위성 사진

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1. 개요
2. 역사
3. 용도
- 3.1. 주요 활용 분야
4. 데이터 특성
- 4.1. 해상도
5. 컬러 합성
- 5.1. 컬러 합성 종류
6. 위성 종류
- 6.1. 공공 영역 위성
- 6.2. 민간 영역 위성
7. 단점
참조

1. 개요

위성 사진은 인공위성에서 촬영한 지구 표면의 사진을 의미하며, 1959년 최초의 위성 사진이 촬영된 이후 농업, 기상, 군사 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 위성 사진은 가시광선, 적외선, 레이더 등 다양한 전자기 스펙트럼을 사용하여 촬영되며, 공간, 분광, 시간, 방사, 기하 해상도에 따라 데이터의 특성이 달라진다. 미국, 유럽, 일본 등 여러 국가에서 위성 사진 데이터를 제공하고 있으며, 랜드샛, 센티넬, 히마와리 등이 대표적인 위성 시스템이다. 하지만 방대한 데이터 처리, 기상 조건에 따른 품질 저하, 상업적 이용 시 라이선스 문제 등의 단점도 존재한다.

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위성 사진
지도 정보
기본 정보
유형	지구 관측 및 통신의 응용 프로그램
용도	기상학 해양학 농업 고고학 재해 관리 첩보 과학 교육
종류	광학 이미지 레이더 이미지 열 적외선 이미지 고해상도 이미지 다중 스펙트럼 이미지 초분광 이미지
특징
해상도	해상도는 위성의 종류와 카메라 사양에 따라 다양함
이미지	위성은 지구 표면을 찍은 이미지를 전송
스캔	스캔을 통해 이미지를 생성
역사
최초 위성 이미지	1960년 미국의 TIROS-1 위성이 최초로 궤도에서 이미지를 촬영
활용 분야
기상학	기상 변화를 관측하고 예측하는 데 활용
해양학	해류, 해수 온도, 해양 생태계 연구에 활용
농업	농작물 생육 상태, 토양 습도, 농경지 면적 변화를 파악하는 데 활용
고고학	지표면 아래 유적을 발견하고 고대 문명을 연구하는 데 활용
재해 관리	지진, 홍수, 화산 폭발 등 재해 발생 시 피해 상황을 파악하고 복구 작업을 지원하는 데 활용
첩보	군사 시설 및 군사 활동을 감시하는 데 활용
과학	지구 환경 및 우주 연구에 활용
교육	학생들에게 지리학 및 과학 학습 자료를 제공하는 데 활용
추가 정보
위성 이미지 데이터	위성 이미지 데이터는 지구 관측 시스템과 지리 정보 시스템의 핵심 요소
기술 발전	위성 이미지 기술은 계속 발전하고 있으며, 더 높은 해상도와 더 다양한 정보를 제공하는 위성들이 개발되고 있음
데이터 접근성	위성 이미지 데이터는 상업적 목적으로 판매되기도 하고, 일부 기관에서는 공공으로 제공하기도 함
법적 문제	위성 이미지는 개인 정보 침해 및 국가 안보와 관련된 법적 문제 발생 가능성이 있음

2. 역사

위성 사진의 역사는 냉전 시대 미국과 소련 간의 우주 경쟁과 함께 시작되었다. 최초의 지구 위성 사진은 1959년 미국의 익스플로러 6호가 촬영했으며, 같은 해 소련의 루나 3호는 최초로 달 뒷면을 촬영하는 데 성공했다.^[2]^[3]

이후 기술이 발전하면서 1972년에는 유명한 《블루 마블》 사진이 공개되었고, 같은 해 미국은 지구 관측을 위한 대규모 프로그램인 랜드샛 계획을 시작했다. 1977년에는 미국의 KH-11 위성이 최초로 실시간 위성 영상을 획득하며 위성 사진 기술의 새로운 장을 열었다.

초기 위성 사진은 군사적 목적이 강했으나, 점차 NASA와 같은 기관들이 촬영한 사진을 대중에게 공개하고, 유럽 국가들의 ERS 및 엔비샛 발사 등 국제적인 협력이 이루어지면서 활용 범위가 넓어졌다. 또한, 민간 기업들도 위성 영상 시장에 참여하면서 위성 사진은 더욱 다양한 분야에서 활용되고 있다.

2. 1. 초기 역사

1960년 티로스 1호 기상 위성이 전송한 최초의 지구 우주 텔레비전 영상.

최초의 우주 사진은 준궤도 우주 비행 중에 촬영되었다. 1946년 10월 24일 미국이 발사한 V-2 로켓은 원지점 105km 상공에서 1.5초마다 사진을 촬영했는데, 이는 이전 기록인 1935년 익스플로러 2호 기구 비행 고도(22km)보다 5배 높은 것이었다.^[1]

지구를 대상으로 한 최초의 위성 사진은 1959년 8월 14일 미국의 위성 익스플로러 6호가 촬영한 것이다.^[2]^[3] 달을 대상으로 한 최초의 위성 사진은 1959년 10월 6일 소련의 인공위성 루나 3호가 달 뒷면을 촬영하는 임무 중에 찍은 것으로 여겨진다.

