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문제 정의
- 그 결과 약 2년간에 걸쳐 나타난 연구지역 내 갯벌 퇴적환경 변화를 관측하였고, 위성자료에 나타난 월별 저서미세조류 군집의 변화양상을 파악하였다. 또한 4 m 공간해상도의 IKONOS 영상자료와 최근 시기에 촬영된 항공원격탐사 자료 분석을 통해 갯벌 내 저서환경의 시공간적 분석을 위한 고해상도 영상자료의 활용 가능성을 검토하였다.
- 갯벌 표층의 저서미세조류에 대한 현장 관측과 위성영상에 나타난 이의 반사도 특성 분석을 통하여 월별 저서미세조류군집의 변화양상을 파악하였다. 또한 갯벌 표층 퇴적상 및 저서미세조류의 갯벌 내 분포 양상 관측을 위한 고해상도 영상자료의 활용 가능성을 검토하였다. 상기 연구의 결과 도출된 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌 표층의 퇴적상과 저서미세조류군집의 변화를 관측 하는 것이 가능함을 보이고자 한다. 연구지역은 태안군에 위치한 근소만 갯벌이며, 현장조사를 통해 퇴적상을 분류하고 이에 대한 위성자료의 반사도 특성을 분석하였다.
- 본 연구에서는 충청남도 태안군 근소만 갯벌에 대해, 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌 표층의 퇴적 상과 저서미세조류군집의 변화를 관측하는 것이 가능함을 보이고자 한다. 갯벌 표층의 저서미세조류에 대한 현장 관측과 위성영상에 나타난 이의 반사도 특성 분석을 통하여 월별 저서미세조류군집의 변화양상을 파악하였다.
제안 방법
- B 측선은 만 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 세립해지는 경향을 보이며 2006년 8월에 비해 10월이 세립화 경향을 보이나 전체적인 경향은 유사하게 나타났다. 2007년 2월 (D와 E 측선)과 5월 (D 측선)에도 입도 분석을 실시하였다. D 측선은 법산리 갯벌의 중간에 위치하며 E 측선은 법산리 갯벌의 서쪽에 위치한다.
- 5). 갯벌 표층에서의 광학반사도를 강조하기 위하여 RGB 합성 시 근적외선, 적색, 녹색 밴드를 이용하였다. 따라서 붉은색으로 보이는 부분은 클로로필이 우세한 지역이다.
- 본 연구에서는 충청남도 태안군 근소만 갯벌에 대해, 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌 표층의 퇴적 상과 저서미세조류군집의 변화를 관측하는 것이 가능함을 보이고자 한다. 갯벌 표층의 저서미세조류에 대한 현장 관측과 위성영상에 나타난 이의 반사도 특성 분석을 통하여 월별 저서미세조류군집의 변화양상을 파악하였다. 또한 갯벌 표층 퇴적상 및 저서미세조류의 갯벌 내 분포 양상 관측을 위한 고해상도 영상자료의 활용 가능성을 검토하였다.
- 퇴적물의 습중량을 측정한 후 시료를 냉동 건조기로 건조시켰다. 건조된 시료의 건중량을 측정한 후 90% 아세톤을 넣고 냉․암소에서 하루 동안 보관하여 엽록소를 추출하였다. 추출된 색소는 원심분리기를 이용하여 약 4000 rpm에서 20분간 4℃로 유지하면서 퇴적물과 분리시켰다.
- 또한 위성에서 감지된 특이한 반사도 지역에 대해 현장 확인을 통하여 갯벌 저서 미세조류의 특성을 파악하였다. 그 결과 약 2년간에 걸쳐 나타난 연구지역 내 갯벌 퇴적환경 변화를 관측하였고, 위성자료에 나타난 월별 저서미세조류 군집의 변화양상을 파악하였다. 또한 4 m 공간해상도의 IKONOS 영상자료와 최근 시기에 촬영된 항공원격탐사 자료 분석을 통해 갯벌 내 저서환경의 시공간적 분석을 위한 고해상도 영상자료의 활용 가능성을 검토하였다.
