KR102086323B1 - ＰＳＩｎＳＡＲ 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법 - Google Patents

Abstract

PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법이 제공되며, 센티넬(Sentinel) 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델을 이용하여 위성영상인 원본영상의 서브셋(Subset) 영상으로 변환하고, ENVI(ENvironmental Visualizing Image) 포맷으로 임포트(Import)하는 단계, 서브셋 영상 및 ENVI 포맷을 이용하여 PS 연결 그래프(Permanent Scatterer Connection Graph)를 생성하여 마스터(Master) 영상을 선택하는 단계, 마스터 영상과 적어도 하나의 슬레이브 영상 간의 간섭도(Interferogram)를 생성하는 단계, 위성영상이 촬영된 적어도 하나의 영역의 지표변위가 기 설정된 허용오차범위를 초과하는 것으로 설정된 경우, 기 세팅된 적어도 하나의 파라미터를 조정하여 고정 산란체(Permanent Scatterer)를 추출 및 추적하는 단계, 및 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링하는 단계를 포함한다.

Description

ＰＳＩｎＳＡＲ 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법{METHOD FOR PROVIDING AUTOMATIC MONITORING SERVICE WITH CONTINUITY OF SENTINEL SATELLITE IMAGERY BASED ON PERMANENT SCATTERER INTERFEROMETRIC SYNTHETIC APERTURE RADAR}

본 발명은 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법에 관한 것으로, 센티넬 위성영상으로부터 위상차를 이용하여 지반변위를 연속성을 가지도록 모니터링할 수 있는 방법을 제공한다.

영상 레이더(Synthetic Aperture Radar: SAR)는 기상조건이나 주야에 관계없이 전천후로 광범위한 지역의 영상을 고해상도로 얻을 수 있는 능동형 전자파 레이더 센서이다. 최근 세계적으로 위성 SAR는 유사 이래 가장 많은 저궤도 소형 SAR 위성들을 발사함에 따라 비로소 저궤도 위성 SAR 전성기로 진입하게 되었다. SAR를 이용한 영상 레이더 간섭법(Interferometry)은 두 SAR 자료간의 위상차를 계산하여 지구표면의 3차원 정보를 추출하는 기술이다. 이 기술은 지진, 산사태, 화산활동과 같은 지질재해에 의한 지표변위나 지하시설물 건설, 지하수 유출 등에 의한 인위적인 지반 침하를 관측하는데 매우 효과적인데, 많은 시간과 비용이 소모되는 현장 측량에 비해 훨씬 경제적이며 또한 광범위한 지역에 대해 높은 공간해상도를 가지고 시간에 따른 변화를 측정하는데 용이하기 때문이다. InSAR를 이용한 대표적인 지표변위 관측기법에는 차분간섭기법(Differential Interferometric SAR, DInSAR) 및 지표의 고정산란체(Permanent Scatterer)를 이용한 PS 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR, PSInSAR)이 있다.

이때, 화산활동을 분석하기 위하여 InSAR를 이용하는 방법이 연구 및 개발되었는데, 이와 관련하여 선행기술인 한국등록특허 제10-1724890호(2017년04월07일 공고)에는, 레이더 기반 위성영상으로부터 간섭 무늬를 생성하는 레이더 위성 영상 처리 구성, 간섭 무늬에 대해 시계열 처리하여 화산 표면의 평균 지표변위 맵을 표시한 평균 지표변위 맵 이미지를 생성하는 구성, 평균 지표변위 맵 이미지를 쌓는 작업을 수행하는 이미지 스태킹 단계 및 이미지 스태킹을 통해 합성된 간섭 무늬를 분석하여 상기 평균 지표변위 맵에서 화산 소스의 위치 및 부피의 변화량을 계산하고, 변화된 소스의 위치 및 부피를 반영하여 최적의 모델을 생성하는 구성이 개시되어 있다.

