• 제목/요약/키워드: Crop yield estimation

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시계열 마스크 맵이 논벼 NDVI와 단수와의 관계에 미치는 영향 (Effect of the Application of Temporal Mask Map on the Relationship between NDVI and Rice Yield)

  • 나상일;안호용;박찬원;홍석영;소규호;이경도
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제36권5_1호
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    • pp.725-733
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    • 2020
  • 본 연구의 목적은 (1) MCD12Q1 자료를 이용하여 시계열 마스크 맵 작성하여 (2) 시계열 마스크 맵의 연차별 논벼 재배면적 변화를 추출하고, (3) MYD13Q1 NDVI와 단수와의 상관계수를 비교하여 (4) 적용성을 검토하는 것이다. 이를 위해 2002년부터 2019년까지의 연도별 MCD12Q1 PFT 자료를 수집하여 시계열 마스크 맵을 작성하고 고정형 마스크 맵과 비교하였다. 그 결과, 시계열 마스크 맵에 의한 논벼 재배면적이 실제 논벼 재배면적의 변동 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났으며, 고정형 마스크 맵과 비교하여 NDVI와 논벼 단수와의 상관계수도 높게 나타나 시계열 마스크 맵이 논벼 고유의 식생지수 추출 및 작황 모니터링, 단수 추정의 정확도를 높이는 방법임을 확인하였다.

Estimation of Chinese Cabbage Growth by RapidEye Imagery and Field Investigation Data

  • Na, Sangil;Lee, Kyoungdo;Baek, Shinchul;Hong, Sukyoung
    • 한국토양비료학회지
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    • 제48권5호
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    • pp.556-563
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    • 2015
  • Chinese cabbage is one of the most important vegetables in Korea and a target crop for market stabilization as well. Remote sensing has long been used as a tool to extract plant growth, cultivated area and yield information for many crops, but little research has been conducted on Chinese cabbage. This study refers to the derivation of simple Chinese cabbage growth prediction equation by using RapidEye derived vegetation index. Daesan-myeon area in Gochang-gun, Jeollabuk-do, Korea is one of main producing district of Chinese cabbage. RapidEye multi-spectral imagery was taken on the Daesan-myeon five times from early September to late October during the Chinese cabbage growing season. Meanwhile, field reflectance spectra and five plant growth parameters, including plant height (P.H.), plant diameter (P.D.), leaf height (L.H.), leaf length (L.L.) and leaf number (L.N.), were measured for about 20 plants (ten plants per plot) for each ground survey. The normalized difference vegetation index (NDVI) for each of the 20 plants was measured using an active plant growth sensor (Crop $Circle^{TM}$) at the same time. The results of correlation analysis between the vegetation indices and Chinese cabbage growth data showed that NDVI was the most suited for monitoring the L.H. (r=0.958~0.978), L.L. (r=0.950~0.971), P.H. (r=0.887~0.982), P.D. (r=0.855~0.932) and L.N. (r=0.718~0.968). Retrieval equations were developed for estimating Chinese cabbage growth parameters using NDVI. These results obtained using the NDVI is effective provided a basis for establishing retrieval algorithm for the biophysical properties of Chinese cabbage. These results will also be useful in determining the RapidEye multi-spectral imagery necessary to estimate parameters of Chinese cabbage.

유기질비료 시용과 콩과 사료작물의 혼파에 따른 총체밀과 트리트케일의 생산성과 단위면적당 유기 한우 사육능력 추정 (Estimation of Productivity and Organic Hanwoo Carrying Capacity per Unit Area of Whole Crop Wheat and Triticale by Application of Organic Fertilizer and Legumes-Mixed Sowing)

