백록담 기하보정 검증NEXTSat-2 X-band SAR · ESRI 위성영상 기준 중첩 · 2026-09-10

기하 QC

수체 탐지

방법·한계

2.1 px상대정확도 · 씬간 정합 10.6 m

4.3 px절대정확도 · 잔여 21.5 m

A·B 깜빡임을 켜고 분화구 림을 보세요. 무보정본은 ESRI 위성영상의 림에서 51~62 m (10~12화소) 어긋나고, 보정본은 겹칩니다. 어긋나는 방향은 아래 거리(근→원) 화살표 방향과 일치합니다 — 편향이 슬랜트거리 성분이기 때문입니다.

레이어 — NEXTSat-2

N2 SAR 표시 씬 10개 — 같은 궤도라도 입사각이 다르면 밝기·레이오버가 달라집니다 표시 방식

불투명도 85 %

나침반에 모든 기하 동시 표시 (A/R · A/L · D/R)

방위·거리 화살표는 지도 좌하단 나침반에만 표시됩니다(지도 위 고정 화살표는 SAR 판독을 가려 제거). 켜져 있는 SAR 레이어의 기하만 나오며, N2 와 S1 을 같이 켜면 둘 다 표시됩니다.

분화구 바닥 윤곽 (폐합요지 6.02 ha) 링 (바닥−링 dB 통계 영역) DEM 음영기복 (COP-30, 광원 북서 45°)

음영기복의 밝은 부분 = 북서를 향한 사면, 어두운 부분 = 남동을 향한 사면입니다(광원 방위 315°·고도 45°, 지표법선과 광원의 내적). 레이더 영상이 아니라 지오코딩에 쓴 그 DEM 자체를 그린 것이므로, SAR 의 지형 무늬가 이 음영과 겹치면 기하보정이 내부적으로 일관됨을 뜻합니다. 밝기는 조명 기하만 반영하고 후방산란과는 무관합니다.

ESRI 위성영상과 똑같이 보이지 않는 이유

보정이 잘 되어도 SAR 는 광학 위성영상과 같아 보일 수 없습니다. 겹침을 볼 때는 아래를 구분해 판단해야 합니다.

원인	크기	보정 대상인가
측면관측 레이오버·그림자	분화구 내벽	아니오 (물리)
조명방향 의존 밝기	사면별 수 dB	아니오 (물리)
스페클	σ 2.5~4.5 dB	아니오 (통계)
30 m DEM 의 급경사 표현 한계	국지 ~11 m	5 m DEM 필요
지상고정 절대 오프셋	21.5 m ≈ 4 px	CR/GCP 필요
ESRI 자체 위치오차·모자이크	수 m ~ 수십 m	기준의 한계

핵심: 잔여 지상고정 오프셋 21.5 m 때문에 완벽히 보정된 영상도 ESRI 위성영상과 약 4화소 어긋나는 것이 정상입니다. 이 성분은 전 씬 공통이라 씬끼리는 잘 맞습니다(2.1 px) — 그래서 A·B 깜빡임에서 보정본이 무보정본보다 ESRI 에 가까워지는지가 판단 기준이고, ESRI 와 화소 단위로 일치하는지는 기준(COP-30·ESRI)의 불확도 때문에 판단 근거가 못 됩니다.

또한 ESRI 영상은 다른 시기·다른 계절의 정사 모자이크입니다(적설·식생·그림자가 다름). 분화구 림처럼 시간에 안 변하는 지형 경계로 비교하고, 초지·적설 무늬로는 비교하지 마세요. 부분 커버 3씬(유효율 27~64 %)은 결측 경계가 직선으로 잘려 보이는데 이는 SBI 가 방위 앞쪽 절반만 담은 탓이며 기하 오류가 아닙니다.

