딥러닝 기반 LUKUCF분야 국가수준 토지이용변화 매트릭스 구축 연구

박정묵(Jeong-Mook Park),심우담(Woo-Dam Shim),이정수(Jung-Soo Lee) 대한공간정보학회 2018 한국공간정보학회 학술대회 Vol.2018 No.11

수치임상도 작업매뉴얼의 개선방안에 관한 연구

박정묵 ( Jeong-mook Park ),도미령 ( Mi-ryung Do ),심우담 ( Woo-dam Sim ),이정수 ( Jung-soo Lee ) 한국지리정보학회 2019 한국지리정보학회지 Vol.22 No.1

본 연구는「임상도 현행화 제작(DB구축 작업매뉴얼)」(이하 작업매뉴얼)의 제작과정과 방법을 검토하고, 1:5k 수치임상도(이하 임상도)에 평가항목을 적용하여 제작과정과 방법에 대한 문제점도출 및 개선방안 제시를 목적으로 하였다. 임상도에 적용되는 평가항목은 구획과 속성에 관한 사항으로 구분하였으며, 행정구역별 임분구조 특성과 파편화 분석을 통하여 작업매뉴얼의 제작과정과 방법의 문제점을 도출하였다. 작업매뉴얼의 구획에 관한 사항은‘인위적변화지와 자연적변화지’의 항목에서 제작과정이 제안되어있고 전국을 5분할하여 자연적변화지는 5년 주기로 인위적 변화지는 매년 갱신하고 있기 때문에 지역 간 구축된 임상도 DB의 일관성을 알아보고자 파편화를 분석하였다. 전국의 산림 패치수(Number of Patches)는 증가하고, 평균패치크기(Mean of Patch Size)가 감소하여 파편화 정도와 형태의 복잡성이 증가하였으며, 17개 광역시·도 중 4개의 지역은 파편화 정도와 형태의 복잡성이 감소하여 지역 간의 편차가 발생하였다. 또한,‘산림의 구분’항목에서 최소구획면적은 0.1ha로 구분하고 있기 때문에 임상도에서 구획된 객체(폴리곤 단위)면적을 산출하여 최소구회면적 기준을 검토한 결과 전체 객체 중 최소구획면적 기준 미만이 되는 객체의 비율은 약 26%나 차지하였다. 이에 따라‘인위적변화지와 자연적변화지’의 갱신 주기와 정의 확립이 필요하며, 최소구획면적 기준에 대한 구획 기준의 개선이 필요하다. 한편, 작업매뉴얼의 속성에 관한 사항은‘수종변화’항목에서 지형지물체계를 52종으로 분류하고 있으며, 이 중 입목지는 43종으로 분류하고 있어, 임상도에서 구축된 수종정보를 추출하여 분포비율을 검토하였다. 입목지 수종 중 분포비율이 0.1% 미만인 수종은 23종으로 약 53%를 차지하고 있으며, 상위 3종은 소나무와 기타수종으로 구획되어 있다. 또한, 무립목지의 관목덤불은 지형지물체계에서 분류하고 있지만,‘산림의 구분’항목에서는 정의 및 판독기준이 마련되어 있지 않기 때문에‘수종변화’의 지형지물체계의 재정립과 관목덤불에 대한 정의 정립이 필요하다. The objectives of this study were to examine the production processes and methods of “Forest Type Map Actualization Production (Database (DB) Construction Work Manual)”(Work Manual) identify issues associated with the production processes and methods, and suggest solutions for them by applying evaluation items to a 1:5k digital forest type map. The evaluation items applied to a forest type map were divided into zoning and attributes, and the issues associated with the production processes and methods of Work Manual were derived through analyzing the characteristics of the stand structure and fragmentation by administrative districts. Korea is divided into five divisions, where one is set as the area changed naturally and the other four areas set as the area changed artificially. The area changed naturally has been updated every five years, and those changed artificially have been updated annually. The fragmentation of South Korea was analyzed in order to examine the consistency of the DB established for each region. The results showed that, in South Korea, the number of patches increased and the mean patch size decreased. As a result, the degree of fragmentation and the complexity of shapes increased. The degree of fragmentation and the complexity of shapes decreased in four regions out of 17 regions (metropolitan cities and provinces). The results indicated that there were spatial variations. The “Forest Classification” defines the minimum area of a zoning as 0.1ha. This study examined the criteria for the minimum area of a zoning by estimating the divided object (polygon unit) in a forest type map. The results of this study revealed that approximately 26% of objects were smaller than the minimum area of a zoning. The results implied that it would be necessary to establish the definition and the regeneration interval of “Areas Changed Artificially and Areas Changed Naturally”, and improve the standard for the minimum area of a zoning. Among the attributes of Work Manual, “Species Change” item classifies terrain features into 52 types, and 43 types of them belong to stocking land. This study examined distribution ratios by extracting species information from the forest type map. It was found that each of 23 species, approximately 53% of species, occupied less than 0.1% of Forested land. The top three species were pine and other species. Although undergrowth on unstocked forest land are classified in the terrain feature system, their definition and classification criteria are not established in the “Forest Classification” item. Therefore, it will be needed to reestablish the terrain feature system and set the definitions of undergrowth.

