• 한국농림기상학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.82-88
• /
• 2021

원격탐사 기법을 이용하여 산출된 태양 유도 엽록소 형광(Sun-Induced Fluorescence, SIF)을 통해 식생의 광합성 효율 및 스트레스 상태를 이해하기 위한 노력이 세계적으로 진행되고 있다. 최근 SIF 관측을 위한 광학 기기 개발과 SIF 산출 방법론이 정립되고 있으나 아직 국내에서는 SIF 관측이 드물며 관측 자료의 수도 적다. 본고에서는 나주에서 2020년 6월 10일부터 2020년 10월 5일까지 벼 생육기간 동안 광학 기기를 이용하여 관측된 SIF 자료를 공개하였다. SFM 방법과 iFLD 방법으로 O2A과 O2B 흡수 대역의 SIF를 산출하였으며, 광합성 유효 복사량에 대한 정보도 제공하였다. 또한, 태양천정각, 센서의 광 포화상태, 관측 순간의 태양광의 급격한 변화, 태양광 정반사 영향 등을 고려하여 품질이 낮은 SIF 자료를 필터링하였다. 본 자료를 통해 연구자들이 SIF에 대한 이해를 높이고, 제안된 SIF 자료 필터링 방법으로 SIF 산출물 품질관리에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제38권6_1호
• /
• pp.1407-1422
• /
• 2022

본 연구는 분류(classification)기반 딥러닝 모델(deep learning model)인 Inception과 SENet을 결합한 SE-Inception을 활용하여 수종분류를 수행하고 분류정확도를 평가하였다. 데이터세트의 입력 이미지는 Worldview-3와 GeoEye-1 영상을 활용하였으며, 입력 이미지의 크기는 10 × 10 m, 30 × 30 m, 50 × 50 m로 분할하여 수종 분류정확도를 비교·평가하였다. 라벨(label)자료는 분할된 영상을 시각적으로 해석하여 5개의 수종(소나무, 잣나무, 낙엽송, 전나무, 참나무류)으로 구분한 후, 수동으로 라벨링 작업을 수행하였다. 데이터세트는 총 2,429개의 이미지를 구축하였으며, 그중약 85%는 학습자료로, 약 15%는 검증자료로 활용하였다. 딥러닝 모델을 활용한 수종분류 결과, Worldview-3 영상을 활용하였을 때 최대 약 78%의 전체 정확도를 달성하였으며, GeoEye-1영상을 활용할 때 최대 약 84%의 정확도를 보여 수종분류에 우수한 성능을 보였다. 특히, 참나무류는 입력 이미지크기에 관계없이 F₁은 약 85% 이상의 높은 정확도를 보였으나, 소나무, 잣나무와 같이 분광특성이 유사한 수종은 오분류가 다수 발생하였다. 특정 수종에서 위성영상의 분광정보 만으로는 특징량 추출에 한계가 있을 수 있으며, 식생지수, Gray-Level Co-occurrence Matrix (GLCM) 등 다양한 패턴정보가 포함된 이미지를 활용한다면 분류 정확도를 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.74-99
• /
• 2022

지상 오존은 차량 및 산업 현장에서 배출된 질소화합물(Nitrogen oxides; NOx)과 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 광화학 반응을 통해 생성되어 식생 및 인체에 악영향을 끼친다. 국내에서는 실시간 오존 모니터링을 수행하고 있지만 관측소 기반으로, 미관측 지역의 공간 분포 분석에 어려움이 있다. 본 연구에서는 스태킹 앙상블 기법을 활용하여 매시간 남한 지역의 지상 오존 농도를 1.5km의 공간해상도로 공간내삽하였고, 5-fold 교차검증을 수행하였다. 스태킹 앙상블의 베이스 모델로는 코크리깅(Cokriging), 다중 선형 회귀(Multi-Linear Regression; MLR), 랜덤 포레스트(Random Forest; RF), 서포트 벡터 회귀(Support Vector Regression; SVR)를 사용하였다. 각 모델의 정확도 비교 평가 결과, 스태킹 앙상블 모델이 연구 기간 내 시간별 평균 R 및 RMSE이 0.76, 0.0065ppm으로 가장 높은 성능을 보여주었다. 스태킹 앙상블 모델의 지상 오존 농도 지도는 복잡한 지형 및 도시화 변수의 특징이 잘 드러나며 더 넓은 농도 범위를 보여주었다. 개발된 모델은 매시간 공간적으로 연속적인 공간 지도를 산출할 수 있을 뿐만 아니라 8시간 평균치 산출 및 시계열 분석에 있어서도 활용 가능성이 클 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.61-77
• /
• 2024