다만. 상술한 구성은 InSAR를 이용함으로써 기상변화나 대기변화 등에 강건하지 못한 특성을 가지며, 무엇보다 PSInSAR를 이용하여 위성영상 자체를 분석하는 것이 아니라, 이미 분석된 결과를 지도에 표시하는 디스플레이 과정만을 기술하고 있으므로, 상술한 구성을 이용한다고 할지라도 PSInSAR 과정을 도출할 수 없다. 또한, 하나의 영상 파일이 수 기가바이트를 초과하는 경우가 대부분인데 이를 비교하고 분석하기 위한 컴퓨팅 자원 및 인프라를 구비하는 것은, 비용 및 자원의 낭비로 이어진다. 따라서, 일반적인 사양의 서버에서도 위성영상을 분석하여 궁극적으로 지표변위를 간섭이나 오차를 최소화하며 도출할 수 있는 플랫폼의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 일 실시예는, 그래픽카드에서 위성영상의 분석이 처리되도록 초기 세팅을 실시한 후, 각 지역별로 설정된 주기에 따라 기 수집된 위성영상을 임포트하고, 기 설정된 포맷으로 변환한 후, 마스터 영상 및 슬레이브 영상 간의 위상차를 이용하여 고정 산란체를 기준으로 지표변위를 추적 및 모니터링할 수 있으며, PS를 기준으로 위상변화를 분석함으로써 도심지역을 중심으로 지반변위를 측정할 수 있으며, 병렬처리연산이 가능한 그래픽카드를 이용함으로써 컴퓨팅 자원 및 네트워킹 자원의 변경없이도 처리가 가능함은 물론, 처리시간까지 단축시킬 수 있는, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법을 제공할 수 있다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 센티넬(Sentinel) 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델을 이용하여 위성영상인 원본영상의 서브셋(Subset) 영상으로 변환하고, ENVI(ENvironmental Visualizing Image) 포맷으로 임포트(Import)하는 단계, 서브셋 영상 및 ENVI 포맷을 이용하여 PS 연결 그래프(Permanent Scatterer Connection Graph)를 생성하여 마스터(Master) 영상을 선택하는 단계, 마스터 영상과 적어도 하나의 슬레이브 영상 간의 간섭도(Interferogram)를 생성하는 단계, 위성영상이 촬영된 적어도 하나의 영역의 지표변위가 기 설정된 허용오차범위를 초과하는 것으로 설정된 경우, 기 세팅된 적어도 하나의 파라미터를 조정하여 고정 산란체(Permanent Scatterer)를 추출 및 추적하는 단계, 및 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링하는 단계를 포함한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 그래픽카드에서 위성영상의 분석이 처리되도록 초기 세팅을 실시한 후, 각 지역별로 설정된 주기에 따라 기 수집된 위성영상을 임포트하고, 기 설정된 포맷으로 변환한 후, 마스터 영상 및 슬레이브 영상 간의 위상차를 이용하여 고정 산란체를 기준으로 지표변위를 추적 및 모니터링할 수 있으며, PS를 기준으로 위상변화를 분석함으로써 도심지역을 중심으로 지반변위를 측정할 수 있으며, 병렬처리연산이 가능한 그래픽카드를 이용함으로써 컴퓨팅 자원 및 네트워킹 자원의 변경없이도 처리가 가능함은 물론, 처리시간까지 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 시스템에 포함된 자동 모니터링 서비스 제공 서버를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스에서 이용되는 SAR 및 산란 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 시스템에 포함된 각 구성들 상호 간에 데이터가 송수신되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 과정을 실행하기 이전에 분석환경을 파악하고 세팅하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 과정 중 위성영상을 수집하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4의 과정 중 PSInSAR 분석을 실시하기 위한 프로그램 및 분석 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 도 4의 과정이 실행된 후 수직 및 수평 방향의 변위를 추가적으로 산출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.

본 명세서에 있어서 단말, 장치 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말, 장치 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말, 장치 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.

본 명세서에서 있어서, 단말과 매핑(Mapping) 또는 매칭(Matching)으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는, 단말의 식별 정보(Identifying Data)인 단말기의 고유번호나 개인의 식별정보를 매핑 또는 매칭한다는 의미로 해석될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 시스템(1)은, 적어도 하나의 사용자 단말(100), 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300), 적어도 하나의 영상 제공 서버(400)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1의 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 시스템(1)은, 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 1을 통하여 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다.

이때, 도 1의 각 구성요소들은 일반적으로 네트워크(network, 200)를 통해 연결된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 사용자 단말(100)은 네트워크(200)를 통하여 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)와 연결될 수 있다. 그리고, 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)는, 네트워크(200)를 통하여 적어도 하나의 사용자 단말(100), 적어도 하나의 영상 제공 서버(400)와 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 영상 제공 서버(400)는, 네트워크(200)를 통하여 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)와 연결될 수 있다.

여기서, 네트워크는, 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 RF, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5GPP(5th Generation Partnership Project) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.

하기에서, 적어도 하나의 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시예에 따라 변경가능하다 할 것이다.

적어도 하나의 사용자 단말(100)은, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 관련 웹 페이지, 앱 페이지, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 센티넬 위성의 위성영상을 다운로드한 후 위성영상의 분석을 이용하여 지표변위를 시계열적으로 출력하는 단말일 수 있다. 이를 위하여, 적어도 하나의 사용자 단말(100)은 CPU 및 GPU을 포함하는 컴퓨팅 자원을 체크하고, 위성영상을 분석할 때 CPU 대신 GPU를 이용하여 연산하도록 세팅되는 단말일 수 있다. 다만, CPU로 세팅되어 연산하는 것을 배제하지는 않는다. 여기서, 적어도 하나의 사용자 단말(100)은, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 사용자 단말(100)은, 네트워크를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 사용자 단말(100)은, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다.

자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)는, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 웹 페이지, 앱 페이지, 프로그램 또는 애플리케이션을 제공하는 서버일 수 있다. 그리고, 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)는 자동 스케줄링 기능에 의해 수집된 위성영상을 분석을 위해 임포트하는 서버일 수 있다. 이때, 위성영상의 수집은 위성영상이 촬영되는 대로 바로 실행하면 되지만, 분석은 각 지역별로 수집되는 시기와 분석하는 시기가 다르기 때문에 별도로 임포트를 스케줄링하는 것이 요구된다. 따라서, 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)는, 분석되는 영역이나 지역의 스케줄에 따라 임포트를 진행하고, 임포트하면서 포맷 변환 및 모델링을 수행하여 산란 영역을 기준으로 비교를 진행하여 지표변위의 증감을 분석할 수 있다. 여기서, 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)는, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 영상 제공 서버(400)는, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 관련 웹 페이지, 앱 페이지, 프로그램 또는 애플리케이션으로 사용자 단말(100)에서 입력한 적어도 하나의 검색변수에 대응하는 적어도 하나의 위성영상을 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)로 전송하는 서버일 수 있다. 이때, 적어도 하나의 영상 제공 서버(400)는, 위성영상을 제공하는 페이지를 제공할 수 있는데, 예를 들어 페이지는 Copernicus Open Access Hub의 Web Map 페이지일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 적어도 하나의 영상 제공 서버(400)는, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다.

