[논문]시공간 위성영상 융합기법을 활용한 도시 산림 임연부 인접 토지피복 유형별 식생 활력도 차이 분석

성웅기; 이동근; 김예화

doi:10.14249/eia.2018.27.3.279

시공간 위성영상 융합기법을 활용한 도시 산림 임연부 인접 토지피복 유형별 식생 활력도 차이 분석
Analyzing Difference of Urban Forest Edge Vegetation Condition by Land Cover Types Using Spatio-temporal Data Fusion Method 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.27 no.3, 2018년, pp.279 - 290

성웅기 (서울대학교 대학원) , 이동근 (서울대학교 조경지역시스템공학부) , 김예화 (연변대학교 농학원)

초록
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도시화와 인간의 영향으로 도심 내 산림 임연부가 증가함에 따라 도시 산림 관리 측면에서 도시 산림 임연부의 현황 파악과 모니터링의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구는 도시 산림 임연부의 현황파악을 위해 시간적 예측, 공간적 예측에서 정확도가 높은 FSDAF(Flexible Spatio-temporal DAta Fusion) 융합 영상 기법을 활용하여 도출한 $NDVI_{max}$ 영상을 사용하여 인접한 토지피복 유형에 따른 도시 산림 임연부의 식생 활력도 차이를 평가하는데 목적이 있다. 서울시 내 도시 산림 임연부를 대상으로 분석해 본 결과, 산림 내부로 갈수록 식생활력도가 증가하는 경향이 나타났다. 임연부에 인접한 4가지 토지피복 유형 중 도로가 산림 임연부에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 특히, 도로로부터 산림 임연부의 30m까지 그 영향이 가장 두드러지게 나타났으며, 90m까지 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 도시 산림 모니터링 및 도시 산림 임연부 관리 측면에서 토지 피복 유형과 토지피복 변화가 인접한 산림에 미치는 영향을 평가하는데 활용 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The importance of monitoring and assessing the status of urban forests in the aspect of urban forest management is emerging as urban forest edges increase due to urbanization and human impacts. The purpose of this study was to investigate the status of vegetation condition of urban forest edge that is affected by different land cover types using $NDVI_{max}$ images derived from FSDAF (Flexible Spatio-temporal DAta Fusion). Among 4 land cover types,roads had the greatest effect on the forest edge, especially up to 30m, and it was found to affect up to 90m in Seoul urban forest. It was also found that $NDVI_{max}$ increased with distance away from the forest edge. The results of this study are expected to be useful for assessing the effects of land cover types and land cover change on forest edges in terms of urban forest monitoring and urban forest management.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구의 목적은 시간적 예측, 공간적 예측에서 정확도가 높은 FSDAF 영상 융합 기법을 활용하여 월별 NDVI 값을 도출하고, 이를 바탕으로 인접한 토지피복 유형에 따른 도시 산림 임연부의 식생 활력도 차이를 평가해보고자 한다.

제안 방법

NDVI_max는 각 픽셀의 최댓값이기 때문에 구름의 영향을 최소한으로 줄여주며(Markon 2001), 식생의 변화, 식생의 성장 모니터링 자료로 사용된다(Sentinel Hub). 따라서 본 연구에서는 식생의 상태를 잘 반영하는 식생 지수인 NDVI_max를 활용하였으며, 각 토지피복 유형에 인접한 도시 산림 임연부에 해당하는 픽셀 값의 비교를 통해 토지피복에 인접한 산림의 식생 활력도를 평가하였다. NDVI_max영상은 FSDAF 융합 기법을 통해 도출된 2016년 1월부터 12월까지의 영상에 대해 각 픽셀 값의 최댓값을 이용하여 도출하였다.
본 연구에서는 FSDAF 영상 융합 기법을 사용하여 2016년 1월부터 12월까지 공간해상도 30m를 가지는 월별 NDVI 영상을 구축하고, 구축한 월별 NDVI 영상을 활용하여 NDVI_max 영상을 도출했다.

대상 데이터

본 연구에서는 도시화 및 산림 파편화가 많이 진행된 서울시 권역 내 도시 산림 임연부를 대상으로 분석 하였으며, 공간적 범위는 Figure 1과 같다. 서울시는 도시 중심부의 한강과 지천을 중심으로 도시화 지역이 위치하고 있으며, 2016년 기준 총 인구가 약 980만명에 이르는 대도시다(KOSIS 2016).

