우리의 일상에서 원격탐사(Remote Sensing)를 가장 쉽게 접할 수 있는 경우는 매일 뉴스시간의 끝머리에 나오는 일기예보 시간이다. 일기예보는 보통 구름의 위성영상을 보여주면서 내일의 날씨를 설명하는데 이것이 바로 원격탐사이다.
원격탐사는 멀리 떨어져 있는 대상물에 직접 접촉하지 않고 목표물에서 반사되는 빛 또는 전자파, 음파 등을 이용하여 목표물의 모양과 크기, 색깔 등을 감지해 물체의 특성을 알아내는 기술이다.
원격탐사를 사람의 눈에 비유하면, 사람의 눈은 멀리 떨어져 있는 사물을 보고, 뇌는 이를 인지하여 필요한 정보를 얻는다. 사람의 눈은 원격탐사에 사용되는 센서와 같은 역할을 하며, 사람의 눈과 두뇌는 깨어 있는 동안 늘 원격탐사를 하고 있는 것이다.
원격탐사는 센서를 어디에 탑재하느냐에 따라 인공위성과 항공기, 지상원격탐사 등으로 구분 할 수 있으나, 일반적으로는 인공위성영상을 이용한 정보의 해석기술을 의미한다.
◆산림조사 위한 원격탐사 활용
전통적으로 산림조사는 산림조사 전문가가 현장을 방문하여 조사하여 왔다. 그러나 산림은 분포면적이 넓고 사람이 접근하기 곤란한 험준한 지역과 오지가 많다. 따라서 다양한 종류의 산림정보를 얻기 위해서는 시간과 노력, 비용이 많이 소요된다.
그러나 원격탐사를 이용하면 인간이 접근하기 어려운 지역이라도 인공위성을 이용하여 사진을 촬영하기 때문에 넓은 지역에 대한 정보를 신속하게 획득할 수 있다.
이러한 이유로 산림분야에서 원격탐사 기술은 산림자원 및 식생조사, 임상도 및 식생도와 같은 산림지도제작, 산지재해관리 및 산림변화 모니터링, 산림토목 및 수자원 분야 해외 및 북한과 같은 접근불능지역의 산림조사, 국제환경협약을 위한 국가적 기반자료 등 폭넓게 사용되고 있다.
<그림 1>은 Landsat 위성영상을 이용하여 강원도 삼척시의 산불발생 전후의 식생변화를 모니터링한 것이다. 산불은 2000년에 발생하였으며 산불발생 전, 산불발생 1년 후, 2년 후의 식생상태를 각각 보여준다.
산림은 산불에 의한 피해가 발생할 위험에 항상 노출되어 있다. 원격탐사기술은 산불이 발생하였을 경우 피해를 줄이기 위한 목적에도 사용 될 수 있다.
예를 들면 원격탐사자료를 이용하여 획득한 공기 중 습도나 온도와 같은 기상정보를 이용하여 산불발생 위험도 등을 계산할 수 있다. 또한 위성영상을 이용하면 산불발생 현황과 같은 산불이 발생하였는지 여부도 탐지할 수 있다.
최근에는 해상도가 1m 또는 그 이하의 위성영상들이 제공되고 있어 과거에는 위성영상으로 탐지할 수 없었던 정보들을 더 상세하고 정확하게 탐지할 수 있게 되었다.
우리나라도 현재 다목적 실용위성 아리랑 2호를 운영하고 있다. 아리랑위성 2호의 주요 임무는 한반도 지역에서 발생할 수 있는 대규모의 자연 재해를 감시하고 각종 자원의 이용 실태를 파악할 수 있으며, 지리정보시스템(GIS)에 활용 가능한 고해상도의 지구 관측 영상을 제공하는 것이다.
◆원격탐사의 새로운 기술-라이다
최근에는 위성영상뿐만 아니라 항공기에 탑재한 라이다를 이용한 산림조사기법이 주목을 받고 있다. 라이다(LiDAR)는 센서로부터 목표물까지 레이저 광선이 이동하는 시간을 측정함으로써 목표물까지 거리를 측정하는 원리로 작동한다.
항공 라이다 센서는 한 번에 넓은 지역을 대상으로 레이저광선을 대량 방출하여 레이저 광선이 도달한 각 지점의 정확한 3차원 좌표 값을 얻기 위하여 위성측위시스템(DGPS)과 센서의 자세를 측정하는 관성항법장치(INS) 기술의 발달로 실용화되었다.
항공라이다를 이용하면 수고 측정, 수관폭 및 흉고직경의 추정, 임목 축적 및 바이오매스 등을 측정할 수 있다. <그림 2> 및 <그림 3>은 각각 항공라이다 자료를 이용한 산림지역의 종단면도와 수관에 떨어진 라이다 포인트를 이용하여 만든 수관의 모형을 보여준다.
◆원격탐사의 미래
최근 GIS는 유무선 통신기술, 위치추적기술, 영상기술 등 다양한 기술과 융합되어 새로운 기술로 발전 중에 있다.
특히 주목할 만한 것은 구글어스와 같이 영상지도를 배경으로 하는 Where 2.0이라 불리는 지리공간웹이라고 할 수 있다. 또한 기후변화 문제가 세계적 이슈로 대두되면서 국가적으로 신뢰성 있는 보고서를 제출하여야 한다.
교토의정서에서는 국가보고서의 수준을 세 가지로 정의하고 있는데 가장 높은 수준인 수준3에서는 반드시 공간적인 정보가 포함되어야 한다. 즉 토지이용 및 토지이용변화가 발생하는 총량뿐만 아니라 어디에서 변화가 발생하는지에 대해서도 보고를 하는 것이 가장 높은 수준인 것이다. 이러한 자료를 만들 수 있는 가장 효과적인 방법이 바로 원격탐사를 이용하는 것이다.
뿐만 아니라 청정개발체제(CDM)나 개도국의 산림전용 및 악화 방지(REDD) 계획 등에서도 원격탐사자료를 이용하여 모니터링하는 방법이 가장 현실적인 방법으로 논의되고 있다.
이와 같이 고해상도 위성영상, 항공사진 및 라이다 등 원격탐사탐사기술은 눈부시게 발전하고 있으며, 이러한 기술의 발전은 지금까지와는 또 다른 가치를 창출할 것으로 기대된다.