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KOMPSAT-3 위성영상 기반 양식시설물 자동 검출 프로토타입 시스템 개발
Development of a Prototype System for Aquaculture Facility Auto Detection Using KOMPSAT-3 Satellite Imagery 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.19 no.4, 2016년, pp.63 - 75  

김도령 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소) ,  김형훈 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소) ,  김우현 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소) ,  류동하 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소) ,  강수명 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소) ,  정윤재 ((주)지오씨엔아이 공간정보기술연구소)

초록
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우리나라에서는 삼면이 바다와 접해있는 반도형태의 국가로 과거부터 해양수산물에 대한 양식이 이루어져 왔다. 최근에는 양식시설물들을 체계적으로 관리하기 위해 생산량에 대한 조사하고 있으며, 조사된 자료를 기반으로 생산물에 대한 가격책정을 수행하여 내수 어족자원을 안정화하고 어민생활권을 보장하고 있다. 이러한 양식시설물의 조사는 매년 항공사진 기반의 수동 디지타이징을 기반으로 하고 있다. 고해상도의 항공사진을 활용한 수동 디지타이징은 양식시설물 별 종류에 따른 특징과 시설물 운용 여부 등을 알고 있는 전문가의 지식을 기반으로 하여 정확한 구획이 수행된다. 그러나 항공사진의 활용은 생육주기가 다른 양식자원들을 모니터링하기에는 경제적, 시간적 한계가 있으며, 전문가의 지식기반 구획 역시 다수의 전문 인력 등이 투입되어야 한다. 그러므로 본 연구에서는 관측 대상지에 대한 대단위 모니터링이 가능한 위성영상을 바탕으로 양식장에 대한 외곽정보 자동으로 검출하는 프로토타입 시스템 개발에 대해 연구하였다. 연구에 사용되는 위성영상은 국내 고해상 위성인 KOMPSAT-3 위성영상 13 Scene을 양식시설이 주로 이용되는 10월에서 4월 사이에 신규 촬영하여 사용하였다. 양식시설의 검출은 가두리식, 연승식, 부류식 양식시설을 검출하였으며 검출 방법은 영상 처리를 통한 ANN 분류기법Polygon 생성기법을 사용하였다. 개발된 프로토타입 시스템의 양식시설 검출율은 약 93% 정도로 나타났다. 위성영상 기반의 양식시설물 외곽정보 검출은 기존 항공사진이 가지는 모니터링의 한계를 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 전문가가 양식시설을 탐지하고 판독하는 데 있어 유용하게 지원될 수 있을 것이다. 향후 양식장 시설물별 분류 및 영상 처리 기법의 적용을 통해 양식장 시설물 검출 시스템이 개발되어야 할 것이며, 해당 시스템을 통해 양식시설물 모니터링을 수행하여 관련 의사결정 지원에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Aquaculture has historically delivered marine products because the country is surrounded by ocean on three sides. Surveys on production have been conducted recently to systematically manage aquaculture facilities. Based on survey results, pricing controls on marine products has been implemented to s...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 국내 고해상 광학위성인 KOMPSAT-3 영상을 활용하여 양식시설을 자동으로 탐지하고 시설정보를 추출할 수 있는 프로토타입 시스템을 개발하였으며 그 결과는 그림 8과 같다. 양식시설 자동탐지 프로토타입 시스템은 위성영상 입력 및 Viewer 기능, 위성영상 강조처리 및 물/육지 자동 분류 기능, 특징정보 기반 기계학습 ANN 분류기 기능, 양식시설 외곽정보 생성기능, GIS Shape 파일 생성기능을 포함하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
KOMPSAT-3의 위성영상 특징은 무엇인가? 연구에 활용되는 자료는 국내 고해상 위성인 KOMPSAT-3의 위성영상으로 70cm의 공간 해상도를 가지며, 가시광역인 청색, 녹색, 적색밴드와 근적외 밴드를 가진 광학 영상이다(KARI, 2016). 위성영상은 항공사진보다 촬영시기 선정과 촬영영상의 획득이 용이하고 서브미터급의 고해상 광학 영상을 확보할 수 있다.
양식어업에 있어 양식시설에 대한 관리와 내수물량의 조절이 필수적인 이유는 무엇인가? 양식어업은 양식시설에 대한 관리와 내수물량의 조절이 필수적이다. 이는 양식자원의 생산량에 따른 적정 가격을 책정하고 국내외 시장에 안정적으로 유통하여 수산자원을 생산하는 어민의 생활권을 안정시키기 위함이다. 그러나 육지와는 달리 양식시설의 정확한 위치 파악이 힘들고 넓게 분포되어 있어 양식어업을 관리 감독하는 기관이 지속해서 모니터링하기에는 어려움이 있다(Jo, 2011).
IHS 기법의 특징은 무엇인가? 일반적으로 고주파 영역은 영상 내 Pixel 값의 차이가 큰 부분으로 해당 영상에서는 양식시설과 바다의 경계 또는 색상 변화가 뚜렷한 부분이다. IHS는 여러 개의 밴드정보에 각각 색조 및 명암 강조를 수행하는 방법으로 Pixel에 대한 직접적인 강조를 수행한다. 이러한 두 기법을 KOMPSAT-3 위성영상에 적용하여 양식시설에 대한 강조정보를 비교하였으며, 그 결과 IHS기법의 경우 양식시설에 대한 경계는 뚜렷이 나타나지만, 영상 내에 불필요한 노이즈의 발생이 나타나는 것을 확인하였다.
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참고문헌 (12)

