원격 감지: 원격 탐사를 위한 컴퓨터 비전의 발전과 응용

By Fouad Sabry

원격탐사란?

원격탐사란 현장 관찰이나 현장 관찰과 달리 물체와 물리적인 접촉을 하지 않고 물체나 현상에 대한 정보를 획득하는 것을 말한다. 이 용어는 특히 지구와 다른 행성에 대한 정보를 얻는 데 적용됩니다. 원격 탐사는 지구물리학, 지리학, 토지 측량 및 대부분의 지구 과학 분야를 포함한 다양한 분야에서 사용됩니다. 또한 군사, 정보, 상업, 경제, 계획 및 인도주의적 응용 분야도 있습니다.

당신이 얻을 수 있는 혜택

(I) 다음 주제에 대한 통찰력 및 검증:

1장: 원격 감지

2장: 마이크로파 복사계

3장: 육상위성 프로그램

4장: 중간 해상도 이미징 분광복사계

5장: 위성 이미지

6장: 다중 스펙트럼 이미징

7장: 영상 분광학

8장: 정규화된 차이 식생 지수

9장: 초분광 이미징

10장: 원격탐사(지질학)

(II) 원격 감지에 관한 대중의 주요 질문에 답변합니다.

(III) 다양한 분야에서 원격탐사를 사용하는 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가

전문가, 학부생 및 대학원생, 매니아, 취미생활자, 모든 종류의 원격 탐사에 대한 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 5, 2024

Book preview

1 장 : 원격 감지

현장 또는 현장 관찰과 달리 원격 감지는 실제로 가까이 있지 않고 물체나 현상에 대한 데이터를 수집하는 것을 포함합니다. 이 용어는 일반적으로 우리 행성과 태양계의 다른 행성에 대한 데이터 수집을 언급 할 때 사용됩니다. 지구 과학의 많은 분야(예: 탐사 지구 물리학, 수문학, 생태학, 기상학, 해양학, 빙하학, 지질학)는 작업에 원격 감지를 사용합니다. 원격 감지의 이점을 누릴 수 있는 다른 분야로는 군사, 정보, 상업, 경제 계획 및 인도주의적 노력이 있습니다.

오늘날 일반적으로 사용되는 원격 감지는 위성 또는 비행기 탑재 센서로 지구 표면에 대한 정보를 수집하는 것을 의미합니다. 신호 전파를 기반으로 이 영역은 육지와 바다(예: 전자기 복사)를 모두 포함합니다. 원격 탐사는 위성이나 비행기에서 물체로 신호를 보내고 반사된 신호를 센서에 수신하는 능동 또는 그러한 신호를 보내지 않는 수동(센서가 햇빛의 반사를 감지하는 경우)으로 분류할 수 있습니다.

원격 감지 기술에는 수동과 능동의 두 가지 주요 범주가 있습니다. 물체 또는 그 주변에서 방출되거나 반사되는 방사선은 수동 센서를 사용하여 수집할 수 있습니다. 패시브 센서는 일반적으로 반사된 태양광의 복사를 측정합니다. 패시브 원격 센서의 몇 가지 일반적인 유형은 필름, 적외선 감지기, 전하 결합 장치 및 복사계를 사용하는 카메라입니다. 그러나 능동 수집에서는 물체와 공간을 스캔하기 위해 에너지가 활발하게 방출되고 반사 또는 후방 산란 방사선이 센서에 의해 감지되고 측정됩니다. 능동 원격 감지의 예로는 레이더(Radio Detection and Ranging) 및 LiDAR(Light Detection and Ranging)가 있으며, 여기서 방출과 복귀 사이의 시간 지연을 평가하여 물체의 위치, 속도 및 방향을 결정합니다.

원격 감지를 사용하면 잠재적으로 위험하거나 접근할 수 없는 지역에 대한 정보를 수집할 수 있습니다. 원격 탐사의 응용 분야에는 아마존 분지의 삼림 벌채 추적, 북극 및 남극의 빙하 지형 매핑, 해안선 및 해저 깊이의 소리가 포함됩니다. 교착 상태 데이터 수집은 냉전 기간 동안 군대가 잠재적으로 불안정한 국경 지역에 대한 정보를 수집하는 데 사용되었습니다. 비용과 시간을 절약하는 것 외에도 원격 감지는 안전한 거리에서 데이터를 수집하여 위치 또는 항목의 중단을 방지합니다.

전자기 스펙트럼의 모든 지점에서 수집되고 궤도에 있는 위성에 의해 전송되며, 이는 공중 또는 지상에서의 대규모 감지 및 분석과 결합될 때 연구원에게 엘니뇨 및 기타 자연 장단기 현상과 같은 추세를 모니터링할 수 있는 충분한 정보를 제공합니다.

