• 대한원격탐사학회지
• /
• 제40권1호
• /
• pp.45-56
• /
• 2024

Faced with aging populations, declining resources, and limited agricultural productivity, rural areas in South Korea require innovative solutions. This study investigated the potential of drone-based vegetation indices (VIs) to analyze soybean growth patterns in open-field smart agriculture in Goesan-gun, Chungbuk Province, South Korea. We monitored multi-seasonal normalized difference vegetation index (NDVI) and the normalized difference red edge (NDRE) data for three soybean lots with different irrigation methods (subsurface drainage, conventional, subsurface drip irrigation) using drone remote sensing. Combining NDVI (photosynthetically active biomass, PAB) and NDRE (chlorophyll) offered a comprehensive analysis of soybean growth, capturing both overall health and stress responses. Our analysis revealed distinct growth patterns for each lot. LotA(subsurface drainage) displayed early vigor and efficient resource utilization (peaking at NDVI 0.971 and NDRE 0.686), likely due to the drainage system. Lot B (conventional cultivation) showed slower growth and potential limitations (peaking at NDVI 0.963 and NDRE 0.681), suggesting resource constraints or stress. Lot C (subsurface drip irrigation) exhibited rapid initial growth but faced later resource limitations(peaking at NDVI 0.970 and NDRE 0.695). By monitoring NDVI and NDRE variations, farmers can gain valuable insights to optimize resource allocation (reducing costs and environmental impact), improve crop yield and quality (maximizing yield potential), and address rural challenges in South Korea. This study demonstrates the promise of drone-based VIs for revitalizing open-field agriculture, boosting farm income, and attracting young talent, ultimately contributing to a more sustainable and prosperous future for rural communities. Further research integrating additional data and investigating physiological mechanisms can lead to even more effective management strategies and a deeper understanding of VI variations for optimized crop performance.

• 한국지구과학회지
• /
• 제25권8호
• /
• pp.754-763
• /
• 2004

본 연구는 강원도 강릉지역 산불지역의 피해분석을 위한 피해지 지표분류를 목적으로 Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) 영상에서 활용할 수 있는 분류지수의 적용을 검토하였다. 연구지역 산불지역을 대상으로 Landsat TM 영상을 활용하기 위해 개발된 식생지수(NDVI)와 토양을 고려한 식생지수(SAVI), Tasseled Cap 변환으로 억을 수 있는 밝기지수(brightness), 습윤지수(wetness), 녹색지수(greenness)를 야외조사 결과와 비교하였다. 분석 결과 식생지수와 토양을 고려한 식생지수는 산불발생지역과 산불이 발생하지 않은 지역에 대한 구분이 뚜렷하였으나, 산불발생지역내에서 피해지역 구분에는 적절하지 않은 것으로 파악되었다. 산불방생지역내에서는 Tasseled Cap 변화에서 나타나는 토양평면을 활용할 때 침식피해와 관련한 야외조사 결과와 가장 근접한 분류 결과를 얻을 수 있었다. Tasseled Cap 변환에서 건조지수와 녹색지수를 더하여 선형함수로 활용하면 신속하고 효율적으로 산불지역을 분류가 가능 할 것으로 기대된다.

• 한국환경복원기술학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.29-41
• /
• 2015