관측 기하 — 상승 / 하강

기하군	씬	입사각	방위	거리	조명
상승 · 우측룩 (A/R)	5	20.9 ~ 33.5°	349°	79°	서쪽에서 조명
상승 · 좌측룩 (A/L)	3	21.4 ~ 31.0°	347°	257°	동쪽에서 조명
하강 · 우측룩 (D/R)	2	22.6 ~ 24.9°	191°	281°	동쪽에서 조명

방위 = 위성 비행방향(heading). 거리 = 지상거리 근→원 (= LOS 방위 + 180°). 상승은 거의 북향(347~350°), 하강은 남향(191°)이라 같은 지상 오프셋이 A/D 에서 영상 방위축 반대 부호로 나타납니다 — 이것이 센서 편향과 지상고정 오프셋을 분리한 원리입니다(3번 탭).

씬별 기하 (12씬 전체)

날짜	궤도/룩	입사각	방위	거리	유효%
20230716	A/R	24.3°	349°	79°	없음
20240229	A/R	33.5°	350°	80°	47
20250104	A/L	21.4°	347°	257°	100
20250110	A/L	25.1°	347°	257°	없음
20250301	A/R	20.9°	349°	79°	100
20250317	A/R	31.3°	350°	79°	100
20250329	A/L	31.0°	346°	256°	100
20250402	A/R	26.1°	349°	79°	64
20250403	A/L	21.5°	347°	257°	28
20250420	D/R	22.6°	191°	281°	100
20250525	D/R	24.9°	191°	281°	100
20250611	A/R	32.6°	350°	80°	100

유효% = 5 m 산출물의 유효화소 비율. 없음 2씬(20230716·20250110)은 SBI 가 방위 앞쪽 절반만 담아 백록담 라인이 파일에 아예 없습니다. 노란색 3씬은 부분 커버(20240229 46.8 % · 20250402 63.9 % · 20250403 27.5 %)로 산출물은 있으나 결측이 큽니다 → 총 10씬 사용.

레이어 — Sentinel-1 RTC

Sentinel-1 표시 영상 (고유 촬영 4일 · 10개) 불투명도 85 %

S1 RTC 10 m. Microsoft Planetary Computer 에 백록담 유효영상이 4 촬영일뿐이라 N2 12씬 중 5씬만 ±10일 내 매칭됩니다.
S1 은 RTC 제품에 기하 메타가 없어 나침반 값이 위성 제원 공칭값입니다 — 우측룩 고정, ASC 방위 347°·거리 77°, DES 방위 193°·거리 283°, IW 입사각 29~46°(화소별 미확인). N2 실측값(A/R 349°·79°, D/R 191°·281°)과 부합합니다.

씬간 상호정합 — 보정 변이 비교

보정 방식	중앙	최대	동일룩	룩교차
무보정	27.7	45.3	23.9	38.2
ΔR=−28.1 m (기존 production)	11.2	29.2	9.1	15.0
센서항만 (ΔR=−24.9, Δt=+0.662 ms)	11.2	29.2	11.2	10.6
센서 + 지상고정 D	11.2	29.2	11.2	12.1
씬별 시뮬정합 원값	10.6	25.5	10.6	10.6

단위 m. 같은 조명방향 씬쌍 20개, 5 m 격자 평활 xcorr ±14 px. 무보정·기존 production 행이 기존 발표값(27.7 / 11.2 m)을 정확히 재현하므로 동일 지표 비교입니다.

센서 편향 / 지상고정 오프셋 분리

모수	추정	1σ
ΔR 센서 슬랜트거리	-24.9 m	1.1
방위 편향 (센서)	+4.7 m	1.3
= Δt_az	+0.662 ms	0.178
D_E 지상고정 (동)	+9.3 m	2.4
D_N 지상고정 (북)	-19.4 m	1.2
\|D\| 크기 / 방위	21.5 m	154°

관측 20개(10씬×2성분), 미지 4, 조건수 3.2, 적합잔차 2.53 px.