추가 응용 프로그램은 천연 자원 관리, 농업 관련 분야, 토지 관리 및 보존과 같은 지구 물리학 이외의 분야에서 찾을 수 있으며, 주변 환경과 구별되는 방식으로 방사선을 반사하거나 방출하는 검사 위치 또는 항목은 다중 스펙트럼 수집 및 분석의 기초를 형성합니다. 원격 감지에 사용되는 가장 중요한 위성에 대한 간략한 설명은 개요 표를 참조하십시오.

기존 레이더의 주요 응용 분야는 항공 교통 관제, 조기 경보 및 특정 유형의 대규모 기상 데이터 분야입니다. 도플러 레이더는 기상 시스템 내의 풍속 및 방향, 강수량의 위치 및 심각도를 포함한 향상된 기상 수집과 속도 제한을 모니터링하기 위해 현지 법 집행 기관에서 활용됩니다. 전리층에는 활발하게 수집되는 플라즈마가 포함되어 있습니다. 대규모 디지털 고도 모델은 간섭계 합성 개구 레이더를 사용하여 생성됩니다(RADARSAT, TerraSAR-X, Magellan 참조).

레이저와 레이더 고도계를 장착한 위성은 풍부한 정보를 수집했습니다. 해저의 특징은 중력에 의해 유도된 물의 팽창을 감지하여 약 1마일의 해상도로 매핑됩니다. 고도계는 파도의 높이와 파장을 측정하여 풍속과 풍향, 표층의 해류와 방향을 결정합니다.

해안 및 근해 조수 게이지는 초음파(음향) 및 레이더 기술을 사용하여 해수면, 조수 및 파도 방향을 감지합니다.

레이저 조명 발사체 유도와 같은 무기 범위 지정은 LIDAR(Light Detection and Ranging)의 일반적인 용도입니다. 공중 LIDAR는 레이더 기술보다 지상의 물체와 지형지물의 높이를 더 정확하게 결정할 수 있으며 LIDAR는 대기 중 다양한 물질의 양을 감지하고 측정하는 데 사용됩니다. LIDAR는 식물의 원거리 감지에 자주 사용됩니다.

가장 인기 있는 기기는 다양한 주파수에서 방사선을 수집하는 복사계와 광도계입니다. 자외선 및 감마선을 사용하는 센서는 더 널리 퍼진 가시광선 및 적외선 종류에 비해 매우 드뭅니다. 또한 방출 스펙트럼을 사용하여 대기 화학 물질 농도를 측정할 수 있습니다.

야간에는 복사계를 사용하여 인공 조명 출력을 모니터링하여 인간 활동을 감지합니다. 이 기술의 용도에는 인구 증가, GDP 및 자연 재해 또는 분쟁 후 인프라 상태 모니터링이 포함됩니다.

복사계와 레이더가 장착된 위성을 사용하여 용암의 흐름을 감시할 수 있습니다.

미국 육군 연구소의 연구원들은 분광 편광 이미징이 표적을 추적하는 데 도움이 될 수 있음을 보여주었습니다. 그들은 공산품의 편광 신호가 자연 제품의 편광 신호와 다르다는 것을 관찰했습니다. 이러한 발견은 Humvee와 같은 군용 트럭 및 트레일러의 분광 편광 및 이중 과민성 음향 광학 이미징을 기반으로 합니다. 근적외선 이미저 분광계.

교통 가능성 및 고속도로 부서의 이미지 및 지형 분석가는 육상 서식지 요소를 모델링하는 것 외에도 잠재적 경로에 대한 지형도를 만들기 위해 입체 항공 사진 쌍을 자주 사용했습니다.

1970년대부터 사용되어 온 Landsat은 동시 다중 스펙트럼 플랫폼의 한 예입니다. Landsat 프로그램이나 IKONOS 위성과 같은 지구 관측 위성에서 볼 수 있는 이 주제별 매퍼는 다양한 파장의 전자기 복사(다중 스펙트럼)에서 이미지를 캡처합니다. 광물 탐사, 토지 사용 감지 또는 모니터링, 외래 식물 감지, 삼림 벌채, 토착 식물 및 작물의 건강 조사(위성 작물 모니터링)는 토지 피복 및 토지 사용을 묘사하는 테마 지도의 많은 응용 프로그램 중 일부에 불과합니다. 자넷 프랭클린(Janet Franklin)과 루스 드프리스(Ruth DeFries)는 이러한 이유로 원격 탐사를 사용하는 저명한 과학자 중 두 명에 불과합니다.