Estimation of Rice-Planted Area using Landsat TM Imagery in Dangjin-gun area

Landsat TM 화상을 이용한 당진군 일원의 논면적 추정

For estimating paddy field area with Landsat TM images, two dates, May 31, 1991 (transplanting stage) and August 19, 1991 (heading stage) were selected by the data analysis of digital numbers considering rice cropping calendar. Four different estimating methods (1) rule-based classification method, (2) supervised classification(maximum likelihood), (3) unsupervised classification (ISODATA, No. of class:15), (4) unsupervised classification (ISODATA, No. of class:20) were examined. Paddy field area was estimated to 7291.19 ha by non-classification method. In comparison with topographical map (1:25,000), accuracy far paddy field area was 92%. A new image stacked by 10 layers, Landsat TM band 3,4,5, RVI, and wetness in May 31,1991 and August 19,1991 was made to estimate paddy field area by both supervised and unsupervised classification method. Paddy field was classified to 9100.98 ha by supervised classification. Error matrix showed 97.2% overall accuracy far training samples. Accuracy compared with topographical map was 95%. Unsupervised classifications by ISODATA using principal axis. Paddy field area by two different classification number of criteria were 6663.60 ha and 5704.56 ha and accuracy compared with topographical map was 87% and 82%. Irrespective of the estimating methods, paddy fields were discriminated very well by using two-date Landsat TM images in May 31,1991 (transplanting stage) and August 19,1991 (heading stage). Among estimation methods, rule-based classification method was the easiest to analyze and fast to process.

논의 시기별 파장별 분광반사특성을 조사하기 위해, Landsat TM 밴드, RVI, 습윤도의 특성을 분산분석한 결과, 가시광선 영역의 TM 밴드 1, 2, 3의 논지역 평균 자료값은 식물색소에 의한 광흡수와 관련이 많아 군락형성이 최대인 8월 19일과 9월 1일에 가장 낮아졌다가 등숙기인 9월 중 하순에 다시 높아졌다. 중간 적외선 영역인 TM 밴드 5와 7은 수분에 민감하여, 담수상태로 수체의 영향이 컸던 5월 31일과 6월 2일의 자료값이 가장 낮았고, 군락의 최성기에서 성숙기로 접어들면서 식물체의 수분함량이 줄어들어 자료값이 점점 높아졌다. 한편, RVI는 출수ㆍ개화기인 8월 19일과 9월 1일에 가장 높았고, 습윤도는 벼의 생육초기에서 성숙기로 갈수록 계속 낮아졌다. 이앙기인 5월 31일, 출수기인 8월 19일 두시기 자료에서 수분에 민감한 TM 밴드 5, 식생의 특징이 드러나는 RVI, 또한 모든 밴드의 특성이 포함된 습윤도를 벼 재배면적 추정을 위한 정보로 이용하여, 이앙기에 담수상태이고 같은 지역이 출수기에 무성한 식생의 특징을 보이는 곳을 벼 재배지역으로 정하여 벼 재배면적 지도를 작성하였다. 벼 재배면적은 7291.19ha 추정되었고, 지형도를 이용한 100지점의 정확도 검증 결과 92%로 나타났다. 1991년 5월 31일과 8월 19일 두 시기의 Landsat TM 밴드 3, 4, 5, RVI 및 습윤도를 각각 유효밴드로 선정하여 중첩한 총 10개의 밴드를 가진 화상을 생성하여 기존의 분류법에 이용하였다. 최대우도법에 의한 감독분류 결과 벼 재배면적은 9100.98 ha였다. Error matrix에 의한 분류정확도는 97.2%로 나타났고, 지형도를 이용한 정확도는 95%로 나타났다. 분류항목수를 15개와 20개로 한 ISODATA법에 의한 비교사 분류결과 벼 재배면적이 각각 6663.60ha와 5704.56 ha로 추정되었고, 지형도에 의한 분류정확도는 각각 87%와 82%로 나타났다. 통계연보를 기준자료로 하여 분류방법간 비교를 위하여 당진군 우강면에 대하여 벼 재배면적 비교를 한 바 감독분류에 의해 2522.97ha로 가장 크게 추정되었고, 다음이 규칙기반분류와 분류항목수를 20으로 한 무감독분류법으로 각각 1567.31 ha와 1865.61 ha로 추정되었다. 분류항목수를 15로 한 무감독분류에 의한 벼 재배면적이 1638.72 ha로 가장 작게 추정되었다. 이때, 통계연보 자료상의 우강면의 논면적(2242.69ha)에 가장 가깝게 추정된 결과는 규칙기반분류이었다. 벼 재배지역은 추정방법에 관계없이 이앙기와 출수기, 두 시기의 자료를 이용한 경우 다소 차이는 있으나 정확하게 구분되었다. 위성의 분광반사 특성을 이용한 규칙기반분류는 매우 쉽고, 재현성이 있으며, 넓은 지역에 대한 신속한 작업이 가능하다.