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고해상도 다중시기 위성영상을 이용한 밭작물 분류: 마늘/양파 재배지 사례연구
Field Crop Classification Using Multi-Temporal High-Resolution Satellite Imagery: A Case Study on Garlic/Onion Field 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.33 no.5 pt.2, 2017년, pp.621 - 630  

유희영 (인하대학교 공간정보공학연구소) ,  이경도 (농촌진흥청 국립농업과학원) ,  나상일 (농촌진흥청 국립농업과학원) ,  박찬원 (농촌진흥청 국립농업과학원) ,  박노욱 (인하대학교 공간정보공학과)

초록

이 논문에서는 고해상도 다중시기 위성영상을 이용한 밭작물 재배지 분류 가능성을 확인하기 위해 마늘과 양파 주산지를 대상으로 분류를 수행하였다. 마늘과 양파의 생육주기에 맞춰 영상을 수집하고 단일시기와 다양한 다중시기 자료의 조합으로 분류를 시도하였다. 단일시기 자료의 경우 파종이 모두 끝난 시기인 12월과 작물이 활발히 자라기 시작하는 3월 영상을 이용하였을 때 높은 분류 정확도를 보였다. 한편, 단일시기 자료 보다는 다중시기 자료를 이용하였을 때 더 높은 분류 정확도를 보였는데 자료의 수가 많은 것이 무조건 높은 분류 정확도를 반영하지는 않았다. 오히려 파종 시기 또는 파종 직후의 영상은 분류 정확도를 떨어뜨리는 역할을 하였고 마늘과 양파의 성장기인 3, 4, 5월 영상을 동시에 이용하여 분류하였을 때 가장 높은 분류 정확도를 얻었다. 따라서, 다중시기 위성영상을 이용하여 마늘과 양파를 분류하기 위해서는 작물 주요 성장기의 영상 확보가 매우 중요하다는 것을 확인할 수 있었다.

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In this paper, a study on classification targeting a main production area of garlic and onion was carried out in order to figure out the applicability of multi-temporal high-resolution satellite imagery for field crop classification. After collecting satellite imagery in accordance with the growth c...

주제어

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문제 정의

  • 시계열 및 분광 특성 분석과 감독 분류를 위한 훈련자료와 검증자료 수집은 국립농업과학원에서 수행한 현장 조사 결과를 바탕으로 이루어졌다. 현장 조사 자료는 마늘와 양파가 재배되는 시기에 직접 현장을 방문하여 필지 단위로 어떤 작물이 재배되고 있는지 확인한 것으로 연구 대상 지역에는 주로 마늘과 양파가 재배되고, 일부 좁은 지역에서 청보리가 재배되고 있으며 나지와 하우스도 존재한다 (Fig.
  • 이 연구에서는 다중시기 고해상도 위성영상을 이용하여 우리나라에서 많이 소비되는 대표적인 채소 작물인 마늘과 양파 재배지역을 시범적으로 분류하고자 하였다. 마늘과 양파 주산지 중 하나인 창녕지역을 대상으로 작물의 생육주기에 맞춰 다중시기 고해상도 영상을 수집하고, 영상에서 나타나는 마늘과 양파의 분광 특성, 식생 활력도, 시계열 변화 등을 분석하였다.
  • 이 연구에서는 밭작물 재배지역을 분류하기 위한 위성영상의 활용 가능성을 확인하기 위해 마늘과 양파 주산지를 대상으로 다중시기 자료를 이용한 분류를 수행하였다. 단일시기만 이용할 경우 파종 초기나 수확기가 아닌 작물이 모두 심어진 이후인 12월과 3월 영상을 이용하였을 때 정확도가 높았다.
  • 수집된 영상 자료를 이용해 각 시기 별로 분류를 수행하여 단일시기 중 가장 분류 정확도가 높은 시기를 확인하고,분광 특성 및 시계열 특성 분석 결과를 바탕으로 다양한 조합의 다중시기 자료를 구성한 후 분류를 수행하였다. 이를 바탕으로 대상 작물 분류에 중요한 분광 대역이나 시기, 자료의 조합 등을 확인하고 위성영상의 활용 가능성을 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
우리나라를 대상으로 위성영상을 이용한 작물 재배지역 연구는 주로 어느 지역에 집중되어 있는가? 우리나라를 대상으로 위성영상을 이용한 작물 재배지역 연구도 수행되었지만 주로 벼 재배지역에 집중되어 있다 (Yoon et al., 2007; Hong et al.
위성영상으로 농작물을 모니터링하는 방법의 장점은? 외국 역시 작황 정보 구축이나 모니터링을 위해 현장조사를 하고 있지만 이와 함께 위성영상을 활용한 작물 모니터링도 활발히 진행하고 있다. 위성영상은 주기적으로 넓은 지역을 다양한 센서를 이용해 모니터링이 가능하므로 현장 조사에 비해 시간 및 비용 측면에서 효율적이다. 또한 접근이 어려운 지역의 모니터링이나 작물의 시계열 현황 파악도 가능하고 다른 주제도와 중첩 분석이 가능하므로 농작물 재배지역에 대한 위성영상의 활용이 점차 많아지고 있다.
위성영상을 이용하여 밭지역 작물을 구분하기 힘든 이유는? 위성영상을 이용하여 작물을 구분하기 위해서는 대상 작물이 다른 피복과 구별되는 분광특성을 갖거나, 작물의 생육주기를 이용하여 시계열 자료를 바탕으로 분류를 하는 것이 이상적이다. 그러나 보통 밭지역은 다양한 작물이 혼재되어 재배되는 경우가 많기 때문에 재배 작물끼리 분광특성이 크게 다르지 않은 경우가 많고 시기에 따라 분광특성이 유사한 주변 초지 등과 구별이 어려운 경우도 있다. 또한 비교적 규모가 작은 밭의 경우, 공간해상도가 높아야 필지 구분이 가능하지만 고해상도 영상은 시간해상도가 낮은 경우가 많아 시계열 영상 확보가 쉽지 않다.
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