• 대한원격탐사학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.139-151
• /
• 2022

오일샌드 채굴에 널리 이용되고 있는 증기 주입식 중력 배수(Steam-Assisted Gravity Drainage, SAGD) 공법은 지표의 변형을 야기하며, 이는 오일샌드 플랜트의 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 다양한 지질 재해의 원인이 되므로 지속적인 모니터링이 필요하다. 이 연구에서는 캐나다 앨버타의 Athabasca 오일샌드 지역에 대해 2016년부터 2021년까지 획득된 Sentinel-1 시계열 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 자료에 고정산란체 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR, PSInSAR)을 적용하여 SAGD 운용에 의한 지표변위를 관측하였다. 그리고 SAGD의 건설 및 확장을 Landsat-7/8 시계열 영상으로부터 파악하고, 이를 통해 SAGD의 원유 생산성에 따른 지표변위의 특성을 분석하였다. Athabasca 오일샌드 지역의 SAGD 및 그 주변에서는 레이더 관측방향으로 0.3-2.5 cm/yr의 지반융기가 관측된 반면, SAGD에서 수 km 이상 떨어져 있고 오일샌드 채굴의 영향이 없는 지역에서는 -0.3--0.6 cm/yr의 침하가 관측되었다. Landsat-7/8 시계열 영상 분석을 통해 2012년 이후에 건설되어 높은 생산성을 보이는 SAGD는 증기의 주입으로 인해 1.6 cm/yr 이상의 지반융기를 야기하는 반면에 더 오랜 기간 동안 운용되어 생산성이 상대적으로 낮은 SAGD에서는 증기 주입에도 불구하고 지속적인 원유 회수에 따른 사암의 압축 때문에 연간 수 mm의 매우 작은 융기가 발생함을 추정할 수 있었다. SAGD 및 그 주변을 제외한 대부분의 지역에서 관측된 침하는 동토층의 융해에 의한 점진적 지반침하로 추정되었다. 동토층의 침하를 고려할 때 SAGD 운용에 기인하는 지반의 융기는 관측된 것보다 더 클 것이라고 예상되었다. 이 연구의 결과를 통해 PSInSAR 기법이 극한지 오일샌드 SAGD의 생산성과 안정성 평가에 유용한 수단으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제34권2_1호
• /
• pp.283-293
• /
• 2018

본 연구에서는 두개의 SAR 위성(ALOS-1과 COSMO-SkyMed) 영상에 PSInSAR 기술을 적용하여 각기 다른 센서 특성에 따른 변위 관측 성능의 차이를 분석하였다. 수치지형도 레이어로부터 건물 레이어를 추출하여, SAR 위성 영상으로부터 추출된 PS를 건물구조물과 지표면에서 추출되는 PS로 분류하고 각각 밀도 분석을 수행하였다. 연구지역에서 추출된 PS의 밀도는 ALOS-1 PALSAR의 경우 $0.023point/m^2$, COSMO-SkyMed는 $0.1point/m^2$로 ALOS-1에 비해 4배 이상의 PS가 추출되었다. 또한, 건물에서의 PS 밀도뿐만 아니라 지면에서의 관측 밀도도 크게 증가하였다. ALOS-1 PALSAR의 평균 변위속도는 ${\pm}1cm/yr$ 이내의 값을 갖는 반면 COSMO-SkyMed의 경우 ${\pm}0.3cm/yr$ 이내의 매우 안정적인 값을 보이고 있다. 비록 동일 기간의 자료를 사용한 것이 아니기 때문에 정량적인 비교는 어렵지만, L-band에 비해 X-band SAR 시스템의 변위관측 정밀도가 매우 높다고 할 수 있다. X-band와 L-band SAR 영상 비교분석을 통해 지반침하, 싱크홀과 같이 도심지 지표면에서 유용한 신호를 획득하는 것이 중요한 연구에서 PS 관측 밀도 및 변위 관측 정밀도를 고려하였을 때 X-band SAR 자료가 매우 효과적이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.440-440
• /
• 2022

