Landsat 시리즈는 30미터 급 해상도의 데이터를 무료로 다운로드 할 수 있다는 점에서 전세계적으로 가장 많이 사용되는 위성영상 데이터일텐데요, 과거 Landsat-5 TM(Thematic Mapper) 센서와 Landsat-7 ETM+(Enhanced TM) 센서가 많이 활용되었었다면, 2013년 Landsat-8이 발사된 이후에는 OLI(Operational Land Imager), TIR(Thermal InfraRed)센서가 많이 활용되고 있지 않나 싶습니다.
얼마 전 ExelisVIS 홈페이지에 Landsat-8의 OLI 센서의 밴드를 활용한 RGB 조합과 이를 통해 확인할 수 있는 정보를 요약해놓은 글이 올라와 이를 소개하고자 합니다. 원본 내용은 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다.
The Many Band Combinations of Landsat 8

단, 영상까지 고대로 쓰면 실례이기 때문에 국내 영상으로 대체하여 아래에 소개합니다. 국내와 ExelisVIS가 제공한 전지구 영상을 모두 감상하시면 이해가 더욱 빠르리라 생각합니다.

우선 OLI 및 TIR 센서의 밴드와 파장 정보는 아래 표로 확인하실 수 있습니다.

과거 TM과 ETM+ 센서에 비해 일부 파장대가 추가되었고, SWIR(단파적외선)영역과 TIR(열적외선) 영역은 각각 2개로 나눠졌습니다. 이 중 1-7까지의 밴드를 이용해 아래와 같은 RGB 조합 시, 특정 정보에 대한 확인이 가능하다고 합니다.

<4, 3, 2 조합>
사람의 눈으로 보는 것과 같은 조합입니다. 4, 3, 2 밴드가 각각 Red, Green, Blue에 대한 파장대 정보를 포함하기 때문입니다. 아래 그림은 우리나라의 남해를 중심으로 여수와 광양 일대를 나타내며, 측정일은 2014년 7월 10일입니다. google earth 영상을 통해 해당 지역을 확인하실 수 있습니다. 구름이 조금 포함된 게 아쉽습니다.

<5, 4, 3 조합>
동일 지역에 대한 동일 데이터를 5, 4, 3 조합으로 나타낸 영상입니다. 원격탐사를 전공하신 분들에겐 익숙한 영상이겠지만, 그렇지 않은 분들은 ‘우리나라가 왜 이리 붉게 물들었는가!’ 하실 수 있는 영상입니다. 5, 4, 3은 순서대로 Red, Green, Blue의 순서를 나타내는데 5번 밴드는 근적외선 영상으로 식생에서의 반사가 가시광역의 녹색 영역보다 강합니다. 그러므로 붉게 표현된 부분은 식생이 우세한 지역을 의미합니다. RGB 조합은 이렇듯 임의의 밴드에 원하는 색을 입혀 색 조합을 했을 때, 어떻게 표현되는지에 따라 해당 지역이 어떤 특성을 가지고 있는지를 파악하는 과정이라고 보시면 됩니다.

<7, 6, 4 조합>
7번과 6번 밴드는 모두 단파적외선에 해당하며, 4번 밴드는 가시광역의 적색 부분을 나타내며, 이 조합을 통해서는 도심을 확인할 수 있다고 합니다. 아래 영상은 군산과 논산 일대를 나타냅니다. 색 및 지형적 특징을 통해 산악 지형을 확인할 수 있고, 그 외 지역은 색을 통해 도심과 논/밭 지역을 구분할 수 있습니다.

<5, 6, 4 조합>
근적외선, 단파적외선, 그리고 가시광역의 적색에 대한 조합입니다. 해당 영상은 강원도 화천군과 화천댐 일대에 대한 2015년 1월 18일 영상입니다. 이 조합으로는 육지와 물, 그리고 얼음이 각각 녹색-주황색, 짙은 파란색, 자홍색으로 표현된다고 합니다. 일부 포함된 구름으로 인해 자홍색으로 표현된 부분이 얼음인지, 구름인지 판독이 모호한 점이 아쉽지만, 정북 방향을 향하고 있는 자홍색 영역은 주변의 자홍색이 없는 것으로 보아 얼음으로 판단할 수 있습니다.

<7, 5, 3 조합>
단파적외선, 근적외선, 그리고 가시광역의 녹색에 대한 조합으로, 첫 번째 표현지역이었던 남해를 중심으로 한 영역입니다 앞선 5, 6, 4 조합과 비슷하게 표현되나, 식생 지역이 더 선명한 녹색을 띄는게 특징입니다. NASA가 Landsat을 이용한 전 지구 모자이크를 수행할 때 이 조합을 사용한다고 합니다.

<6, 5, 2 조합>
단파적외선, 근적외선, 가시광역의 파란색에 대한 조합입니다. 앞선 7, 5, 3조합에서의 단파 적외선 파장대는 다릅니다. 아래 영역은 목포와 영암, 그리고 나주 지역을 나타냅니다. 이 조합으로는 농작물에 대한 확인이 가능하다고 하는데요, 영상에서 밝은 녹색으로 표현되는 부분으로 영상의 중앙과 중앙 상단에 영산강을 따라 형성되어 있습니다. 짙은 녹색의 산악지역과 자홍색으로 표현되는 나지와는 구분됩니다.

<7, 5, 2 조합>
산불지역을 확인할 수 있는 조합입니다. 다행이라고 생각하는데요, 산불 발생일 촬영 영상을 확인하지 못했습니다. 소개해드린 원본 페이지 영상을 확인해주시면 감사하겠습니다.

<6, 3, 2 조합>
식생이 없고, 노두가 드러나 있는 지역에 대해 이 조합으로 영상을 표현하면 해당 지역의 특징을 확인할 수 있다고 합니다. 그러므로 지질학 분야에서 환영할만한 조합인데요, 국내의 경우 산이나 논/밭 등의 식생이 포함되지 않은 지역을 찾기가 어려웠습니다. 역시 원본 페이지 영상을 확인해주시면 감사하겠습니다.

<5, 7, 1 조합>
다시 첫 번째 지역으로 돌아왔습니다. 5, 7, 1 조합인데요, 1번 밴드는 처음 쓰인 것 같습니다. 이 밴드는 주로 미세 먼지나 안개, 얕은 물 속을 확인하는데 사용한다고 합니다. 이 조합으로는 식생지역이 주황색으로 표현되며, 그 결과 아래 영상과 같이 식생과 물의 경계가 뚜렷하게 나타납니다.

최초 언급된 Landsat 8 센서 중 위 조합에서는 TIR, 즉 열적외선에 대한 사용은 없었는데요, 열적외선을 통해서는 지표 온도 추정이 가능하기 때문에 굳이 다른 밴드와의 조합이 아닌 단일 밴드로의 활용이 충분합니다. 원본 페이지에서는 화산 발생 시 분출 지역은 주변보다 온도가 높다는 점에 착안하여 열적외선 영상을 이용한 화산 활동 영상을 소개하고 있습니다.

참고로 ENVI 4.8 까지의 인터페이스를 현재는 ENVI classic이라고 부르는데요, 안타깝게도 ENVI Classic에서는 Landsat 8 데이터의 geotiff 영상을 불러오기 위해서는 각각의 밴드를 지정해줘야 하는 불편함이 있습니다. 다만, 현재의 new ENVI에서는 GeoTiff with Metadata를 통해 모든 밴드의 영상을 메타파일과 함께 한번에 불러올 수 있습니다.