- Landsat 영상자료의 획득 주기는 16일로서 특정 년도에서 각 월별로 영상을 취득하는 것이 가능하다. 그러나 연구지역 갯벌이 완전히 노출되어 있는 양질의 영상을 월별로 얻는 것이 불가능하여 연도별로 각 계절을 대표할 수 있는 영상을 선택하여 비교분석하였다. 5월에서 9월에는 0.
- IKONOS 자료의 경우 4개의 멀티 밴드를 보유하고 있어 표층 퇴적상이나 생물상 분류에 활용할 예정이었으나 간조 시 영상을 얻을 수 없었다. 따라서 이에 대한 대안으로 공간해상도는 떨어지나 7개의 밴드를 갖고 있는 Landsat TM/ETM+ 자료를 이용하여 현장조사 자료와 생물상과의 비교 연구를 수행하였다. 연구지역 내에서 타 지역과 구별되는 특징적인 퇴적상을 보이는 지역의 관측을 위해 IKONOS 자료를 활용하였다.
- 연구지역은 태안군에 위치한 근소만 갯벌이며, 현장조사를 통해 퇴적상을 분류하고 이에 대한 위성자료의 반사도 특성을 분석하였다. 또한 위성에서 감지된 특이한 반사도 지역에 대해 현장 확인을 통하여 갯벌 저서 미세조류의 특성을 파악하였다. 그 결과 약 2년간에 걸쳐 나타난 연구지역 내 갯벌 퇴적환경 변화를 관측하였고, 위성자료에 나타난 월별 저서미세조류 군집의 변화양상을 파악하였다.
- 모래 시료는 0.5 φ 간격으로 Gradex 2000 입도 분석기 (particle size analyzer)로 약 10분간 체질한 후 입도 등급별로 무게 백분율을 구하였다.
- 법산리 갯벌 표층 생물상 파악을 위하여 Landsat 합성영상을 제작하여 영상에서 특이하게 나타나는 곳에 대해 현장조사를 실시하였다 (Fig. 5). 갯벌 표층에서의 광학반사도를 강조하기 위하여 RGB 합성 시 근적외선, 적색, 녹색 밴드를 이용하였다.
- 본 연구에서는 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌 표층의 퇴적상과 저서미세조류군집의 변화를 관측 하는 것이 가능함을 보이고자 한다. 연구지역은 태안군에 위치한 근소만 갯벌이며, 현장조사를 통해 퇴적상을 분류하고 이에 대한 위성자료의 반사도 특성을 분석하였다. 또한 위성에서 감지된 특이한 반사도 지역에 대해 현장 확인을 통하여 갯벌 저서 미세조류의 특성을 파악하였다.
- 엽록소 α농도는 코어의 단면적, 건중량 및 습중량을 이용하여 단위면적 당 질량 (㎎/m2)으로 환산하였다.
- 원심 분리된 시료의 상등액을 취하여 분광광도계 (Perkin-Elmer Lambda 9)나 형광측정기 (Turner AU-10)를 이용하여 흡광도나 형광량을 측정하여 엽록소 α 농도를 구하였다 (Parsons et al., 1984).
- 연구지역 내에서 타 지역과 구별되는 특징적인 퇴적상을 보이는 지역의 관측을 위해 IKONOS 자료를 활용하였다. 위성자료들은 기 보정되어 있는 5 m 공간해상도의 IRS-1C (Indian Remote Sensing-1C) 위성자료를 이용하여 영상 대 영상 (image to image) 방법으로 0.5 픽셀 이내의 오차로 지형보정을 실시하였다. 또한 고해상도 영상자료를 활용한 저서미세조류 관측을 위해 2008년 2월에 촬영된 공간해상도 50 cm의 항공사진을 이용하였다.
- 저서미세조류 분석을 위한 현장조사는 2007년 2월과 5월, 2회에 걸쳐 D 측선에서 수행되었다. 조사를 위한 퇴적물 시료는 직경 2.
- 채취된 시료 중 표층 1 cm의 시료를 절단하여 엽록소 α 및 색소 농도 분석과 미세조류의 현존량 분석에 이용하였다.