1970년대부터 집중 건설 된 우리나라의 다목적댐, 홍수조절댐, 용수전용댐 등의 대형 국가 수자원시설물들의 '고령화'가 급속히 진행되어 수리구조물에 대한 안정성을 주기적으로 파악할 수 있는 정밀안전모니터링 체계 구축이 시급한 시점이다. 주기적인 정밀안전모니터링 방법들 중에는 위성 등을 활용한 원격관측 기술들이 최근 시도되고 있다. 위성 영상레이더(SAR; Synthetic Aperture Radar)는 마이크로파 대역의 전자기파를 송·수신하는 능동센서로 날씨 및 주·야간에 영향을 받지 않고 지표면 관측이 가능한 장점이 있다. 특히, 고정산란체 영상레이더 간섭(PSInSAR; Permanent Scatterer Interferometry SAR)기법은 영상레이더 영상에서 긴밀도(coherence)가 상대적으로 높은 수자원시설물과 같은 고정산란체의 위상(phase) 정보를 이용하여 mm급의 측정민감도로 시계열 변위 분석이 가능하다. 또한, 여러 장의 InSAR 영상을 생성하였기 때문에 DEM 오차, 위성궤도 오차, 대기 성분에 의한 지연 오차 등을 보다 정밀하게 제거할 수 있는 장점이 있다 본 연구에서는 국내 중대형 수자원시설물의 정밀안전모니터링을 위하여 고정산란체 영상레이더 간섭 기법을 영암금호방조제, 영주댐, 소양강댐 등에 적용하여 시계열 변위 분석을 수행하였다. 2014년 11월부터 2022년 3월(현재)까지 획득된 Sentinel-1 SLC(Single Look Complex) 위성자료의 상승(Ascending) 궤도 126장 및 하강(Descending)궤도 187장을 각각 활용하였다. 두 위성궤도를 모두 활용하여 수직, 수평 변위 등 3차원 분석을 수행하였으며, 특히 소양강댐 GPS 관측 자료와 정확도 검증에서 연평균 2mm의 RMSE를 보였다. 이를 통해 위성 원격탐사 기술로도 댐, 보, 방조제와 같은 수자원시설물에 대한 시계열 변위 분석을 통한 댐 안전관리가 가능함을 보여주고 있다. 2025년 발사될 국내 C-밴드 SAR 탑재 수자원위성 개발을 통해 한반도 재방문주기를 단축시킴으로써, 한반도 전역의 수자원시설물 정밀안전진단체계 구축이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
• /
• 대한원격탐사학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.134-137
• /
• 2007

GB-SAR (Ground-Based Synthetic Aperture Radar) 시스템은 지상에서 안테나의 정밀한 일축 제어를 통해 합성 구경(synthetic aperture) 효과를 얻어 높은 해상도의 영상을 얻는 레이더 스캐너(Radar Scanner) 의 일종이다. GB-SAR는 장기간에 걸쳐 안정 적으로 마이크로파 영상 및 위상을 얻을 수 있기 때문에，SAR간섭기법(interferometry)을 통하여 비교적 안정된 산란체의 시간에 따른 변위를 cm 혹은 mm 정밀도로 정량적으로 얻을 수 있으며, 또한 긴밀도(coherence)를 통해 산란체의 안정성을 정성적으로 추출해 낼 수 있다. 이 논문에서는 GB-SAR 시스템의 개발을 소개하고 여러 가지 영상 획득 모드를 통하여 얻어진 SAR 영상， DInSAR, Cross-Track InSAR, ${\triangle}k-InSAR$, PSInSAR, 및 SAR Polarimetry 등 GB-SAR 시스템의 다양한 응용 가능성을 간략하게 보였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.21-34
• /
• 2013

