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개발프로젝트 인공위성ㆍ우주선 ALOS (일본 육역관측기술위성) 시리즈
ALOS의 화상이 완성될 때까지(인터뷰)


ALOS의 화상이 완성될 때까지


2006년 1월에 쏘아 올린 육역관측 기술위성 「ALOS」는 「PRISM」(Panchromatic 입체시 센서)와 「AVNIR-2」(고성능 가시 근적외 방사계 2형) 2개의 광학 센서 외, 레이더를 이용해 주야·날씨에 상관없이 관측할 수 있는 이 PALSAR는 지진이나 홍수, 화산 분화 등의 대규모 재해 시 신속하게 정보를 제공하고 있으며 올해에 들어서는 노토반도 지진과 주에쓰 앞 바다 지진 등으로 계속해서 발표한 지각변동 그림이 여러 사람들에게 강한 임팩트를 주었습니다.
이 PALSAR의 지각변동 그림이 어떻게 만들어 졌는지에 대해 「ALOS」의 시마다 마사노부 사이언스 매니저에게 이야기를 들어 보았습니다.


발사 1년 반 만에 일본 전역을 커버

-「ALOS」에 탑재한 합성 개구 레이더 「PALSAR」는 지구를 돌면서 어떤 관측을 하고 있는지에 대해 여쭤보고 싶습니다. 발사로부터 1년 반 이상이 흘렀습니다. 현재 어느 정도의 관측을 이루어 놓았습니까?

시마다: 「ALOS」는 매우 높은 빈도로 관측하고 있습니다. 데이터량으로 말하면 매일 690 기가바이트 정도입니다. 그 중 약 반이 PALSAR의 데이터입니다. 지금까지 PRISM으로 67만 신, AVNIR-2로 27만 신, 그리고 PALSAR로 42만 신을 찍었습니다(2007년 7월 말 시점) 8만 신으로 지구 상의 육역을 커버할 수 있기 때문에 대개 5회 분 정도의 데이터를 축적하고 있는 셈입니다.

-전에 주에쓰 앞 바다 지진 때 PALSAR 데이터를 이용해 얼만큼의 지각변동이 있었는지 발표하여 본지에서도 그 화상을 소개하였습니다. 그처럼 「차분 간섭 처리」화상을 만들려면 지진이 일어난 후의 진원 지역의 데이터뿐만 아니라 지진이 일어나기 전 데이터도 필요 할 텐데요, 일본은 거의 전국의 데이터가 갖추어져 있다는 것이군요.

시마다: PALSAR는 전파를 방사하는 각도를 18단계로 바꿀 수 있습니다. 이것을 모두 이용할 때는 재해 시 등으로 보통 21.5도, 34.3도, 41.5도 이렇게 3가지 각도로 관측하고 있습니다. 단, 1회 관측으로 한 종류의 각도밖에 이용할 수 없습니다. 현재, 41.5도에서는 일본 전국의 90%을 커버합니다. 34.3도는 78%, 21.5도는 54%입니다(7월말 시점). 34.3도는 비교적 빠르게 일본 전국을 커버할 수 있기 때문에 어디서 지진이 일어나도 주에쓰 앞 바다 지진 때처럼 바로 지각변동 그림을 만들 수 있습니다.


궤도와 높이를 수정하여 노이즈를 제거

-8월 16일 페루 지진의 관측결과를 발표하였는데, 그럼 이 경우도 지진발생 전의 데이터가 있었다는 것이군요.

시마다: 네 그렇습니다. 지진이 일어나고 바로 검색 소프트를 이용해 과거에 그 장소를 어느 각도로 찍어 놓았는지를 조사하였습니다. 같은 각도의 데이터가 아니면 비교할 수 없기 때문입니다. 그 후, 지진 발생 후 가능한 한 빠른 시기에 새로운 데이터를 촬영하여 화상을 만든 것입니다.




2007년 8월 16일에 일어난 페루 지진의 관측결과.
청→황→적→청 순서의 색 변화는 지면이 융기하고 있음을 보여줍니다.
진원지 주변에서 최대 약 1.3m의 융기를 볼 수 있습니다.



-레이더는 위성과 지면과의 거리를 잽니다. 「차분 간섭 처리」라는 것은 지진 발생 전후의 거리 차로 지면이 움직인 양을 알아내는 방법이지요? 실제로 어떠한 처리를 하는 것입니까?

시마다: 먼저 2개 화상의 차를 측정합니다. 차라는 것은 PALSAR와 지면 사이의 거리 차입니다. 아주 조금 이지만 PALSAR가 관측한 데이터에는 PASAR과 지면과의 거리 정보가 포함되어 있습니다. 2개 화상의 차를 측정하면 이 차가 나오는 것입니다. 만약 인공위성이 46일마다 똑 같은 궤도를 날면 화상의 차에는 46일 간의 거리 차이, 즉 지면이 어느 정도 융기하였는지, 침강하였는지를 내포하고 있는 것입니다.