1960년에는 미국의 티로스 1호 기상 위성이 최초의 텔레비전 위성 이미지를 전송했다. 1972년에는 《블루 마블》이라는 이름의 지구 사진이 우주에서 촬영되어 대중에게 큰 인기를 얻었다. 같은 해 미국은 지구 위성 사진 획득을 위한 최대 규모 프로그램인 랜드샛 계획을 시작했다. 1977년에는 미국의 KH-11 첩보위성이 최초로 실시간 위성 영상을 획득하는 데 성공했다. 가장 최근의 랜드샛 위성인 랜드샛 9호는 2021년 9월 27일에 발사되었다.^[4]

NASA가 획득한 위성 사진들은 나사 지구 천문대를 통해 일반인에게 무료로 공개된다. 미국 외에도 유럽 국가들이 협력하여 다양한 센서를 탑재한 ERS 및 엔비샛 위성을 발사하는 등 여러 국가가 위성 영상 프로그램을 운영하고 있다. 또한 민간 기업들도 상업용 위성 영상을 제공한다. 21세기 초에는 저렴하고 사용하기 쉬운 소프트웨어와 위성 영상 데이터베이스 접근성이 향상되면서 위성 영상이 널리 보급되었다.

2. 2. 랜드샛 프로그램

1972년 미국은 랜드샛 계획을 시작하였다. 이 프로그램은 지구에 대한 위성 사진을 획득하기 위한 사상 최대의 프로그램이었다. 가장 최근에 발사된 랜드샛 위성은 1997년 발사된 랜드샛 7호이다.

2. 3. 실시간 위성 사진

1977년 미국의 KH-11 위성이 최초의 실시간 위성 사진을 획득하는 데 성공하였다.

2. 4. 국제 협력

NASA가 획득한 위성 사진들은 NASA 지구 관측소NASA Earth Observatory|나사 지구 천문대^영어를 통해 일반인에게 무료로 공개된다.^[4] 미국 외의 다른 국가들도 위성 사진 획득 프로그램을 운영하고 있다. 특히 유럽의 여러 국가는 협력을 통해 다양한 종류의 센서를 탑재한 ERS 및 엔비샛 위성들을 발사했다. 국가 기관 외에 상업용 위성 사진을 제공하는 민간 기업들도 있다. 21세기 초에 들어서는 여러 회사와 기관에서 저렴하고 사용하기 쉬운 소프트웨어와 위성 영상 데이터베이스에 대한 접근 권한을 제공하면서 위성 영상이 널리 이용 가능하게 되었다.

2. 5. 민간 부문

국가 기관 외에 민간 기업에서도 위성 사진을 제공하는 경우가 있다. 21세기 초에 들어서는 여러 회사와 기관에서 비교적 저렴하고 사용하기 쉬운 소프트웨어와 함께 위성 영상 데이터베이스에 대한 접근성을 높이면서, 위성 영상이 더욱 널리 이용 가능하게 되었다.

3. 용도

위성 사진은 농업, 지질학, 임업, 도시 계획, 교육, 첩보, 군사, 생물 다양성 보존 등 매우 폭넓은 분야에서 중요한 정보원으로 활용된다. 기상 관측, 해양 연구, 자원 관리, 환경 감시, 재난 대응 등 다양한 목적을 위해 사용되며, 때로는 설명하기 어려운 현상을 탐구하는 데에도 이용된다.^[5] 위성 사진은 단순히 가시광선 영역뿐만 아니라 다양한 전자기파 스펙트럼으로 촬영되어 분석될 수 있으며, 이를 통해 얻은 정보는 여러 분야의 발전에 기여한다.

3. 1. 주요 활용 분야

위성 사진은 다양한 분야에서 폭넓게 활용된다. 주요 활용 분야는 다음과 같다.

