기획특집: 후계자교육으로 우리 낙농업의 미래를 열자!

류재현,Ryu, Jae-Hyeon 한국낙농육우협회 2010 낙농·육우 Vol.30 No.12

드론 영상을 이용한 Sentinel-2, Landsat-8 위성 NDVI 평가: 벼 병해 발생 지역을 대상으로

류재현,안호용,나상일,이병모,이경도,Ryu, Jae-Hyun,Ahn, Ho-yong,Na, Sang-Il,Lee, Byungmo,Lee, Kyung-do 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.6

The frequency of exposure of field crops to stress situations is increasing due to abnormal weather conditions. In South Korea, large-scale diseases in representative paddy rice cultivation area were happened. There are limits to field investigation on the crop damage due to large-scale. Satellite-based remote sensing techniques are useful for monitoring crops in cities and counties, but the sensitivity of vegetation index measured from satellite under abnormal growth of crop should be evaluated. The goal is to evaluate satellite-based normalized difference vegetation index (NDVI) retrieved from different spatial scales using drone imagery. In this study, Sentinel-2 and Landsat-8 satellites were used and they have spatial resolution of 10 and 30 m. Drone-based NDVI, which was resampled to the scale of satellite data, had correlation of 0.867-0.940 with Sentinel-2 NDVI and of 0.813-0.934 with Landsat-8 NDVI. When the effects of bias were minimized, Sentinel-2 NDVI had a normalized root mean square error of 0.2 to 2.8% less than that of the drone NDVI compared to Landsat-8 NDVI. In addition, Sentinel-2 NDVI had the constant error values regardless of diseases damage. On the other hand, Landsat-8 NDVI had different error values depending on degree of diseases. Considering the large error at the boundary of agricultural field, high spatial resolution data is more effective in monitoring crops.

항공 초분광 영상을 이용한 광화학반사지수 이용 가능성 평가: 그림자 영향 및 대체 밴드를 중심으로

류재현,신정일,이창석,홍성욱,이양원,조재일,Ryu, Jae-Hyun,Shin, Jung Il,Lee, Chang Suk,Hong, Sungwook,Lee, Yang-Won,Cho, Jaeil 대한원격탐사학회 2017 大韓遠隔探査學會誌 Vol.33 No.5

정규식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)는 생물량 및 $CO_2$ 흡수량 추정과 병충해 탐지 등 다양한 식생 모니터링 영역에서 활용되고 있다. 그러나, 생물량 탐지에 비해 상대적으로 식생의 생리적 상태 변화에 대한 민감도가 낮아 식생의 생리적 활성 및 스트레스를 파악에 한계가 있다. 최근 개발된 광학반사지수(PRI, Photochemical Reflectance Index)는 식생의 생리적 상태 탐지에 용이한 것으로 알려지고 있으며, 식생의 탄소 흡수량 조사를 위해 향후 발사될 해외의 지구관측위성들의 주요 산출물로 선정되는 등 활용도가 높아질 것으로 전망된다. 이에 다양한 이용에 앞서 광 스트레스에 민감한 PRI 특성을 고려하여 그림자 영향의 해석 방향을 제시하고, 현재 가용한 위성으로 PRI 산출이 가능한지 알아보기 위해 대체 밴드를 평가하였다. 항공 초분광 영상을 이용한 본 연구에서는 PRI값이 그림자 부분에서 광 스트레스의 감소로 인해 증가하였다. 그러나 그림자의 정도가 임계값(Shadow Index<25)을 넘어서면 PRI와 NDVI 모두의 자료 품질이 매우 낮아졌다. 또한, 문헌의 570.0 nm 대신 553.6 nm를 사용하여 산출한 PRI가 오리지널 PRI와 높은 상관관계를 보였으며, RED와 NIR 반사도를 이용하여 다중회귀분석을 수행하였을 때 더욱 향상된 결과를 보였다. 이러한 결과는 향후 식생탐지에서 활용도가 높아질 것으로 기대되는 PRI의 생리적인 의미를 이해하는데 도움이 될 것이다. The applications of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) as a vegetation index has been widely used to understand vegetation biomass and physiological activities. However, NDVI is not suitable way for monitoring vegetation stress because it is less sensitive to change in physiological state than biomass. PRI (Photochemical Reflectance Index) is well developed to present physiological activities of vegetation, particularly high-light-stress condition, and it has been adopted in several satellites to be launched in the future. Thus, the understanding of PRI performance and the development of analysis method will be necessary. This study aims to interpret the characteristics of light-stress-sensitive PRI in shadow areas and to evaluate the PRI calculated by other wavelengths (i.e., 488.9 nm, 553.6 nm, 646.9 nm, and 668.4 nm) instead of 570 nm that used in original PRI. Using airborne-based hyperspectral image, we found that PRI values were increased in shadow detection due to the reduction of high light induced physiological stress. However, the qualities of both PRI and NDVI data were dramatically decreased when the shadow index (SI) exceeded the threshold (SI<25). In addition, the PRI calculated using by 553.6 nm had best correlation with original PRI. This relationship was improved by multiple regression analysis including reflectances of RED and NIR. These results will be helpful to the understanding of physiological meaning on the application of PRI.