도 2는 도 1의 시스템에 포함된 자동 모니터링 서비스 제공 서버를 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스가 구현된 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)는, 임포트부(310), 선택부(320), 생성부(330), 추적부(340), 모니터링부(350), 설정부(360), 및 세팅부(370)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 모니터링 서비스 제공 서버(300)나 연동되어 동작하는 다른 서버(미도시)가 적어도 하나의 사용자 단말(100)로 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 애플리케이션, 프로그램, 앱 페이지, 웹 페이지 등을 전송하는 경우, 적어도 하나의 사용자 단말(100)은, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 애플리케이션, 프로그램, 앱 페이지, 웹 페이지 등을 설치하거나 열 수 있다. 또한, 웹 브라우저에서 실행되는 스크립트를 이용하여 서비스 프로그램이 적어도 하나의 사용자 단말(100)에서 구동될 수도 있다. 여기서, 웹 브라우저는 웹(WWW: world wide web) 서비스를 이용할 수 있게 하는 프로그램으로 HTML(hyper text mark-up language)로 서술된 하이퍼 텍스트를 받아서 보여주는 프로그램을 의미하며, 예를 들어 넷스케이프(Netscape), 익스플로러(Explorer), 크롬(chrome) 등을 포함한다. 또한, 애플리케이션은 단말 상의 응용 프로그램(application)을 의미하며, 예를 들어, 모바일 단말(스마트폰)에서 실행되는 앱(app)을 포함한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 각 구성을 설명하기 이전에, 본 발명의 배경이 되는 개념을 간단히 언급한다. 여기서 언급된 내용 및 개념들은 이하 도 2를 설명하면서 중복하면서 설명하지 않는다.

InSAR(Interferometry SAR))는 일반적인 SAR(Synthetic Aperture Radar) 기술과 간섭기술의 종합 기술이며, 적용 방법은 동일한 산란체로부터 얻어지는 두 개 이상의 SAR 자료의 위상정보를 이용하여 정밀한 지형고도(DEM) 혹은 지표면의 미세변위를 구하는 기술이다. 이 위상정보를 이용한 지표변위 측정은 센티미터 또는 밀리미터 단위의 정밀도를 제공한다. InSAR 기법을 이용한 DEM 제작은 두 개의 SAR 영상간의 영상정합, 부영상의 재배열, 위상 언래핑(Unwrapping), 지오코딩(Geocoding) 과정 등이 주요한 자료처리 단계이며 이들 단계에 대한 연구들이 주로 수행되고 있다. 두 SAR 영상간의 영상정합 과정은 크게 진폭 상관계수를 이용하는 방법과 프린지(Fringe)의 명확도를 이용하는 방법이 사용된다. 진폭상관계수가 일반적으로 사용되는 방법이나, 경사가 완만한 지역에서 진폭영상에서의 밝기 값의 변화가 거의 없는 경우 프린지 명확도를 이용하는 방법이 효과적이다. 두 가지 방법 모두 널리 사용되고 있지만, 고해상도 SAR 영상은 기존의 방법과 달리 두 SAR 영상간의 영상정합을 위해서 지형에 의한 영향을 고려하여야 한다. 따라서 최근의 고해상도 SAR 자료를 위한 영상정합은 기하학적 영상정합(Geometric Coregistration) 알고리즘을 고려하여야 한다. 영상정합결과를 이용하여 부영상을 재배열하면 두개의 SAR 자료의 위상차를 계산함으로써 간섭도(Interferogram)을 구할 수 있게 된다.

DInSAR(Differential Interferometric SAR)의 개념은 두 개의 SAR 영상으로부터 작성된 간섭도 안에 포함되어 있는 지형, 지표변화 및 대기효과 등에 의한 잡음을 분리함으로써 지형의 변화를 센티미터 급으로 관측하는 기술이다. 즉, 지형의 위상을 제거함으로써 남아있는 위상으로 관측된 시간 사이의 지표의 변위를 측정할 수 있다는 이론이다. PSInSAR(Permanent Scatterer InSAR) 기술은 시간적으로 비교적 안정된 고정 산란체(PS)만을 영상에서 추출하여 이들의 위상 변화를 통계적으로 추적해 나감으로써 지표 변위를 얻는 기술이다. 고정 산란체는 주로 도심지의 인공 구조물, 산악지역에서는 지표에 노출된 암석이나 송전탑과 같이 표면에서만 산란이 일어나고 움직이지 않는 물체가 주를 이룬다. PSInSAR는 전통적인 DInSAR 기술과 비교해서 관심 지역에서 획득된 거의 모든 SAR 영상을 활용할 수 있으며, 대기에 의한 영향을 효과적으로 제거할 수 있고 궤도의 기하학적 및 시간적 제약에 대해 자유롭다. 수십여 개의 SAR 영상을 이용한 시계열 분석이 용이하기 때문에 장기간에 걸쳐 발생하는 지표 변위 관측에 유용하다. 또한, 최근에는 비행방향으로의 변위를 정밀 관측할 수 있는 MAI(Multiple Aperture Interferometry) 기법이 개발되어 3차원 정밀 지표변위 관측에 관한 방법도 이용된다. SBAS(Small Baseline Subset) 기술도 개발되어 관측된 지표변형을 단순히 공간적인 지표변형 관측을 뛰어 넘어 시간과 공간적으로 정밀한 지표변형 관측이 가능하게 되었다.