Permanent Scatterer InSAR (PSInSAR) 기법은 단일 주영상을 가지는 간섭도를 사용하여, 안정적인 신호를 보내는 고정산란체를 추출하고 시간에 따른 지표변위를 계산한다. 그러나 산악지역과 같이 고정산란체를 추출하기 어려운 지역에서는 적용되기 어렵다. 또 다른 다중시기 간섭기법인 Small BAseline Subset (SBAS)은 기선거리가 짧은 다중시기 주영상을 가지는 간섭도를 이용하기 때문에 산악지역에도 효과적으로 적용될 수 있으나, 사용되는 간섭도의 절대 위상 복원이 적절히 수행되지 못했을 경우 정확한 지표변위 계산이 어렵다. 본 연구에서는 앞서 언급된 다중시기 간섭기법들의 단점을 극복한 Temporarily Coherence Point InSAR (TCPInSAR) 기법을 소개한다. 이 기법은 간섭도의 절대 위상 복원이 필요 없고, 기선거리가 짧은 다중시기 주영상을 적용한다. 기존의 두 다중시기 간섭기법에 비해 산악지역에서도 충분한 고정산란체를 추출하여 공간적인 지표변위 양상을 관측하기에 충분하고, 절대 위상 복원으로 인한 오차가 없는 시계열 변위를 얻을 수 있다. 본 연구를 위해 미국 알라스카 어거스틴 화산의 ERS-1과 ERS-2 SAR 자료를 수집하여, SBAS와 TCPInSAR 기법을 통해 1992년부터 2005년까지 발생된 지표변위를 관측하고 시계열 지표변위 결과를 비교하였다.

• 자원환경지질
• /
• 제38권4호
• /
• pp.381-394
• /
• 2005

목포시는 한반도 서남쪽에 위치한 연안도시로, 시 면적의 약 $70\%$가 바다를 매립하여 이루어진 도시이다. 매립에 의한 지반침하 현상이 여러 지역에서 빈번하게 보고되고 있음에도 불구하고 정량적인 관측이 거의 이루어지지 않았다. JERS-1 L밴드 SAR 위성에서 얻어진 26개의 영상을 이용하여 1992년 9월 25일부터 1998년 10월 4일 사이 목포시에서 발행한 침하량을 측정하였다. JERS-1 SAR 영상과 SRTM 3초 DEM을 이용하여 60여개의 간섭도를 작성하였다. 간섭도 관측결과 동명동, 하당동, 원산동 일대에서 지속적인 침하가 발생하였으며, 주요 침하 지역에서 침하속도는 4 cm/yr를 넘는 곳도 있다. 시간에 따른 침하 양상에 대한 분석을 보다 용이하게 하기 위해 고정산란체(PS)를 이용한 분석기법도 적용하였으며, 결과적으로 JERS-1 SAR 자료의 각 관측 시기에 대한 지표변위도를 구하였다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
• /
• 대한원격탐사학회 2004년도 Proceedings of ISRS 2004
• /
• pp.594-597
• /
• 2004

The ground subsidence that occurred in an abandoned coal mining area, Gaeun, Korea, was observed by using 25 JERS-1 SAR interferograms from November 1992 to October 1998. We estimated the subsidence on a subset of image pixels corresponding to point-wise permanent scatters (PSs) by exploiting a long temporal series of interferometric phases. The results were compared it with a distribution map of in situ examined crack level. PSs were identified by means of amplitude dispersion index and coherence of the interferograms. The measured subsidence rate represented the average velocity in a period of image acquisition and excluded complex nonlinear displacements such as an abrupt collapse. The mean line-of-sight velocity in the study area is 0.19cm/yr and an r.m.s. error is 0.18cm/yr. The center of the abandoned Gaeun coal mine (0.49cm/yr) and the area near to the Gaeun station (1.66cm/yr) were observed as most rapidly subsiding areas.