  • 조익환
    • 한국유기농업학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.207-217
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    • 2013
  • 본 실험에서는 2009년부터 2011년까지 월동 사료작물로 재배되는 총체밀과 트리트케일에 가축분뇨 시용과 콩과작물의 단, 혼파재배가 작물의 생산성과 사료가치를 평가하여 양질의 조사료 확보 및 단위면적당 유기 한우 사육 능력을 추정하고자 무비구, 유기질비료 시용구, 액상우분뇨 시용구, 액상우분뇨 50% 시용에 hairy vetch 혼파구 및 액상우분뇨 50% 시용에 forage pea 혼파구 등 5처리 3반복 난괴법으로 배치하여 실험이 실시되었다. 총체밀의 연간 건물수량은 처리구가 6.04~6.58톤/ha으로 무비구의 5.19톤/ha 보다 유의하게 높았으며(p<0.05), 조단백질 수량은 forage pea(0.60톤/ha)와 hairy vetch 혼파구(0.56톤/ha)가 무비구(0.37톤/ha)와 유기질비료 시용구(0.43톤/ha) 보다는 유의하게 높았다(p<0.05). 평균 조단백질과 TDN 함량 및 RFV는 콩과작물 혼파구가 다른 처리구보다 유의하게 높았다(p<0.05). 총체밀을 유기 한우 암소 450kg에 70% 급여 시에는 액상우분뇨 50%시용에 콩과작물을 혼파한 구에서 연간 약 ha 당 각각 3.4~3.5두로 유기질비료구(평균 2.9두) 및 무비구(평균 2.9두)보다 유의하게 높았다(p<0.05). 총체 트리트케일의 2년 평균 연간 건물수량도 시험구는 6.24~6.40톤/ha의 범위로 무비구의 5.12톤/ha로 유의하게 높았다(p<0.05), 조단백질과 TDN 수량은 시험구(각각 0.48~0.56과 4.03~4.12톤/ha)가 무비구(0.38과 3.3톤/ha)보다 유의하게 높았고(p<0.05), 평균 조단백질 함량도 콩과작물 혼파구와 액상우분뇨구가 다른 처리구보다 유의하게 높았다(p<0.05). 총체트리트케일로 유기한우 암소를 사육할 때에는 액상우분뇨 50%시용에 콩과작물을 혼파한 구에서 ha 당 연간 평균 3.3~3.4두를 사육할 수 있어 무처리구의 ha 당 평균 2.5두 보다 유의하게 높았다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해 볼 때, 총체밀 혹은 트리트케일의 건물생산성은 유기질 비료보다는 액상우분뇨가 훨씬 효과적이고 액상우분뇨 50%시용과 함께 콩과 작물인 hairy vetch 혹은 forage pea 등을 혼파로 재배하는 것이 단파의 경우보다 단위면적당 수량과 단백질 함량 등의 사료가치를 높일 수 있어 유기 한우 사육 시에는 단백질공급원으로 이용되는 수입 곡류 등을 대체하는 효과까지도 기대할 수 있으리라 생각된다.

간척지 밭작물의 관개용수량 추정을 위한 토양염분예측모형 개발 (Soil Salt Prediction Modeling for the Estimation of Irrigation Water Requirements for Dry Field Crops in Reclaimed Tidelands)

  • 손재권;구자웅;최진규
    • 한국농공학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.96-110
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    • 1994
  • The purpose of this study is to develop soil salt prediction model for the estimation of irrigation water requirements for dry field crops in reclaimed tidelands. The simulation model based on water balance equation, salt balance equation, and salt storage equation was developed for daily prediction of sa]t concentration in root zone. The data obtained from field measurement during the growing period of tomato were used to evaluate the applicability of this model. The results of this study are summarized as follows: 1.The optimum irrigation point which maximizes the crop yield in reclaimed tidelands of silt loam soil while maintaining the salt concentration within the tolerance level, ws found to be pF 1.6, and total irrigation requirement after transplanting was 602mm(6.7 mm/day)for tomato. 2.When the irrigation point was pF 1.6, the deviation between predicted and measured salt concentration was less than 4 % at the significance level of 1 7% 3.Since the deviations between predicted and measured values data decrease as the amount of irrigation water increases, the proposed model appear to be more suitable for use in reclaimed tidelands. 4.The amount of irrigation water estimated by the simulation model was 7.2mm/day in the average for cultivating tomato at the optimum irrigation point of pF 1.6.The simulation model proposed in this study can be generalized by applying it to other crops. This, model, also, could be further improved and extended to estimate desalinization effects in reclaimed tidelands by including meteorological effect, capillary phenomenon, and infiltration.