- 1은 연구지역인 근소만 갯벌의 위치도와 현장조사 측선들을 나타낸 것이다. 칠면초가 서식하고 있는만 내측 남동쪽의 dyke와 조류로가 조밀하게 발달하고 있는 dyke의 북쪽 지역에서 각각 시작점을 정하여 만 바깥쪽으로 C 측선과 WE 측선을 설정하였으며, 혼합퇴적상이 우세한 서북쪽에서부터 만 바깥쪽까지 접근성을 고려하여 각각 B, D, E 및 W 측선을 설정하였다.
- 퇴적물내의 엽록소 α 농도 측정을 위한 시료는 현장에서 채취 후 미리 무게를 측정한 15 ml 플라스틱 튜브에 넣고 바로 냉동 보관되었다. 퇴적물의 습중량을 측정한 후 시료를 냉동 건조기로 건조시켰다. 건조된 시료의 건중량을 측정한 후 90% 아세톤을 넣고 냉․암소에서 하루 동안 보관하여 엽록소를 추출하였다.
- 5 φ 간격으로 Gradex 2000 입도 분석기 (particle size analyzer)로 약 10분간 체질한 후 입도 등급별로 무게 백분율을 구하였다. 펄 시료는 전체를 대표할수 있는 시료 2 g을 취해 80 ㎖의 0.1% calgon 용액을 넣고 초음파 분쇄기와 자기진동기로 시료를 균일하게 분산시킨 후, X-선 자동입도분석기인 Sedigraph 5100을 사용하여 입도 무게 백분율을구하였다. 그래픽 방법을 사용하여 평균입도, 분급도 등의 통계변수들을 구하였다 (Folk and Ward, 1957).
- 입도 시료는 표층으로부터 5 mm 미만의 심도에서 시료를 채취하였다. 현장에서 채취된 시료는 실험실로 옮겨진 후 약 5 g을 1,000 ㎖ 비이커에 담아 0.1 N 염산 (HCl)으로 반응시켜 탄산염을 제거하였다. 또한 10% 과산화수소수 (H2O2)로 24시간이상 반응시켜 유기물을 제거하였다.
대상 데이터
- 5 m의 공간해상도를 갖는다. IKONOS 자료는 2001년 3월 28일 획득된 자료이며, SPOT panchromatic 자료는 2005년 2월 13일 획득된 자료를 이용하였다. IKONOS 자료의 경우 4개의 멀티 밴드를 보유하고 있어 표층 퇴적상이나 생물상 분류에 활용할 예정이었으나 간조 시 영상을 얻을 수 없었다.
- 5 픽셀 이내의 오차로 지형보정을 실시하였다. 또한 고해상도 영상자료를 활용한 저서미세조류 관측을 위해 2008년 2월에 촬영된 공간해상도 50 cm의 항공사진을 이용하였다.
- 본 연구를 위한 위성자료로는 IKONOS, SPOT (Satellite Pour l'Observation de la Terre), Landsat TM/ETM+ (Themetic Mapper/Enhanced Themetic Mapper Plus) 자료가 수집되었다.
- 따라서 이에 대한 대안으로 공간해상도는 떨어지나 7개의 밴드를 갖고 있는 Landsat TM/ETM+ 자료를 이용하여 현장조사 자료와 생물상과의 비교 연구를 수행하였다. 연구지역 내에서 타 지역과 구별되는 특징적인 퇴적상을 보이는 지역의 관측을 위해 IKONOS 자료를 활용하였다. 위성자료들은 기 보정되어 있는 5 m 공간해상도의 IRS-1C (Indian Remote Sensing-1C) 위성자료를 이용하여 영상 대 영상 (image to image) 방법으로 0.
- 연구지역에서 간조 시에 2006년 8월 (B와 C 측 선)과 10월 (B 측선), 2007년 2월 (D와 E 측선)과 5월(D 측선) 그리고 2008년 4월(W와 WE 측선)에서 표층 입도 시료를 채취 및 사진 촬영을 하였다. 입도 시료는 표층으로부터 5 mm 미만의 심도에서 시료를 채취하였다.
