위성영상 기반의 정규식생지수(normalized difference vegetation index, NDVI)는 넓은 영역에서 주기적인 정보를 수집할 수 있어 산림 및 농업 모니터링에 주로 사용된다. 그러나 광학센서 기반 식생지수는 구름 등의 영향으로 일부 지역에서 결측을 가지기 때문에, 본 연구는 전천후 및 주야에 관계없이 관측 가능한 Sentinel-1의 합성 개구 레이더(synthetic aperture radar, SAR) 영상을 활용하여 Sentinel-2 NDVI 결측값을 복원하는 모델을 개발하였다. 이는 광학적으로 관측이 어려운 구름 조건이나 야간에도 NDVI를 추정할 수 있는 잠재력을 보여준다. Automated machine learning (AutoML)을 활용한 비선형 결측복원모델의 5폴드(fold) 교차검증 결과, 절대오차 7.214E-05, 상관계수 0.878의 NDVI 복원 성능을 보였다. 이를 통해 시공간 연속적인 NDVI 생산 방법론을 발전시켜, 전천후 식생 모니터링에 필요한 정보 생산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
대학연습림의 기능이 점차 확대되면서 산림 및 자연환경에 대한 다양한 정보가 필요하게 되고, 연습림의 관리전략에도 복잡한 기술이 요구되고 있다. 따라서 GIS 기법을 응용한 소위 산림정보시스템과 같은 체계적 수단을 통해 산림 및 입지환경에 대한 여러 가지 정보들을 보다 손쉽게 수집, 편집, 관리, 분석, 갱신하고 나아가 의사결정을 지원할 수 있다면 연습림의 관리에도 많은 효과를 얻을 수 있게 된다. 본 연구는 대구대학교 성주연습림을 대상으로 이러한 목적을 시범적으로 모색해보고자 한 것으로, 일차 단계로서 각종 공간자료를 수치지도화 하여 지형을 비롯한 임상, 토양형 등 여러 수치주제도를 구축함으로써 도면정보의 유지 및 통합과정의 어려움을 해소하면서 위치적 통일성과 정보의 통합성을 어느 정도 확보하였다. 또한 영림계획상의 속성자료와 연결하여 사용자 중심의 시스템을 개발함으로써 보다 신속한 검색, 분석은 물론 각종 산림계획의 수립, 평가, 실행과정의 의사결정 수단으로 활용할 수 있었다. 그러나 시스템의 기능에 대한 다양한 요구에 부응하고 효용성을 높이기 위해서는 최신 자료로의 갱신이나 새로운 기술의 도입 등 문제점에 대한 지속적인 보완이 필요할 것으로 생각된다.
산림자원을 기존의 육성 및 관리적인 측면에서 대외적으로는 대국민을 대상으로 이용과 대내적으로는 지속적인 산림자원의 효율적이고 체계적인 육성과 관리를 위하여 국가산림정보화를 추진하게 되었다. 특히 산림정보화는 산림이라는 특수성이라는 한계를 가지고 있는 상황에서 그간 많은 시도에도 불구하고 효과적인 측면에 있어서는 매우 미비한 상황이다. 일례로 산림청의 많은 내부 업무 시스템들이 현업보다는 본청에서 하향식 자료 취합을 목적으로 구축되었으며, 또한 대국민 이용측면에 있어서도 다양한 콘텐츠들이 이해당사자별로 제공됨으로써 유익한 정보들이 체계적으로 전달되지 않고 있는 실정이다. 이에 산림청은 전사차원의 문제 해결 방안으로써 IT Governance 개념과 EA기반의 정보화를 추진하고 더불어 기존 시스템 측면에서 업무와 서비스 측면을 강화하여 국가 산림정보화 기반조성 사업을 추진하였으며, 이에 따른 주요 추진 내용과 시사점 등에 대하여 제언하였다.
본 연구에서는 행정정보, GIS, RS정보, 확률모델을 이용하여 교토의정서에서 정의하는 산림전용지역의 추출가능성에 대하여 검토하였다. 1989년의 정사사진과 2001년의 IKONOS화상을 이용한 산림전용지역의 특성을 보면, 1989년부터 2001년까지의 산림전용지역은 약 40ha로 나타났다. 산림전용지역의 종류를 살펴보면, 도로(임도) 개설 및 주택지 개발을 위한 산림전용이 대부분을 차지하였고, 택지전용지의 80%는 기존의 도로로부터 100m이내에 분포하였으며, 신설된 도로 또한 20% 이상이 기존의 도로로부터 100m이내에 분포하였다. 산림전용지역의 추출모델 구축을 위하여 지형인자와 위성영상인자를 이용하였으며, 확률 개념을 도입한 산림전용지 발생 확률 지도를 작성하였다. 구축한 산지전용지 발생 모델의 유효성을 검증하기 위하여, 대상지역을 시스템적으로 구분하여, 추출 정도를 비교 검토하였다. 베이즈 모델과 Regression모델을 비교한 결과, 베이즈모델이 Regression모델보다 높은 추출확률을 나타냈다. 모델의 적합성을 평가하기위해서 대상지역을 2지역으로 구분하여 한쪽의 정보만을 가지고 발생확률지도를 작성하고, 나머지 지역에 대하여 발생확률을 검토한 결과에서도 베이즈모델이 높은 추출확률을 나타냈다.
