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문제 정의
- 것으로 예상된다. 따라서 본고는 가뭄이 심했던 2001년 상반기의 위성영상분석을 통해 광역적 가뭄에 위성영상의 활용가능성이 가능성을 타진하는 것을 1차적인 연구목적으로 삼고, 기타 결과의 활용을 통해 앞으로 전국적으로 생성될 수 있는 자료로서 농촌용수구역도의 작성에 위성 영상을 활용함으로써 보다 사실적 인 자료의 생산이 가능함을 보여주고자 한다.
- 09의 수치로 나타나고 있으며, 수분함량이 가장 높은 저수지 이외에는 값을 갖고 있었다. 마지막으로 농업적 가뭄에 가장 영향을 받는 농경지의 수분 값에 대해 파악해 보았다. 4월 초순은 아직 이앙시기가 아니기 때문에 용수로 찬 수리답의 모습을 갖추고 있기 않다.
- 수자원개발을 위한 투자의 적합성을 지원할 정보의 생산이 필요하며 이에 위성영상의 활용가능성을 안성지역을 대상으로 하여 연구를 수행하였다. 다목적실용위성과 Landsat TM 영상을 합성하여 2001년 농번기 3회의 토지가뭄 지수의 변화상을 비교하였다.
- 이러한 수분특성을 인지하고, 각 시기별 영상의 수분분포에 대해 알아보았다. 영상은 가뭄이 고조되던 시기인 2001년 4월 9일, 5월 27일, 6월 3일의 세 시기를 선정하였다.
제안 방법
- 이 변환은 종, 연대, 구조 등과 같은산림의 속성을 나타내며, 많은 응용 분야에서 널리 사용되고 있다(Weber 과 Dunmo, 2001). 4개의 밴드를 사차원 평면으로 변환시켜 Soil Brightness Index(SBI), Green Vegetation Index(GVI), Yellow Stuff Index(YVI), Non-Such Index (NSI)의 밴드마다 각각 축을 도출하여 정보를 얻게 되었고, 일반적으로 처음의 두 지수가 정보의 대부분(95~98%)을 포함하고 있다.
- Tasseled cap에서 얻어낸 토양수분을 통해서 그 값의 변화 폭을 살펴보았다. 각 대상체에 대한 수분값은 수준별 수분강도를 통해 전체적인 분포로 인지하는 것이 중요하다.
- Landsat ETM영상은 토양수분을 잘 나타내는 5번의 근 적외선이 포함된 조합이 효과적이다. 다목적 실용위성1호의 작은 영상들을 대상지역에 맞게 모자이크 수행 시 서로 간의 색채의 연속성을 보장하기 위하여 먼저 각 영상에 대해 히스토그램 매칭(histogram matching)을 실시하였다. 각 영상을 보정해 준 후, 히스토그램 매칭 등의 영상 平活化 작업을 통해서 각 영상간의 차이를 최소화하면서 선명성을 유지시킨다.
- 수자원개발을 위한 투자의 적합성을 지원할 정보의 생산이 필요하며 이에 위성영상의 활용가능성을 안성지역을 대상으로 하여 연구를 수행하였다. 다목적실용위성과 Landsat TM 영상을 합성하여 2001년 농번기 3회의 토지가뭄 지수의 변화상을 비교하였다. Tassled Cap 변환에 의한 습윤 지수의 지도화 방법을 사용하였다.
- 星한 여러 영상을 이용하는 집성영상 있어, DN값에서 영상에서의 반사값으로 바꾸는 것은 큰 향상을 가져온다. 따라서 Huang 등(2000)에 의해서 제시된 표준화 기법을 Landsat과 다목적실용위성1호 영상에 적용하여 영상 내 잡음을 줄이고 좀 더 상세하고 일관적인 분광값을 취득하였다. 영상 표준화를 위한 위성내 반사값 변환은 Barker가 제시하는 아래의 방정식을 일반적으로 따른다 (Barker et al, 2000).