날씨 및 기상학: 위성 영상은 기상학자들이 기상 패턴을 예측하고, 폭풍을 추적하며, 기후 변화를 이해하는 데 중요한 도움을 준다.
해양학: 해수 온도를 측정하고 해양 생태계를 지속적으로 관찰함으로써, 위성 영상은 바다의 건강 상태와 지구 기후에 대한 깊이 있는 정보를 제공한다.
농업 및 어업: 위성 데이터를 통해 작물의 건강 상태를 평가하고, 어족 자원의 분포를 파악하며, 자원 사용을 최적화하여 농업 및 어업 분야의 발전에 기여한다.
생물 다양성 보존: 서식지를 정밀하게 지도화하고, 생태계의 변화를 지속적으로 모니터링하며, 멸종 위기에 처한 종을 보호하기 위한 노력에 위성 기술이 활용된다.
산림 관리: 위성 데이터는 삼림 벌채 현황을 추적하고, 산불 발생 위험을 평가하며, 산림 자원을 효과적으로 관리하여 지속 가능한 산림 경영을 가능하게 한다.
국토 관리 및 도시 계획: 위성 영상을 이용하여 토지 이용 패턴을 분석하고, 이는 도시 계획 수립을 지원하며 지속 가능한 국토 개발 계획을 촉진하는 데 활용된다.
기타 분야: 위성 사진은 지질학, 임업, 교육, 첩보, 군사 등 다양한 분야에서도 중요한 정보원으로 이용된다.

이 외에도 설명하기 어려운 현상에 대한 위성 영상을 검색하고 분석하는 비판적 조사 기법인 '이상 현상 조사'(Anomaly hunting)에도 활용된다.^[5]

위성 영상은 가시광선 영역뿐만 아니라 근적외선, 적외선, 레이더 등 다양한 전자기 스펙트럼 영역에서 촬영될 수 있다. 레이다 이미징 기술을 통해 지표면의 elevation map|고저도^영어를 생성하는 것도 가능하다. ERDAS Imagine이나 ENVI 같은 소프트웨어를 통해 위성 화상의 분석이 이루어진다. 이렇게 넓은 범위의 주파수에서 얻어진 데이터는 연구자들에게 매우 풍부하고 유용한 정보를 제공한다. 위에서 언급된 활용 분야 외에도, 이러한 데이터는 과학 연구를 발전시키고 환경에 대한 더 깊은 이해를 증진시키는 강력한 교육 도구로도 활용될 수 있다. 이는 위성 영상이 풍부한 정보를 제공하며 전 세계적인 발전을 촉진할 잠재력을 가지고 있음을 보여준다.

4. 데이터 특성

원격 탐사에서 위성 영상을 평가할 때 고려하는 주요 데이터 특성으로는 다섯 가지 종류의 해상도가 있다.^[6] 각 해상도에 대한 자세한 설명은 하위 문단에서 다룬다.

또한, 공간 정보가 보정된 위성 영상은 GIS에서 다른 데이터와 결합하여 활용될 수 있다.

4. 1. 해상도

원격 탐사에서 위성 영상을 논할 때 다섯 가지 종류의 해상도가 있다. 공간 해상도, 분광 해상도, 시간 해상도, 방사 해상도, 기하 해상도이다.^[6] 각 해상도의 정의는 다음과 같다.

위성 영상 해상도의 종류^[6]
구분	설명
공간 해상도	영상의 픽셀 크기로, 지상에서 측정되는 표면적(m²)을 나타낸다. 센서의 순간 시야(IFOV)에 의해 결정된다.
분광 해상도	파장 간격 크기(즉, 전자기 스펙트럼의 이산적인 부분의 크기)와 센서가 측정하는 간격의 수로 정의된다.
시간 해상도	주어진 지표면 위치에 대한 영상 수집 기간 사이에 경과하는 시간(예: 일)의 양으로 정의된다.
방사 해상도	이미징 시스템이 다양한 수준의 밝기(예: 명암)를 기록하는 능력과 센서의 유효 비트 심도(회색조 레벨 수)를 나타내며, 일반적으로 8비트(0~255), 11비트(0~2047), 12비트(0~4095) 또는 16비트(0~65,535)로 표현된다.
기하 해상도	위성 센서가 지구 표면의 일부를 단일 픽셀로 효과적으로 영상화하는 능력을 나타내며, 일반적으로 지상 표본 거리(GSD)로 표현된다. GSD는 전반적인 광학 및 시스템 노이즈 소스를 포함하는 용어이며, 하나의 센서가 단일 픽셀 내에서 지상의 물체를 얼마나 잘 "볼 수 있는지"를 비교하는 데 유용하다. 예를 들어, 랜드샛의 GSD는 약 30m이며, 이는 영상 내의 단일 픽셀에 매핑되는 가장 작은 단위가 약 30m x 30m임을 의미한다. 최신 상업 위성(GeoEye 1)의 GSD는 0.41m이다. 이는 코로나와 같은 초기 군사용 필름 기반 정찰 위성에서 얻은 0.3m 해상도와 비교된다.

위성 영상의 해상도는 사용되는 장비와 위성 궤도의 고도에 따라 달라진다. 예를 들어, 랜드샛 아카이브는 지구에 대해 30m 해상도의 반복적인 영상을 제공하지만, 대부분은 원시 데이터에서 처리되지 않았다. 랜드샛 7은 평균 16일의 반환 주기가 있다. 많은 작은 지역의 경우 41cm만큼 미세한 해상도의 영상을 이용할 수 있다.^[7]

위성 영상은 때때로 해상도가 더 높지만 제곱미터당 비용이 더 비싼 항공 사진으로 보완된다. 위성 영상은 영상이 공간적으로 정정되어 다른 데이터 세트와 제대로 정렬되도록 하는 경우 GIS에서 벡터 또는 래스터 데이터와 결합될 수 있다.