본 연구는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 기반 데이터를 사용하여 도시 열 쾌적성을 신속하게 진단하는 방법을 개발하는 것을 목표로 수행하였다. 연구 대상지는 경상남도 창원시에 위치한 창원대학교 공과대학 부지 및 용지공원을 대상으로 수행하였으며, 기초자료 구축에는 현장측정 및 UAV를 활용하였다. 세부적으로 현장측정 기반 열 쾌적성 지수 PET, UTCI를 산출하였으며, UAV를 활용하여 식생지수(NDVI), 하늘시계지수(SVF) 및 지표면 온도(LST) 영상을 제작 후 분석에 활용하였다. 연구결과, UAV 기반 예측된 PET와 UTCI는 각 유의수준 1% 이내에서 0.662, 0.721의 높은 상관관계를 보이는 것을 확인하였다. 예측 모델의 설명력은 PET 43.8%, UTCI 52.6%로 도출되었으며, RMSE는 PET 6.32℃, UTCI 3.16℃로 나타나 UAV 기반 열 쾌적성 평가 시 UTCI 지수를 활용하는 것이 더 적합한 것으로 도출되었다. 본 연구에서 개발된 방법은 기존 접근 방식에 비해 상당한 시간 절약 이점을 제공하여 실시간 도시 열 쾌적성 평가 및 완화 계획에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제33권5_1호
• /
• pp.571-585
• /
• 2017

적색경계밴드(red-edge band)가 식물의 생물리적 특성과 밀접한 관계를 가지고 있다고 알려지고 있으며, 이에 따라 최근 적색경계밴드를 포함한 위성영상센서가 증가하고 있다. 본 연구는 향후 농림업중형위성에 적색경계밴드 탑재를 계획하고 있는 점을 감안하여, 적색경계밴드와 관련된 연구 현황과 활용 가치를 분석하고자 한다. 수관울폐도가 높은 우리나라 산림의 엽면적지수(Leaf Area Index, LAI) 추정에 있어서 적색경계밴드의 효과를 분석하였고, 더 나아가 LAI 추정을 위한 최적의 파장폭과 파장영역을 도출하고자 하였다. LAI가 5 이상인 갈참나무와 리기다소나무를 대상으로 4월부터 10월까지 시계열 분광반사 측정자료를 이용하여 LAI와의 상관관계를 분석하였다. 분광반사측정자료에서 5개의 파장폭(10 nm, 20 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm)과 71개의 중심파장(680 nm부터 750 nm까지 1 nm 간격)을 달리하여 모두 355개의 적색경계밴드를 모의 생성했다. 적색경계밴드를 기반으로 하는 두 개의 분광지수 NDRE(normalized difference red-edge index)와 CIRE(chlorophyll index red-edge)를 산출하여 LAI와 상관관계를 분석하였다. 적색경계밴드 기반의 분광지수인 NDRE 및 CIRE는 수관울폐도가 높은 갈참나무와 리기다소나무의 LAI와 높은 상관관계를 얻을 수 있었다. 이는 수관울폐도가 높은 국내 산림에서 일반적으로 사용되는 NDVI가 LAI와의 상관관계가 낮게 나타났던 한계를 해결할 수 있는 가능성을 보여주었다. 10 nm부터 50 nm까지 적색경계밴드의 파장폭 효과는 산림의 LAI와 관계에서 큰 차이를 보이지 않았다. LAI와 최대 상관관계를 보이는 적색경계밴드의 중심파장은 갈참나무에서는 720 nm 부근, 그리고 리기다소나무에서는 710 nm 주변으로 나타났다. 우리나라 농작물 및 산림의 식생정보 획득과 모니터링을 위한 최적의 적색경계밴드의 파장폭과 파장영역을 결정하기 위해서는 다른 생물리적인자(엽록소, 질소, 수분함량, 생체량 등)와의 관계도 충분히 고려하여야 한다.

