차세대소형위성 2호(NEXTSat-2) SAR 한라산 12씬 — 엄밀센서모델 기하보정 산출물 설명

작성 2026-09-14 · 코드 /N2_InSAR/N2_Gemetric_Correction\Code · 산출물 …\Output · 파이썬 환경 conda activate isce2_snaphu

한 줄 요약. 한라산 LV1A SSC 12씬에 대해 궤도·타이밍만으로 거리-도플러 엄밀센서모델을 세우고, DEM 지형 시뮬레이션 정합으로 센서 편향(거리 +31 m, 방위 −0.6 ms)을 추정·보정한 뒤, 백록담 중심 6 km를 5 m 격자로 지오코딩했다. 절대 위치 ~5 m(Sentinel-1 교차검증 3~14 m), 씬 간 상대 위치는 미세정합 후 중앙 0.6 m · 최대 1.1 m.

1. 폴더 구조

경로내용
Output\baengnokdam\output\ ★최종 시계열용 타일. 10씬 × 5종(amp·int·dB·locinc·mask), 미세정합 적용(_coreg). 씬별 개별 GeoTIFF, 모두 동일 격자
Output\baengnokdam\미세정합 전 타일(센서모델+DEM만, 절대위치 기준), 그룹 스택(stack_AR_*, stack_ALDR_*), scenes.csv, 상대정합 검증 coreg_check.*, 썸네일
Output\geo\20250611 전체 스트립 지오코딩(10 m)·스트립정렬 클립·Sentinel-1 RTC 비교
Output\step0X_*검증 산출물: 풋프린트 GeoJSON, 씬별 편향 json/png, 12씬 결합조정 step08_joint.*
Code\라이브러리 n2reader · orbit · geometry · tropo · dem · simulate + 실행 step01 ~ step10

2. 격자와 파일 종류

모든 백록담 타일: EPSG:32652 (UTM 52N), 5 m, 1200 × 1200, 좌상단 E 267105 / N 3697115, 중심 = 백록담(126.5292°E, 33.3617°N). 파일명 <날짜>_<기하>_<종류>_utm5m_aoi6km[_coreg].tif

종류값단위용도
amp진폭 = √강도DN (~15,000)원본 I/Q 크기 척도. "원본값"이 필요할 때
int강도 = 평균(I²+Q²), 멀티룩 4×3DN²통계·평균 계산 (선형 평균이 맞는 물리량)
dB10·log₁₀(강도)dB (상대)시각화. σ⁰가 아님 — 보정상수 없어 씬 간 절대 비교 불가
locinc국지입사각 (DEM 경사면 기준)도지형이 만든 밝기 보정(γ⁰), 입사각 정규화
mask0 정상 · 1 레이오버 · 2 등돌린면(그림자) · 255 자료없음코드분석은 0인 화소만

amp² = int, 10·log₁₀(int) = dB — 세 밝기 파일은 같은 정보의 다른 척도다. 스택 파일의 dBn은 공통 유효화소 중앙값을 0 dB로 맞춘 정규화본이다.

3. 기하 표기와 그룹

표기뜻위성 위치 → 시선밝은 사면그룹
AR상승궤도(남→북) · 우측룩서쪽(황해) → 동쪽서향 사면AR
AL상승 · 좌측룩동쪽 → 서쪽동향 사면ALDR
DR하강궤도(북→남) · 우측룩동쪽 → 서쪽동향 사면ALDR
시계열은 반드시 같은 그룹 안에서. 그룹을 섞으면 밝은 사면이 좌우로 뒤집혀 지형 변화가 아닌 조명 변화가 보인다. 미세정합도 그룹별로 수행됐다(기준씬 AR=20250301, ALDR=20250104).

4. 씬 목록

촬영일(KST)기하그룹입사각AOI 커버편향 Δt_az [ms] / ΔR [m]미세정합 이동 (동, 북) [m]비고
2023-07-16ARAR24.3°0 %+0.214 / +34.05—AOI 밖
2024-02-29ARAR33.5°47 %+0.214 / +32.77-6.5, -6.3적설 100 % — 밝기 시계열 제외 권고
2025-01-04ALALDR21.4°100 %+0.442 / +32.39+0.0, +0.0
2025-01-10ALALDR25.1°0 %추정 불가 (육지 없음)—AOI 밖 · 편향 추정 불가
2025-03-01ARAR20.9°100 %+0.485 / +30.61-0.0, -0.0
2025-03-17ARAR31.3°100 %+0.037 / +32.36+1.6, +0.6
2025-03-29ALALDR31.0°100 %-0.563 / +30.40-0.1, +2.0
2025-04-02ARAR26.1°56 %+0.369 / +33.59-4.1, -5.2부분 커버
2025-04-03ALALDR21.5°37 %+0.059 / +30.58+2.7, -1.1부분 커버
2025-04-20DRALDR22.6°100 %-2.098 / +28.97-0.5, -1.8
2025-05-25DRALDR24.9°100 %-0.991 / +30.76-2.0, +0.4
2025-06-11ARAR32.6°100 %-0.423 / +32.94-0.2, -0.3

편향 = 헤더 기준 보정량(씬별 창 최소제곱, step07). 미세정합 이동 = 그룹 기준씬 대비 적용량(step10). 20230716·20250110은 보유 스트립 앞 절반에 백록담이 없어 AOI 타일이 비어 있다.