드론 다중분광영상과 컴퓨터 비전 기술을 이용한 배추 객체 탐지 알고리즘 개발

류재현,한중곤,안호용,나상일,이병모,이경도,Ryu, Jae-Hyun,Han, Jung-Gon,Ahn, Ho-yong,Na, Sang-Il,Lee, Byungmo,Lee, Kyung-do 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.5

농업분야에서 드론을 활용하여 작물의 생육을 진단하고 정보를 영상으로 제공하고 있다. 들녘 단위에 대한 고해상도 드론 영상을 활용하는 경우 객체별 생육정보를 생산할 수 있으나 정확하게 작물을 탐지하고 인접한 객체를 효율적으로 구분하기 위한 작업이 요구된다. 본 연구에서는 작물 객체를 탐지하고 위치 정보를 추출하는 알고리즘을 개발하는 것이 목적이다. 드론 다중분광영상과 컴퓨터 비전 기술을 활용하여 객체 탐지를 위한 알고리즘을 개발하였으며, 대상 작물은 가을배추로 선정하였다. 2018년~2020년까지 가을배추를 대상으로 정식 후 7일~15일 사이의 드론 영상을 취득하였으며, 2019년 영상 기반으로 객체 탐지 알고리즘을 개발한 뒤 2018년, 2020년 영상을 기반으로 알고리즘 평가를 수행하였다. 분광반사도 기반 지수와 식생의 분광반사도 특성을 고려하여 식생 지역을 추출하였다. 이후 추출된 식생 지역에서 객체의 크기를 고려하여 팽창(Dilatation), 침식(Erosion), 이미지 분할 등과 같은 모폴로지(Morphology) 기법을 통해 객체 탐지 정확도를 향상시켰다. 개발된 객체 탐지 알고리즘의 정밀도는 95.19% 이상이었으며, 재현율과 정확도는 각각 95.4%, 93.68% 이상이었다. 객체 탐지 알고리즘의 F1-Score는 0.967 이상으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 알고리즘을 이용하여 추출된 배추 객체 중심에 대한 위치 정보는 작물의 재배시기에 따라 영농단계별 의사결정 정보를 제공하기 위한 자료로써 활용될 것이다. A drone is used to diagnose crop growth and to provide information through images in the agriculture field. In the case of using high spatial resolution drone images, growth information for each object can be produced. However, accurate object detection is required and adjacent objects should be efficiently classified. The purpose of this study is to develop a Chinese cabbage object detection algorithm using multispectral reflectance images observed from drone and computer vision techniques. Drone images were captured between 7 and 15 days after planting a Chinese cabbage from 2018 to 2020 years. The thresholds of object detection algorithm were set based on 2019 year, and the algorithm was evaluated based on images in 2018 and 2019 years. The vegetation area was classified using the characteristics of spectral reflectance. Then, morphology techniques such as dilatation, erosion, and image segmentation by considering the size of the object were applied to improve the object detection accuracy in the vegetation area. The precision of the developed object detection algorithm was over 95.19%, and the recall and accuracy were over 95.4% and 93.68%, respectively. The F1-Score of the algorithm was over 0.967 for 2 years. The location information about the center of the Chinese cabbage object extracted using the developed algorithm will be used as data to provide decision-making information during the growing season of crops.