한편, 지표면의 미세 변화를 탐지할 수 있는 CCD(Coherent Change Detection)는 두 영상의 긴밀도를 나타내는 긴밀도(Coherence) 값을 이용하는 기술이다. 이는 움직임이 없고 표면 산란만을 일으키는 표면에서는 매우 높은 긴밀도 값을 가지게 되는 반면 움직임이 많고 체적 산란을 일으키는 물체는 낮은 긴밀도를 갖게 되는 특징을 이용한 것이다. POLSAR(Polarimetric SAR)는 전자기파의 편광 현상을 이용하여 산란체의 특성을 보다 자세하게 알아내고 분류해 내는 기술이다. HH, HV, VH, VV의 네 가지 편광 조합의 신호는 산란 물질의 특성과 상태에 따라 매우 민감하게 반응하기 때문에 특정 물체의 인식과 구별에 있어 매우 효율적인 방법이다. 따라서 POLSAR 기술은 도심, 산림 및 바다 지역의 특징을 효율적으로 알 수 있다. 또, POLInSAR(Polarimetric InSAR) 기술은 완전 편파성(Full-Polarization)을 가지는 두 영상이 InSAR가 가능한 기선과 시간차를 두고 얻어졌을 경우 산란 행렬 및 산란 벡터의 공분산 행렬 등을 이용하여 적절한 연산을 통해 최적의 물리적 변수를 추출해내는 기술이다. 예를 들어 산림의 경우 나무의 높이, 지표의 고도, 식생의 밀도에 따른 체적 산란의 정도, 또한 각 편광별로 표면산란과 체적산란의 비율 등을 구할 수 있으며, 이를 물리적 역산을 통해 얻어낼 수 있다. POLSAR와 POLInSAR 기술은 목표물 탐지, 작물 모니터링, 산림 훼손 감시, 지표 피복 분류, 토양 수분,해빙, 유류 오염 등 SAR 활용 전반에 걸쳐 이용 가능하다.

상술한 개념을 바탕으로 이하에서 도 2를 설명하도록 한다.

임포트부(310)는, 센티넬(Sentinel) 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델(DEM)을 이용하여 위성영상인 원본영상의 서브셋(Subset) 영상으로 변환하고, ENVI(ENvironmental Visualizing Image) 포맷으로 임포트(Import)할 수 있다. 이때, ENVI는 IDL(Interactive Data Language) 프로그램 언어로 만들어진 자료 처리 및 분석 플랫폼인데, 기본적으로 ENVI는 영상, 그 중에서도 위성영상을 처리하고 분석하는 목적으로 이용되고, 레이더 영상을 처리하거나(SARscape), 라이다(Lidar) 자료를 처리(ENVI Lidar)할 수도 있다. 이때, 표준 포맷 파일은, 쉐이프 파일(Shape File)인데, 그 유형은 예를 들어, .shp, .shx, .dbf, .sbn, .sbx를 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. .shp는 기하학 정보를 저장한 파일이고, .shx는 기하학 정보의 인덱스를 저장한 파일이고, .dbf는 속성 정보를 제공하는 테이블 파일이고, .sbn은 공간 인덱스를 저장하는 파일이고, sbx는 공간 조인의 기능을 수행하거나 쉐이프 필드에 대한 인덱스를 생성할 때 필요한 파일이다.

이때, 위성영상은 레이더 기반 영상일 수 있지만, 광학 기반 영상을 배제하지는 않는다. 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR)는 전파를 방출하고 시선방향으로 후방 산란 되어온 에너지를 모아 방위방향으로 합성하여 영상을 생성하는 시스템이다. 능동 센서로, 밤낮에 관계없이 자료 획득이 가능하며, 파장이 긴 전파의 특성으로 구름 등도 투과가 가능하여 날씨의 영향을 적게 받는다. 상시 관측이 가능한 SAR 의 특성을 이용하여 주기적인 지표의 모니터링과 함께 재해 재난 발생의 예측 및 탐지가 가능하다. 이때, SAR 자료는 후방 산란된 신호의 진폭과 위상으로 구성될 수 있는데, 진폭은 후방 산란된 전파의 세기로 관측 대상의 산란체로서의 특성인 모양, 방향, 유전율 등에 의해 결정된다. 위상은 센서와 관측 대상 사이의 거리 정보를 나타내며, -π 에서 +π 의 값을 갖는다. 후방 산란 정도를 진폭으로, 대상과의 거리를 위상으로 기록할 수 있다. 파장의 총 개수는 측정하기 어려워 하나의 영상으로는 거리 정보의 파악이 어려워 두 개의 자료를 이용하여 동일 지역을 촬영한 두 영상의 위상 차를 통해 영상 간 상대적 거리를 얻어내는 레이더 간섭 기법(Interferometric SAR; InSAR)도 이용될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에서는, 두 개의 SAR 자료를 이용한 InSAR만 이용해서는 대기에 의한 지연 효과와 잡음 등에 의해서 원하는 변위의 측정이 어렵기 때문에, 장기간에 걸친 여러 장의 SAR 자료를 이용한 시계열 분석을 통해 통계적으로 오차를 줄여 변위를 효과적으로 추정할 수 있는 시계열 간섭기법을 이용하나, InSAR를 이용하는 것을 배제하지는 않는다.