- 연구지역에서 간조 시에 2006년 8월 (B와 C 측 선)과 10월 (B 측선), 2007년 2월 (D와 E 측선)과 5월(D 측선) 그리고 2008년 4월(W와 WE 측선)에서 표층 입도 시료를 채취 및 사진 촬영을 하였다. 입도 시료는 표층으로부터 5 mm 미만의 심도에서 시료를 채취하였다. 현장에서 채취된 시료는 실험실로 옮겨진 후 약 5 g을 1,000 ㎖ 비이커에 담아 0.
- 저서미세조류 분석을 위한 현장조사는 2007년 2월과 5월, 2회에 걸쳐 D 측선에서 수행되었다. 조사를 위한 퇴적물 시료는 직경 2.5 cm 길이 15 cm의 아크릴 코아를 이용하여 채취되었다. 채취된 시료 중 표층 1 cm의 시료를 절단하여 엽록소 α 및 색소 농도 분석과 미세조류의 현존량 분석에 이용하였다.
이론/모형
- 1% calgon 용액을 넣고 초음파 분쇄기와 자기진동기로 시료를 균일하게 분산시킨 후, X-선 자동입도분석기인 Sedigraph 5100을 사용하여 입도 무게 백분율을구하였다. 그래픽 방법을 사용하여 평균입도, 분급도 등의 통계변수들을 구하였다 (Folk and Ward, 1957). 입도별 무게 백분율은 Folk and Ward (1957)의 Inclusive Graphic Method에 의하여 평균입도, 분급도, 왜도, 첨도 등의 통계적인 변수들을 구하였다.
- , (2004)는 항공기 원격탐사 자료와 갯벌의 퇴적 환경과의 비교 연구를 통하여 갯벌 지형과 노출시간이 원격탐사 자료를 이용한 표층 퇴적상 분류에 많은 영향을 미침을 분석한 바 있다. 또한 항공기 원격탐사 자료에 스펙트럴 언믹싱 (Spectral unmixing) 분류 방법을 적용하여 Folk (1968)의 기준에 맞는 갯벌 퇴적상 분류를 수행하였다. 국내의 경우, 현재까지 항공기 원격탐사 자료를 얻기가어려우므로 Ryu et al.
- 그래픽 방법을 사용하여 평균입도, 분급도 등의 통계변수들을 구하였다 (Folk and Ward, 1957). 입도별 무게 백분율은 Folk and Ward (1957)의 Inclusive Graphic Method에 의하여 평균입도, 분급도, 왜도, 첨도 등의 통계적인 변수들을 구하였다. Table 1은 2006년 8월부터 2008년 4월까지 각 측선에서 채취된 입도시료의 분석결과이며, 각 시료 별로 모래 입자의 구성비율 (Sand), 평균입도 (Mean Size), 분급도 (Sorting), 왜도 (Skewness), 첨도 (Kurtosis)를 나타낸 것이다.
성능/효과
- 1) Landsat 위성영상을 활용한 퇴적상 분석 결과, 입도의 조립 및 세립에 따른 전체적인 광학반사도 특성의 변화는 파악할 수 있었으나, 연구지역의 표층은 3.5 φ - 6.5 φ 크기의 입자가 주로 분포하여 공간적인 퇴적상의 분포가 뚜렷하지 않으므로 중저해상도 영상의 활용은 퇴적상 연구에 적합하지 않은 것으로 판단된다.
- 2) Landsat 위성영상을 이용하여 근소만 갯벌의 계절별 저서미세조류의 분포양상을 파악할수 있었으며, 10월부터 2월까지 갯벌 표층에 나타난 저서미세조류의 번성 현상을 뚜렷하게 관측할 수 있었다. 따라서 연구지역에서 위성영상 자료를 이용하여 잘피, 저서미세조류와 칠면초 등 다양한 생태환경을 파악하는 것이 가능하다.
- 4) 50 cm 공간해상도의 항공사진에서는 잘피 분포지역이 뚜렷하게 관측되어, 고해상도 위성영상이 연구지역의 표층 퇴적상 및 저서환경 분석에 적합한 것으로 판단된다. 특히, 항공사진은 위성영상과는 달리 원하는 지역에서 원하는 시기의 고해상도 영상자료를 얻을수 있는 장점이 있다.