5. 컬러 합성

위성 사진은 가시광선뿐만 아니라 근적외선 영역, 마이크로파 등 인간의 눈으로 직접 볼 수 없는 다양한 파장대의 전자기파 정보를 기록한다. 컬러 합성은 이렇게 얻어진 여러 파장대의 흑백 영상 데이터를 조합하여 RGB 색상으로 표현하는 기술이다. 이를 통해 단순히 보기 좋은 컬러 이미지를 만드는 것을 넘어, 특정 지표나 현상(예: 식생 분포, 온도 변화, 지표면 특성 등)을 시각적으로 강조하여 분석하기 용이하게 만든다.

컬러 합성 방식은 크게 실제 사람이 보는 색과 유사하게 표현하는 트루 컬러 합성 (True Color Composite)과, 분석 목적에 따라 특정 파장대 정보를 강조하기 위해 의도적으로 색을 다르게 표현하는 폴스 컬러 합성 (False Color Composite)으로 나눌 수 있다. 폴스 컬러 합성에는 식생 분석에 유용한 적외선 컬러 합성 (Infrared Color Composite)이나 내추럴 컬러 합성 (Natural Color Composite) 등이 포함된다. 또한, 단일 파장대 영상이나 NDVI 같은 지수 이미지의 명암 차이를 색상 차이로 변환하여 표현하는 슈도 컬러 합성 (Pseudo Color Composite) 방식도 특정 정보의 미세한 변화를 파악하는 데 활용된다.

5. 1. 컬러 합성 종류

트루 컬러 합성 (True Color Composite)가시광선 영역의 밴드를 이용하여 영상을 만드는 방식으로, 디스플레이의 RGB(적색, 녹색, 청색)에 각각 위성 센서가 관측한 가시광선 적색 영역, 가시녹색 영역, 가시청색 영역 데이터를 할당하여 합성한다. 이렇게 만들어진 영상은 사람이 실제로 보는 색과 유사하다. 때때로 대기층의 영향으로 이미지가 푸르게 보일 수 있지만, 위성 촬영 각도를 조정하여 바로 위에서 관측하면 항공사진과 비슷한 색감을 얻을 수 있다. 이 과정은 디지털카메라의 RAW 파일을 현상하는 것과 비슷하지만, 가시광선 센서는 반사광을 이용하므로 구름처럼 반사율이 높은 대상이 있다는 점을 고려해야 한다.
적외선 컬러 합성 (Infrared Color Composite)가시광선 영역과 근적외선 영역의 파장대를 이용하여 영상을 만드는 방식이다. 디스플레이의 R(적색)에는 근적외선 영역, G(녹색)에는 가시광선 적색 영역, B(청색)에는 가시광선 녹색 영역 데이터를 할당한다. 이 합성 방식의 가장 큰 특징은 식생 부분이 붉은색으로 강조되어 나타난다는 점이다.
내추럴 컬러 합성 (Natural Color Composite)가시광선 영역과 근적외선 영역의 밴드를 조합하여 영상을 만드는 또 다른 방식이다. 디스플레이의 R(적색)에는 가시적색 영역, G(녹색)에는 근적외선 영역, B(청색)에는 가시녹색 영역 데이터를 할당한다. 이 방식은 식생 부분이 트루 컬러 합성보다 더 선명하고 자연스러운 녹색으로 표현되기 때문에 '내추럴 컬러'라고 불린다. 비가시광선 영역인 근적외선을 사용하기 때문에 일부 색조가 실제와 다르게 어색해 보일 수도 있지만, 영상 처리 기술의 발달로 지표면의 색조는 상당히 자연스럽게 표현된다.
폴스 컬러 합성 (False Color Composite)'거짓 색'이라는 의미로, 트루 컬러 합성을 제외한 모든 종류의 컬러 합성을 가리킨다. 위에서 설명한 적외선 컬러 합성이나 내추럴 컬러 합성도 폴스 컬러 합성에 포함된다. 위성 영상은 대부분 가시광선 영역 외에 근적외선 영역 등 눈에 보이지 않는 파장의 빛(전자파)을 관측하기 때문에, 이를 사람이 볼 수 있도록 색으로 표현하면 자연스럽게 폴스 컬러 합성이 된다. 분석 목적에 따라 센서 데이터를 다양하게 조합하여 특정 정보를 강조하는 방식으로 사용된다. 예를 들어, 적외선과 마이크로파 데이터를 조합하여 녹지 지역을 강조 표시함으로써 식생의 분포나 상태를 파악하는 데 활용할 수 있다.
슈도 컬러 합성 (Pseudo Color Composite)'유사 색'이라는 의미로, 단일 밴드 영상이나 특정 지수(예: NDVI) 이미지처럼 원래는 흑백의 명암(그레이스케일) 정보만 가진 데이터를 여러 가지 색상으로 변환하여 표현하는 방식이다. 흑백 영상에서는 구분하기 어려운 미세한 값의 차이를 뚜렷한 색상 차이로 나타내어 분석을 용이하게 한다. NDVI(정규화 식생 지수)나 열적외선 밴드 영상 분석 등에서 자주 사용된다.