묵논은 농촌경관에 있어 종다양성 및 서식지의 질적 향상에 훌륭한 기회를 제공해주며, 연차별 식물군락의 변화에 대한 생태적 특성은 생태복원의 주요한 기초자료가 된다. 본 연구에서는 휴경연차에 따라 변화하는 식물군락의 종조성, 군집지수 그리고 생태식물상 특성을 분석하여 서식지의 안정성을 평가하였다. 묵논의 휴경연차를 6단계(I단계: 3년 이하, II단계: 3년 초과 5년 이하, III단계: 5년 초과 7년 이하, IV단계: 7년 초과 10년 이하, V단계: 10년 초과 15년 이하, VI단계: 15년 초과)로 구분하였다. 식생조사는 2009년 5월부터 2012년 10월에 걸쳐 수행하였고 기본적으로 식물사회적적 방법에 따라 이루어졌다. 조사지역에서 확인된 식물종은 58과 127속 157종 3아종 15변종 1품종으로 총 176분류군이 확인되었다. 그리고 천이 단계별로 I단계에서 64분류군, II단계에서 34분류군, III단계에서 84분류군, IV단계에서 83분류군, V단계에서 92분류군, VI단계에서 23분류군이 확인되었다. 출현 식물종 가운데 뚝새풀, 골풀, 고마리, 쑥, 버드나무, 오리나무가 각 천이 단계에서 가장 높은 상대기여도를 나타내었다. 천이 초기단계에는 1년생 초본들이 높은 출현 빈도를 나타내다가 천이가 진행됨에 따라 천이 중기에는 기존에 출현했던 1년생 초본식물의 출현빈도가 낮아지고 다년생초본식물과 1년생 수생식물인 고마리의 출현빈도가 높아졌다. 천이 후반에는 목본성 식물과 산지 임연부에서 나타나는 초본성 식물종들의 출현빈도가 높게 나타났다. 모든 군집지수는 식생의 천이진행과 관련이 있었다. 풍부도와 다양도는 천이가 진행됨에 따라 증가하는 경향이 나타났고 균등도는 천이와의 상관성이 다소 낮은 것으로 분석되었다. 우점도는 천이가 진행됨에 따라 낮아지는 경향을 나타내었다. 서식지의 생태적 안정성은 I단계가 가장 불안정한 상태이며 천이가 진행될수록 안정성을 찾아가는 것으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권6_1호
• /
• pp.1341-1352
• /
• 2023

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.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.251-267
• /
• 2021

원격 탐사 기반의 식생지수들은 광합성을 조절하는 식물생리적 특성과 경험적 상관관계를 보이며, 여러공간 규모에서의 총일차생산량(GPP) 추정에 활용되고 있다. 하지만 시간 해상도가 높아질수록 식생지수를 이용한 GPP 추정의 불확실성이 커지는 한계가 존재한다. 또한 식생지수 관련 분석에 주로 사용되는 에디공분산법을 이용하여 추정한 GPP 역시 실제 측정한 순생태계교환량(NEE)을 GPP와 생태계 호흡(RE)으로 배분하는 데 사용하는 방법에 따라 추정값이 달라지는 불확실성이 존재한다. 본 연구에서는 플럭스 타워가 설치된 네 곳의 농림생태계를 대상으로 근지표에서 관측한 식생의 분광 특성을 이용한 다양한 식생지수를 계산하였고, 이를 다양한 시간 해상도에서 GPP 추정에 적용가능한 지를 분석하였다. 동시에 이를 이용하여 NEE 배분 방법의 불확실성을 평가하였다. 비교에 사용한 정규식생지수, 개량식생지수, 적외반사식생지수(NIRv)에 비해 적외반사식생지수와 광합성유효광(PAR)을 결합한 NIRvP이 식생 및 지형 조건에 의한 공간 이질성으로 인해 관측지에 따라 약간의 차이가 나타났지만, 농경지와 산림에서 모두 30분과 일 단위 시간 해상도에서 GPP와 높은 상관성(r² = 0.63, 0.68)을 보였다. 또한 기존 KoFlux 표준 NEE 배분방법에 비해 기계학습 기반의 NEE 배분 방법을 적용할 경우, 산림에서 30분 단위의 GPP와 NIRvP 사이의 상관성이 향상되었지만, 일 단위에는 그 차이가 크지 않았다. 하지만 광조건 이외에 다른 요인에 의해 광합성이 제한되는 경우 NIRvP와 GPP 간의 상관성이 떨어져 NIRvP를 이용해 실제 배분 결과를 직접 평가하긴 어려웠으며, 주로 광 조건에 의해 광합성이 제한되는 흐린 날의 경우 NEE 배분 정확도를 평가할 수 있는 가능성이 존재하였다. 그러나 높은 시간해상도의 Vis 기반의 GPP 추정이 의미를 가지려면, VIs와 GPP간의 경험적 관계를 넘어서는 시스템 사고 및 자기-조직화와 관련된 복잡계 기반의 분석 방법이 요구된다.