울산광역시의 SWOT이슈분석과 SWOT전략모델

류재현(Ryu, Jae-Hyeon)(柳在賢) 한국지방정부학회 2011 지방정부연구 Vol.15 No.1

This study extracts the SWOT issues and SWOT strategies of the Ulsan Metropolitan Government with SWOT analysis as a worldwide technique of environment analyses. SWOT analysis is a technique to explore the SWOT issues of strength, weakness, opportunity, and threat in the environment of organization, according to several perspectives. In addition, this analysis is a technique to explore SWOT strategies for the implementing of an organizational vision. In the results of the analysis, this study describes a SWOT strategy map of Ulsan. Moreover, this study proposes SWOT strategies for Ulsan as a vision of the great idea-polis of creation and industry. First, ‘the megacity project of the Southeast regional economic area’ as an S-O strategy. Another, ‘the green mechatronics project’ as an S-T strategy. Next ‘the creative intelligence project’ as a W-O strategy. Finally, ‘the cluster project in the culture and tourism of the Southeast regional economic area’ as a W-T strategy. In conclusion, this study offers several propositions for the actualization of analytic outcomes and the development of methodologies in the SWOT analysis of local governments. 지방정부의 전략경영체계로의 혁신과 기획에 있어서 흔히들 가장 먼저 접하게 되는 환경분석인 SWOT 분석기법을 이용하여 실제적으로 울산광역시를 분석하였다. 즉, 울산광역시의 SWOT환경이슈와 SWOT전략을 도출하였다. 먼저 울산의 SWOT요소로서 강점, 약점, 기회 및 위협요소를 도출하여 이를 바탕으로 울산의 잠재력과 경쟁력 관련 SWOT이슈를 적시하였다. 다음으로 SWOT분석결과를 가지고 울산의 비전과 미래상을 설정함과 동시에 울산발전의 목표체계를 이미지와 벤치마크로 명확하게 표현하였으며, 그리고 제시된 발전목표를 달성하기 위한 울산광역시의 SWOT전략을 구상하였다. 그다음으로 울산광역시의 발전모델로서 SWOT전략맵을 작성하고, 구체적으로 비전전략으로서 ‘이데아폴리스 울산 구상’을, 그리고 가치 전략으로서 SWOT전략방안을, 즉 S-O전략인 ‘동남권 메가시티 전략방안’을, S-T전략인 ‘그린 메카트로닉스 전략방안’을, W-O전략인 ‘창조적 인텔리전스 전략방안’을, W-T전략인 ‘동남권 문화관광클러스터 전략방안’을 제안하였다.

[B 1.1] An Algorithm for the Robust Single Source Capacitated Facility Location Problem Under Demand Uncertainty

류재현(Ryu Jaehyeon),박성수(Park Sungsoo) 한국시뮬레이션학회 2017 한국시뮬레이션학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

식생 자료를 이용한 동아시아 사막 주변의 토지피복 변화 분석

류재현 ( Jae Hyun Ryu ),한경수 ( Kyung Soo Han ),피경진 ( Kyoung Jin Pi ),이민지 ( Min Ji Lee ) 대한원격탐사학회 2013 大韓遠隔探査學會誌 Vol.29 No.1

