산림지리정보시스템과 Landsat 위성영상을 이용한 강원도 상록수림의 영급과 식생지수 비교

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1 산림지리정보시스템과 Landsat 위성영상을 이용한 강원도 상록수림의 영급과 식생지수 비교
한승하 지도교수 이훈열 강원대학교 지구물리학과

2 목 차 서론 연구지역 및 위성영상 자료 기초이론 자료처리 산림지리정보시스템의 영급과 NDVI 통계치 비교 결론
- 산림지리정보시스템 - Landsat-5 TM 센서 분광특성 자료처리 - 위성영상 기하보정 - 정규화식생지수(NDVI) - FGIS 수치임상도의 좌표변환과 상록수림 추출 산림지리정보시스템의 영급과 NDVI 통계치 비교 결론

3 1.서 론 원격탐사는 지리정보시스템(GIS) 및 위성영상 등을 이용하여 지표면의 물리현상 및 대기 관찰 등에 적용
지리정보시스템은 산림을 포함한 지형정보 분야에 활용 산림지리정보시스템(FGIS)과 위성영상 사이의 상호관계 또는 연관성을 통해 앞으로의 산림 원격탐사에 적용 가능성 확인 산림지리정보시스템의 영급과 Landsat-5 TM 11월 영상의 식생지수 비교

4 2.연구지역 및 위성영상 자료 Landsat-5 TM 115-034 지역 촬영 날짜: 2005년 11월 22일
영상자료출처: RSGS-CHINA (Remote Sensing satellite Ground Station) 북위 36˚33´~38˚18´ 동경 126˚58´~129˚1´ (172km X 186km)

5 3.기초이론 - 산림지리정보시스템 (Forest Geographic Information System, FGIS)
1995년, 국가지리정보시스템(NGIS) 기본계획을 연계하여 산림청에서 산림지리정보시스템(FGIS) 구축 산림공간정보 DB화-산림기본주제도의 수치화 작업 수행( 년) 현재 산림자원의 합리적 관리와 지리정보 유통 활성화( 년)

6 산림기본주제도 - 국립산림과학원의 전국 산림자원 3차 조사(1986-1992년)에
1. 임상도: 나무의 수종, 나이, 둘레, 밀도 - 국립산림과학원의 전국 산림자원 3차 조사( 년)에 의한 산림자원분포지도, 축척-1:25,000 2. 임도망도: 산림 내 도로의 위치, 길이, 시설 등 3. 산림입지도: 산림의 표고, 위치, 경사, 토양 색깔, 토양 건습도 4. 산림이용기본도: 보전임지, 준보전임지의 경계표시 및 속성자료 5. 국유림임소반도: 국유림에 대한 경계표시 및 속성자료

7 수치임상도의 영급(Age Class) 영급: 나무의 나이를 일정한 연령으로 나눈 계급 구분 기호 내 용 1 영급 Ⅰ
내 용 1 영급 Ⅰ 수령 1~10년생 입목 비율 50% 이상인 임분 2 영급 Ⅱ 수령 11~20년생 입목 비율 50% 이상인 임분 3 영급 Ⅲ 수령 21~30년생 입목 비율 50% 이상인 임분 4 영급 Ⅳ 수령 31~40년생 입목 비율 50% 이상인 임분 5 영급 Ⅴ 수령 41~50년생 입목 비율 50% 이상인 임분 6 영급 Ⅵ 수령 51~60년생 입목 비율 50% 이상인 임분 7 영급 Ⅶ 수령 61~70년생 입목 비율 50% 이상인 임분

8 Landsat-5 TM 센서의 밴드 별 분광 특성
wavelength(㎛) 공간해상도(m) 분광 특성 1 0.45~0.52 30X30 수괴에 대한 침투력 높음 식생과 토양, 암석과의 경계면 구분 2 0.52~0.60 식생의 녹색 반사 이용, 식생의 발육상태 확인 3 0.63~069 식생 및 토양과 수목지역 구분 4 0.76~0.90 식생 상태 파악 및 물과 육상 경계면 구분 토양의 수분함량 측정 5 1.55~1.75 수목의 종류 및 수분상태 확인, 구름, 눈, 얼음의 구분 6 10.4~12.5 120X120 지표면 및 수면의 온도 측정, 구름 구별 7 2.08~2.35 암상 및 광상 구분