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평균온도를 이용한 전북지역 단수수의 출수기 추정 및 파종시기별 수량 변화 (Estimation of Heading Date using Mean Temperature and the Effect of Sowing Date on the Yield of Sweet Sorghum in Jellabuk Province)

  • 최영민;최규환;신소희;한현아;허병수;권석주
    • 한국작물학회지
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    • 제64권2호
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    • pp.127-136
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    • 2019
  • 단수수(Sorghum bicolor L. Moench)는 전통적인 식량작물보다 높은 환경적응성과 다양한 용도로 유용한 작물로 평가받아 왔지만, 국내에서는 관련 연구 및 정보의 부족으로 재배가 확대되지 못하고 있다. 본 연구는 단수수 '초롱'의 전라북도 6개 지역(전주, 부안, 정읍, 임실, 남원, 장수)의 최근 30년(1989-2018년)간 기상자료에 근거한 출수기를 추정하고, 파종시기(4월 10일, 4월 25일, 5월 10일, 5월 25일, 6월 10일, 6월 25일)에 따른 생육 및 품질요인 등을 비교하고자 수행하였다. 파종부터 출수까지의 소요일수는 파종시기가 빠를수록 107, 96, 83, 70, 59, 64, 65일로 길어지는 경향을 보였으며, 평균출수소요일수는 77.7일이었다. 유효적산온도는 평균 $1,120.3^{\circ}C$이었다. 지역별 연평균온도는 전주, 정읍, 부안, 남원, 임실, 장수 순으로 높았으며, 평균온도는 지역별 출수소요일수와도 비슷한 경향이었다. 특히 유효적산온도로 산출한 최근 30년 동안 6개 지역의 출수소요일수는 모든 파종처리구에서 점차 감소하는 경향이었다. 또한 6개 지역에서 출수소요일수는 평균온도(파종~출수까지)와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났고, 2017, 2018년 평균온도를 이용하여 산출한 출수소요일수의 예측값은 관측값($R^2=0.9987**$)을 89%로 확률로 설명되었다. 수확기, 4월과 7월 파종은 각각 생경수량과 가용성 고형물 함량이 높았으나, 최종적인 당수량은 5월 10, 25일 파종이 각각 3.4, $3.1Mg{\cdot}ha^{-1}$로 가장 높았다. 4, 7월에 파종한 경우 각각 품질과 수량이 낮고 서리피해의 위험성이 있으므로 5월 파종하는 것이 효과적일 것으로 판단된다. 최종적인 파종시기의 결정은 적정 수확기, 작부체계, 수확대상(착즙액 또는 이삭), 재배지대, 미기상 등을 고려해야 할 것이다.

지상부 원격탐사 센서의 반사율지수에 의한 고추 생체량 추정 (Estimation for Red Pepper(Capsicum annum L.) Biomass by Reflectance Indices with Ground-Based Remote Sensor)

  • 김현구;강성수;홍순달
    • 한국토양비료학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.79-87
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    • 2009
  • 지상 원격탐사 센서를 이용하여 질소 스트레스에 의한 고추의 생체량을 평가하기 위하여 사경재배를 이용한 포트실험을 수행하였다. 고추의 질소 스트레스 처리는 Hoagland 영양액 질소농도를 기준으로 40%에서 140% 까지 20% 간격으로 6개 수준으로 하였다. 고추는 이식후 120일 동안 생육시켰고 지상부의 생체중과 건물중, 잎의 질소흡수량과 엽록소 함량 그리고 수량을 조사하였다. 지상 원격탐사의 센서종류는 SPAD-502(Minolta)와 $Field\;Scout^{TM}$(CM1000, Spectrum) 엽록소 측정기, Spectroradiometer(LI-1800, Licor Inc.), $Crop\;Circle^{TM}$(Holland Scientific), 그리고 $GreenSeeker^{TM}$(Ntech Industries)를 사용하였다. 이식 후 120일째 고추의 지상부 건물중은 48.2 g/plant에서 196.6 g/plant로 큰 차이를 보였으며 변동계수는 27.8%였다. 이식후 40일, 50일 및 80일째 각 생육시기에서 원격탐사 반사율 지수들은 고추의 지상부 생체 중 및 건물중과 유의성 있는 정의 상관을 보였으며, 특히 $Crop\;Circle^{TM}$에 의한 반사율 지수들이 가장 양호한 상관계수를 보였다. 또한 고추 수확기인 이식후 120일째 고추수량, 지상부 건물중, 그리고 잎의 질소 흡수량은 생육중반기 원격탐사 센서의 반사율 지수들과 유의성 있는 정의 상관을 보였고, 특히 이식후 80일째 측정된 $Crop\;Circle^{TM}$의 aNDVI는 가장 양호한 상관계수를 보였다. 이러한 결과로부터 이식후 80일째 aNDVI는 수확기 고추의 생체량 및 질소 시비수준을 신뢰성 있게 예측할 수 있었다. 따라서 비파괴 실시간 지상원격 탐사 반사율 지수는 고추의 생육중반기 질소관리를 위한 효율적 도구로 활용 가능할 것으로 생각되었다.