  1. Cho Y.S., S.J. Hong, H.C. Kim, W.J Choi, W.C. Lee, and S.M. Lee. 2010. Development of bivalve culture management system based on GIS for oyster aquaculture in GeojeHansan Bay. Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety. 16(1):11-20 (조윤식, 홍석진, 김형철, 최우정, 이원찬, 이석모. 2010. 거제한산만 굴양식장에 대한 GIS 기반 어장관리시스테 개발. 해양환경안전학회지 16(1):11-20). 

  2. Jeollanamdo. 2015. Fisheries Statistics. pp. 45-51 (전라남도. 2015. 해양수산 통계. 45-51쪽). 

  3. Jo. M.H. 2011. Measuring the quantities of aquaculture farming facilities for seaweed, ear shell and fish using high resolution aerial images. Journal of The Korea Association of Geographic Information Studies. 14(2):147-161 (조명희. 2011. 고해상 항공영상을 활용한 김, 전복, 어류 양식장 시설량의 산출. 한국지리정보학회지 14(2):147-161). 

  4. KAMI(Korea Association of Marine Industry). 2015. SEA & Monthly Magazine for the Blue Ocean. http://www.webzinesean.kr/html/main/view.php?idx160&keyword&keyfield&s_category(Acessed August 22, 2016). 

  5. KARI(Korea Aerospace Research Institute). 2016. http://www.kari.re.kr/kor/sub03_02_01.do (Acessed September 30, 2016). 

  6. Park J.H. and Y.C. Suh. 2013. GIS-based suitable site selection for aquaculture using scope for growth of styela clava. Journal of The Korea Association of Geographic Information Studies. 16(3):81-90 (박정현, 서용철. 2013. GIS 기반 미더덕 SFG(Scope for Growth)를 이용한 양식장의 적지선정. 한국지리정보학회지 16(3):81-90). 

  7. Park J.S., W.H. Lee, and M.H. Jo. 2016. Improving accuracy of land cover classification in river basins using Landsat -8 OLI image, vegetation index, and water index. Journal of The Korea Association of Geographic Information Studies. 19(2):98-106 (박주성, 이원희, 조명희. 2016. Landsat-8 OLI 영상과 식생 및 수분지수를 이용한 하천유역 토지피복분류 정확도 개선. 한국지리정보학회지 19(2):98-106). 

  8. Park. S.E., W.J. Choi, W.C. Lee, J.H. Koo, R.H. Jung, and J.S. Park. 2004. Construction of the fishing grounds information management system using GIS. Journal of The Korea Association of Geographic Information Studies. 7(3):90-98 (박성은, 최우정, 이원찬, 구준호, 정래홍, 박종수. 2004. GIS를 이용한 양식어장 정보관리 시스템 구축. 한국지리정보학회지 7(3):90-98). 

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  12. Yang J.Y., Y.S. Suh, Y.K. Choi, K.K. Jung, H.D. Jeong, and J.S. Park. 2007. Development of real-time oceanographic information system using platforms of aquaculture farms. Journal of The Korea Association of Geographic Information Studies 10(2):46-56 (양준용. 서영상. 최용규. 정규귀. 정희동. 박종수. 2007. 양식장 플랫폼을 활용한 실시간 해양환경 정보제공시스템 개발연구. 한국지리정보학회지 10(2):46-56). 

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