선택부(320)는, 서브셋 영상 및 ENVI 포맷을 이용하여 PS 연결 그래프(Permanent Scatterer Connection Graph)를 생성하여 마스터(Master) 영상을 선택할 수 있다. 이때, 선택부(320)에서 PS 연결 그래프 내의 시간적 베이스 라인(Baseline) 및 물리적 베이스 라인을 체크할 수 있다. PSInSAR은 하나의 영상을 주영상(Master)으로 선택한 후 나머지를 부영상(Slave)으로 하여 간섭도를 제작할 수 있다. 이때, PSInSAR은 시간적으로 긴밀성을 떨어뜨리지 않고, 공간적으로 수직기선거리를 짧게 할 수 있는 주영상을 먼저 선정해야 한다. 간섭쌍들 간의 기선거리와 시간간격을 고려하여, 시공간적으로 중앙에 위치한 영상을 주영상으로 선정하게 되는데, 복수개의 차분간섭도를 이하와 같이 생성할 수 있다.

생성부(330)는, 마스터 영상과 적어도 하나의 슬레이브 영상 간의 간섭도(Interferogram)를 생성할 수 있다. 시차를 두고 얻어진 두 SAR 영상의 위상 차이로 만들어지는 간섭도(interferogram)를 분석하면 두 시기에 발생한 지형의 변화의 레이더 방향 성분을 수 센티미터 오차로 알 수 있다. 간섭도에는 지구타원체, 지형 고도, 지형 변화, 대기 변화 및 전기적 잡음과 같은 신호가 혼재되어 있는데, 정확한 궤도와 지형 고도 정보가 주어지면 지구타원체 및 지형고도에 의한 간섭도를 없앨 수 있으며, 이러한 기술을 차분 위상 기법(differential interferometry)이라 한다. 여기서 대기 변화에 의한 신호를 구분해 낼 수 있다면 이를 이용하여 지구조적 변화를 추출해 낼 수 있는데, SAR 시스템의 위상 측정 오차는 보통 수 밀리미터 이하이지만 다양한 오차의 혼재 및 보정 오차로 인하여 지반 변위 측정의 정확도는 보통 수 센티미터 정도로 알려져 있다. 차분 위상 기법은 화산 마그마의 이동에 따른 지반의 침하 및 융기, 지진을 전후로 한 지표면의 변위 매핑, 지하 수위 변동에 따른 지반 침하 및 빙하와 빙붕의 흐름 추출 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

추적부(340)는, 위성영상이 촬영된 적어도 하나의 영역의 지표변위가 기 설정된 허용오차범위를 초과하는 것으로 설정된 경우, 기 세팅된 적어도 하나의 파라미터를 조정하여 고정 산란체(Permanent Scatterer)를 추출 및 추적할 수 있다. 추적부(340)는, PSInSAR 프로세싱의 역산(Inversion) 처리 과정을 적어도 일 회 이상 실시할 수 있다. 센티넬 위성은, 레이더 기반 센티넬-1(Sentinel-1) 및 광학 기반 센티넬(Sentinel-2)를 포함할 수 있다.

이때, 관심 대상은 지표변위에 의한 위상변화이지만, 지형의 효과, 대기에 의한 지연 효과, 궤도 오차 그리고 잡음이 함께 포함될 수 있다. 기존의 InSAR를 이용할 때에도 지형의 효과는 미리 만들어진 수치표고모형(Digital Elevation Model; DEM)에 의해 제거가 가능하고, 궤도 오차는 위성에서 제공되는 위치나 자세 정보를 이용하여 보정이 가능하다. 복수의 SAR 자료를 이용하여 시공간적 긴밀도를 고려하여 선정된 마스터 영상을 기준으로 각각의 간섭도를 만든 후, 시간적으로 픽셀의 진폭 분산값(Amplitude Dispersion Index; DA)을 계산하여 일정 역치 값 이하의 픽셀을 찾아 고정 산란체 후보(Persistent Scatterer Candidate; PSC)로 선정할 수 있으며, DA의 정의는 DA = σ A/mA일 수 있다. 선정된 PSC 중 시간적으로 위상의 긴밀도를 고려하여 이차적으로 안정적 픽셀들을 산출하여, 픽셀들의 위상 값의 신뢰도를 높일 수 있다. 선택된 픽셀들에 통계적 보정을 거치면 기존 InSAR 에서는 구할 수 없었던 위상 값들의 추정이 가능해진다. 각 간섭도별 수직기선거리 값을 통하여 통계적으로 미리 만들어진 DEM의 오차에서 오는 위상의 추정이 가능하며, 시공간적 필터링을 통하여 대기에 의한 지연 효과와 잡음을 추정할 수 있다.

모니터링부(350)는, 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링할 수 있다. 모니터링부(350)는, 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링할 때, 벡터 분석기(Vector Analyzer)를 이용하여 지표변위를 모니터링할 수 있다.