• 환경영향평가
• /
• 제24권1호
• /
• pp.99-109
• /
• 2015

생태 자연도는 자연자원을 식생, 멸종위기동 식물종 분포에 따라 생태학적 보전과 복원을 위한 정보 제공과 정책 및 토지이용계획 등에 중요 자료로 이용되고 있다. 생태 자연도는 2만 5천분의 일 축척 지도 794도엽에 대하여 1, 2, 3등급과 별도관리지역으로 구분하여 표기되고 있다. 2005년에 최초의 생태 자연도 국민열람(안)이 공개되어 1,419건의 관련된 관 민원이 발생하였으며, 일부 수정을 거쳐 2007년에 고시되었다. 2012년에 두 번째 생태 자연도 국민열람(안)이 공개되었으며, 1,263건의 관 민원이 접수되었다. 2007년에 고시된 생태 자연도의 등급조정을 위한 관원과 민원은 182건이 접수되었으며, 2013년까지 159건이 수정 보완 고시되었다. 2007년 생태 자연도 고시자료의 국토대비 각 등급별 면적 비율은 1등급 7.5%, 2등급 39.2%, 3등급 44.7%이다. 2012년 생태 자연도 개정고시 국민열람(안)에서는 1등급이 약 1.7%, 2등급이 약 6.3% 증가하였으며, 3등급은 8.1% 감소하였다. 전국의 1등급 지역 중 가장 많은 비율을 차지하는 곳은 강원도(2007: 54.33%, 2012: 47.53%)로 나타났다. 1등급 면적 비율이 가장 높고 3등급 면적이 가장 낮은 지역은 강원도며, 3등급 면적이 가장 높은 지역은 서울특별시다. 1등급 면적이 가장 많이 증가한 지역은 경상북도며, 가장 많이 감소한 지역은 전라북도와 서울특별시다. 1등급 판정에 가장 높은 기여를 하는 평가 항목은 식생이었다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제42권1호
• /
• pp.33-50
• /
• 2009

본 연구에서는 SLURP 장기 수문모형을 이용하여 미래기후와 예측된 토지이용자료 및 식생의 활력도를 고려한 상태에서 하천유역의 수문요소에 미치는 영향을 분석하였다. 경안천 상류유역($260.4\;km^2$)을 대상유역으로 선정하여 4개년(1999-2002) 동안의 일별 유출량 자료를 바탕으로 모형의 보정(1999-2000)과 검증(2001-2002)을 실시하였다. 모형의 보정 및 검정 결과 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.79에서 0.60의 범위로 $R^2$는 0.77에서 0.60의 범위로 나타났다. 미래 기후자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 A2, A1B, B1 기후변화시나리오 의 MIROC3.2 hires, ECHAM5-OM 모델의 결과 값을 이용하였다. 먼저 과거 30년 기후자료(1977-2006, baseline)를 바탕으로 각 모델별 20C3M(20th Century Climate Coupled Model)의 모의 결과 값을 이용하여 강수와 온도를 보정 한 뒤 Change Factor Method로 downscaling 하였다. 미래 기후자료는 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 세 기간으로 나누어 분석하였다. 불확실성을 줄이고자 개선된 CA-Markov기법으로 미래 토지이용을 예측하였으며, 월별 NDVI와 월평균기온간의 선형 회귀식을 도출하여 미래의 식생지수 정보를 추정하였다. 모형의 적용결과, 미래 유출량은 MIROC3.2 hires는 A1B(2080s) 시나리오에서 연 유출량이 21.4% 증가, ECHAM5-OM은 A1B(2050s) 시나리오에서 8.9% 증가하였다. 증발산량은 MIROC3.2 hires가 3%, ECHAM5-OM은 16% 증가하였다. 미래 토양수분량은 현재에 비해 약 1% 정도 증가하였다.

• 환경생물
• /
• 제30권2호
• /
• pp.90-97
• /
• 2012

본 연구는 한국 특산식물인 변산바람꽃(Eranthis byunsanensis B.Y. Sun)의 분포현황 및 서식지에 대한 생태적 특성과 식생에 대해 조사하고 분석함으로써 향후 자생식물을 활용한 자원화 및 보전과 복원의 기초 자료로 활용하고자 수행되었다. 조사는 2010년 2월부터 7월까지 변산, 여수, 거제, 울산, 경주, 제주, 안양 등 7개 지역에서 수행되었다. 각 지역에 $1m{\times}1m$의 방형구를 총 59개 설치하고 방형구 내에 분포하는 모든 종의 피도와 빈도를 기록하였고, 상층부 교목의 우점종을 기록하고 서식지의 환경특성을 조사하였다. 조사 결과 변산바람꽃은 해발 84m~585 m 사이에 분포하였고, 총 59개 방형구 중 43개의 방형구가 북동사면에 위치하였다. 또한 경사 $10{\sim}20^{\circ}$의 계곡을 따라 불연속적으로 분포하였으며 토양분석결과 유기물은 평균 9.6%, pH는 4.9로 대부분 약산성이며 토양수분함량은 평균 16.5%로 나타났다. 고도에 대해 경사는 음의 상관관계를 보여 고도가 낮아질수록 경사가 완만해지며, 토양은 산성을 띄는 경향을 보였다. pH와 토양수분 함량, 변산바람꽃의 분포와 유기물은 정의 상관관계를 보여 수분이 풍부하고, 영양분의 공급이 원활한 지역을 선호하는 것으로 나타났다. 총 59개 방형구에서 144개 분류군이 나타났으며 서식지 주변의 교목으로서 고로쇠나무와 까치박달나무, 비목나무, 서어나무 등이 높은 빈도로 출현하였다. 이 연구 결과는 한국 특산식물인 변산바람꽃의 자생지 보전 및 복원의 자료로 활용할 수 있을 것이며, 변산바람꽃을 활용한 분화용 소재개발 및 재배 시 최적의 서식환경에 대한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
• /
• 제49권1호
• /
• pp.51-61
• /
• 2016

