농경지, 공업지역 개발, 주거지 확장과 같은 인간의 활동은 갯벌생태계에 중요한 위협이 되어 왔고, 연안갯벌 감소의 가장 중요한 원인이었다. 가로림만은 가장 중요한 습지 서식처 중에 하나이며, 해양수산부는 가로림만을 2016년 7월 해양생태계보호구역으로 지정하였다. 본 연구의 목적은 Landsat 5 (TM), Landsat 7 (ETM+), Landsat 8 (OLI & TIRS)의 위성영상을 통해 가로림만의 공간적인 패턴을 분석하는 것이다. 가로림만의 표층온도와 NDVI는 공간분석기법에 의해 처리하였고, 시계열분석이 25년 동안의 Landsat 영상을 통해 적용되었다. 시계열 온도/식생 분포지도는 위성영상에 의해 몇 개의 갯벌 습지 서식처로 비교되었다. Landsat영상은 1988년부터 2014년까지 습지식생의 변화를 보여주었고, 가로림만 남부지역은 갯벌이 분포된 지역에 연안 습지에서 식생의 공간분포 변화되었음을 보여주고 있다.
농경지, 공업지역 개발, 주거지 확장과 같은 인간의 활동은 갯벌생태계에 중요한 위협이 되어 왔고, 연안갯벌 감소의 가장 중요한 원인이었다. 가로림만은 가장 중요한 습지 서식처 중에 하나이며, 해양수산부는 가로림만을 2016년 7월 해양생태계보호구역으로 지정하였다. 본 연구의 목적은 Landsat 5 (TM), Landsat 7 (ETM+), Landsat 8 (OLI & TIRS)의 위성영상을 통해 가로림만의 공간적인 패턴을 분석하는 것이다. 가로림만의 표층온도와 NDVI는 공간분석기법에 의해 처리하였고, 시계열분석이 25년 동안의 Landsat 영상을 통해 적용되었다. 시계열 온도/식생 분포지도는 위성영상에 의해 몇 개의 갯벌 습지 서식처로 비교되었다. Landsat영상은 1988년부터 2014년까지 습지식생의 변화를 보여주었고, 가로림만 남부지역은 갯벌이 분포된 지역에 연안 습지에서 식생의 공간분포 변화되었음을 보여주고 있다.
Human activity such as agriculture, industrial development and urban sprawl has been the major threat to wetlands ecosystem, which have caused the greatest losses of coastal wetlands. The Garorim bay provides one of the most important wetland habitate and Ministry of Oceans and Fisheries designated ...
Human activity such as agriculture, industrial development and urban sprawl has been the major threat to wetlands ecosystem, which have caused the greatest losses of coastal wetlands. The Garorim bay provides one of the most important wetland habitate and Ministry of Oceans and Fisheries designated Garorim bay to marine ecosystem protected area in July 2016. The purpose of this research is to analysis the spatial pattern of Garorim bay using Landsat 5 (TM), Landsat 7 (ETM+), Landsat 8 (OLI & TIRS). The surface temperature and NDVI of Garorim bay were processed with spatial analysis method and time series analysis were applied to 25 years Landsat satellite 19 images. The results of time series distribution map compared with the several wetland habitate on remotely sensed images. Landsat images showed the change area of wetland vegetation distribution from 1988 to 2014. The southern part habitate of Garorim bay have been changed with vegetation patterns on coastal wetland which were covered with tidal flat.
Human activity such as agriculture, industrial development and urban sprawl has been the major threat to wetlands ecosystem, which have caused the greatest losses of coastal wetlands. The Garorim bay provides one of the most important wetland habitate and Ministry of Oceans and Fisheries designated Garorim bay to marine ecosystem protected area in July 2016. The purpose of this research is to analysis the spatial pattern of Garorim bay using Landsat 5 (TM), Landsat 7 (ETM+), Landsat 8 (OLI & TIRS). The surface temperature and NDVI of Garorim bay were processed with spatial analysis method and time series analysis were applied to 25 years Landsat satellite 19 images. The results of time series distribution map compared with the several wetland habitate on remotely sensed images. Landsat images showed the change area of wetland vegetation distribution from 1988 to 2014. The southern part habitate of Garorim bay have been changed with vegetation patterns on coastal wetland which were covered with tidal flat.
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문제 정의
가로림 갯벌은 가로림만에 인접한 다양한 종류의 연안생태계에 주는 영향이 크며, 본 연구 결과의 갯벌 공간적 분포는 표층온도가 높은 공간 영역 부분에서 생태계 영향평가를 위한 중요한 기초 자료를 포함하고 있다.