씬별 절대 측정 (지형 시뮬 2D 정합)

씬	입사각	r_max	SNR	ΔR m	Δt ms
20240229 AR	33.6°	+0.594	10.0	-21.5	-0.98
20250104 AL	21.8°	+0.683	11.6	-30.8	-2.98
20250301 AR	20.5°	+0.668	11.0	-24.0	-1.83
20250317 AR	31.1°	+0.551	11.2	-24.8	-2.92
20250329 AL	31.3°	+0.612	13.3	-29.3	-1.81
20250402 AR	26.3°	+0.477	10.4	-24.3	-2.45
20250403 AL	21.2°	+0.674	10.1	-28.0	-2.79
20250420 DR	22.4°	+0.702	12.1	-31.0	+3.14
20250525 DR	24.7°	+0.689	12.0	-34.9	+2.94
20250611 AR	32.4°	+0.628	11.4	-25.0	-2.06

0.58 haS2 광학 최대 수면 (2025-05-26)

미검출N2 X-band · S1 C-band 둘 다

결론: 백록담 최저점(1837~1840 m)에 0.11~0.58 ha 의 얕은 습지성 수면이 실재했고(3시점 동일 위치, S2 수체화소 100 % 가 분화구 바닥 안), N2 X-band 와 S1 C-band 가 둘 다 검출하지 못했습니다. 기하보정 실패가 아니라 개방수면이 아니었기 때문입니다 — NDWI 최대 0.238(개방수면은 >0.4), Sen2Cor 수체분류(SCL=6)는 12시점 전부 0 px.

레이어 — 광학 · 수체

Sentinel-2 트루컬러 촬영일 (괄호 = 대응시킨 N2 씬 · 날짜차) 불투명도 100 %

NDWI 색상 (−0.3 … +0.4) S2 수면 (NDWI>0.1, 눈·구름 제외) N2 SAR 수체후보 (바닥 내 링−5 dB 이하)

두 색이 같은 자리에 겹치지 않는 것이 SAR 미검출의 시각적 증거입니다. 붉은 화소는 분화구 바닥 전역에 흩어진 스페클 하단꼬리이지 수면이 아닙니다.

시점별 판정

N2	S2	눈%	S2 수면 ha	NDWI최대	N2 바닥−링	N2 후보 ha	S1 바닥−링
20230716	20230706	0	0	0.050	—	—	-2.44
20240229	20240226	100	0	0.120	—	—	—
20250104	20250101	100	0	0.026	+2.62	0.57	—
20250110	20250121	100	0	0.019	—	—	—
20250301	20250225	100	0	0.039	+1.14	0.18	—
20250317	20250322	97	0	0.271	+0.39	0.13	—
20250329	20250401	43	0.11	0.266	+1.20	0.30	-1.10
20250402	20250401	43	0.11	0.266	+0.01	0.58	-1.10
20250403	20250403	38	0	-0.004	—	—	-1.10
20250420	20250416	100	0	0.057	+1.35	0.21	-3.74
20250525	20250526	0	0.58	0.238	+1.37	0.15	—
20250611	20250605	0	0.12	0.196	-0.02	0.21	—

바닥−링 단위 dB, 양수 = 바닥이 링보다 밝다. 물(정반사면)이면 X-band 에서 −10 dB 이상 어두워야 합니다. 8시점 전부 −0.02 ~ +2.62 dB 로 같거나 밝습니다. 표의 N2 두 열은 baengnokdam_water_5m.csv(무보정본 기준 발표값), 지도 오버레이는 기하보정본에서 같은 정의로 다시 계산한 값입니다(우상단 HUD).

가장 결정적인 쌍은 N2 2025-05-25 × S2 2025-05-26 (Δ+1일, 무설·무운) — 광학이 0.58 ha 수면을 명확히 보여주는데 N2 는 그 자리가 오히려 밝습니다(바닥−링 +1.37 dB).

미검출 원인: ① 얕고 탁한 습지성 수면이라 경면반사가 부족, ② 정상부(1950 m) 풍파로 표면 거칠기 증가, ③ 초지 사이에 흩어져 화소 내 혼합. 해상도(S1 10 m / N2 5 m)는 부차적입니다 — N2 5 m 로도 미검출이기 때문입니다.

따라서 백록담 수체 모니터링은 광학(S2, 5일 주기) 주력 + SAR 보조로 설계해야 합니다. 적설기(12~4월)는 광학·SAR 모두 판정 불가(적설 97~100 %)이므로 5~10월에 집중하고, SAR 로 굳이 보려면 입사각 35~40°·무풍·강우 직후를 노려야 합니다.