• 한국작물학회지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.369-377
• /
• 2005

정밀한 재배관리를 위해서는 작물의 영양상태를 빠르고 정확하게 진단하고 이를 근거로 처방해야 한다. 따라서 본 연구는 우리나리의 벼 재배여건에서 영양생장기 생체정보를 군락반사와 SPAD-meter 측정값으로 추정할 수 있는지를 다양한 영양생장기 생육 및 질소영양상태에서 검토하였다. 1. 생육이 진전됨에 따라서 가시역의 반사율은 줄어들고 근적외역의 반사율은 증가하는 경향이었다. 군락의 반사율은 엽면적지수에 따라 크게 변하였으며, 군락이 폐쇄되어 배경효과가 줄어드는 엽면적지수 2.5 이상에서 측정하는 것이 유효하였다. 2. 군락반사로 얻어진 식생지수 RVI, NDVI는 이앙후 30일 이후부터 작물의 생육량 및 질소영양상태와 밀접한 관련이 있었으며, 특히 엽면적지수, 건물중, 지상부 질소흡수량 및 NNI와 고도로 유의한 상관관계를 나타내었는데, 이는 이들이 생육이 진전됨에 따라서 증가하는 경향을 갖고 있기 때문이었다. 3. RVI가 NDVI보다 생육량 및 질소영양상태와 관련성이 높았는데, NDVI는 낮은 엽면적이나 건물중에서도 1에 근접하는 포화현상이 발생하기 때문에 생체정보의 변이가 큰 조건에서는 RVI가 더 유용하다고 판단된다. 식생지수 중에서는 RVIgreen이 생육량 및 질소영양상태와 관련성이 가장 높았다. 4. SPAD값은 특정년도 특정시기의 질소영양상태 및 생장량과 매우 높은 상관을 보였으나 생육시기나 연도를 통합할 경우 상관이 낮았다. SPAD 값은 엽면적지수에 관계없이 생육특성과는 관련성이 거의 없었고, 질소영양 관련 특성치 간에만 유의한 상관관계가 존재하였다. 5. SPAD-meter는 많은 제한조건이 있는 반면, 식생지수중 RVIgreen을 이용할 경우 유수형성기 전후 벼의 생육량이나 질소영앙상태를 가장 잘 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제32권5호
• /
• pp.483-497
• /
• 2016

무인항공기 영상은 작물의 생육단계에 따라 고해상도로 신속한 수집이 가능하기 때문에 정밀농업 관리를 위한 공간 변이 분석에 활용되고 있다. 본 연구의 목적은 무인항공기를 이용한 최적 식생지수를 선정하여 맥류 작황 추정식을 유도하는 것이다. 무인항공기 영상은 맥류 생육 기간인 2월 하순부터 6월 하순까지 6회에 걸쳐 촬영하였으며, 같은 기간 동안 5개 품종(큰알보리, 흰찰쌀보리, 새찰쌀보리, 금강밀, 조품밀)을 대상으로 휴대용 분광복사계를 이용하여 현장분광반사율을 측정하고 초장, 지상부건물중, 단위면적당 경수 등 생육인자를 조사하였다. 그 결과, 6개의 식생지수 중 RVI, NDVI, NGRDI 및 GLI가 생육인자와 높은 상관관계를 나타내었다. 또한 현장 생육조사 자료를 사용하여 식생지수와 생육인자의 비교를 시도하였다.

• 한국환경생태학회지
• /
• 제35권1호
• /
• pp.68-80
• /
• 2021

본 연구는 도서식물자원인 소사나무의 식물군집구조 분석을 통해 소사나무림의 서식지 외 보전 및 서식환경 등의 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 군집구조 분석을 위하여 소사나무가 출현하는 석모도, 영종도, 영흥도 및 대부도를 대상으로 총 29개의 방형구(각 100㎡)를 설치 및 조사하였다. 군집분류는 TWINSPAN에 의한 classification 분석을 하였다. 군집분류 결과 소사나무-졸참나무 군락(I), 소사나무-소나무 군락(II), 소사나무-신갈나무 군락(III), 소사나무-팥배나무 군락(IV), 소사나무 전형군락(V), 소사나무-굴참나무 군락(VI) 등 총 6개의 군락으로 분류되었다. 종다양도는 0.90008~1.12868, 우점도는 0.17536~0.25665이며, 유사도지수는 17.1429~38.2979%이었다. 군락별 7개 환경인자를 RDA ordination로 상관관계 분석한 결과 제 1축은 울폐도 및 낙엽층 깊이가 양의 상관관계를 보였으며, 암석노출도, 토양경도 및 해발고도는 음의 상관관계를 보였다. 제 2축은 암석노출도와 울폐도가 양의 상관관계를 보였으며, 경사도는 음의 상관관계를 보였다. 군락 I(소사나무-졸참나무 군락)은 주로 울폐도 및 낙엽층 깊이가 식생분포에 영향을 미치는 환경인자로 나타났다. 군락 II(소사나무-소나무 군락)와 군락 III(소사나무-신갈나무 군락)은 경사도가 식생분포에 영향을 미치는 환경인자로 나타났으며, 군락 IV(소사나무-팥배나무 군락), 군락 V(소사나무 전형군락)와 군락 VI(소사나무-굴참나무 군락)은 암석노출도, 해발고도, 토양경도 등이 식생분포에 영향을 미치는 환경인자로 나타났다.