설정부(360)는, 임포트부(310)에서 센티넬 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델을 이용하여 위성영상인 원본영상의 서브셋 영상으로 변환하고, ENVI 포맷으로 임포트하기 이전에, 센티넬 위성의 위성영상이 촬영한 적어도 하나의 영역 중 적어도 하나의 관심영역(Point of Interest)을 설정할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 관심영역이 포함된 씬(Scene)이 서브셋 영상 및 ENVI 포맷으로 임포트될 수 있다. 그리고, 설정부(360)는 센티넬 위성의 위성영상이 촬영한 적어도 하나의 영역 중 적어도 하나의 관심영역을 설정한 후, 고정 산란체 산출을 위하여 긴밀도 임계값(Coherence Threshold)의 증감을 설정받을 수 있다. 이때, 증감은 기 설정된 값일 수도 있고 사용자 단말(100)로부터 수동으로 설정된 값일 수도 있다.

세팅부(370)는, 임포트부(310)에서 센티넬 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델을 이용하여 위성영상인 원본영상의 서브셋 영상으로 변환하고, ENVI 포맷으로 임포트하기 이전에, 자동 모니터링 서비스가 구동될 사용자 단말(100)의 CPU 또는 GPU 정보를 확인할 수 있고, 사용자 단말(100)에서 자동 모니터링 서비스가 GPU에서 처리되도록 설정할 수 있다. 이때, GPU는 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 프로그래밍 인터페이스에 의해 자동 모니터링 서비스의 연산을 처리할 수 있다.

이하, 상술한 도 2의 자동 모니터링 서비스 제공 서버의 구성에 따른 동작 과정을 도 3 내지 도 8을 예로 들어 상세히 설명하기로 한다. 다만, 실시예는 본 발명의 다양한 실시예 중 어느 하나일 뿐, 이에 한정되지 않음은 자명하다 할 것이다.

도 3을 참조하면, SAR 데이터를 이용하여 영상화 한 후의 단계별 결과 이미지를 나타낸다. SAR의 진행 방향(Azimuth) 및 관측방향(Range)에 따른 압축(Compression)과 이동(Migration) 등의 과정이 포함되는데 이를 위해 푸리에 변환과 푸리에 역변환등의 연산이 필요하기 때문에 처리 속도도 일반 광학 영상에 비해 긴 편이다. SAR의 가장 큰 장점은 상술한 바와 같이 2 장 이상의 영상을 이용하여 위상분석을 할 경우 발휘된다. 간섭법(Interferometry)은, 2 개의 영상 중 하나를 기준파(Reference Wave)로 두고, 동일한 센서를 통해 동일한 지점에서 신호를 얻을 경우 발생하는 위상차이를 통해 지표의 높이 혹은 센서와 대상체간의 거리 변화를 통한 지표면에서의 변위를 추출하는 과정을 설명한다.

위상차를 구하고, 이를 통해 높이 추출을 하는 경우가 바로 상술한 InSAR(Interferometric SAR), 지표 변위 추출이 목적인 경우를 DInSAR(Differential Interferometric SAR)라 한다. 지표 고도 추출이 목적인 경우 2 개 영상의 시간적 차이가 클수록 정확한 추출이 어렵기 때문에 하나의 위성에서 획득되는 시간 차이가 큰 영상들을 이용하지는 않고 다른 방식으로 데이터를 얻는다. 도 3은 PSInSAR의 베이스라인을 도시하는데 물리적 베이스라인과 시간적 베이스라인을 포함한다. 이때, 마스터 영상과 나머지 슬레이브 영상 간 간섭도를 생성하여 결과를 산출하고, 영상의 전체가 아닌 고정 간섭계를 중심으로 처리되기 때문에 처리시간이 상대적으로 짧다. PSInSAR 결과를 보면 안정된 신호로 판단되는 산란체에 대해서만 생성이 된 것을 알 수 있으며, 이러한 PS가 많은 경우 전체적인 경향을 확인할 수도 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 프로세싱을 위한 단계별 수행 과정이 도시된다. 본 발명의 일 실시예는, 특정 지점이나 도시에 대한 세밀한 분석이 아닌 한반도 전체에 대한 PSInSAR 적용 및 결과 확인을 목적으로 한다. SARscape는 ENVI(ENvironmental Visualizing Image)라는 원격 탐사용 소프트웨어 내에서 모듈 형태로 작동하며, ENVI와 SARscape는 모두 IDL(Interactive Data Language) 컴퓨터 언어로 개발이 되었다. ENVI와 SARscape의 많은 기능이 API로 제공되고 있기 때문에 IDL을 이용하여 필요한 기능을 찾아 적절히 배치하고 처리에 필요한 파라미터를 변수 형태로 입력해주면 된다. PSInSAR 처리를 위해 개발된 IDL 프로그램에서 대부분의 함수는 SARscape의 기능에 대한 것으로 구성되었고, 일부 IDL과 ENVI 자체적인 처리를 위한 함수도 포함되어 있다.

