SAR 픽셀의 두 방향은 결정 원리가 완전히 다르다. Range(앞뒤 구분)는 펄스 대역폭이 결정하여 ΔR=c/2B로 표현되고, Azimuth(옆 구분)는 합성개구가 결정하여 사실상 안테나 길이에 묶인다. Sentinel-1 IW는 Range ~5m가 Azimuth ~20m보다 훨씬 좋아 픽셀이 5m×20m 직사각형인데, 이는 TOPS 모드로 250km 광역을 얻는 대가로 Azimuth를 희생했기 때문이다(SM 모드는 ~5m×5m). 이 비대칭 때문에 InSAR speckle 저감용 Multilook도 보통 Range 방향만 더 평균하는 3×1로 건다.
두 방향의 정의
Range 해상도는 레이더 시선 방향으로 얼마나 가까운 두 물체를 분리할 수 있는지를 말한다(앞뒤 구분).
Azimuth 해상도는 위성 진행 방향, 즉 옆 방향으로 두 물체를 얼마나 잘 분리하는지를 말한다.
↕️Azimuth위성 진행방향, 옆 구분
↔️Range레이더 시선방향, 앞뒤 구분
SAR 픽셀의 두 축
Range 해상도 — 대역폭이 결정
박쥐 초음파처럼 두 물체의 메아리가 거의 동시면 하나로, 시간차가 나면 둘로 들린다. SAR은 가까운 물체는 빨리, 먼 물체는 늦게 돌아오는 시간차로 물체를 분리한다.
이 시간차를 얼마나 잘게 쪼개느냐가 대역폭(Bandwidth)에 달려 있어, 대역폭이 넓을수록 펄스가 짧아져 가까운 두 물체를 분리할 수 있다.
Sentinel-1의 대역폭 약 56MHz는 이론상 ~2.7m 해상도에 해당하며, 짧은 펄스를 실제로 만드는 방법은 Chirp·Range Compression이 담당한다.
ΔR=2Bc
ΔR
Range 방향 해상도
c
빛의 속도
B
펄스 대역폭
Range 해상도는 대역폭에 반비례한다
Azimuth 해상도 — 합성개구가 결정
작은 안테나는 빔이 넓게 퍼져 옆 방향을 구분하지 못하므로, 12.3m뿐인 Sentinel-1 안테나는 이동하며 같은 표적을 수백~수천 번 관측해 위상을 맞춰 합산하는 합성개구로 가상의 수 km 안테나를 만든다.
그 결과 Azimuth 해상도는 사실상 실제 안테나 길이에 묶이며, 근사적으로 Δ_az ≈ L/2 (L은 실제 안테나 길이)로 표현된다.
L/2 ≈ 6m는 Stripmap(SM) 모드의 이론 근사일 뿐이고, IW는 TOPS 모드라서 250km 광역을 위해 빔을 azimuth로 스윙(전자적 스캔)하는 대가로 Azimuth 해상도를 ~20m로 희생한다.
즉 실제 해상도는 안테나 길이만으로 정해지지 않고, 안테나·TOPS 스캔·프로세싱·운영모드가 합쳐져 IW에서 ~20m로 나온다.
위성·모드별 비교와 Multilook 함의
Sentinel-1 IW에서는 Range가 Azimuth보다 훨씬 좋다. Range는 Chirp·대역폭 덕에 좋고(56MHz → 실제 2~3m 가능, 제품에선 멀티룩·리샘플링·GRD로 ~5m), Azimuth는 고해상도보다 광역 250km를 우선한 TOPS 설계 탓에 나쁘다.
SNAP에서 SLC 픽셀이 직사각형으로 보이는 것은 Range 5m / Azimuth 20m의 정상적인 결과이므로 당황할 필요가 없다.
이미 Azimuth가 20m로 나쁜데 azimuth를 더 뭉개면 해상도가 과도하게 떨어지므로, InSAR speckle 저감용 Multilook은 보통 Range 방향만 더 평균하는 3×1로 건다.
Range
Azimuth
무엇이 결정
앞뒤 구분
옆 방향 구분
결정 요인
펄스 대역폭 (ΔR=c/2B)
합성개구 (Δ_az≈L/2)
S1 IW 값
~5m
~20m
S1 SM 값
~5m
~5m
Range vs Azimuth, 그리고 모드별 값
주의점 · 함정
12.3m 안테나에 L/2 ≈ 6m 공식을 곧이곧대로 적용해 IW Azimuth가 6m일 거라 기대하면 안 된다. L/2는 Stripmap(SM) 모드의 이론 근사일 뿐이고, IW는 TOPS 모드라서 250km 광역을 얻는 대가로 빔을 azimuth로 스윙하며 해상도를 ~20m로 희생한다.