본 연구는 서울시 노원구에 위치한 두 도시공원 (노해근린공원, 상계근린공원)의 탄소수지를 정량하고 인접한 자연공원인 불암산 신갈나무림을 대상으로 동일한 조사를 수행하여 그 개선방안을 찾기 위해 수행하였다. 순생산량(NPP)은 상대생장법을 적용하여 측정하였고, 토양호흡량은 EGM-4를 이용하여 측정하였다. 노해근린공원과 상계근린공원에 조성된 식생의 순생산량은 각각 $5.4\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$와 $4.8\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 나타났고, 불암산 신갈나무군락의 순생산량은 $6.3\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 나타났다. 연간 종속영양생물 토양호흡량은 노해근린공원과 상계근린공원에서 각각 $5.3\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$와 $3.4\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 측정되었고, 불암산 신갈나무군락의 토양호흡량은 $4.1\;ton\;C\;ha^{-1}\;yr^{-1}$로 측정되었다. 공원구역에서 나지가 차지하는 면적을 반영하여 산정한 노해근린공원과 상계근린공원의 순생태계생산량은 각각 $-1.0\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$와 $0.6\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 나타났고, 불암산 신갈나무군락의 순생태계생산량은 $2.3\;ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 나타났다. 순생태계생산량 정보에 근거하면 노해근린공원은 탄소배출원으로 분류되었다. 반면에 상계근린공원은 탄소흡수원으로 구분되었지만 그 역할은 자연식생과 비교해 크게 낮은 것으로 평가되었다. 도시공원의 낮은 순생태계생산량은 자연림과 비교해 낮은 순생산량과 탄소배출 기능이 있는 나지를 넓게 배정한 것에 기인하는 것으로 나타났다.

• 한국조경학회지
• /
• 제48권4호
• /
• pp.19-28
• /
• 2020

도시화로 인한 도시열섬현상(Urban Heat Island)이 심화되면서 도시차원의 열 관리가 중요한 이슈로 다뤄지고, 도시열섬현완화 방안으로 녹지사업과 환경정책이 시행되고 있고, 도시공원 및 녹지와 열의 관계를 분석하는 다수의 연구가 수행되었다. 하지만 열이라는 특성은 다수의 요인이 복합적으로 얽혀있어 선형적 상관관계를 통한 해석에 한계가 있다. 본 연구는 변수요인들이 다양하고 데이터의 양이 방대하여 기존의 통계분석방식으로는 분석하기 어려운 분야에서 강점을 갖는 심층신경망 모형 방법론을 사용하여 여름철 서울지역의 공원 및 녹지의 열섬저감효과를 평가하는 것을 목표로 연구를 진행하였다. 이를 위해서 Landsat 8 인공위성영상을 활용하여 동시간의 광역적인 데이터를 취득하였고, ArcGis 10.7을 이용하여 서울시를 30m×30m 그리드로 격자화하여, 각 격자에 열섬저감을 측정할 수 있는 환경변수를 구축하였다. Python 3.7과 Keras를 이용하여 심층신경망 모형을 생성하여 지표면 온도와 변수 간의 관계를 분석하였다. 분석 결과, 인공신경망 모형은 높은 설명력을 가지는 것을 확인하였다. 또한 일반적인 연구 결과와 마찬가지로 인접 녹지와의 거리가 가까울수록, 공원면적이 커질수록, 공원의 식생활력도가 높을수록 지표면 온도가 낮아짐을 확인하였다. 식생활력도에 의한 냉각효과가 많이 있는 것을 확인하였고, 일부 선행연구에서 녹지에 인접할수록 0.3℃ ~ 2.3℃ 저감될 수 있는 특성이 나타나고, 공원의 크기가 크면 2℃~3℃ 저감효과가 나타난다는 결과를 보이고 있는데, 본 연구결과와 비교해 보면 도출된 효과가 과대평가되었을 가능성을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 도시열섬현상 완화를 위해 새로운 도시녹지를 조성시 효과적인 녹지 구성을 위한 정보로 활용될 수 있다.