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문제 정의
- 본 연구에서는 경기만 지역의 지리적 요소 및 환경적 요소에 대하여 시계열적 변화탐지가 가능한 Landsat 위성 영상을 이용하여, 지난 30년 동안 갯벌의 공간적 변화를 분석하는 것을 목적으로 한다. 주 연구 대상은 경기만 갯벌 지형의 면적과 위치의 변화이며, 2차원적 다중시기 변화분석에 그 중심을 두었다.
제안 방법
- 선정된 각 시기의 영상들에 전처리 과정인 기하보정을 수행하여 지도좌표로 변환하였다. 가장 최근시기의 영상을 1:5000 축척 지형도에서 선정한 기준점(ground control points)을 이용하여 좌표변환식을 산출하였고, 이를 적용하여 지상좌표로 등록시켰다. 그리고 먼저 변환된 영상을 기 준으로 하여 나머지 네 영상을 기준영상에 맞게 재배열(resampling)하였다.
- 각 시기별 영상에서 추출된 수면, 갯벌, 육지에 해당하는 벡터라인을 해당 시기별로 통합하여 수정 보완한 후, 수치지도로 제작하였고, 이를 통하여 갯벌의 면적을 산출하였다.
- 각 시기의 영상에서 물과 갯벌의 경계가 잘 나타나도록 대비효과를 강조한 후, Sobel filtering을 적용 물과 갯벌의 경계를 추출하여 벡터화하는 과정을 수행하였다. 육지와 갯벌의 경계는 스크린 디지타이징 방법을 사용하였으며, 가시광선, 근적외선, 중적외선 밴드를 이용한 효과적인 칼라합성영상을 사용하여 최대한 정확한 결과를 도출하도록 하였다.
- 가장 최근시기의 영상을 1:5000 축척 지형도에서 선정한 기준점(ground control points)을 이용하여 좌표변환식을 산출하였고, 이를 적용하여 지상좌표로 등록시켰다. 그리고 먼저 변환된 영상을 기 준으로 하여 나머지 네 영상을 기준영상에 맞게 재배열(resampling)하였다.
- 먼저 5~8년 정도의 시기별 차이를 가지는 구름이 적은 Landsat TM과 MSS 영상들을 검색한 후, 영상의 날짜 및 촬영 시간에 맞는 조위를 계산하여 각 시기의 최저조위에 해당하는 영상들을 선정하였다. 각 연도별 조위자료는 인천 지역을 기준으로 하였으며, 해양조사원으로부터 제공받았다.
- 선정된 각 시기의 영상들에 전처리 과정인 기하보정을 수행하여 지도좌표로 변환하였다. 가장 최근시기의 영상을 1:5000 축척 지형도에서 선정한 기준점(ground control points)을 이용하여 좌표변환식을 산출하였고, 이를 적용하여 지상좌표로 등록시켰다.
- 각 시기의 영상에서 물과 갯벌의 경계가 잘 나타나도록 대비효과를 강조한 후, Sobel filtering을 적용 물과 갯벌의 경계를 추출하여 벡터화하는 과정을 수행하였다. 육지와 갯벌의 경계는 스크린 디지타이징 방법을 사용하였으며, 가시광선, 근적외선, 중적외선 밴드를 이용한 효과적인 칼라합성영상을 사용하여 최대한 정확한 결과를 도출하도록 하였다.
- 제작 완료된 각 시기별 수치지도들을 중첩하여 변화 유형과 변화 요인을 파악하였다. 영상에서 추출하고자 하는 요소가 갯벌과 육지, 수면의 세가지이므로, 간단히 1973년부터 1999년까지의 두 시기의 변화를 (32-3) = 6 가지수의 변화로 분류할 수 있다.
대상 데이터
- 먼저 5~8년 정도의 시기별 차이를 가지는 구름이 적은 Landsat TM과 MSS 영상들을 검색한 후, 영상의 날짜 및 촬영 시간에 맞는 조위를 계산하여 각 시기의 최저조위에 해당하는 영상들을 선정하였다. 각 연도별 조위자료는 인천 지역을 기준으로 하였으며, 해양조사원으로부터 제공받았다. 이 자료를 최소제곱법을 이용한 4차 보간 다항식(1)을 적용하여 각 시기의 영상 촬영 시각에 해당하는 조위를 산출 하였다.