최근 기후 변화로 인한 산림재난(산불, 산사태) 발생 확률이 상승하고 있으나, 산림재난 대응을 위한 정보 제공 시스템은 통합된 접근을 제공하지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 신속한 대응을 위해 필수적인 재난정보를 일원화된 시스템으로 제공하고자 기초적인 설계안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 산림재난 플랫폼 설계를 위한 필수 구성요소를 조사하고, 사례검토를 통해 신속한 대응과 정보 제공이 가능한 플랫폼 가시화 방법 및 자료구축 방법 등을 연구하고 결과를 제시하였다. 이에 국내외 산림재난 대응 플랫폼은 공간 정보를 활용하여 대상지역의 위치별 정보를 제공하는 것으로 확인되었으며, 산림재난 대응 플랫폼을 설계하기 위한 구성요소로는 대상지역에 대한 기후정보를 포함한 산림재난 빅데이터 구축, 재난 단계별 산림재난 통합진단 요소 기술, 그리고 재난지역 맞춤형 안전 케어 서비스 설계가 필요하다는 결론을 도출하였다.
국토가 좁은 반면 산지가 많은 우리나라에서는 국가지리정보체계 관리 또는 산림자원의 개발과 보전에 대한 중요성이 매우 크다. 따라서 최근에는 산림지역을 대상으로 한 인공위성 영상의 활용 연구가 소개되고 있다. 위성영상은 지구자원의 탐사와 환경감시를 비롯하여 지형정보의 수집 및 분석 등 다양한 분야에서 높은 활용도를 보이고 있으며, 특히 직접 접근이 불가능하거나 까다로운 지역의 지형지물에 대한 다양한 정보의 취득이 가능하다는 장점을 지니고 있다. 광범위한 지역의 주기적인 정보획득이 가능한 인공위성 영상은 환경탐사분야에서 새로운 대안으로 받아들여지고 있으며, 산림분석에도 활용될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 식생분류에 유리한 다중분광센서를 가진 Landsat TM 위성영상을 이용하여 산림형태의 변화를 분석하였으며, 이를 주기적으로 모니터링 할 수 있도록 Web 상에 구축하였다. 이를 통하여 누구나 쉽게 넓은 대상지역 산림형태의 주기적 변화를 모니터링 할 수 있으며, 또한 현장조사 자료의 보완에도 효율적으로 사용될 수 있으리라 판단된다.
우리나라의 산림은 지형적으로 복잡한 특성을 가지고 있기 때문에 효율적인 산림관리를 위해서는 산림지역에 특화된 기상관측이 중요하다. 특히, 최근 기후변화에 따른 건조와 집중호우 등 이상기상 현상으로 산림재해가 발생할 수 있기 때문에, 이를 효과적으로 예방하고 관리하기 위한 대책 마련이 필요하다. 이를 위해 산림청에서는 산악지역에 대한 기상 자료를 수집하기 위해 2012년부터 산악기상관측망 구축을 시작했고, 현재 464개소의 산악기상관측망을 운영하고 있다. 산악기상관측망에서는 기온, 상대습도, 풍향과 풍속, 강수량, 지면온도, 대기압 등 7개 기상요소를 관측한다. 기상 자료는 1분 간격의 실시간 자료를 수집하며, 자료의 신뢰도 확보를 위한 품질관리 시스템을 운영하고 있다. 산악기상관측 자료의 품질관리는 물리한계검사, 단계검사, 내적 일치성검사, 지속성검사, 기후범위검사, 중앙값 필터검사 등 6가지 품질검사를 수행한다. 고품질 산악기상정보는 공동활용을 위해 산악기상정보시스템과 공공데이터 포털을 통해 자료를 공개하고 있다. 산악지역에 특화된 산악기상정보는 산림관리 및 산림재해 방지뿐만 아니라 국민 생활안전과 산림휴양⋅레저 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