6. 위성 종류

위성 사진을 촬영하는 위성은 운영 주체에 따라 크게 공공 영역과 민간 영역으로 나눌 수 있다. 공공 영역 위성은 주로 정부 기관이 주도하여 과학 연구, 기상 관측, 공공 안전 등 공익적인 목적으로 운영되며, 관련 데이터가 비교적 자유롭게 공개되는 경우가 많다. 반면, 민간 영역 위성은 기업이 상업적인 목적으로 개발하고 운영하며, 고해상도 영상 판매 등을 통해 수익을 창출한다. 위성 사진 기술과 관련된 더 자세한 내용은 지구 관측 위성 문서에서 찾아볼 수 있다.

6. 1. 공공 영역 위성

지구 표면의 위성 영상은 공공의 이익에 기여하는 바가 커서 많은 국가가 위성 영상 프로그램을 운영하고 있다. 특히 미국은 이러한 데이터를 과학적 용도로 자유롭게 이용할 수 있도록 하는 데 선도적인 역할을 해왔다. 최근에는 유럽 연합의 센티넬 위성군이 이러한 흐름에 동참하고 있다. 주요 공공 영역 위성 프로그램은 다음과 같다.

CORONA: CIA 과학기술국이 미국 공군의 상당한 지원을 받아 제작 및 운용한 미국의 초기 전략 정찰 위성 프로그램이다. 습식 필름(wet film)을 사용한 파노라마 방식으로 영상을 촬영했으며, 입체 사진 촬영을 위해 두 대의 카메라(AFT & FWD)를 사용했다.

랜드샛 (Landsat): 가장 오랫동안 운영되고 있는 지구 관측 위성 영상 프로그램이다. 광학 랜드샛 영상은 1980년대 초부터 30m 해상도로 수집되었다. 랜드샛 5부터는 열 적외선 영상도 수집되었으나 광학 데이터보다는 공간 해상도가 낮다. 현재 랜드샛 7, 랜드샛 8, 랜드샛 9 위성이 궤도에서 활동 중이다.

MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer): 2000년부터 36개의 분광 대역에서 지구의 거의 매일 위성 영상을 수집해 온 중간 해상도 영상 분광계이다. MODIS는 NASA의 테라(Terra)와 아쿠아(Aqua) 위성에 탑재되어 있다.

센티넬 (Sentinel): ESA이 개발하고 있는 위성군이다. 현재 7개의 임무가 계획되어 있으며, 각각 다른 용도로 사용된다. 센티넬-1(SAR 영상), 센티넬-2(지표면을 위한 10m급 광학 영상), 센티넬-3(지표면과 수면을 위한 100m급 광학 및 열 영상)은 이미 발사되었다.

ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer): 1999년 12월에 발사된 NASA의 지구관측시스템(EOS) 주력 위성인 테라에 탑재된 영상 장비이다. ASTER는 NASA, 일본 경제산업성, 일본우주시스템(J-spacesystems)의 협력 사업이며, ASTER 데이터를 통해 지표면 온도, 반사율, 고도에 대한 상세 지도를 만든다. 테라를 포함한 EOS 위성 시스템은 NASA 과학 임무국 및 지구과학부의 주요 구성 요소이며, 지구 시스템 이해, 변화 대응 연구, 기후/날씨/자연재해 예측 개선을 목표로 한다.^[8] ASTER 데이터는 다음과 같은 분야에 활용된다.
지표 기후학: 지표면 매개변수, 온도 등을 조사하여 지표면 상호 작용 및 에너지/수분 흐름을 이해한다.
식생 및 생태계 역학: 식물/토양 분포 및 변화를 조사하여 생물 생산성 추정, 지표-대기 상호 작용 이해, 생태계 변화를 감지한다.
화산 감시: 가스 배출, 분화 깃털, 용암호 형성, 분화 이력 및 가능성 등 분화 및 전조 현상을 감시한다.
재해 감시: 산불, 홍수, 해안 침식, 지진 피해, 쓰나미 피해 범위 및 영향을 관찰한다.
수문학: 지구 에너지 및 수문 과정과 지구 변화와의 관계를 이해한다 (식물 증산량 포함).
지질학 및 토양: 지표면 토양과 기반암의 상세한 구성 및 지형도 작성을 통해 지표면 과정과 지구 역사를 연구한다.
지표면 및 토지 피복 변화: 사막화, 삼림 벌채, 도시화 모니터링 및 보호 지역/국립 공원/황야 지역 데이터 제공을 통해 보존 관리를 지원한다.