- 이러한 특성을 이용하여 근적외선 파장영역 또는 중적외선 파장영역을 사용하여 쉽게 물과 갯벌을 구별할 수 있다. 근적외선 파장영역보다 중적외선 파장영역에서 좀 더 뚜렷한 경계추출이 가능하나, MSS 영상에서 중적외선 파장영역을 포함하지 않기 때문에 본 연구에서는 두 영상에서 모두 사용 가능한 근적외선 밴드를 사용하였다(그림2.).
- 본 연구에서는 경기만 지역의 지리적 요소 및 환경적 요소에 대하여 시계열적 변화탐지가 가능한 Landsat 위성 영상을 이용하여, 지난 30년 동안 갯벌의 공간적 변화를 분석하는 것을 목적으로 한다. 주 연구 대상은 경기만 갯벌 지형의 면적과 위치의 변화이며, 2차원적 다중시기 변화분석에 그 중심을 두었다.
이론/모형
- 각 연도별 조위자료는 인천 지역을 기준으로 하였으며, 해양조사원으로부터 제공받았다. 이 자료를 최소제곱법을 이용한 4차 보간 다항식(1)을 적용하여 각 시기의 영상 촬영 시각에 해당하는 조위를 산출 하였다.
성능/효과
- 1973년부터 1999년까지 경기만 갯벌 지형을 분석한 결과 많은 면적의 갯벌이 감소하였으며, 근래에 들어와서 그 정도가 증가하고 있는 것으로 나타났다. 또한 한강 하구지역 및 교동도 북서쪽, 장봉도 서쪽의 지역은 조류의 영향으로 침식과 퇴적이 반복되는 현상도 관찰되었다.
- 또한 한강 하구지역 및 교동도 북서쪽, 장봉도 서쪽의 지역은 조류의 영향으로 침식과 퇴적이 반복되는 현상도 관찰되었다. 갯벌의 감소는 주로 개발과 간척사업에 의한 인공적인 요인에 의해 발생되었으며, 일부 지역에는 조류와 유입하천의 토사이동 및 조석운동과 같은 자연적인 요인으로 인하여 갯벌의 퇴적, 침식 또는 반복되는 것으로 나타났다. 일반적으로 연안지역의 갯벌 지형을 파악하기 위한 자료로 해도를 사 용할 수 있으나, 제작기간이 길고 해도별 제작년도가 달라 지역적 또는 광역적 지역의 범위에서 동일시기의 자료를 사용하기가 어렵다는 단점을 가진다.
- 이런 방식을 다섯 시기별로 적용시키면 (35—3) = 240가지의 복잡한 변화 유형이 나오게 된다. 결과적으로 대부분의 지역에서 위에서 설명한 여섯 가지 변화유형을 보일 것이나, 일부 지역에서는 조류에 따른 토사의 이동이 활발하여 갯벌의 형성과 소멸이 빈번한 동적인 변화패턴을 보이는 지역이 존재할 것이다.
후속연구
- Landsat MSS와 TM은 과거에서부터 촬영된 많은 자료를 보유하고 있으며, 공간 해상력이 30m와 80m로 지역적인 범위의 변화분석을 수행하는데 효과적인 성과를 얻을 수 있다. TM 영상들만을 이용한 갯벌지형의 변화분석을 수행한다면, 분광파장영역의 반사 특성상 더 명확한 차이를 보이며 대기의 영향을 덜 받는 중적외선 밴드를 사용하는 것이 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.
- 도시와 확장과 산업화의 진행으로 환경 파괴가 날로 심각해지고 있으며, 매립된 토지의 가치만 중시되는 개발논리로 인하여 해양생태계의 보고인 갯벌의 면적이 급속도로 감소하고 있다. 앞으로 자원의 개발보다는 보존과 관리에 관심을 기울이는데 노력해야 할 것이며, 원격탐사기술은 이러한 자원을 관리하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
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