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Radargrammetry 적용을 위한 위도에 따른 KOMPSAT-5 궤도 분석

Radargrammetry 적용을 위한 위도에 따른 KOMPSAT-5 궤도 분석. 강원대학교 지구물리학과 장 소 영. 발표순서. 서론 이론 KOMPSAT-5 Radargrammetry 기법 적도에서의 고도민감도 임의의 지점에서의 고도민감도 결론. 서론. SAR 는 기상상태와 태양고도에 관계없이 영상을 획득하는 전천후 영상 레이더로서 지형 mapping 에 효과적

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Radargrammetry 적용을 위한 위도에 따른 KOMPSAT-5 궤도 분석

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  1. Radargrammetry 적용을 위한 위도에 따른 KOMPSAT-5 궤도 분석 강원대학교 지구물리학과 장 소 영

  2. 발표순서 • 서론 • 이론 • KOMPSAT-5 • Radargrammetry 기법 • 적도에서의 고도민감도 • 임의의 지점에서의 고도민감도 • 결론

  3. 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

  4. 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

  5. KOMPSAT-5(Korea Multi-Purpose SATellite-5) • Look angle 조절 가능 • Nominal Mode: • 입사각: 20°- 45° • 지상 영역(Ground coverage): 185 - 490 km • Extended Mode: • 입사각: 45°- 55° • 지상 영역(ground coverage): 490 - 675 km

  6. 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)

  7. Radargrammetry 기법 (a) Same-Side Radargrammetry (SSR) (b) Opposite-Side Radargrammetry (OSR)

  8. Radargrammetry 기법 • OSR 기법이 SSR 기법보다 넓은 지형 촬영 가능 • OSR 기법이 SSR 기법보다 고도 민감도가 더 높음 • OSR 기법은 심한 지형 왜곡으로 인해 평탄한 지형에서만 사용할 수 있으므로 비실용적 • SSR 기법을 사용한 영상 조합 제시

  9. z (up) Left Look Right Look n =0 1 -1 2 -2 3 4 θi θl H = 550Km Earth Surface (Equatorial plane) x East Xg =95 km at equator R = 6378Km δ Earth Center 적도에서의 고도민감도 KOMPSAT-5의 궤도를 radargrammetry 기법의 적용을 위해 분석 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

  10. 적도에서의 고도민감도 • Nominal mode의 pass number: • 2, 3, 4, 5 • Extended mode의 pass number: • 6, 7

  11. z (up) z (up) z (up) Left Look Left Look Right Look Right Look Left Look Right Look Extended Mode Nominal Mode Nominal Mode Extended Mode Extended Mode Nominal Mode 3 4 -2 -1 n=0 2 1 5 6 7 8 7 8 -2 -1 n=0 1 2 3 4 5 6 -2 -1 n=0 1 2 3 4 5 6 7 8 Xa=95 km Xa=95 km Xa=95 km Altitude H = 550Km Altitude H = 550Km Altitude H = 550Km x=0 km x = -47.5 km x (east) x (east) x=+47.5 km x (east) +47.5 -47.5 0 0 -47.5 +47.5 0 -47.5 +47.5 적도에서의 고도민감도 X= -47.5 km X= 47.5 km • 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.

  12. 적도에서의 고도민감도 • 입사각의 차이가 클수록 고도민감도 증가 • 지형 왜곡과 이미지 해상도의 한계 존재 • 산악지형에서 고도민감도 범위는 0.1 – 1까지 적용

  13. 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

  14. 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

  15. 임의의 지점에서의 고도민감도-대전, 남극세종기지 인공위성의 궤도를 계산해 주는 STK 소프트웨어 사용

  16. 임의의 지점에서의 고도민감도-대전, 남극세종기지 대전과 남극 세종기지를 지나는 descending pass와 촬영 범위를 알 수 있음

  17. 임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전에 대한 위치정보 입력

  18. 임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전의 접근궤도 도시

  19. 임의의 지점에서의 고도민감도-대전 KOMPSAT-5의 elevation angle graph 생성 과정 • 입사각과 elevation angle은 보각관계 • Elevation angle을 통해 입사각을 구함 • Elevation angle 범위: • 0°- 90°

  20. 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

  21. 임의의 지점에서의 고도민감도-대전 대전에서 KOMPSAT-5의 elevation angle과 입사각 • Pass는 4 – 8까지 선택 • 입사각은 약 22°- 43°

  22. 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

  23. 임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지 남극 세종기지에 대한 위치정보 입력

  24. 임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지 남극세종기지의 접근궤도 도시

  25. 임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지 남극 세종기지에서 KOMPSAT-5의 elevation angle • 대전과 마찬가지로 입사각을 구함

  26. 임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지 남극 세종기지에서 KOMPSAT-5의 elevation angle과 입사각 • Pass : 6 – 16까지 선택 • 입사각 : 약 19°- 44°

  27. 임의의 지점에서의 고도민감도-남극세종기지 남극 세종기지에서 parallax에 대한 고도민감도 • 영상 조합은 총 열 쌍이 제시 • 대전보다 영상 쌍이 2배 이상 많음

  28. 결론 • KOMPSAT-5의 궤도 특징과 SAR 영상의 획득 mode를 radargrammetry 관점에서 분석 • 위도가 다른 지점에서 radargrammetry 적용이 가능한 영상 조합 제시 • 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

  29. 감사합니다.

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