력(resolution)이 뛰어난 sensor들이 많이 개발되어 있고 근자에 들어서는 1m 이내의 해상도를 가진 광학적 형태의 camera나 sensor가 개발되고 있다. 그러한 이유로 원격 탐사 기술을 이용한 위성 영상 분석은 보다 광범위하고 동시적이며, 신속하게 지구상의 모든 대상물의 감시 및 분석을 가능하게 할 뿐 아니라 비용 절감 및 미래의 예측까지도 가능하게 한다.
특히 우리 나라의 원격탐사 이용실태는 원격탐사가 일찍부터 실용화되기 시작한 선진각국에 비하여 초보적인 수준에 머물러 있고 여러 가지 형태의 공간자료를 처리. 분석하기 위한 하드웨어나 소프트웨어의 개발 역시 외국에 비해 미미한 상태에 머물러 있다. 그러나 원격탐사의 활용도와 가능성이 국내에 널리 소개되고 여러 기관에서 시범사업을 추진하고 있는 만큼 그 경제적 가치와 활용도는 상당하다고 보여 진다.
2.지리정보시스템(Geographic Information Systems) 이란?
도시,환경,농업,삼림,국방 등과 같은 주요 현안들의 감시 및 해결을 위해 엄청난 양의 공간정보 들이 지속적으로 수집되어 축척 되고 있다. 지리적인 속성을 가지는 대부분의 이러한 공간 정보들을 관리하기 위해 컴퓨터를 기반으로 한 지리정보시스템(GIS:Geographic Information System)이 개발되었으며, GIS는 다음과 같은 기본 기능을 가지고 있다.
1) 입력(Encoding)
2) 자료관리(저장 및 검색)
3) 분석 및 모델링
4) 출력
GIS는 사용자가 정의한 명령에 따라 공간 및 속성자료의 효율적인 검색,저장,관리 및 display 가 가능하게 하며, 이상적으로는, 어떤 문제들을 해결하기 위해 조성된 여러 가지 주변 환경을 효과적으로 조합(Integration)함으로써 올바른 의사결정을 내리는데 도움을 준다. 불행하게도 지도정보(Cartographic Information)의 일반적 본질은 일회적인 관측에 의해 얻어지고 저장되기 때문에 정적(static)이다.
또한 원격탐사시스템은 GIS에서 이용할 수 있는 매우 함축성 있는 정보를 수집하기 위해 이용된다. 그러나 일반적인 원격탐사시스템은 지도정보와 같이 일회적인 관측에 의해 수집하고 가공될 수 있을 뿐 아니라 다른 시간대에 걸쳐 다회적(multiple time)으로 수집,가공이 가능하다. 이러한 원격탐사 자료의 특성은 현상의 감시(monitoring) 뿐 아니라 여러 가지 연구활동에도 이용할 수 있는 매우 효과적인 수단이 된다. 더 나아가, 원격탐사는 여러 가지 환경모델링 기법을 이용하여 지도정보만을 이용한 GIS 분석에서는 얻을 수 없거나 측정이 어려운 생태물리학적 현상들(생물량,온도,나무의 높이 등과 같은)에 대한 매우 가치 있는 정보들을 실시간으로 제공할 수 있게 한다. 그러나 불행히도, 이러한 가치 있는 원격탐사 정보들이 여러 가지 다른 형태의 공간정보 들과의 상호 호환성 문제 때문에 이용되지 못하는 경우도 종종 발생한다. 그러므로, 많은 수의 과학자들은 GIS에 이용되는 지도정보와 원격탐사자료를 통합하여 그 장점만을 이용하였을 경우 최선의 결과를 가져올 수 있을 것이라고 생각하게 되었다(Jensen, 1989; Dobson, 1993). 이렇게 원격탐사와 GIS를 통합한 형태를 통합지리정보시스템(IGIS;Integrated Geographic Information System) 이라고도 부른다.