9 4.자료처리 - 위성영상 기하보정(Geometric Correction)
기하보정 전 기하보정 후

10 정규화식생지수-NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)
식생지수: 식생의 분포와 상태, 활동성 등을 수치적으로 표현하기 위하여 고안된 지수 - 단위가 없는 복사 값 - 녹색식물의 엽량 및 광합성 흡수복사량과 관련된 지표 NDVI 추출 방법 -1<NDVI<1 식생이 밀접한 지역일수록 1에 근접한 값 물, 구름, 눈, 암반 및 나지: 0에 가까운 극소의 값 0이하의 값은 식생지역이 아님을 뜻함

11 2005년 11월 22일 NDVI 적용 영상

12 FGIS 수치임상도의 좌표변환 FGIS의 수치임상도를 2005년 11월 영상의 좌표체계와 일치화
– ArcView의 Projection Utility 사용 구분 기본 소스데이터 좌표계 변환 할 새로운 좌표계 기준계 Tokyo Datum WGS84 Datum 지구타원체 Bessel(1841) WGS84(1984) 투영 원점 서부 (38˚,125˚) 중부 (38˚,127˚) 동부 (38˚,129˚) 울릉 (38˚,131˚) 제주 (38˚,127˚) (38˚,127˚30´ ) UTM 52(51.75)zone 좌표 체계 TM UTM

13 좌표변환의 경도보정 경도보정: 수치임상도와 영상 간의 약 300m의 오차
→ 약 초(= )의 경도보정 Central Meridian: 경도보정 전 경도보정 후

14 FGIS 수치임상도의 상록수림 추출 잣나무림 소나무림 Background: Landsat-5 영상

15 FGIS 상록수림 지역의 영급 분포 상록수림의 영급 분포 1영급 2영급 3영급 4영급 5영급 6영급 7영급

16 5.FGIS의 영급과 NDVI 통계치 비교 상록수림 지역의 영급과 식생지수와의 상관관계 확인
각 영급에 해당하는 픽셀들이 나타내는 식생지수 통계처리 → 평균 NDVI 통계 값 산림지역의 음영지대를 제거하기 위하여 최소 NDVI 값을 　　단계별로 높이면서 적용함 영상에 적용한 NDVI의 범위 0<NDVI<1 0.1<NDVI<1 0.2<NDVI<1 0.3<NDVI<1

17 NDVI 범위 별 위성영상 0<NDVI<1 0.1<NDVI<1

18 NDVI 범위 별 위성영상 0.2<NDVI<1 0.3<NDVI<1

19 영급 별 평균 NDVI 통계 값 0<NDVI<1 0.1<NDVI<1 0.2<NDVI<1
Non-Null cell data 1 0.241 6,289 0.266 5,880 0.313 3,987 0.382 2,041 2 0.233 1,061,096 0.265 910,350 0.319 627,768 0.389 328,956 3 0.247 2,287,689 0.275 2,007,891 0.322 1,472,179 0.383 826,833 4 0.253 1,212,288 0.284 1,058,576 0.329 798,725 0.387 471,898 5 0.255 782,809 0.286 684,773 521,603 0.388 307,728 6 132,071 0.285 115,035 0.327 87,880 0.385 57,173 7 0.257 34,918 0.287 30,626 0.330 23,473 14,075

20 영급 별 평균 NDVI 통계 값 분포 양상

21 Outlier Removal-에러 데이터 제거
2005년 11월 22일 NDVI 영상의 식생지수 분포도(Scattergram) - NDVI 값이 높은 대역 에서 에러 데이터로 추정되는 값들을 제거 NDVI 최대값 보정 ∴ 0.2<NDVI<0.6

22 0.2<NDVI<0.6 범위의 영급 별 평균 NDVI 분포 양상

23 6.결 론 FGIS 수치임상도의 영급과 Landsat-5 2005년 11월 영상의
NDVI 비교 결과, 0.2<NDVI<1 범위에서 영급과 식생지수의 상관성이 비교적 높게 나옴 Outlier Removal을 이용한 에러 데이터를 제거한 결과 0.2<NDVI<0.6 범위에서 상관성이 더 높다고 판단 대기보정, 지형보정(음영지대 제거 등) 필요 식생지역과 비식생지역의 뚜렷한 구별을 위한 고해상도의 위성영상 축적 필요

24 감사합니다

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