그림 1. 백록담 6 km 타일 10씬(마스크 0만 표시). 사선으로 잘린 3씬은 반쪽 스트립 경계.

5. 처리 절차

단계내용코드
1–2헤더 값(t0, dt, τ0, dτ) → 격자 ↔ (방위시각, 슬랜트거리). 상태벡터 60점(1 s) 4차 다항 보간 (값이 float32 양자화돼 0.3 m가 바닥)n2reader, orbit
3–5거리-도플러 3방정식: geo2rdr(제로도플러 뉴턴), rdr2geo(룩각 뉴턴 + DEM 반복), 룩사이드 판별geometry
6검증: 왕복정합 5e-4 px, 입사각·스와스폭·풋프린트 일치, 백록담 위치step02
7대류권 표준대기 모델(슬랜트 2.2~2.9 m) + DEM(Copernicus 30 m, EGM2008 +26 m) 지형 시뮬레이션과 실영상 멀티룩(30 m) 정합 → 창 단위 강건 최소제곱으로 편향 ± 표준오차tropo, dem, simulate, step03, step07
811씬 결합조정(4모수): 센서 상수 + DEM 지상오프셋 분리, 씬별 궤도오차 크기 추정step08
9역방향 지오코딩: 지도격자 → DEM 높이 → geo2rdr → 멀티룩 강도 샘플링. 국지입사각·레이오버 마스크 동시 생성. 5 m AOI 타일, 그룹 스택step04, step05, step09
10상대정합 검증(그룹 내 20쌍 상호상관) → 네트워크 최소제곱 미세정합 → _coreg 개별 타일step10
검증Sentinel-1 RTC(Planetary Computer) 동일 격자 리샘플 후 N2와 정합 — 같은 룩방향 씬으로만step06

6. 정확도

항목값근거
모델 자기일관성5.4e-4 pxrdr2geo→geo2rdr 왕복, h = 0/1000/2000 m
센서 거리편향 ΔR_s+31.15 ± 0.38 m11씬 4모수 결합조정 (step08). χ² 651 → 383
센서 방위편향 Δt_s-0.612 ± 0.239 ms (지상 -4.3 m)
DEM 지상오프셋동 +1.5 ± 0.9 m, 북 +4.8 ± 1.7 m
씬별 궤도오차(잔차 RMS)방위 ≈ 2.9 m, 거리 ≈ 1.3 m결합조정 단위분산 s0 = 4.6
절대 위치~5 mDEM 오프셋 잔여 + S1 교차검증
씬 간 상대 (모델만)중앙 2.8 m · RMS 5.2 m · 최대 11.1 m20쌍 상호상관, 부분커버·적설 씬이 큼
씬 간 상대 (미세정합 후)중앙 0.6 m · RMS 0.7 m · 최대 1.1 m재검증, 5 m 격자의 0.22 px

그림 2. 씬별 편향과 4모수 모델. 방위편향이 상승(위)/하강(아래)으로 갈리는 것이 DEM 북쪽 오프셋의 지문.

그림 3. 미세정합 전 그룹 내 씬 쌍 잔여 시프트. 원점 밖 점은 전부 20240229·20250402 관련.

Sentinel-1 교차검증 (20250611 vs S1 RTC, 동일 격자)

S1 씬궤도N2−S1 동 [m]북 [m]r
S1C_IW_GRDH_1SDV_20250425T213226…DES-46.5+0.40.20
S1C_IW_GRDH_1SDH_20250413T093003…ASC-54.3-12.00.24
S1C_IW_GRDH_1SDV_20250811T093011…ASC+13.6-3.80.29

S1 RTC 자체 정확도 ~10 m. 같은 룩방향(ASC)에서 3~14 m 일치. 하강(DES) 씬은 음영이 거울상이라 −46 m 가짜 오프셋 — 교차검증엔 같은 룩방향만 사용할 것. 편향 미적용 N2는 −54 m.

7. 사용 시 주의

8. 재현

conda activate isce2_snaphu
cd /N2_InSAR/N2_Gemetric_Correction\Code
python step01_grid_orbit.py [h5]          # 격자·궤도 체크포인트
python step02_geometry.py   [h5]          # 왕복정합·룰사이드·풋프린트 GeoJSON
python step07_lsq.py        [h5]          # 편향 (창 LS, 30 m)      ← step03 은 피크 1개 간이판
python step08_all_scenes.py               # 12씬 일괄 + 결합조정
python step09_stack.py --outdir ..\Output\baengnokdam        # 5 m 타일 + 스택 + 상대정합 검증
python step10_fine_coreg.py --outdir ..\Output\baengnokdam\output   # 미세정합 개별 타일
python step04_geocode.py [h5] --res 5 --center 126.5292 33.3617 --size 6   # 단일 씬 AOI 지오코딩
python step06_s1_reference.py --pass ascending --days 90 --s1date 20250413  # S1 교차검증

9. 남은 과제