다시 말하면, 원격탐사자료의 실질적 용도는 보통 GIS format으로 저장되는 다른 공간정보와 연관성이 있던지 없던지 간에 GIS와 밀접하게 관련되어 있다. 그러나 원격탐사자료에서 유도된 정보가 GIS와 지도 데이터 베이스의 유지관리, 갱신 및 보정 등을 위해 이용되기도 하기 때문에 이러한 관련성은 단방향성(Unidirectional)이 아니다. 본 장의 목적은 대부분 GIS에서 공통적으로 내재해 있는 일반적 속성과 원격탐사 자료를 통합하여 GIS의 뼈대 안에서 통합 이용할 수 있는 방법을 설명하기 위한 것이다.
3. 국내외 연구동향 및 적용분야
위성 영상 자료를 이용한 원격탐사 응용연구는 여러 응용 분야에서 놀랄 만한 성과를 가져왔으며, 인간 생활에 있어서 가장 필수적인 자원인 물, 식량, 에너지 등에 대한 새롭고 신속한 정보를 제공함으로서 그러한 자원들을 보다 효과적으로 관리하는데 큰 도움을 주어 왔다.
최근의 국내외 원격 탐사 연구 동향을 보면, 선진국 뿐 아니라 여러 개발도상국 에서도 원격 탐사 기술의 유용성 및 효율성이 입증되어 독자적인 지구 관측 시스템 개발을 추진하고 있으며, 보다 폭넓은 응용 기법의 개발을 서두르고 있다. 그와 아울러 원격탐사용 소프트웨어의 개발도 상당히 발전되어 있는 추세인데 Digital Image Processing 기법을 근간으로 한 새로운 원격탐사 알고리즘의 개발과 이를 탑재한 고성능의 소프트웨어들이 상당히 많이 개발되고 있다. Full Package 개념의 소프트웨어로는 미국의 Erdas Imagine, MAI 호주의 ER-MAPPER, PCI, ENVI등이 있고 그외에도 수백가지가 넘는 다양한 종의 소프트웨어들이 개발되어 있으며, 국내 시장도 대부분 이러한 소프트웨어들이 독점하고 있는 형편이다. SERI를 중심으로 국산 원격탐사 및 GIS 소프트웨어를 개발하려는 시도가 한때 있었으나 외국의 public domain 소프트웨어를 개조하는 시도에 그쳤고 시장개척에는 실패한 경험이 있다. 국내 시장의 열악함에도 그 이유를 찾을 수 있겠으나 시장접근 방식의 문제도 있었던 것으로 보여진다. 수년간 막대한 개발비와 인원을 투자하여 개발한 외국의 소프트웨어와 경쟁하기 위해서는 Full Package 개념의 소프트웨어 개발이 아닌 우리나라의 실정에 맞는 Expert System 개념의 소프트웨어 개발이 요구된다고 하겠다.
또한 선진국들은 독자의 지구 관측 위성 발사 계획을 추진하고 있는데, 미국의 Landsat series, 프랑스의 SPOT, 일본의 MOS, ESA의 ERS, 캐나다의 radar sat 등이 대표적인 예이다.
근래에는 국내에서도 우리별 시리즈를 비롯한 연구용 실험 탐사위성이 발사되고 있고 오는 2000년 경에는 독자적인 상용지구탐사위성을 발사하기 위한 KOMSAT Project가 KIST내 인공위성연구센터와 관련기업들을 중심으로 진행되고 있다.
Landsat TM 자료를 이용한 응용 연구가 각 분야에서 활발하게 진행되고 있으며, TM 자료를 자국의 지역적 특성에 맞도록 응용하기 위한 기초 연구가 이미 많이 이루어져 있고 실제로 많은 성과를 얻고 있다.
1/25,000 등고선도와 불규칙 삼각망(TIN:Trianulation Irregular Network) & Shaded image(대구)
Perspective View(Landsat TM,SPOT Panchromatic Resolution Fusion, 10m grid size DEM, 대구)