라이진2 위성, 고해상도 스펙트럼 촬영 성공

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-24

홋카이도대학과 도호쿠대학이 공동개발한 초소형 지구관측위성 “라이진 2”는 2014년 5월 24일, 가고시마현의 다네가시마(種子島) 우주센터로부터 발생된 후 각종 촬영실험을 지속하고 있다. 지금까지 어안CCD 카메라(WFC)를 이용한 태풍 및 야경 촬영, 고해상도 다파장 망원경시스템(HPT)을 이용한 무게 50kg급의 위성으로서는 세계 최고의 5m 해상도에서의 컬러 촬영에 성공하였다. 이번 HPT에 포함된 세계 최초의 우주용 액정 파장 가변 필터를 이용하여 지표의 고해상도 스펙트럼 영상 촬영에 성공하고, 복수의 파장에서 얻어진 영상으로부터 식생지표(NDVI) 맵을 지표에서 해상도 약 10m에서 작성하는데 성공하였다. 이번에 작성한 NDVI 맵 중 대표적인 것을 공개하였다. 2009년부터 홋카이도대학이 탑재관측기기, 도호쿠대학이 위성 모선방식(bus system)을 담당하는 형태로 개발을 수행해 왔다. 무게 약 43kg인 라이진2 위성이 5월 24일 H-IIA 로켓에 의해 발사되었다. 라이진2에는 소형, 경량(길이 38cm, 무게 약 3kg)의 고해상도 다파장 망원경시스템(HPT)이 탑재되어 있다. HPT는 센다이고등전문학교와 함께 개발한 액정파장 가변 필터 및 특수 세라믹을 사용한 미러 등 첨단 기술을 응용하여 세계 최초가 되는 400파장에서의 고해상도 촬영을 목표로 한다. 2014년 9월 14일 시가현 히코네시(彦根市)의 복수 파장에 의한 협대역 스펙트럼 영상을 고품질로 촬영하였다. 영상의 범위는 약 2.2kmx3.2km이다. 복수 파장의 영상을 합성하여 처리함으로써 식생의 분포, 활성을 나타내는 지표인 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index) 맵을 작성하는데 성공하였다. 지표에서의 공간해상도는 약 10m이다. 이러한 상세한 해석을 가능케 하는 수백 파장의 선택성을 가진 우주로부터의 단색 고해상도 촬영기술은 대형 위성을 포함하여 세계 최고 수준이다(통상적으로는 30m 해상도). 예를 들면 대표적인 모트센싱 위성인 Landsat-8 위성은 9개 파장으로 해상도는 30m이다. 이 성과는 첨단 센서기술과 위성 모선방식의 고도 제어가 잘 융합됨으로써 달성된 것이다. 이러한 위성으로부터의 고해상도 스펙트럼 촬영기술의 확립은 이산화탄소 배출권 거래의 기초자료가 되는 산림계측 및 재해, 오염지역의 고정밀도 감시, 고효율 및 고품질을 실현하는 AI 농업, 고도의 에너지절약 어업에 도움이 될 것이다. 앞으로는 다양한 관측파장의 조합을 시험하면서 보다 고정밀도의 스펙트럼 계측을 목표로 하고, 관측대상을 지상에서도 계측하여 원격계측의 검증과 정밀도 향상을 추진할 예정이다. (그림 1) 라이진2 및 Landsat-8 위성에서 구한 NDVI 맵 비교. (위) 촬영지점을 나타낸 Google맵. 시가현 히코네시의 산지, 농지, 시가지를 포함한 영역. (하) 왼쪽이 라이진2에 의해 얻어진 NDVI(일본시간 2014년 9월 14일 12:14 촬영), 오른쪽이 Landsat-8 위성의 영상(2013년 8월 14일 촬영)으로부터 얻어진 NDVI. 라이진2는 호수, 고속도로, 농지의 구획 등이 Landsat-8과 비교하여 훨씬 높은 해상도로 선명하게 나타났다. 전체 색조가 다른 것은 촬영 시기의 차이에 의한 것으로 생각된다. (그림 2) 농지 영역의 확대. (위) 농지 영역의 확대 영상, (아래) 동일한 영역의 동일 축적에서의 Google Earth 사진. 라이진2에서는 Landsat-8에서는 인식할 수 없는 수십 m 크기의 상태 차이가 나타남 1.PNG 2.PNG http://www.hokudai.ac.jp/news/141218_pr_cris.pdf