메테오샛 (Meteosat): Eumetsat가 운영하는 정지궤도 기상 위성이다. 메테오샛-2는 1981년 8월 16일부터 영상 데이터를 제공하기 시작했으며, Eumetsat는 1987년부터 메테오샛을 운영하고 있다. 메테오샛 시리즈에 사용된 주요 이미저는 다음과 같다.
MVIRI (Visible and Infrared Imager): 가시광선, 적외선, 수증기의 세 가지 채널을 사용하는 이미저이다. 1세대 메테오샛에 사용되었으며, 메테오샛-7은 여전히 활동 중이다.
SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager): 12개 채널을 사용하는 이미저로, MVIRI와 유사한 채널을 포함하여 30년 이상 기후 데이터의 연속성을 제공한다. 메테오샛 2세대(MSG)에 사용된다.
FCI (Flexible Combined Imager): 메테오샛 3세대(MTG)에 사용될 이미저로, 유사한 채널을 포함하여 3세대 모두 합쳐 60년 이상의 기후 데이터를 제공할 예정이다.

히마와리 (Himawari): 일본 기상청(JMA)이 운영하는 정지궤도 기상 위성 시리즈이다. 첨단 영상 기술과 빈번한 데이터 업데이트를 통해 히마와리-8과 히마와리-9는 기상 예보, 재난 관리, 기후 연구에 필수적인 도구가 되었으며, 일본뿐만 아니라 아시아 태평양 지역 전체에 기여하고 있다. 주요 특징은 다음과 같다.
빈번한 업데이트: 아시아 태평양 지역 전체 영상을 10분마다, 특정 지역(일본)은 2.5분마다 제공하여 최신 기상 정보 확보를 가능하게 한다.
첨단 영상 기술: 고급 히마와리 이미저(AHI)를 탑재하여 16개의 서로 다른 분광 대역에서 고해상도 영상을 캡처하여 기상 패턴, 구름, 환경 현상을 상세히 관측할 수 있다.
분광대역:
가시광선 대역 (0.47 μm, 0.51 μm, 0.64 μm): 주간 구름, 지표면, 해양 표면 관측에 사용되며, 구름 이동 추적 및 기상 조건 평가에 중요한 고해상도 영상을 제공한다.
근적외선 대역 (0.86 μm, 1.6 μm, 2.3 μm, 6.9 μm, 7.3 μm, 8.6 μm, 9.6 μm, 11.2 μm, 13.3 μm): 다양한 유형의 구름, 식생, 지표 특징 구분 및 안개, 얼음, 눈 감지에 유용하다.
적외선 대역 (3.9 μm, 6.2 μm, 10.4 μm, 12.4 μm): 열 적외선 스펙트럼으로 구름 상단 온도, 해수면 온도, 대기 수증기량 측정에 중요하며, 기상 패턴의 지속적인 모니터링을 가능하게 한다.

6. 2. 민간 영역 위성

다음은 민간 기업에 의해 건설되고 유지 관리되는 여러 위성들이다.

지오아이(GeoEye)의 지오아이-1 위성은 2008년 9월 6일에 발사되었다.^[9] 이 위성은 고해상도 이미징 시스템을 갖추고 있으며, 범색 또는 흑백 모드에서 지상 분해능 0.41m의 영상을 획득할 수 있다. 다중분광 또는 컬러 영상은 1.65m 해상도로 획득한다.

WorldView-2 image of Weston-super-Mare — 월드뷰-2(WorldView-2) 위성이 촬영한 웨스턴슈퍼메어 영상.

맥사르(Maxar)의 월드뷰-2 위성은 0.46m의 공간 해상도(범색만)를 가진 고해상도 상업용 위성 영상을 제공한다.^[10] 이 해상도는 위성이 지상에서 최소 46cm 떨어진 물체를 구분할 수 있게 해준다. 마찬가지로 맥사르의 퀵버드 위성은 0.6m 해상도(천정 방향(나디르)에서)의 범색 영상을 제공한다. 맥사르의 월드뷰-3 위성은 0.31m의 공간 해상도를 가진 고해상도 상업용 위성 영상을 제공하며, 단파 적외선 센서와 대기 센서를 탑재하고 있다.^[11]

플레이아데스(Pléiades) 위성 집단은 매우 높은 해상도(50cm 팬색 및 2.1m 분광)의 광학 지구 관측 위성 두 대로 구성되어 있다. 플레이아데스-HR 1A와 플레이아데스-HR 1B는 26일의 주기로 지구 표면을 관측한다. 민간/군사용 듀얼 시스템으로 설계되어 유럽 방위의 우주 영상 요구 사항뿐만 아니라 민간 및 상업적 요구를 충족한다. Pléiades Neo^[12]는 30cm 해상도의 동일한 위성 4대를 갖춘 고급 광학 위성 집단으로 빠른 반응성을 특징으로 한다.

