A Comparative Study on the Possibility of Land Cover Classification of the Mosaic Images on the Korean Peninsula

The KARI(Korea Aerospace Research Institute) operates the government satellite information application consultation to cope with ever-increasing demand for satellite images in the public sector, and carries out various support projects including the generation and provision of mosaic images on the Korean Peninsula every year to enhance user convenience and promote the use of satellite images. In particular, the government has wanted to increase the utilization of mosaic images on the Korean Peninsula and seek to classify and update mosaic images so that users can use them in their businesses easily. However, it is necessary to test and verify whether the classification results of the mosaic images can be utilized in the field since the original spectral information is distorted during pan-sharpening and color balancing, and there is a limitation that only R, G, and B bands are provided. Therefore, in this study, the reliability of the classification result of the mosaic image was compared to the result of KOMPSAT-3 image. The study found that the accuracy of the classification result of KOMPSAT-3 image was between 81~86% (overall accuracy is about 85%), while the accuracy of the classification result of mosaic image was between 69~72% (overall accuracy is about 72%). This phenomenon is interpreted not only because of the distortion of the original spectral information through pan-sharpening and mosaic processes, but also because NDVI and NDWI information were extracted from KOMPSAT-3 image rather than from the mosaic image, as only three color bands(R, G, B) were provided. Although it is deemed inadequate to distribute classification results extracted from mosaic images at present, it is believed that it will be necessary to explore ways to minimize the distortion of spectral information when making mosaic images and to develop classification techniques suitable for mosaic images as well as the provision of NIR band information. In addition, it is expected that the utilization of images with limited spectral information could be increased in the future if related research continues, such as the comparative analysis of classification results by geomorphological characteristics and the development of machine learning methods for image classification by objects of interest.

한반도 모자이크 영상의 토지피복분류 활용 가능성 탐색을 위한 비교 연구

한국항공우주연구원은 지속적으로 증가하는 공공분야의 위성영상 수요에 대응하기 위해 정부 위성정보활용협의체를 운영하고 있으며, 사용자 편의성 증진 및 위성영상 활용 활성화를 위해 매년 한반도 모자이크 영상을 제작하여 제공하는 등 다양한 지원사업을 수행하고 있다. 특히 한반도 모자이크 영상의 활용도를 높이고 사용자가 손쉽게 분류 영상을 현업에 활용할 수 있도록 모자이크 영상을 분류 및 갱신하는 방안을 모색하고 자 하였다. 그러나 한반도 모자이크 영상은 영상 융합 및 컬러 밸런싱 등을 적용하기 때문에 분광정보, 즉 색상왜곡이 발생하고 R, G, B 밴드만 보유하고 있다는 한계점이 있기 때문에 모자이크 영상으로 만들어낸 분류 결과가 현업에서 활용될 수 있는 수준인지 확인 및 검증이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 모자이크 영상으로 분류를 수행했을 때 그 결과물의 신뢰도를 KOMPSAT-3 영상과 비교하여 확인해보고자 하였다. 연구 결과, KOMPSAT-3 영상의 분류 정확도는 약 81~86%(전체 정확도 약 85%)로 나타난 반면, 모자이크 영상분류 결과의 정확도는 약 69~72%(전체 정확도 약 72%)로 다소 낮게 나타났다. 이러한 현상은 모자이크 영상을 생성하는 과정에서 영상 융합과 모자이크 과정을 거치며 본래의 분광정보가 왜곡되었을 뿐만 아니라, 컬러밴드인 R, G, B 세 가지의 밴드만 제공함에 따라 NDVI나 NDWI 정보를 실제 모자이크 영상이 아닌 KOMPSAT-3 영상에서 추출하였기 때문으로 해석된다. 비록 현재로서는 모자이크 영상으로 토지피복분류를 수행하여 사용자에게 배포하기에는 무리가 있을 것으로 판단되나, 추후 모자이크 영상을 제작할 때 분광정보 왜곡을 최소화할 수 있는 방법을 모색하고 R, G, B 밴드뿐만 아니라 NIR 밴드도 함께 제공하거나 모자이크 영상에 적합한 영상분류 기술을 개발할 필요가 있을 것으로 생각된다. 또한 지형특성별 분류결과 비교분석과 관심객체별 기계학습 등을 통한 영상분류 방법을 개발하는 등 관련 연구를 지속한다면, 추후 분광정보가 제한된 영상들도 활용도가 높아질 수 있을 것으로 기대된다.