지구온난화와 인간의 무분별한 활동과 같은 인위적인 요인과 아열대고압대라는 자연적인 요인으로 인해 동아시아 지역의 사막화가 확산되고 있다. 사막화의 확산으로 인하여 우리나라에 영향을 주는 황사의 발원지가 변화하고 있다. 본 연구에서는 황폐한 지역의 토지 피복을 연구하기 위한 유용한 식생지수로 알려진 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)를 이용하여 동아시아 사막 주변의 토지 피복 변화를 관측하여 사막화의 시계열 변화와 패턴을 알아보고자 한다. SPOT위성의 VEGETATION 센서를 통해 동아시아 S10-DAY NDVI 데이터를 1999년부터 2011년까지 취득하였다. 데이터에 포함되어 있는 노이즈값을 제거하기 위해 NDVI Correction, WaterMask를 수행한 후 ISODATA 방법으로 무감독분류를 하였다. 무감독분류 된 클러스터에 대한 분석을 수행한 결과 사막 경계 부분에서 식생의 밀도가 활발하게 변화하고 있는 것을 확인하였으며 특히 고비 사막과 내몽골 고원 그리고 만주 지역을 중심으로 변화가 큰 것을 확인하였다. 2000년대 후반에 들어서 사막의 전체적인 크기는 감소하는 것으로 나타났지만 동쪽으로 사막화가 진행되는 것을 확인하였다. Desertification of the East Asia area induced by human`s indiscriminate activities and natural causes has gradually expanded and demanded scientific research for monitoring and predicting land cover condition. Therefore, this research classified land types which were compared to MODIS land cover and analyzed the extent of barren zone effecting Korea through yellow dust using S10-DAY MVC NDVI from SPOT between 1999 and 2011. This study used unsupervised classification afterprocessing NDVI Correction and Water Mask for eliminating noise values included in the data for enhancement of classification accuracy. The results of analysis are that there are active variations near the borders of desert, especially the Mongolian steppe and the Gobi Desert in central Asia. In addition, the extent of entire desert has been decreased in the middle of the last decade, although desertification is in going on in East Asia.

경영이양직접지불제가 고령농의 영농은퇴에 미치는 영향 분석 :

류재현(Jaej yeon Ryu),안병일(Byeong il Ahn) 한국농식품정책학회 2017 농업경영정책연구 Vol.44 No.3

Currently aging is a prominent issue in the agricultural sector in Korea. In 1997, the government implemented the “Direct Payment Policy Rewarding Business Transfer of Aged Rice Farmers”, which intends to help younger farmers become larger and more competitive. The purpose of this paper is to evaluate the effects of this policy on the reduction of the number of aged farmers. This is done through Difference-in-Difference model. We analyze data from 1990 to 2015. The data is compiled by number households, broken into age groups by 5 year increments from 25 to 70. In the DID analysis, the coefficient indicating net effect of the retirement of aged farmers is estimated to be statistically significant. This result implies that the policy has an effect on reducing the number of farmers over the age of 65 in the rice farming sector.