전체 과정 중 점선으로 표현한 부분을 기준으로 총 2개의 코드로 저장하고 실행하도록 설정하였다. 첫 번째 코드는 자동 수신되는 Sentinel-1A/B 데이터에서 한반도 내 특정 영역에 대해 잘라내고 해당 지역에 대해 저장하고, 두 번째 코드는 동일 지역에 대해 누적된 데이터를 이용하여 PSInSAR 기법을 적용하여 결과를 생성하게 된다. 두 개의 코드를 나누어 저장하고 실행하는 이유는 첫 번째 코드는 Sentinel-1A/B 데이터가 수신되는 날짜마다 수행되어야 하지만, PSInSAR 처리를 수행하는 코드는 각 지역에 따라 다른 주기로 수행되어야 하기 때문이다. 코드에 대한 주요 함수 및 기능에 대해서는 도 7a 및 도 7b에 기재된다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과정이 시작되기 이전에 각 사용자 단말(100)의 처리 장치를 변경하도록 세팅하는 과정을 도시한다. 본 발명의 모니터링 및 분석되는 과정은 사용자의 개입 없이 지속적으로 한반도에 대한 지표 변위 분석을 수행하도록 설계되었다. 하지만, 용량이 큰 SAR 데이터를 최소 20장 이상 다중으로 분석하기 위한 처리 시간이 오래 걸리기 때문에, 처리 시간을 최소화하고, 원활한 분석을 위해 Sentinel-1A/B 데이터를 이용한 PSInSAR 분석을 수행하는 국립재난안전연구원의 처리 서버에 대한 분석환경을 개선할 수 있다. 그래픽 처리 장치를 의미하는 GPU(Graphic Process Unit)는 2D는 물론 3D 등의 컴퓨터 그래픽을 처리하기 위해 만들어졌는데, 빠른 속도의 처리를 위해 병렬 처리 기술을 갖추고 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 일반적으로 고사양의 CPU가 8개의 코어를 가지고 있는 반면, GPU는 수천 개의 코어를 갖추고 있다. 본래 그래픽 처리 및 표출을 위해 제작된 GPU를 연산에 이용하기 위해서는, 처리하고자 하는 연산을 모두 3D 그래픽 변환인 것처럼 바꾸어 수행해야하는데 이에 대한 설정은 매우 까다롭고 복잡하여 그래픽 언어에 익숙하지 않다면 사용이 매우 어렵다.

이에 본 발명의 일 실시예에서는 도 5b와 같이 직관적인 UI/UX를 통하여 CPU 및 GPU 선택옵션을 제공할 수 있고, 이는 그래픽 카드를 이용할 경우 손쉽게 그래픽 카드를 이용해 연산을 할 수 있는 프로그래밍 인터페이스, 즉 CUDA(Compute Unified Device Architecture)가 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예서 PSInSAR 자동 처리를 위해 채택한 SARscape와 IDL은 CUDA 사용을 지원하기 때문에 CUDA 적용이 가능한 그래픽카드를 탑재한 컴퓨터에서 SARscape 처리를 할 경우 향상된 속도로 처리가 가능하다. 속도 차이는 도 5c에서 확인할 수 있는데, 데이터 크기 및 처리 파라미터 조건에 따라 차이가 발생할 수 있으나, SAR 데이터와 같은 대용량 데이터를 이용한 경우 GPU 사용 시 단순 CPU을 이용한 연산보다 최대 약 10배의 속도 향상이 발생함을 확인하였다.

도 6에서부터는 PSInSAR의 분석 결과를 도시하는데, PSInSAR 분석 과정 자체는 도 7a 및 도 7b와 같으므로 중복된 설명은 생략한다. 도 6a는 센티넬-1A 위성 촬영 경로, 프레임, 및 촬영횟수를 도시한다. 도 6b는 한 장의 센티넬-1이 포함하는 영상의 범위를 도시하고, 도 6c는 관심영역 선택과 이를 통해 추출되는 씬(Scene)의 예시를 도시한다. 도 7c는 한반도 전체 영역에 대한 PSInSAR 분석 범위 및 분석 결과가 나타나고, 분석 범위를 설정하기 위한 인터페이스가 도 7d와 같이 도시된다. 도 7e 및 도 7f는 넓은 면적을 한 번에 분석할 경우 PS 결과와, 2 장의 씬을 이용하여 얻은 PS 결과를 비교한다. 도 7a 및 도 7b로 PSInSAR 분석이 수행되고 나면, 도 7g와 같은 결과가 도시된다. 지반변위의 시계열적 분석은 도 7h에 도시된다. 추가적으로, 도 8a 내지 도 8c는 승교(Ascending)와 강교(Descending) 궤도에서 모두 측정된 지역에 대한 LOS 방향으로의 PSInSAR 결과를 이용한 수직 및 수평 성분 분석의 예시와 그 결과를 도시한다.

이와 같은 도 2 내지 도 8의 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법에 대해서 설명되지 아니한 사항은 앞서 도 1을 통해 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법에 대하여 설명된 내용과 동일하거나 설명된 내용으로부터 용이하게 유추 가능하므로 이하 설명을 생략하도록 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 시스템에 포함된 각 구성들 상호 간에 데이터가 송수신되는 과정을 나타낸 도면이다. 이하, 도 9를 통해 각 구성들 상호간에 데이터가 송수신되는 과정의 일 예를 설명할 것이나, 이와 같은 실시예로 본원이 한정 해석되는 것은 아니며, 앞서 설명한 다양한 실시예들에 따라 도 9에 도시된 데이터가 송수신되는 과정이 변경될 수 있음은 기술분야에 속하는 당업자에게 자명하다.

도 9를 참조하면, 자동 모니터링 서비스 제공 서버는, 센티넬(Sentinel) 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델을 이용하여 위성영상인 원본영상의 서브셋(Subset) 영상으로 변환하고, ENVI(ENvironmental Visualizing Image) 포맷으로 임포트(Import)한다(S9100).