볏짚 사료가치의 품종간 차이 및 생육형질과의 관련성 (Varietal Difference in Feed Value of Rice Straw and Its Relationship with Agronomic Traits)

  • 김창호
    • 한국작물학회지
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    • 제49권6호
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    • pp.516-521
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    • 2004
  • 본 연구는 재배되고 있는 벼 품종들의 볏짚 사료가치를 구명하고 이에 관련되는 형질을 검토하고자 수행하였다. 볏짚은 질이 낮은 조사료이므로 사료가치 평가를 볏짚수량, 조단백질함량, ADF 및 NDF 함량을 지표로 한 표준화점수, RFV 및 군집분석에 의하여 수행하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1 볏짚수량은 대안벼가 725.9 kg/10a로 가장 높았고, 금남 벼, 동진 벼 1호, 추청 벼 순으로 높았다. 조단백질함량은 다산벼가 $5.35\%$로 가장 높았다. 2. ADF는 중화 벼가 $34.3\%$로 가장 낮았으며, NDF는 소백벼가 $63.8\%$로 가장 낮았다. 3. 표준화합산점수, RFV 및 군집분석에 의하여 사료가치를 평가한 결과 둔내벼, 오봉벼, 서안벼, 금오벼, 화성벼, 농안벼, 계화벼가 사료가치가 높은 것으로 나타났다. 4. 조단백질함량과 관련된 형질은 엽건물중과 종실건물중이 정의 관계였고, ADF 및 NDF와 관련된 형질은 파종후부터 출수일 까지의 일수, 간장, 엽건물중이 정의 관계였고, 줄기의 건물중이 부의 관계로 나타나 줄기의 건물중이 증가할수록 감소하는 경향이었다. 5.표준화점수 및 RFV의 사료가치와 관련된 분석에서 줄기 건물중 만이 정의 관계를 보이고, 나머지 형질들은 부의 관계를 보여, 볏짚의 사료가치는 줄기의 비율이 높아 소화율을 증가시키는 품종이 높음을 알 수 있었다.

드론 영상을 이용한 케나프(Hibiscus cannabinus L.) 작물 높이의 노지 표현형 분석 (Field Phenotyping of Plant Height in Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) using UAV Imagery)

  • 장규진;김재영;김동욱;정용석;김학진
    • 한국작물학회지
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    • 제67권4호
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    • pp.274-284
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    • 2022
  • 국내 환경에 적합한 케나프 육종을 위해선 비용, 정확도, 속도가 최적으로 설계된 정량적인 고속탐색법(high-throughput)에 기반한 표현형 분석법이 필요하다. 최근 UAV 기반의 원격탐사 기법의 발달로 노지에서 재배되는 작물의 생육인자들에 대한 대량 데이터를 저비용으로 신속하게 얻을 수 있으며 정확하게 분석하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 요구되는 케나프의 섬유와 가축 사료로서 육종을 위해 해당 목적과 부합한 케나프 높이를 주요 표현형 인자로 선정하여 UAV-RGB에 SfM 알고리즘 기반의 사진 측량 기술을 적용함으로 높이를 예측하고자 하였다. 기존 방법으로 예측한 작물 높이는 바람에 의한 작물의 흔들림으로 오차가 발생할 수 있으며 키가 2 m 이상 크게 자라 실측도 어려운 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 바람에 흔들리지 않는 일정 높이를 가지는 고정 구조물을 설치하여 기준점을 이용한 모델식으로 기하 보정을 통해 높이 예측성능을 개선하였다. 그 결과 R2는 0.80으로 나타났으며, 보정 전(R2 = 0.80, slope = 0.87, offset = -2.51) 보다 높은 신뢰성(R2 = 0.80, slope = 0.94, offset = -1.62)을 확보하였다. 품종별로 생육단계에 따라 측정한 높이 지도를 통해 얻어진 케나프 키 정보는 품종 별로 유의미한 차이를 보임으로서 해당 방법으로 예측한 케나프 높이가 섬유와 가축 사료 목적의 육종 선발에 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.