본 연구에서는 중급해상도 Landsat 위성영상의 시계 열적인 관측자료를 처리하여 표층온도, NDVI 등을 통하여 가로림만의 장기적인 시-공간적 갯벌 공간 분포 패턴과 지표특성을 분석하고, 가로림 갯벌의 효율적인 환경평가관리를 위한 위성관측 자료의 공간적용기법을 탐색하는 것이 본 연구의 목적이다.
제안 방법
본 연구는 위성영상을 통해 가로림만 갯벌의 시-공 간적인 분포 패턴을 분석하기 위해 Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM+(Yue,et al.2007), Landsat 8 OLI & TIRS의 위성영상자료를 이용하여 가로림만의 표층온도, 정규화식생지수(NDVI)을 통해 가로림만의 갯벌 생태 공간 패턴 분석을 Figure 2와 같이 수행하였다.
본 연구에서는 25년 동안의 위성영상에 의한 가로림 갯벌 표층온도를 추출하였고, 알고리즘의 적용결과 Figure 3과 같다. Table 1의 19개 영상을 처리한 결과에 서 시간적 비교가 용이한 계절인 9월 열적외선 영상을 이용하여 가로림만 표층수온과 갯벌의 표층온도를 비교하였다.
본 연구에서는 Landsat 위성영상을 사용하여 가로림만 갯벌 표층온도를 추출하였고, 정규식생지수를 평가하였다. 위성영상에 의한 가로림만 표층온도 공간분석과 정규식생지수 분포를 시계열적으로 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 열적외 영상에 의한 가로림만 갯벌 표층온도 분포를 추출하였고, 정규식생지수를 X축으로, Y축은 표층온도(ST)로 비교평가하였다(Figure 7). 갯벌의 수분경향과 갯벌식생의 공간분포를 평가하기 용이한 정규식생지수는 Figure 7과 같이 전체 분석 자료 에서 두 부분의 밀집 분포가 확인되었다.
본 연구의 결과는 Landsat 자료 촬영시간과 갯벌 조위의 차이를 공간 분석하고, 시간적 변화를 평가하는데 의미있는 결과를 제시하였다.
대상 데이터
본 연구의 공간적 범위는 가로림만으로 충청남도 태안반도 북부에 있으며, Figure 1과 같이 동쪽은 충남 서산시, 서쪽은 태안군에 속한 길이 25Km, 너비 2~3Km 반폐쇄성 내만이다.
연구 자료는 미국의 NASA와 USGS(미국 지질 조사 소)의 지구관측위성인 Landsat 위성영상이며, Path/ row(116-34)의 지역으로 Landsat 5 위성 12개 영상, Landsat 7 위성 6개 영상, Landsat 8 위성 1개의 영상으로 총 19개 영상을 Table 1과 같이 1988년부터 2014년 까지 시간에 따른 갯벌의 공간적 범위와 갯벌의 염생식물 식생분포와 지표온도의 시공간 변화에 대한 생태적 환경변화 분석을 수행하였다.
데이터처리
본 연구에서는 25년 동안의 위성영상에 의한 가로림 갯벌 표층온도를 추출하였고, 알고리즘의 적용결과 Figure 3과 같다. Table 1의 19개 영상을 처리한 결과에 서 시간적 비교가 용이한 계절인 9월 열적외선 영상을 이용하여 가로림만 표층수온과 갯벌의 표층온도를 비교하였다. Figure 3과 Figure 4는 1988년9월27일, 1996년9월1일, 2001년9월15일, 2003년9월21일, 2006년9월13일, 2009년10월7일의 같은 시간대에 관측된 영상으로 가로림의 갯벌을 추출하고 갯벌의 표층온도와 정규화식생지수(NDVI)를 산출하여 제시한 것이다.
이론/모형
갯벌의 표층온도는 추출 알고리즘(NASA, 2015)을 토대로 위성마다 각각의 보정상수 값을(Table 2) 적용 하여 표층온도를 추출하였다.
성능/효과
둘째, 갯벌의 지표온도와 정규식생지수의 산포도 분석방법은 갯벌 생태계 공간분석의 공간분포로 가능성을 평가하고, 장기적인 시계열 공간분석에 위성영상의 활용 가능성을 제시하였다.
첫째, 가로림만의 갯벌 공간 분포가 시계열적으로 나타나는 NDVI와 ST에 의한 산포도를 분석한 결과는 연안갯벌생태계의 변화를 모니터링하는 중요한 기준치를 제시하였다.