• 지적과 국토정보
• /
• 제46권2호
• /
• pp.27-42
• /
• 2016

산림은 우리나라 토지피복 면적의 64%에 해당하는 넓은 면적을 차지한다. 이와 같이 넓은 면적의 산림을 조사, 모니터링, 관리하기 위해서는 원격탐사 및 지리정보시스템 기술이 필수적이다. 위성영상의 분광반사 특성을 이용하여 임상 및 수종분류가 가능하며, 이를 통해 임상도를 제작할 수 있다. 3차원 자료인 LiDAR를 이용하여 개체목의 위치와 수고 측정, 이를 통해 바이오매스와 탄소량 추정이 가능하다. 그 외에도 대상물의 반사특성을 이용해서 각종 지수들이 추출될 수 있는데, 예를 들어 식생지수와 표면토양지수 등을 통해 식생의 활력도와 산림 황폐화 정도를 파악 할 수 있다. 이러한 식생지수들의 변이를 파악하여 소나무 재선충병, 참나무 시들음병 등의 조기탐지 및 관리도 가능하다. 또한 A/R CDM, REDD+ 등 최근 기후변화 대응 사업에 있어서 원격탐사는 사업성 판단과 이산화탄소 흡수 및 저장량을 산정하는데 중요한 역할을 하고 있다. 기후변화 취약성 평가에서는 지리정보시스템의 시공간자료를 이용하여 국가 및 지자체 단위의 취약성이 시공간적으로 평가되고 있다. 또한, 시공간자료를 영향변수로 추가시킨 각종 모델을 통해 산림생장, 입목고사, 산사태 및 산불 등의 예측이 시공간적으로 이루어 질 수 있다.

• 한국환경복원기술학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.29-44
• /
• 2016

This study was carried out to the structure of plant community, and ecological succession sere of forest ecosystem in Soguemgang Valley, Odaesan National Park. Fifteenth plots(size is $20m{\times}20m$) were set up and the results analyzed by DCA which is one of the ordination technique showed that the plant communities were divided into seven groups which area community I(Quercus variabilis-Pinus densiflora community), II(Pinus densiflora community), III(Pinus densiflora-Quercus variabilis community), IV(Pinus densiflora-Quercus serrata community), V(Quercus serrata community), VI(Pinus densiflora-Deciduous broad-leaved plant community), VII(Cornus controversa-Carpinus laxiflora community). Shannon diversity index per $400m^2$ was to 0.7777 to 1.1440 and the age of Pinus densiflora 86 years old, Quercus variabilis was ranged from 66 to 87 years old, Quercus serrata was ranged from 51 to 62 years old, Carpinus laxiflora was 94 years old. In 2013, the succession trend was predicted Pinus densiflora${\rightarrow}$Quercus variabilis, Quercus serrata ${\rightarrow}$Cornus controversa, Carpinus laxiflora. The ecological sucession progress has declined power of the Pinus densiflora and the increased power of the deciduous broad-leaved and Quercus spp. in Soguemgang Valley, Odaesan National Park. Quercus serrata and Quercus variabilis communities that judged Pinus densiflora were progressing by direction of landform. The southern slopes vegetation were progressing for Quercus variabilis, the northern slopes vegetation were progressing for Quercus serrata. In flat Valley, mainly native species of Cornus controversa, Carpinus laxiflora are predicted ecological succession for deciduous broad-leaved tree community.