궤도를 도는 3기의 SPOT 위성(SPOT 5, 6, 7)은 매우 고해상도의 영상을 제공한다. 팬크로매틱 채널은 1.5m, 다중분광(R,G,B,NIR) 채널은 6m 해상도이다. 스팟 이미지(Spot Image)는 포르모사트-2(타이완)와 콤프샛-2(대한민국)와 같은 다른 광학 위성, 그리고 테라사르-X, ERS, 인비샛, 라다삿과 같은 레이더 위성으로부터 얻은 다양한 해상도의 데이터도 배포한다. Spot Image는 또한 0.5m 해상도의 고해상도 플레이아데스 위성 데이터의 독점 배포업체이기도 하다. 이 회사는 수신 및 처리를 위한 인프라와 부가가치 옵션도 제공한다.

플래닛 랩스(Planet Labs)는 래피드아이(RapidEye), 도브(Dove), 스카이샛(SkySat) 세 가지 위성 영상 네트워크를 운영한다.

2015년, 플래닛은 블랙브리지(BlackBridge)와 2008년 8월에 발사된 5기의 래피드아이 위성 네트워크를 인수했다.^[13] 래피드아이 네트워크는 동일하게 보정된 동일한 다중분광 센서를 포함하여 영상 호환성이 높고 많은 양의 영상(하루 400만 km²)을 수집할 수 있으며, 특정 지역에 대한 매일의 재방문이 가능하다. 각 위성은 630km 고도의 같은 궤도면을 따라 이동하며, 5m 픽셀 크기의 이미지를 제공한다. 래피드아이 위성 영상은 특히 농업, 환경, 지형도 작성 및 재난 관리 분야에 적합하며, 회사는 영상 제공뿐 아니라 분석 기반의 서비스와 솔루션도 제공한다. 래피드아이 네트워크는 2020년 4월 플래닛에 의해 퇴역했다.

플래닛의 도브 위성은 무게 4kg, 크기 10cm x 10cm x 30cm인 큐브샛(CubeSat)이며,^[14] 약 400km 고도에서 궤도를 돌며 3m–5m 해상도의 영상을 제공한다. 환경, 인도주의적 및 사업용으로 사용된다.^[15]^[16]

스카이샛은 미터급 이하 해상도의 지구 관측 위성 네트워크로, 영상, 고화질 비디오 및 분석 서비스를 제공한다.^[17] 플래닛은 2017년 구글로부터 캘리포니아주 마운틴 뷰(Mountain View, California)에 기반을 둔 회사인 테라 벨라(Terra Bella, 이전 명칭: 스카이박스 이미징(Skybox Imaging))를 인수하면서 이 위성들을 확보했다.^[18]^[19] 스카이샛 위성은 저렴한 자동차 등급 전자 부품과 빠르게 상용화된 프로세서를 사용하며,^[20] 크기는 약 미니 냉장고 정도로, 길이는 약 80cm이고 무게는 100kg이다.^[21]

지구자원관측위성(Earth Resource Observation Satellites), 흔히 "EROS" 위성으로 알려진 이 위성들은 경량의 저궤도 고해상도 위성으로, 영상 촬영 목표물 사이를 빠르게 이동하도록 설계되었다. 상업용 고해상도 위성 시장에서 EROS는 가장 작은 초고해상도 위성 중 하나이며, 매우 민첩하여 높은 성능을 발휘한다. 이 위성들은 고도 510km(±40km)의 원형 태양 동기 극궤도에 배치된다. EROS 위성 영상은 주로 정보, 국토 안보 및 국가 개발 목적으로 사용되지만, 지도 제작, 국경 관리, 인프라 계획, 농업 모니터링, 환경 모니터링, 재난 대응, 훈련 및 시뮬레이션 등 다양한 민간 분야에도 활용된다.