시계열 고해상도 항공영상을 이용한 소나무재선충병 감염목 탐지 - 강원대학교 학술림 일원을 대상으로 -

박정묵 ( Jeong-mook Park ),최인규 ( In-gyu Choi ),이정수 ( Jung-soo Lee ) 한국지리정보학회 2019 한국지리정보학회지 Vol.22 No.2

본 연구는 강원대학교 학술림을 대상으로 현장조사 기반(Field Survey Based)에 의한 감염목(FSB_감염목)과 객체분류기반(Object Classification Based)에 의한 감염목(OCB_감염목)을 추출하고 감염목에 대한 공간적 분포특성 및 발생강도 평가를 목적으로 하였다. OCB 최적 가중치는 Scale 11, Shape 0.1, Color 0.9, Compactness 0.9, Smoothness 0.1로 선정되었으며, 전체 분류정확도는 약 94%, Kappa 계수는 0.88로 매우 높았다. OCB_감염목 지역은 약 2.4ha로 전체 면적의 약 0.05% 발생하였다. OCB_감염목와 FSB_감염목의 임분구조 분포특성 및 지형·지리적 요인을 비교 하면, OCB_감염목 영급은 Ⅳ영급의 분포비율이 약 44%로 가장 높았으며, FSB_감염목의 영급도 Ⅳ영급의 분포비율이 약 55%로 가장 높았다. OCB_감염목의 Ⅳ영급 비율은 FSB_감염목보다 약 11% 낮았다. OCB_감염목 경급은 소경목과 중경목이 약 93%로 대부분을 차지한 반면, FSB_감염목 경급은 중경목과 대경목이 약 87%로 전체 대상지의 경급 분포와 상이하였다. 한편, OCB_감염목 표고 분포비율은 401-500m에서 약 30%로 가장 높은 반면, FSB_감염목은 301-400m에서 약 45%로 상이하였으며, 임도로부터 접근성 분포 비율은 OCB_감염목과 FSB_감염목 모두 100m이하에서 각각 약 24%와 31%로 가장 높아 임도로부터 접근성이 높을수록 감염목이 높았다. OCB_감염목 핫스팟은 31임반과 32임반으로 영급과 경급이 높은 지역에서 높게 분포하였다. The objectives of this study were to extract “Field Survey Based Infection Tree of Pine Wilt Disease(FSB_ITPWD)” and “Object Classification Based Infection Tree of Pine Wilt Disease(OCB_ITPWD)” from the Research Forest at Kangwon National University, and evaluate the spatial distribution characteristics and occurrence intensity of wood infested by pine wood nematode. It was found that the OCB optimum weights (OCB) were 11 for Scale, 0.1 for Shape, 0.9 for Color, 0.9 for Compactness, and 0.1 for Smoothness. The overall classification accuracy was approximately 94%, and the Kappa coefficient was 0.85, which was very high. OCB_ITPWD area is approximately 2.4ha, which is approximately 0.05% of the total area. When the stand structure, distribution characteristics, and topographic and geographic factors of OCB_ITPWD and those of FSB_ITPWD were compared, age class IV was the most abundant age class in FSB_ITPWD (approximately 55%) and OCB_ITPWD (approximately 44%) - the latter was 11% lower than the former. The diameter at breast heigh (DBH at 1.2m from the ground) results showed that (below 14㎝) and (below 28㎝) DBH trees were the majority (approximately 93%) in OCB_ITPWD, while medium and (more then 30cm) DBH trees were the majority (approximately 87%) in FSB_ITPWD, indicating different DBH distribution. On the other hand, the elevation distribution rate of OCB_ITPWD was mostly between 401 and 500m (approximately 30%), while that of FSB_ITPWD was mostly between 301 and 400m (approximately 45%). Additionally, the accessibility from the forest road was the highest at “100m or less” for both OCB_ITPWD (24%) and FSB_ITPWD (31%), indicating that more trees were infected when a stand was closer to a forest road with higher accessibility. OCB_ITPWD hotspots were 31 and 32 compartments, and it was highly distributed in areas with a higher age class and a higher DBH class.

