드론 초분광 센서를 활용한 연안 피도지도 제작 = Mapping Coastal Macroalgal Fractional Cover Using a Drone-Based Hyperspectral Sensor

국문 초록 (Abstract)

안 조하대 해조류·해초류는 1차 생산과 서식처 제공을 통해 생태계 기능을 지지하며, 그 피도 변화는 연안 환경 상태를 반영하는 핵심 지표이다. 그러나 현장조사는 기상·조위 및 접근성 제약으로 광역·반복 관측에 한계가 있고, RGB/다분광 기반 분류는 제한된 밴드 수와 수심·탁도 등 환경 변화에 민감하여 기능군 수준의 정밀 분류·정량화에 제약이 있다. 본 연구는 드론 초분광 영상과 준해석적 물리기반 모델(SAMBUCA)을 결합하여 연안 천해역에서 기능군 수준(녹조류·갈조류) 해조류 피도를 정량 추정하는 방법론을 제시하였다.
연구는 울산광역시 우가항 연안을 대상으로 드론 초분광 영상과 동시 현장 분광 관측을 수행하고, 현장 기준을 이용한 교차보정 및 타프 기반 반사도 산출을 통해 전처리 신뢰성을 확보하였다. 보정된 반사도를 SAMBUCA에 적용하여 기능군별 피도를 산출하였으며, 고해상도 RGB와 현장조사를 결합한 기준자료(GT)로 결과를 검증하였다. 그 결과, 전처리 검증에서 참조 타프 반사도 복원은 R²=0.97, RMSE=5.18%로 나타났으며, 해수면 반사도는 선상 검증자료 대비 R²=0.94, RMSE=23.48%로 절대 오차가 상대적으로 크게 나타났다. 이러한 오차 증가는 근연안 관측에서 잔존 수면반사(sun glint)와 인접효과에 따른 산란광 유입, 수면 미세변동 및 천해 수심 변화에 따른 수주/저질 혼합 신호가 반사도 산출에 복합적으로 영향을 미친 결과로 해석된다. 피도 추정 성능은 녹조류 GT 영역에서 평균 피도 39.65%, 검출률 96.12%로 높은 일치가 확인된 반면, 갈조류 GT 영역에서는 평균 피도 9.05%, 검출률 80.98%로 저피도 조건에서 일부 미검출 및 기능군 간 혼동이 관찰되었다.
본 연구는 드론 초분광 영상과 물리기반 모델의 결합이 연안 조하대 해조류 피도를 정밀하게 지도화할 수 있는 유효한 접근임을 보였으며, 근연안 환경에서 잔존 수면반사 및 인접효과에 따른 반사도 편향과 저피도·혼합 조건에서의 분리 성능 저하가 주요 한계 요인임을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 2
• 가. 연구 배경 및 필요성 2
• 나. 선행 연구 및 이론적 배경 3
• 다. 연구 공백과 연구 목적 5
• 2. 연구 지역 및 자료 6
• 가. 연구 대상지 6
• 나. 원격탐사 자료 8
• 다. 선상관측 자료 10
• 3. 연구 방법 13
• 가. 연구 방법 개요 13
• 나. 영상 전처리 14
• 다. SAMBUCA 기반 피도지도 제작 17
• 라. 피도지도 검증 및 정확도 평가 19
• 4. 연구 결과 22
• 가. 영상 전처리 결과 22
• 나. SAMBUCA 기반 피도지도 산출 및 검증 26
• 5. 토의 및 결론 31
• 가. 토의 31
• 나. 결론 33
• 6. 참고 문헌 35