2020년 집중호우로 인하여 우리나라 전국에 걸쳐 약 2,000여 곳의 산사태, 토석류가 발생하였고 약 1,217ha의 피해 면적이 발생하였다. 피해지역의 특히 생활권 중심의 사면과 계류의 관리 필요성이 높아지고 있다. 산림청 산사태정보시스템에서는 토양함수지수가 80% 도달 시 주의보, 100% 도달 시 경보를 발령하는 대국민 서비스를 제공하고 있다. 본 연구에서는 토층의 깊이에 따른 함수비 분포에 따라 토석류의 발생 가능성에 대한 분석을 수행하고자 하였으며, 토양함수는 기상 수치모델에 의한 예측 강우 자료를 활용하였다. 예측 강우 모델은 토석류가 주로 발생하는 여름철 집중호우 시기인 남서풍을 고려하여 도메인을 구성하였고 산림의 증발산 및 토양수분 모의 정확도 향상을 위해 임상도와 토지피복도를 사용하여 보정하였다. 토층내 토양수분의 함량은 토질에 따라 그 특성이 다르기 때문에 토질과 관련한 주제를 이용하여 토양정보를 활용하였다. 내부마찰각, 점착력, 단위중량, 밀도, 지질도, 지형경사, 표고, 유효토심에 대한 정보를 구축하여, 예측강우에 따라 토층의 수분 함량을 추정하여 붕괴 발생 가능성을 분석하였다. 2006년 평창지역에서 발생한 토석류에 대하여 수행하였으며 토층의 심도는 0.5~1m 범위의 분포에 대하여 체적함수에 따른 실제 토석류 발생에 대한 검증을 수행하였다.
1960년대 이후 산업화와 도시화에 따른 무분별한 산림파괴로 인하여 산림 및 생태계가 급속도로 파괴되어왔다. 이에 따라 산림 및 생태계관리를 위하여 식생지도를 제작하기 위한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되어왔다. 우리나라 역시 1986년 제1차 자연생태계 전국조사를 시작으로 하여 현재 제4차 전국자연환경조사가 진행 중에 있으며, 1995년 이후 NGIS사업을 추진함으로써 환경부의 환경공간정보서비스를 통해 식생 관리를 위한 움직임이 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재 환경부의 환경공간정보서비스를 통해 제공되는 식생 및 식물상 정보는 텍스트 기반의 우점 식생정보만 제공되고 있으며, 전국자연환경조사 중 일부 자료만 구축되고 나머지 정보는 구축되어 있지 않아 통합적인 식생자료를 관리하기 위한 시스템의 구축이 매우 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 환경공간정보서비스에서 제공하고 있는 식생정보의 구축 및 제공에 관한 문제점을 제시하고, 이를 해결하기 위한 방안으로써 식생정보 통합관리시스템의 구축 방안을 제시하였다. 그리고 보다 다양하고 정확한 분석과 계획수립, 의사결정지원을 위하여 관련 시스템과의 연계 구축을 통한 식생정보 활용방안을 제시하였다.
본 연구는 지리정보시스템 및 원격탐사기법을 응용하여 북한의 자연환경을 조사하기 위한 기초연구로서 수행되었으며, 과거 약 20년 동안의 평양 및 남포지역의 산림면적의 변화 및 경관구조 변화측면에서의 산림 파편화 양상을 조사하였다. 조사자료로는 Landsat MSS 및 TM 영상의 NDVI값을 이용하였으며, 보다 정확한 피복분류를 위하여 변형된 Cluster-Busting 알고리즘을 활용하여 산림과 비산림지역으로 단순화시켜 분석하였다. 경관구조의 변화를 살피기 위해서 조각밀도, 형태 및 핵심내부지역의 면적 등의 경관지수(Landscape Indices)를 활용하였다. 분석과정을 거쳐서 도출된 결론은 다음과 같다. 첫째, Cluster-busting 방법을 활용한 토지피복 분류결과 87.3%의 총 분류 정확도를 얻었으며, Binary Map을 이용한 변화감지(Change Detection)기법 또한 그 결과가 정확한 것으로 판단되었다. 둘째, '79년에서 '98년에 이르는 기간동안, 평양의 경우 '79년 산림면적의 15%, 그리고 남포지역의 경우 14%가 감소하였다. 셋째, 경관지수를 이용하여 북한 산림의 파편화 변화를 조사한 결과 산림조각의 개수는 늘어나고 조각의 평균면적 및 핵심내부면적은 감소하였으며 조각크기의 다양성 또한 낮아졌다. 산림조각 형태지수 또한 매우 증가하였는데 이러한 결과들은 평양 및 남포지역의 산림조각이 파편화되고 그 형태 또한 불규칙적이며 복잡하게 변화하였음을 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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