- 분류작업을 시행하기에 앞서, 소수형으로 표현되어있는 전체 수분 값들을 일관성 있게 나누기 위해 0~100사이의 자료 범위로 다시 계산하여 비율파악을 해야 한다. 따라서 본 연구에서는 토양 수분값을 아래의 식을 적용시켜, 토양수분 지수를 도출하였다.
- 본 연구에서는 안성지역 토양현황에 대한 정보 추출하는데 그 목적을 두고 있으므로 세 번째 수분 정보만 추출하였다.
- 셋째, 히스토그램 매칭 후, 다목적실용위성1호 영상을 정합하기 위해 모자이크 작업을 수행한다. 즉, 단위 영상별로 작업된 결과 10개의 영상을 하나로 합성하는 과정이다.
- 아래 그림은 고삼저수지인데, 수분이 높기 때문에 육안으로도 밝은 화상을 확인할 수 있다. 수분수치가 높아 밝게 드러나는 부분들만 고삼저수지 레이어안에 포함되고 있었으며, 프로파일을 작성하여 그래프안의 값을 확인해 보았다.
- 좀 더 세부적인 수치를 알아보기 위해 프로파일을 작성하여 거리에 따른 공간적인 값을 확인하였다. 영상 내에서 지표사상을 확인하기 위해 수치지도를 중첩시켰다. 아래 그림은 고삼저수지인데, 수분이 높기 때문에 육안으로도 밝은 화상을 확인할 수 있다.
- 원격탐사에 의해 획득된 영상 자료는 기하보정 처리단계, 영상 색 조정 단계, 모자이크 단계로 구분되어 처리된다. 이 과정은 Erdas Imagine(ver 8.
- 01 으로 나타났으며, 평균 0을 보이고 있었다. 이러한 수분수치 확인은 수분과 관련된 각대상물에 대한 정보확인에 중요한 역할을 해 줄 뿐만 아니 라, 시계열적 인 영상에서 수치값을 찾아보게 됨으로써, 최종적으로 제작될 토양수분도 (map of soil moisture)의 객관적인 급간 (interval)을 제시해 준다.
- 영상은 가뭄이 고조되던 시기인 2001년 4월 9일, 5월 27일, 6월 3일의 세 시기를 선정하였다. 이미 전 단계에서 전 처리를 통한 보정이 이루어진 영상은 안성지역보다 조금 더 크게 잘라 일괄적인 토양수분 추출을 시행하였다.
- 그러나 다목적실용위성 1호의 영상과 같이 17 X I 7km의 작은 주사 폭의 면적을 갖는 영상은 11 장의 영상을 각각 보정 후, 모자이크하였다. 이와 같이 영상정합한 후, 각 영상간의 화소의 빈도를 표현하는 히스토그램 매칭을 통해 동일하게 자연스러운 색상을 유지하도록 처리한다.
- 잡음이 제거되면서 Landsat 영상에 대해 토양수분을 추출을 시행하였다. 토양수분은 Tasseled cap 변환으로 이루어지며, 이를 통해 대상지역 전반의 수분감지가 가능하다.
- 전체적인 수분 분포를 물과 연관된 각 지형지물을 통해 살펴보았다. 우선, 고삼저수지는 대량의 용수 공급으로 인해 저수지 주변 경계가 어둡게 나타나고 있었다.
- 이들은 높은 수분 수치를 지니고 있기 때문에 희고 밝게 표출되고 있어, 쉽게 파악할 수 있다. 좀 더 세부적인 수치를 알아보기 위해 프로파일을 작성하여 거리에 따른 공간적인 값을 확인하였다. 영상 내에서 지표사상을 확인하기 위해 수치지도를 중첩시켰다.
대상 데이터
- 대해 알아보았다. 영상은 가뭄이 고조되던 시기인 2001년 4월 9일, 5월 27일, 6월 3일의 세 시기를 선정하였다. 이미 전 단계에서 전 처리를 통한 보정이 이루어진 영상은 안성지역보다 조금 더 크게 잘라 일괄적인 토양수분 추출을 시행하였다.