위성	발사 연도	해상도 (팬크로매틱)	비고
EROS A	2000년 12월 5일	1.9m~1.2m	고해상도
EROS B	2006년 4월 25일	70cm	2세대 초고해상도
EROS C2	2021년	30cm	3세대 초고해상도
EROS C3	2023년	30cm	3세대 초고해상도 (다중분광 영상 포함)

가오징-1 / 슈퍼뷰-1 (01, 02, 03, 04)은 중국 사웨이 측량 및 지도 기술 유한회사(China Siwei Surveying and Mapping Technology Co. Ltd.)가 운영하는 중국의 상업용 원격탐사 위성 군집이다. 이 네 개의 위성은 530km 고도에서 운용되며, 동일 궤도 상에서 서로 90° 위상차를 두고 배치되어 12km 폭의 영역에 대해 0.5m의 팬크로매틱 해상도와 2m의 다중분광 해상도를 제공한다.^[22]^[23]

7. 단점

지구 표면이 매우 넓고 해상도가 비교적 높기 때문에, 위성 사진 데이터베이스는 방대한 크기를 가지며 원시 데이터로부터 유용한 이미지를 생성하는 영상 처리를 수행하는 데 상당한 시간이 소요될 수 있다. 영상 줄무늬 제거와 같은 전처리가 필요한 경우도 있다. 사용된 센서의 종류나 기상 조건에 따라 이미지 품질이 크게 좌우되기도 한다. 예를 들어, 산 정상처럼 항상 구름이 끼어 있는 지역은 선명한 위성 사진을 얻기 어렵다. 이러한 이유로 공개적으로 이용 가능한 위성 이미지 데이터 세트는 종종 시각적 또는 과학적, 상업적 용도를 위해 제3자에 의해 추가적인 처리 과정을 거치게 된다.

상업용 위성 사진을 제공하는 회사들은 이미지를 퍼블릭 도메인으로 공개하거나 단순히 판매하지 않는다. 대신 이미지를 사용하기 위해서는 별도의 라이선스를 취득해야 한다. 이는 상업용 위성 이미지를 활용한 파생 저작물 제작에 제약이 따를 수 있음을 의미한다.

또한, 위성 사진으로 인해 자신의 사유지 등이 노출되는 것을 원하지 않는 사람들로부터 개인 정보 보호에 대한 우려가 제기되기도 한다. 구글 지도와 같은 서비스는 이러한 우려에 대해 "구글 지도에 표시되는 이미지는 특정 지리적 위치를 비행하거나 지나가는 사람이 볼 수 있는 것과 다르지 않다"고 설명하며 입장을 밝히고 있다.^[24]

참조

_[1] 간행물 The First Photo From Space http://www.airspacem[...] Air & Space Magazine 2006-11-01
_[2] 웹사이트 50 years of Earth Observation http://www.esa.int/e[...] European Space Agency 2007-10-03
_[3] 웹사이트 First Picture from Explorer VI Satellite https://web.archive.[...] NASA
_[4] 웹사이트 When was the Landsat 9 satellite launched? https://www.usgs.gov[...] United States Geological Survey 2021-10-25
_[5] 간행물 Anomaly Hunting with Satellite Images Center for Inquiry 2019
_[6] 서적 Introduction to Remote Sensing The Guilford Press 2002
_[7] 웹사이트 World's Highest-Resolution Satellite Imagery http://hothardware.c[...] HotHardware 2009-02-23
_[8] 웹사이트 ASTER Mission https://web.archive.[...] Jet Propulsion Laboratory
_[9] 뉴스 GeoEye launches high-resolution satellite https://www.reuters.[...] Reuters 2008-09-06
_[10] 웹사이트 Ball Aerospace & Technologies Corp. http://www.ballaeros[...]
_[11] 웹사이트 High Resolution Aerial Satellite Images & Photos http://worldview3.di[...]
_[12] 웹사이트 Pléiades Neo https://www.intellig[...]
_[13] 뉴스 Planet Labs Buying BlackBridge and its RapidEye Constellation https://spacenews.co[...] Space News 2015-07-15
_[14] Youtube Will Marshall: Tiny satellites that photograph the entire planet, every day https://www.youtube.[...] 2014-11-18
_[15] 뉴스 With 2 More Cubesats in Orbit, Earth-imaging Startup Planet Labs Ships Next Batch of 28 to Wallops https://archive.toda[...] spacenews.com 2013-11-26
_[16] 뉴스 US start-up to launch record number of satellites http://www.ft.com/cm[...] ft.com 2013-11-26
_[17] 웹사이트 Planet Labs website http://planet.com Planet.co
_[18] 뉴스 Start-up Profile: Skybox Imaging https://spectrum.iee[...] IEEE Spectrum 2013-05-01
_[19] 뉴스 Google Closes Skybox Imaging Purchase http://www.satellite[...] Via Satellite 2014-08-05
_[20] 웹사이트 High-Performance Satellites https://web.archive.[...] Skybox Imaging
_[21] 간행물 Inside a Startup's Plan to Turn a Swarm of DIY Satellites into an All-Seeing Eye https://www.wired.co[...]
_[22] 웹사이트 GaoJing / SuperView – Satellite Missions https://directory.eo[...]
_[23] 웹사이트 GaoJing-1 01, 02, 03, 04 (SuperView 1) https://space.skyroc[...]
_[24] 뉴스 Catherine Betts told the Associated Press (2007) https://web.archive.[...] National Geographic 2007-03-12