지하수위를 이용한 물수지분석법의 매개변수추정과 함양량산정 (Parameter Estimation of Water Balance Analysis Method and Recharge Calculation Using Groundwater Levels)

  • 안중기;최무웅
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제39권4호
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    • pp.299-311
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    • 2006
  • 본 논문은 비산출률을 모르는 관측정에서 지하수함양량을 산정하기 위해 물수지분석법의 매개변수를 지하수위상 승량으로 추정하는 방법을 제시하고, 제주도 북부지역의 2개 관측정에 적용하였다. 식생근계의 토양에 대한 물수지가 일단위로 분석되었다. 직접유출랑은 SCS방법으로 계산하고, 실제증발산량은 Penman-Monteith식으로 산정한 잠재증발산량에 작물계수와 수분스트레스계수를 곱하여 산정하였다. 강수량과 이전 토양수분량에서 직접유출량과 잠재증발산량을 제하였으며 토양수분보유능을 초과하는 수량을 지하수함양으로 보았다. SCS 유출곡선지수, 토양수분 보유능, 작물계수 등의 매개변수는 강우사상 동안의 함양량과 지하수위상승량의 선형관계를 이용하여 추정하였다. 관측정이 위치한 지점에서 출현가능한 비산출률의 최대한계값($n_m$)을 강수량과 지하수위상승량 관계로부터 유도하였다. 관측된 지하수위상승량과 함양량 계산값의 선형관계로부터 비산출률과 결정계수($R^2$)를 산정하고, 계산된 비산출률이 최대한계값($n_m$)이내에 위치하며 $R^2$이 가장 큰 매개변수값을 모의를 통하여 선정하였다. 사례지역에 적용한 결과 추정된 매개변수로 산정한 함양량이 지하수위상승량의 변동을 81%이상 설명하는 것으로 나타나 지하수위 자료는 지하수함양량 산정을 위한 물수지분석법의 매개변수 추정에 유용한 것으로 판단된다.

역전파 신경망 모델을 이용한 기준 작물 증발산량 산정 (Estimation of Reference Crop Evapotranspiration Using Backpropagation Neural Network Model)

  • 김민영;최용훈;수잔 오샤네시;폴 콜레이지;김영진;전종길;이상봉
    • 한국농공학회논문집
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    • 제61권6호
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    • pp.111-121
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    • 2019
  • 작물 증발산량은 수자원 계획 및 관리, 물수지 분석, 작물 관개 계획 및 생산량 추정 등에 널리 활용되고 있으며, 특히 FAO에서 공인한 Penman-Monteith식 (FAO 56-PM)은 잠재 증발산량 산정을 위한 표준방법으로 많이 사용되고 있다. Penman-Monteith식을 이용한 잠재증발산량 산정은 최소온도, 평균온도, 최대온도, 상대습도, 풍속과 일사량인 6가지 항목에 대한 시계열 자료가 필요한데, 결측 또는 미계측된 경우에는 사용이 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 역전파 신경망(BPNN) 모델을 이용해서 6개 미만의 기상항목으로도 잠재증발산량이 추정가능한지를 확인하였다. 여섯 가지 기상항목을 각각 1~6개의 조합으로 입력자료를 구성하고, BPNN 모델을 이용해서 학습, 검증 및 테스트를 한 결과, 입력 자료가 많아질수록 좋은 결과가 산출되었으며, 일사량, 최대온도와 상대습도만으로도 결정계수($R^2$)가 0.94정도로 비교적 높은 예측결과를 얻을 수 있었다. 또한 산정 오차를 줄이고, 항목간의 상관관계를 높이기 위해서는 역전파 신경망 구조의 적절한 선택이 중요한 것으로 확인되었다. 역전파 신경망 모델을 사용하면 요구되는 기상 항목과 데이터의 양에 대한 제약 없이 예측이 가능할 수 있기 때문에 기준 증발산량 산정에 유용하게 활용될 수 있을 것이며 향후 작물 재배를 위한 적정 관개계획 수립에도 유용하게 사용될 것이라 사료된다.