-그러나 그렇지 않다는 것이군요.

시마다: 네. 같은 궤도를 날게 하려고 해도 잘 되지 않기 때문에 그 궤도의 어긋남이 지각변동을 과장되게 보여주는 것입니다. 궤도가 어긋남으로써 작고 평행한 줄무늬(=궤도줄무늬)가 매우 많이 나타납니다. 게다가 궤도가 어긋나서 부차적인 줄무늬가 생깁니다. 지형이 높이를 가지고 있기 때문에 나타나는 줄무늬(=지형 줄무늬)입니다. 지금 일본에는 50m 공간 분해능으로 국토 지리원이 만든 수식 표고 모델이 있고 또한 남북 60도 이내의 전세계는 90m의 공간 분해능으로 미국의 제트 추진 연구소와 미국 측지기관이 만든 수식표고 모델이 있습니다. 이들을 이용해 인공위성을 컴퓨터 안에서 가상적으로 쏘아 올려 지형을 보정합니다. 마지막으로 궤도에 따라 고 정밀도 보정과 대기 중 수증기 영향을 수정하는 고차 보정을 합니다. 이 이외 전리층의 상태가 노이즈가 될 경우도 있습니다. 이 보정은 연구과제가 많아 아직 확립되지 못하였습니다. 마지막 궤도 보정까지는 컴퓨터가 사람 손을 거치지 않고 전자동으로 처리해 줍니다.






지각변동 영역 등을 집중적으로 관측

-일본 이외 지역에서는 주로 어떤 장소를 관측합니까?

시마다: 지각변동 영역이라면 환태평양 조산대, 오스트레일리아의 동쪽에서 타이완, 일본, 지시마 열도, Aleutian 열도, 알래스카, 미국 서부 캘리포니아 San Andreas 단층, 그리고 이번에 지진이 있었던 남 아메리카 대륙 서측입니다. 그리고 동남 아시아, 중앙 아프리카, 아마존의 3대 열대 우림, 시베리아, 알래스카, 캐나다 등의 북방림도 집중적으로 관측하고 있습니다.

-아마존의 삼림파괴 등은 PALSAR로 어떻게 촬영합니까?

시마다: 수목이 밀집된 곳은 밝게 보입니다. 벌채한 곳은 어둡게 찍힙니다. 그 밝기 정도는 수목이 어느 정도 있는 지를 보여주기 때문에 수목이 밀집하지 않은 곳이나 어린 나무가 자라는 곳 등도 볼 수 있습니다. 지금까지 벌채 등을 모니터하기 위해서는 광학 센서 카메라 화상을 이용해 왔지만 광학 센서로는 구름 아래가 보이지 않습니다.


아마존 나무의 높이를 측정하려는 시도

-아마존 주변은 특히 구름이 많은 곳이지요.

시마다: 레이더는 구름이 있어도, 밤에도 관측할 수 있습니다. 그래서 아마존의 열대 우림 상태를 PALSAR의 흑백화상으로 조사하려 합니다. 그리고 PALSAR로 나무의 높이를 재려는 시도도 하고 있습니다.

-그것은 어떤 의미를 가지고 있습니까?

시마다: 나무의 높이와 Biomass 양(생물량)에는 관계가 있습니다. Biomass 양을 자세히 관측하려는 것은 현재 세계적인 움직임입니다. 아마존의 수목 높이는 30m 정도입니다. 수목의 꼭대기에서 반사하는 전파와 지면에서 반사하는 전파를 계측하는데 PALSAR의 분해능이라면 계측할 수 있을 것으로 생각합니다.

-이 같은 아이디어는 처음부터 PALSAR를 개발할 때 이미 있었던 것입니까?

시마다: 저는 PALSAR 개발에는 이용자 입장으로 참여하였습니다. 아마 아이디어는 있었지만 실제로 해 보려던 것은 아니었을 거라고 생각합니다. 지구 관측 연구 센터는 10년 앞을 내다보며 새로운 이용법을 강구하려 합니다.

-PALSAR의 새로운 이용법으로 다른 도전은 없습니까?

시마다: 남극 얼음을 관측하려 합니다. 남극에는 얼음의 움직임이 특히 빠른 곳이 2군데 정도 있습니다. 남극 반도의 시작점에 있는 파인 아일랜드 빙하 등이 그렇습니다. 이 같은 곳을 정기적으로 관측할 수 있다면 남극에서 빙상이 어느 정도의 움직임이 있는지 알 수 있을 것입니다.

-PALSAR 데이터가 축적된다면 점점 새로운 것을 알아 낼 수 있겠군요. 정말 감사 드립니다.



출처: JAXA’s 016호.