• 자원환경지질
• /
• 제37권5호
• /
• pp.509-519
• /
• 2004

JERS-1 L밴드 SAR 위성에서 얻어진 25개의 레이더간섭도를 이용하여 1992년 11월 5일부터 1998년 10월 1일 사이 경상북도 문경시 가은읍 폐탄광 일대의 지반 침하량을 측정하였다. SAR 영상에서 긴밀도가 높은 고정 산란체(PS: permanent scatterer)를 이용한 시계열 분석을 통해서 지반침하를 계산하였고, 현장조사된 균열등급 분포도와 비교하였다. 고정된 산란체는 1차적으로 진폭값과 간섭쌍의 긴밀도 영상을 이용하여 계산하였는데, 산악지역에 비해 도심지역에서 우세하게 선정되었다. 계산된 변위량은 붕락과 같은 급격한 비선형의 변위는 제외되고, 영상 획득 기간 내의 평균 변위량이다. 연구지역 내 계산된 주시방향으로의 평균 지표면 변위속도는 0.19cm/yr이고, 추정오차는 0.18cm/yr이다. 그리고 옛 가은 본갱의 중심부와 가은역 맞은편 일대에서 관측된 침하량은 0.49cm/yr, 1.66cm/yr로 연구지역에서 가장 뚜렷한 침하 양상을 보였다.

• 지질공학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.689-699
• /
• 2023

Assessing ground stability is critical to the construction of underground transportation infrastructure. Surface displacement is a key indicator of ground stability, and can be measured using interferometric synthetic aperture radar (InSAR). This study measured time-series surface displacement using permanent scatterer InSAR applied to Sentinel-1 SAR images acquired from January 2017 to June 2023 for the area around a deep underground expressway under construction to connect Mandeok-dong and Centum City in Busan, South Korea. Regions of seasonal subsidence and uplift were identified, as were regions with severe subsidence after summer 2022. To evaluate stability of the ground in the construction area, the mean displacement velocity, final surface displacement, cumulative surface displacement, and difference between minimum and maximum surface displacement were analyzed. Considering the time-series surface displacement characteristics of the study area, the difference between minimum and maximum surface displacement since June 2022 was found to be the most suitable parameter for evaluating ground stability. The results identified highly unstable ground in the construction area as being to the north of the mid-lower reaches of the Oncheon-cheon River and to the west of the Suyeong River at the point where both rivers meet, with the difference between minimum and maximum surface displacement of 40~60 mm.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권12호
• /
• pp.1031-1039
• /
• 2022

강우는 산사태와 밀접한 연관성을 지니는 수문 인자 중 하나로, 외력을 발생시켜 지반 안정성에 간접적으로 관여한다. 최근에는 지반 안정성에 직접적인 영향을 미치는 인자인 지하수위의 변동에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 강우, 지하수위와 지반 변위의 변동을 통해 변수간 관계성을 분석하고자 하였다. PSInSAR 기법을 사용하여 도심과 산지에서의 지반 변위 모의 결과를 도출하였고, 위성 기반 강우와 지점 기반 지하 수위 자료와 연계하여 시계열 기반 분석을 실시하였다. 고강도 강우에 대해 도심과 산지에서 모두 급격한 지하수위의 상승이 나타났으며, 무강우 및 저강우 기간에 대해 도심에서는 지속적인 감소 경향이 나타났다. 지하수위의 증가에 대해 산지에서는 6 mm 수준의 지반 침하가 관측되었으며, 이는 표토층의 토사 유출로 인한 결과로 보인다. 한편 도심에서는 다양한 결과가 나타났는데 지하수위 상승에 대한 지반 변위의 증가와 토양 뼈대의 확장으로 인한 결과로 볼 수 있으나, 지반 변위의 감소는 인위적 영향에서 기인된 결과로 보인다. 전반적으로 지하수위와 지반 변위 간 관계성이 일관되게 나타나지 않았는데, 이는 수문인자 외의 다른 영향인자로 인한 결과로 보인다. 두 인자 간 관계성에 영향을 미치는 환경 인자들이 추가로 고려된다면 관계성을 보다 면밀히 파악하는 데 기여할 수 있을 것으로 보인다.