- 자료취득이 가능해야 한다. 즉 최소화소의 크기를 일컫는 공간적해상도보다는 시간적 해상도가 중요하므로 본 연구에서는 국내위성으로 촬영된 다목적실용위성 1호의 자료와 18일마다 촬영이 7]능한 Landsat TM 위성영상자료를 대상으로 하였다. 기하보정 단계는 수신국에서 제공하는 고유 포맷에서 영상 처리 소프트웨어로 읽어 들여 임의의 형식으로 변환됨으로 수행된다.
- 다른 최근린 정수값 재배열법(nearest resampling) 과선형 보간을 수행하는 공일차재배열(bilinear resampling)에 비해서 작업시간이 오래 걸리지만 정확도가 높게 나타난다는 장점이 있다(연상호 외, 2001). 지상 기준점은 1:25,000과 1:5,000 수치지형도에서 30점 이상을 취득하여 사용하였으며. 지상기준점은 식별이 가능한 도로, 교량, 수로, 도로 굴곡부 정점 등을 선정하였다.
- 지상 기준점은 1:25,000과 1:5,000 수치지형도에서 30점 이상을 취득하여 사용하였으며. 지상기준점은 식별이 가능한 도로, 교량, 수로, 도로 굴곡부 정점 등을 선정하였다. 지상 기준점은 위성영상에서 골고루 분포시키며, 수치 지도와 영상 간의 차이를 나타내 주는 RMS (Root Mean Square) error는 반 픽셀 이내로 유지시켰다.
데이터처리
- 지상기준점은 식별이 가능한 도로, 교량, 수로, 도로 굴곡부 정점 등을 선정하였다. 지상 기준점은 위성영상에서 골고루 분포시키며, 수치 지도와 영상 간의 차이를 나타내 주는 RMS (Root Mean Square) error는 반 픽셀 이내로 유지시켰다.
이론/모형
- 다목적실용위성과 Landsat TM 영상을 합성하여 2001년 농번기 3회의 토지가뭄 지수의 변화상을 비교하였다. Tassled Cap 변환에 의한 습윤 지수의 지도화 방법을 사용하였다. 산지의 경우는 습윤 지수가 시간의 변화에 둔감한 반면에 저수지와 하천의 경우 커다란 변화를 보여주었다.
- 토양수분은 Tasseled cap 변환으로 이루어지며, 이를 통해 대상지역 전반의 수분감지가 가능하다. 본 연구지역인 안성지역에 대한 토양수분을 취득하기 위해 이미 입증된 Tasseled cap 변환기법을 사용하기로 한다. 이 변환은 특히 농업 지역 연구에 광범위하게 사용되고 있으며, Seong 등(1998) 이 보여준 지구적 차원의 습지 연구처럼 환경 부문의 접근에도 유용하다.
- 구분된다. 이때 사용한 방법은 입방기준재배열방법 (cubic convolution resampling)을 사용하여 주변의 9개의 화소의 위치값을 가지고 재배열하는 과정을 선택하였다. 다른 최근린 정수값 재배열법(nearest resampling) 과선형 보간을 수행하는 공일차재배열(bilinear resampling)에 비해서 작업시간이 오래 걸리지만 정확도가 높게 나타난다는 장점이 있다(연상호 외, 2001).
성능/효과
- 06으로 나타났다. 각 물체의 3개월 간 수분지수를 살펴봤을 때, 산림지역이 가장 지속적인 값을 유지하고 있었다. 농경지는 전월에 대부분 이앙이 진척된 상황이라 유사한 수분 수치를 보이고 있었다.
- 15를 유지하고 있다. 도로나 수로가 있어, 수분이 매우 낮은 곳들은 최소 값인 음수 0.2로 파악될수 있으며, 전체 논 지역에 대한 수분 값은 평균 음수 0.18 로 측정되었다. 농업용수 공급이 거의 없는 4월의 수분 지수는 매우 낮게 측정되었지만, 이앙기인 5월과 6월로가면서 높은 수분지수를 확인할 수 있다.
- 둘째, 영상의 색 조정 단계는 효율적인 정보 탐지를 위해 밴드조합과 히스토그램조정으로 영상의 대비를 높이는 과정이다. Landsat ETM영상은 토양수분을 잘 나타내는 5번의 근 적외선이 포함된 조합이 효과적이다.