자동 모니터링 서비스 제공 서버는, 서브셋 영상 및 ENVI 포맷을 이용하여 PS 연결 그래프(Permanent Scatterer Connection Graph)를 생성하여 마스터(Master) 영상을 선택한다(S9200).

자동 모니터링 서비스 제공 서버는, 마스터 영상과 적어도 하나의 슬레이브 영상 간의 간섭도(Interferogram)를 생성하고(S9300), 위성영상이 촬영된 적어도 하나의 영역의 지표변위가 기 설정된 허용오차범위를 초과하는 것으로 설정된 경우, 기 세팅된 적어도 하나의 파라미터를 조정하여 고정 산란체(Permanent Scatterer)를 추출 및 추적한다(S9400).

마지막으로, 자동 모니터링 서비스 제공 서버는, 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링한다(S9500).

상술한 단계들(S9100~S9500)간의 순서는 예시일 뿐, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상술한 단계들(S9100~S9500)간의 순서는 상호 변동될 수 있으며, 이중 일부 단계들은 동시에 실행되거나 삭제될 수도 있다.

이와 같은 도 9의 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법에 대해서 설명되지 아니한 사항은 앞서 도 1 내지 도 8을 통해 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법에 대하여 설명된 내용과 동일하거나 설명된 내용으로부터 용이하게 유추 가능하므로 이하 설명을 생략하도록 한다.

도 9를 통해 설명된 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법은, 단말기에 기본적으로 설치된 애플리케이션(이는 단말기에 기본적으로 탑재된 플랫폼이나 운영체제 등에 포함된 프로그램을 포함할 수 있음)에 의해 실행될 수 있고, 사용자가 애플리케이션 스토어 서버, 애플리케이션 또는 해당 서비스와 관련된 웹 서버 등의 애플리케이션 제공 서버를 통해 마스터 단말기에 직접 설치한 애플리케이션(즉, 프로그램)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 의미에서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법은 단말기에 기본적으로 설치되거나 사용자에 의해 직접 설치된 애플리케이션(즉, 프로그램)으로 구현되고 단말기에 등의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1. 자동 모니터링 서비스 제공 서버에서 실행되는 자동 모니터링 서비스 제공 방법에 있어서,
   자동 모니터링 서비스가 구동될 사용자 단말의 CPU 또는 GPU 정보를 확인하는 단계;
   상기 사용자 단말에서 상기 자동 모니터링 서비스가 GPU에서 처리되도록 설정하는 단계;
   센티넬 위성(Sentinel)의 위성영상이 촬영한 적어도 하나의 영역 중 적어도 하나의 관심영역(Point of Interest)을 설정하는 단계;
   고정 산란체(Permanent Scatterer) 산출을 위하여 긴밀도 임계값(Coherence Threshold)의 증감을 설정받는 단계;
   상기 센티넬 위성의 위성영상을 기 설정된 표준 포맷 파일 및 수치표고모델을 이용하여 상기 위성영상인 원본영상의 서브셋(Subset) 영상으로 변환하고, ENVI(ENvironmental Visualizing Image) 포맷으로 임포트(Import)하는 단계;
   상기 서브셋 영상 및 ENVI 포맷을 이용하여 PS 연결 그래프(Permanent Scatterer Connection Graph)를 생성하여 마스터(Master) 영상을 선택하는 단계;
   상기 마스터 영상과 적어도 하나의 슬레이브 영상 간의 간섭도(Interferogram)를 상기 고정 산란체를 중심으로 생성하는 단계;
   상기 위성영상이 촬영된 적어도 하나의 영역의 지표변위가 기 설정된 허용오차범위를 초과하는 것으로 설정된 경우, 기 세팅된 적어도 하나의 파라미터를 조정하여 고정 산란체를 추출 및 추적하는 단계; 및
   상기 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 GPU는 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 프로그래밍 인터페이스에 의해 상기 자동 모니터링 서비스의 연산을 처리하고,
   상기 적어도 하나의 관심영역이 포함된 씬(Scene)이 상기 서브셋 영상 및 ENVI 포맷으로 임포트되는 것인, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 표준 포맷 파일은, 쉐이프 파일인 것인, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브셋 영상 및 ENVI 포맷을 이용하여 PS 연결 그래프(Permanent Scatterer Connection Graph)를 생성하여 마스터(Master) 영상을 선택하는 단계에서,
   상기 PS 연결 그래프 내의 시간적 베이스 라인(Baseline) 및 물리적 베이스 라인을 체크하는 단계;
   를 포함하는 것인, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 추출 및 추적된 고정 산란체의 위상 변화에 기초하여 지표변위를 모니터링하는 단계는,
   벡터 분석기(Vector Analyzer)를 이용하여 지표변위를 모니터링하는 것인, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 센티넬 위성은, 레이더 기반 센티넬-1(Sentinel-1) 및 광학 기반 센티넬(Sentinel-2)를 포함하는 것인, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 위성영상이 촬영된 적어도 하나의 영역의 지표변위가 기 설정된 허용오차범위를 초과하는 것으로 설정된 경우, 기 세팅된 적어도 하나의 파라미터를 조정하여 고정 산란체를 추출 및 추적하는 단계는,
   PSInSAR 프로세싱의 역산(Inversion) 처리 과정을 적어도 일 회 이상 실시하는 단계;
   를 포함하는 것인, PSInSAR 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법.
   
9. 삭제
10. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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