- D 측선에서 수행한 현장조사자료의 분석결과, 정점별 엽록소 a의 농도가 2007년 2월에 88.0 ~222.1 mg․m-2과 2007년 5월에 43.2 ~ 115.9 mg․ m-2로 2배 이상의 변이를 나타내었다 (Fig. 4). 이러한 정점별 차이는 이 시기에 저서성 미세조류의 일부 정점들에서 저서미세조류가 번성에 의해 패치를 이룬 algal mat가 잘 형성되었기 때문으로 갯벌의 비균일분포가 큼을 시사한다.
- 2) Landsat 위성영상을 이용하여 근소만 갯벌의 계절별 저서미세조류의 분포양상을 파악할수 있었으며, 10월부터 2월까지 갯벌 표층에 나타난 저서미세조류의 번성 현상을 뚜렷하게 관측할 수 있었다. 따라서 연구지역에서 위성영상 자료를 이용하여 잘피, 저서미세조류와 칠면초 등 다양한 생태환경을 파악하는 것이 가능하다.
- 또한 본 연구를 통하여 30 m 공간해상도급 위성자료의 광학 반사도는 Folk (1968) 의 퇴적상 기준인 4 φ 입자 기준보다는 2 φ 입자의 비 (ratio)와 높은 상관을 보임을 밝혔다.
- E15 정점에는 잘피 지역으로 모래 성분이 매우 높게 나타났다. 이 지역은 근적외선 영상에서는 매우 낮은 광학반사도를보였으며, 가시광 영역에서는 클로로필 성분이 매우 높게 나타났다. D 측선은 2월에 비해 5월이 세 립화 경향을 보였으나 만 안쪽의 1번 정점과 만 바깥쪽의 10번은 거의 입도 특성이 유사하게 나타났다.
후속연구
- 3) 4 m 공간해상도의 고해상도 위성영상인 IKONOS 자료에서는 모래성분이 월등히 우세한 지역과 그렇지 않은 지역이 잘 구별되어 나타났으며, 이 지역에 대해서는 추후 갯벌이 노출된 고해상도 영상을 확보하여 추가 적인 연구를 진행해야 될 것으로 생각된다.
- 특히, 항공사진은 위성영상과는 달리 원하는 지역에서 원하는 시기의 고해상도 영상자료를 얻을수 있는 장점이 있다. 따라서 향후 항공사진을 적극 활용함으로써, 연구지역에 대해 연도별로 갯벌 내 생태환경의 시계열 분석이 가능할 것으로 생각된다.
- 연구결과, 고해상도 위성영상을 이용하여 월별 또는 동일 월에서 연도별로 저서미세조류의 변화를 모니터링하는 것이 가능하며, 따라서 추후 4 m 공간해상도를 가지며 4개의 밴드를 획득할 수 있는 국내 광학위성 영상인 KOMPSAT-2 위성자료를 이용하여 갯벌 표층 퇴적상과 생태환경에 대해 보다 정밀한 주제도를 작성할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 위성영상 자료의 경우 갯벌이 완전히 노출된 시기의 양질의 자료를 획득하는 것이 어렵다는 한계를 가지고 있으므로, 향후 무인항공시스템을 활용한다면 원하는 지역에 대한 원하는 시기 영상자료의 다량 확보가 가능해지므로 이를 이용한 갯벌 저서미세조류의 시계열적 정밀 관측이 가능할 것이다.
- 연구결과, 고해상도 위성영상을 이용하여 월별 또는 동일 월에서 연도별로 저서미세조류의 변화를 모니터링하는 것이 가능하며, 따라서 추후 4 m 공간해상도를 가지며 4개의 밴드를 획득할 수 있는 국내 광학위성 영상인 KOMPSAT-2 위성자료를 이용하여 갯벌 표층 퇴적상과 생태환경에 대해 보다 정밀한 주제도를 작성할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 위성영상 자료의 경우 갯벌이 완전히 노출된 시기의 양질의 자료를 획득하는 것이 어렵다는 한계를 가지고 있으므로, 향후 무인항공시스템을 활용한다면 원하는 지역에 대한 원하는 시기 영상자료의 다량 확보가 가능해지므로 이를 이용한 갯벌 저서미세조류의 시계열적 정밀 관측이 가능할 것이다.
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