데이터처리

본 연구에서는 2가지 방법으로 실제 Landsat 영상과 예측한 Landsat 영상의 비교를 통해 정확도 검증을 실시하였다: 1) RMSE(Root Mean SquareError) 지수와 2) 상관지수 R을 활용하였다. RMSE 지수는 예측한 Landsat 영상과 실제 Landsat 영상의 NDVI 값 차이를 나타내기 위해 활용하였으며, RMSE 값이 0.
인접한 4가지 토지피복 유형인 주거지역, 도로, 농지, 자연초지에 인접한 도시 산림 임연부의 식생 활력도 차이를 분석하였으며, 각 토지피복 유형에 따른 도시 산림 임연부의 식생 활력도 차이가 유의한지 검증하기 위해 분산 분석을 활용하였다.

이론/모형

본 연구에서 사용하는 모든 Landsat 영상은 대기에 의한 영향, 굴절 등의 영향을 제거하기 위해 FLAASH를 활용하여 대기 보정하였다(FLAASH 2009). MODIS 영상은 MRT(MODIS Reprojection Tool)을 활용하여 Landsat 영상과 동일한 UTM 52 zone 좌표로 좌표 변환하여 Landsat 영상과의 기하학적 왜곡을 최소화하였다.

성능/효과

도출된 영상을 바탕으로 인접한 토지피복 유형에 따라 도시 산림 임연부의 식생 활력도 차이를 분석한 결과, 인접한 토지피복 유형에 따라 도시 산림 임연부의 식생 활력도 차이가 유의미하게 나타났다. 산림 임연부에 가장 큰 영향을 주는 토지피복 유형은 도로로 나타났으며, 30m까지 가장 큰 영향을 미치는 것 으로 나타났다.
산림 임연부 내 활엽수림과 침엽수림에서 모두 산림 내부로 갈수록 NDVI_max값이 높아지는 경향을 나타 냈으며, 산림의 임연부가 산림 내부에 비해 산림 활력도가 낮다는 것을 확인할 수 있었다. 인접한 토지피복 유형이 산림 임연부에 미치는 영향거리 분석결과, 대부분의 토지피복 유형이 인접한 산림 임연부 30m까지 가장 큰 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 본 연구에서는 도로 유형을 세분화하여 차선, 도로 폭 등에 따라 달라지는 식생활력도 변화를 고려 하지 못했다는 점과 주거지역의 건물 높이, 건물유형에 따라 달라지는 식생활력도 변화를 고려하지 못했다는 한계를 가진다.

후속연구

본 연구는 시공간 융합기법으로 도출된 NDVI 영상을 기반으로 토지피복 유형에 따른 인접 산림의 식생활력도 및 산림 내부로의 거리에 따른 식생활력도를 평가하였다는 점에서 의의가 있으며, 본 연구의 결과는 도시 산림 임연부 관리 측면에서 도시 산림 모니터링 및 도시 개발로 인해 변화하는 토지피복이 인접한 산림에 미치는 영향을 평가하는데 활용 가능할 것으로 기대된다. 마지막으로 시공간 융합기법은 픽셀 기반의 융합기법으로 본 연구에서 사용한 Landsat 영상과 MODIS 영상 외에 다른 해상도를 가지는 영상과도 융합 가능할 것으로 판단되며, 향후 보다 향상된 공간해상도의 영상으로 식생 모니터링 연구에 보다 정확도 높은 기초자료를 제공해 줄 수 있을 것 으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	도시화와 인간 활동의 증가가 도시 산림에 미친 영향은?	한편, 도시화와 인간 활동의 증가로 도시 산림의 훼손과 파편화가 진행되고 있고, 그 결과로 산림 임연부가 증가하고 있다. 산림의 임연부는 빛 가용성, 공기의 순환, 양분, 온도 및 습도가 산림 내부와는 다르게 나타난다는 특징이 있다(Hofmeister et al.
	자연산림에 대비되는 도시 내 산림 임연부의 특징은?	2014). 한편, 도시 산림의 임연부는 자연 산림에 비해 노출된 면이 많아, 건물에 의해 발생하는 바람, 직사광선, 인접한 건축물과 포장된 표면으로 인한 영향을 더 많이 받으며(Kuttler 2008; Sung & Park 2000), 산림 내부로의 거리, 시간에 따른 변화로 임연부의 특성이 변하게 된다. 따라서 도시 산림 관리의 측면에서 도시 산림 임연부에 대한 현황 파악과 모니터링이 중요하다.
	도시 내 산림의 역할은?	도시 내 산림은 사회 및 경제적 이점인 레크레이션 및 관광의 기능뿐만 아니라 도시 생태계에 다양한 서비스를 제공해주고 있다(Gobster & Westphal 2004). 특히, 도시 산림은 대기 중 이산화탄소를 흡수하는 탄소 저장고의 역할(Magnago et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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