기상 조건과 작물 생육상태에 따른 무인기 기반 지표면온도의 관측 정확도 평가

류재현 ( Jae-hyun Ryu ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.2

작물의 생육 상태와 스트레스를 탐지하기 위한 유용한 변수 중 하나인 지표면온도(LST)는 열화상 카메라의 소형화와 무인기(UAV)의 발달로 인해 식생 군락 및 지역적 규모에서 취득할 수 있게 되었다. 무인기에 장착된 열화상 카메라로 관측한 LST(LSTUAV)는 습도, 풍속과 같은 기상인자, 관측기기, 그리고 지표 상태에 따라 영향을 받으나 다양한 기상 조건과 작물의 생육 단계에서 측정된 LSTUAV의 정확도 평가는 부족한 실정이다. 본 연구의 목적은 지상에 고정된 열적외선 센서에서 관측된 LST(LSTGround)를 이용하여 다양한 기상 조건과 작물의 생육 상황에서 LSTUAV의 정확도를 평가하는 것이다. 마늘 작물을 대상으로 LSTUAV 관측을 수행하였으며, 상대습도, 절대습도, 돌풍, 그리고 식생지수에 따른 LSTUAV 정확도를 평가하였다. 센서 간의 편향을 최소화한 경우 상대습도가 60%를 초과하는 조건에서 관측된 LSTUAV의 평균제곱근오차는 2.565°C로 상대습도 60% 이하에서 관측된 LSTUAV의 평균제곱근오차(1.82°C) 보다 정확도가 낮았으며, 절대습도에 대한 결과도 상대습도와 유사했다. 이는 대기 중의 습도가 LSTUAV의 정확도에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 따라서 LSTUAV를 관측은 상대습도가 60% 이하의 조건에서 수행되는 것을 권고한다. 반면, 돌풍이나 식생 피복률의 영향은 통계적으로 유의하지 않았다. 이것은 무인기 비행이 안정적으로 가능한 조건에서 LSTUAV는 식생의 상태를 반영한 신뢰성 있는 값을 도출한다는 것을 의미한다. 본 연구의 결과는 농업 분야에서 LSTUAV의 정확도를 이해하고 활용하는 데 도움이 될 것이다. Land Surface Temperature (LST) is one of the useful parameters to diagnose the growth and development of crop and to detect crop stress. Unmanned Aerial Vehicle (UAV)-based LST (LSTUAV) can be estimated in the regional spatial scale due to miniaturization of thermal infrared camera and development of UAV. Given that meteorological variable, type of instrument, and surface condition can affect the LSTUAV, the evaluation for accuracy of LSTUAV is required. The purpose of this study is to evaluate the accuracy of LSTUAV using LST measured at ground (LSTGround) under various meteorological conditions and growth phases of garlic crop. To evaluate the accuracy of LSTUAV, Relative humidity (RH), absolute humidity (AH), gust, and vegetation index were considered. Root mean square error (RMSE) after minimizing the bias between LSTUAV and LSTGround was 2.565°C under above 60% of RH, and it was higher than that of 1.82°C under the below 60% of RH. Therefore, LSTUAV measurement should be conducted under the below 60% of RH. The error depending on the gust and surface conditions was not statistically significant (p-value < 0.05). LSTUAV had reliable accuracy under the wind speed conditions that allow flight and reflected the crop condition. These results help to comprehend the accuracy of LSTUAV and to utilize it in the agriculture field.

논벼에서 관측된 태양 유도 엽록소 형광 자료: 나주에서 2020년 6월 10일부터 10월 5일까지

류재현 ( Jae-hyun Ryu ),장선웅 ( Seon Woong Jang ),김현기 ( Hyunki Kim ),문현동 ( Hyun-dong Moon ),신서호 ( Seo-ho Sin ),이양원 ( Yang-won Lee ),조재일 ( Jaeil Cho ) 한국농림기상학회 2021 한국농림기상학회지 Vol.23 No.1

Sun-induced fluorescence (SIF) retrieval using remote sensing technique has been used in an effort to understand the photosynthetic efficiency and stress condition of vegetation. Although optical devices and SIF retrieval methodologies were established in order to retrieve SIF, the SIF m easurements are domesticallys parse. S IF data of paddy rice was measured in Naju, South Korea from June 10, 2020 to October 5, 2020. The SIFs based red (O₂A) and far-red (O₂B) were retrieved using a spectral fitting method and an improved Fraunhofer line depth, and photosynthetically active radiation was also produced. In addition, the SIF data was filtered considering solar zenith angle, saturation conditions, the rapid and sudden change of solar irradiance, and sun glint. The provided SIF data can help to understand a SIF product and the filtering method of SIF data can contribute to producing high-quality SIF data.