절대정확도를 어떻게 측정했나

슬라이드는 코너리플렉터 or GCP 직접 매칭을 적었지만, 제주에는 CR 이 없고 보유 정사영상· LiDAR 는 전부 태안입니다. 그래서 두 가지 대체 기준을 시험했습니다.

시도	기준	결과
step7b	DEM h>0.5 m 해안선, 다중타일 513개	강건잔차 28.8 m
step7c	+ 레이오버 반영 시뮬 육지마스크	1.2배 개선뿐
step7d	지형 면적기반 시뮬 강도영상	r 0.48~0.70 · 채택

해안선 GCP 는 제주에서 부적합입니다. 6모수 아핀/2모수 잔차비가 0.84~0.85 로 아핀에 흡수되지 않아 센서모델이 아니라 기준자료 오차임이 확정됩니다. 잔차와의 상관은 정합 일치율 −0.473 · 육해 대비 −0.354 가 지배하고 지형 기복은 +0.147 뿐 — 제주 해안의 X-band 육해 대비가 약하고 저입사각에서 부호가 뒤집혀 이진 정합이 실패합니다. 하강 2씬은 해가 아예 나오지 않아 상승/하강 분리도 막힙니다.

채택한 방법: DEM 격자셀(5 m)을 편향 0 의 모델로 레이더 기하에 투영하고 영상 bin 당 누적 셀수를 셉니다. 여러 셀이 한 bin 에 겹치면(레이오버) 밝고, 셀이 0 이면 (그림자) 무자료가 되어 실제 SAR 의 기하 왜곡이 자동 재현됩니다. 이것을 관측 진폭과 2D 상관하면 거리·방위를 동시에 구속합니다(해안선의 개구 문제가 원리적으로 없음).

상승/하강 부호 분리가 핵심

방위 성분이 상승 8씬 중앙 −16.1 m, 하강 2씬 +21.7 m 로 부호가 뒤집힙니다. 센서 시각편향은 영상공간 고정이라 A/D 에서 같은 부호여야 하므로, 뒤집히는 성분은 지상 고정(기준 DEM 수평오차 + 궤도 위치오차)입니다.

	센서	지상고정
(A+D)/2 · (A−D)/2	+2.8 m	−18.9 m
4모수 최소제곱	+4.7 ± 1.3 m	21.5 m

기존 문서의 “방위 편향 −43.7 m, 미결정 ±52 m”는 이 지상고정 성분을 센서 편향으로 오인한 값입니다. 그래서 적용하면 상승×하강이 38.2 → 70.2 m 로 악화됐습니다.

검증의 반증가능성

지상고정 성분 D 는 전 씬 공통이므로 씬간 상호정합을 바꾸지 않아야 합니다. 실제로 센서항만 적용(11.2 m)과 센서+D 적용(11.2 m)이 동일했습니다 — 분리가 물리적으로 옳다는 독립 증거입니다.

남은 한계

항목	현재	필요
절대정확도	21.5 m (상한)	CR 또는 정사영상 GCP
D 의 성분 분해	불가	동일 (DEM vs 궤도)
상대 잔여 DEM 성분	11.2 m 내	5 m급 DEM

21.5 m 는 센서 성능이 아니라 상한입니다. COP-30 수평오차(공표 CE90 6 m)와 궤도 위치오차가 섞여 있고 이 자료만으로는 분리할 수 없습니다. CR 1기 또는 제주 정사영상이 있으면 이 항이 관측량이 되어 절대정확도가 1~3 m 로 확정됩니다.

산출물

n2/geometry_qc_report.md 통합 보고서
n2/coast_gcp/simamp_match.csv 씬별 절대 측정
n2/coast_gcp/separate_report.md 4모수 분리 + 검증
n2/coast_gcp/residual_anatomy.md 해안선 잔차 해부
n2/work/step7d_simamp_match.py, step8d_separate_validate.py 재현 코드
n2/work/build_viewer_html.py 이 뷰어 빌더