후속연구
Figure 8과 Figure 9와 같이 가로림만의 2003년 공간 분석 자료에 의하면 점박이물범 서식지인 가로림만은 보호대상 해양생물의 서식처로 본 연구의 시공간 갯벌 분포 탐색이 해양생태공간의 분석결과를 반영할 수 있으며, 수온, 지표온도와 정규식생지수 분포 등으로 수산 생물의 산란 장소를 평가하는데 적용될 수 있다.
가로림만과 같은 대규모 공간 규모에서 장기적인 조사 분석을 추진하기 이전에 수행되는 환경영향평가에서는 다양한 탐색 및 조사기법의 적용이 요구된다. 그러나 조석에 의한 연안갯벌 조사지역의 특성과 조사 시기에 따라 장기적으로 이루어지는 해양보호구역의 시-공 간적 변화를 분석하는 조사기법과 분석 수단의 선택은 제한되어 왔다.
가로림만은 해양 생태계 보호대상 생물인 붉은발말 똥게, 거머리말 등이 갯벌 서식처에 분포하고 있어서 가로림만의 보전, 지속가능한 이용과 관리를 위하여 가로 림만 보전계획을 수립하는데 본 연구 성과의 활용이 제시될 수 있다. 또한, 해양보호구역의 보전 ‧ 관리를 위한 해양보호구역 내 생물서식지를 조사하고, 주요 보호 해양생물종 등 서식처 보전과 해양생태계 보호와 복원을 위한 생태공간계획을 위해 본 연구의 결과가 기초 자료로 활용 가능하다.
향후 연구과제는 해양생태계 보호구역의 광범위한 시-공간 분석과정에서 사용되는 위성자료의 분석 가능성을 고려하여 지수 변환식을 생산하는 것이다. 또한 위성자료의 분석 정확도를 높이는 연구와 생태지도 제작 및 생물 분포에 따라 나타나는 서식지 평가지수 작성 연구가 수행되는 것이 필요하다고 판단되었다.
가로림만은 해양 생태계 보호대상 생물인 붉은발말 똥게, 거머리말 등이 갯벌 서식처에 분포하고 있어서 가로림만의 보전, 지속가능한 이용과 관리를 위하여 가로 림만 보전계획을 수립하는데 본 연구 성과의 활용이 제시될 수 있다. 또한, 해양보호구역의 보전 ‧ 관리를 위한 해양보호구역 내 생물서식지를 조사하고, 주요 보호 해양생물종 등 서식처 보전과 해양생태계 보호와 복원을 위한 생태공간계획을 위해 본 연구의 결과가 기초 자료로 활용 가능하다.
본 연구 성과를 통하여 위성영상의 지표온도 공간정보 생산과 식생지수 공간분석에 의한 서식지 분석은 기존의 현장조사 방법을 보조하여 해양생태보호구역의 갯벌 생태 환경변화를 분석할 수 있는 대안이 될 수 있을 것으로 판단되었다.
향후 연구과제는 해양생태계 보호구역의 광범위한 시-공간 분석과정에서 사용되는 위성자료의 분석 가능성을 고려하여 지수 변환식을 생산하는 것이다. 또한 위성자료의 분석 정확도를 높이는 연구와 생태지도 제작 및 생물 분포에 따라 나타나는 서식지 평가지수 작성 연구가 수행되는 것이 필요하다고 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정규화식생지수의 특징은 무엇인가?
정규화식생지수(NDVI)는 단위가 없는 복사값으로서 녹색식물의 상대적 분포량과 활동성, 엽면적 지수, 엽록소 함량, 엽량 및 광합성 흡수복사량 등과 관련된 지표로 사용된다. 식생지수를 구하는 방법은 식(1)과 같으며, 갯벌 표층에서 나타나는 갯벌식생의 공간적 분포와 갯벌공간의 공간적 범위를 파악하였다.
가로림만은 어디에 위치하는가?
본 연구의 공간적 범위는 가로림만으로 충청남도 태안반도 북부에 있으며, Figure 1과 같이 동쪽은 충남 서산시, 서쪽은 태안군에 속한 길이 25Km, 너비 2~3Km 반폐쇄성 내만이다.
NDVI는 +1 값에 가까울수록 어떤 특성을 가지는가?
NDVI 지수는 -1에서 +1까지의 분포로 -1의 값이 나올수록 물의 성향을 띠고 있었다. 또한 +1값에 가까울수록 높은 갯벌식생의 활력도가 측정되었다.
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