- 농업용수가 가장 요구되는 이시기에 가장 많은 가뭄대책들이 이루어지며, 양수기나 관정 등 비상대책을 강구하여 극복되는 시기이다. 따라서 6월은 가뭄이 거의 극복되고, 이앙 진척률이 가장 높은 시기이므로 30이하로 토양수분지수가 극히 낮은 지역은 5월에 비해 상당부분 감소하였다. 이에 반해 산림지역처럼 적정수분을 유지하는 70-79 급간이 대폭 확대되어 나타났다.
- 6개의 TM 밴드는 토양축과 식생축으로 구분되고 그 사이에 변이지역으로 나타난다는 상세한 결과를 얻기도 하였다 (Crist와 Cicone, 1984). 여기에 중적외선 밴드를 이용하여 토양내의 습기함유 정도를 나타내는 세 번째 성분과 연무(煙霧)를 나타내는 네번째 성분을 확인하였으며, 이 성분을 이용한 합성 영상으로 도시, 물 습지를 쉽게 구분할 수 있었다.
후속연구
- 강수량 및 수위 측정지점 등 몇몇 특정 위치만이 실측치를 갖는 벡터자료구조와는 달리 지표의 모든 표면에서 반사도 값을 갖는 연속적인 자료구조를 갖는 래스터 구조의 위성영상의 활용성은 제한된 지점의 자료를 통해 나머지 공간의 특성값을 유추하거나 계산하는 형태의 내삽 혹은 외삽과정을 거치지 않기 때문에 활용도가 분명할 것으로 예상된다. 따라서 본고는 가뭄이 심했던 2001년 상반기의 위성영상분석을 통해 광역적 가뭄에 위성영상의 활용가능성이 가능성을 타진하는 것을 1차적인 연구목적으로 삼고, 기타 결과의 활용을 통해 앞으로 전국적으로 생성될 수 있는 자료로서 농촌용수구역도의 작성에 위성 영상을 활용함으로써 보다 사실적 인 자료의 생산이 가능함을 보여주고자 한다.
- 시도한 경우가 매우 드물다. 따라서 토양수분 지수가 광역적 가뭄지도의 대체 지표로 사용된다면 야외조사를 통한 토양의 수분지수의 한계를 넘어 가뭄에 민감한 지역을 상대적으로 평가할 수 있는 기반이 마련될 것으로 기대된다.
- 가뭄에 민감한 정도를 수치화하여 안성천권역의 논지역과 밭지역의 잠재적 습윤 상태를 예측할 수 있었다. 시간적해상도와 구입가격의 적정성을 고려할 때 다목적실용위성1호와 Landsat TM 자료의 융합을 통하여 보다 과학적인 농촌용수관리가 가능할 것으로 판단되며, 그 정확도는 기상분야의 모델링 기법을 통해 기상청의 보고 자료에 의해 평가될 수 있을 것이며, 한국전자통신연구원의 다양한 기 확보된 Landsat 위성영상을 통한 시계열적인 분석도 가능할 것으로 기대된다.
- 이에 국가의 재원을 투입하여 발사되어 성공적으로 자료를 취득하고 있는 다목적위성 1호의 자료를 활용하여 가뭄의 상태를 구체적인 공간적 자료로 수치화할 수 있다면 사회적 요구에 부합할 수 있는 자료 생산이 가능할 것으로 사료된다. 해외에서는 일찍이 Landsat 자료를 활용한 wetness index (습윤지수)를 주단위의 가뭄 지도로 필요시점마다 작성하여 기후의 변화에 따른 농업 활동 의지 속 여부와 영향여부를 파악화고 있다.
- 의 활용성 가능성을 타진한 상태이다. 이외에도 2002년부터 2003년 까지 한국전자통신연구원 텔레매틱스 사업단에서 구축한 위성영상 통합관리센타를 통해 구입된 과거 5년간의 한반도 전체의 Landsat 위성영상자료를 본 목적에 활용한다면, 앞으로 다양한 규모의 전국 농업용수의 활용과 배분에 중요한 자료를 생산할 수 있을 것으로 예상된다.
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