인공위성 레이더 간섭기술을 이용한 조간대 지형도 작성에 관한 연구

Abstract

조간대 지역의 고해상 지형도는 해수 운동에 의한 퇴적 및 침식량의 변화와 같이 과학적인 연구의 기초자료로 쓰일 뿐만 아니라 연안 습지의 실제적인 관리 및 환경변화 모니터링의 도구로서도 그 활용의 가치가 높다. 그러나 조간대는 하상 퇴적물의 유입과 조석현상에 의해 빠르게 변화하고 있어 원격탐사와 같이 단기간에 넓은 지역을 조사할 수 있는 기술의 적용이 필요하다. 레이더 간섭기술은 가장 보편적이면서 성공적인 고해상 지형도 작성 기술로 알려져 있으나, 조간대에서는 지표노출시간의 제약 및 빠른 상태변화로 인해 일반적인 repeat-pass 간섭기술로는 충분한 긴밀도를 얻기 힘들다. 이 연구에서는 재방문주기가 짧은 Cosmo-SkyMed 1일 간격 관측자료와 ERS2-ENVISAT 30분 간격 관측자료를 이용하여 레이더 간섭기술을 이용한 조간대 지형도 작성을 실험하였다. 두 자료 모두 긴 수직기선으로 인한 높은 고도민감도와 짧은 관측주기로 인한 높은 긴밀도로 간섭위상을 구할 수 있었으나, Cosmo-SkyMed 관측자료에서는 대기에 의한 위상지연 효과와 조석에 의한 조간대 표층의 함수율 변화로 인하여 조간대와 같이 평평한 지역의 지형정보를 추출하는데에 어려움이 발생한다. 반면에 ERS2-ENVISAT 관측자료는 이종센서간의 관측중심주파수 차이를 상쇄하기 위해 설정된 긴 수직기선 덕분에 매우 높은 고도민감도를 가지며, 30분이라는 짧은 관측주기는 간섭쌍을 이루는 두 영상에 포함된 대기지연효과를 대부분 상쇄시키므로 조간대의 지형도 작성에 이상적인 자료로 판단된다. High resolution intertidal DEM is a basic material for science research like sedimentation/erosion by ocean current, and is invaluable in a monitoring of environmental changes and practical management of coastal wetland. Since the intertidal zone changes rapidly by the inflow of fluvial debris and tide condition, remote sensing is an effective tool for observing large areas in short time. Although radar interferometry is one of the well-known techniques for generating high resolution DEM, conventional repeat-pass interferometry has difficulty on acquiring enough coherence over tidal flat due to the limited exposure time and the rapid changes in surface condition. In order to overcome these constraints, we tested the feasibility of radar interferometry using Cosmo-SkyMed tandem-like one-day data and ERS-ENVISAT cross tandem data with very short revisit period compared to the conventional repeat pass data. Small temporal baseline combined with long perpendicular baseline allowed high coherence over most of the exposed tidal flat surface in both observations. However the interferometric phases acquired from Cosmo-SkyMed data suffer from atmospheric delay and changes in soil moisture contents. The ERS-ENVISAT pair, on the other hand, provides nice phase which agree well with the real topography, because the atmospheric effect in 30-minute gap is almost same to both images so that they are cancelled out in the interferometric process. Thus, the cross interferometry with very small temporal baseline and large perpendicular baseline is one of the most reliable solutions for the intertidal DEM construction which requires very accurate mapping of the elevation.