공간통계기법을 이용한 생태계 관리지역의 산림축적 추정

서환석 ( Hwan Seok Seo ),박정묵 ( Jeong Mook Park ),김은숙 ( Eun Sook Kim ),이정수 ( Jung Soo Lee ) 한국지리정보학회 2015 한국지리정보학회지 Vol.18 No.2

본 연구는 생태계 관리권역 내 남한강 상류지역을 대상으로 제5차 국가산림자원조사의 표본점자료를 기반으로 한 직접추정법과 합성추정법에 의한 층화별(임상·영급) 임목축적을 산출하였으며,공간단위에 따른 오차검증을 통하여 최적의 추정방법을 비교·분석하였다. 직접추정법은 대상지내의 표본점 자료만을 활용하였으며, 합성추정법은 대상지뿐만 아니라 공간확장지역의 표본점 정보를 활용하여 임목축적을 추정하였고, 공간확장기준은 4가지(권역, 지역, 구역, 거리)를 적용하였다. 직접추정법에 의한 ha당 평균임목축적은 143.5㎥/ha이었으며, 합성추정법에 의한 ha당 평균임목축적은 구역, 거리, 지역, 권역기준의 순으로 각각 146.9㎥/ha, 144.8㎥/ha, 139.8㎥/ha, 138.6㎥/ha추정되었다. 직접추정법에 의한 표준오차는 1.79㎥/ha이었으며, 합성추정법에 의한 표준오차는 공간확장기준에 상관없이 1.83㎥/ha으로 차이가 없었다. 한편, 임상별 표준오차는 추정방법과 확장지역에 관계없이 활엽수림이 ±2.3㎥/ha으로 가장 낮았으며, 혼효림과 침엽수림이 각각 ±3.3㎥/ha과 ±4.8㎥/ha의 순으로 추정되었다. This study aims to estimate the forest volumes of the upper region of Nam-Han River in ecosystem zoning by forest types and age classes, and to suggest the optimal estimation method through the comparison of the standard errors according to the spatial unit. In the estimation of forest volumes, we used both of direct estimation, which uses sample plots of the target area only, and synthetic estimation, which includes sample plots of the expanded areas as well as those of the target area. As for the spatial expansion, we applied four standards for synthetic estimator: Mountainous zone, Neighbor ecosystem region, Gangwon province, and Buffer zone. The results show that average forest volume per ha, calculated by direct estimation, was 143.5㎥/ha, while that by synthetic estimation with each standard, was estimated at 146.9㎥/ha by Gangwon province, 144.8㎥/ha by Buffer zone, 139.8㎥/ha by Neighbor ecosystem region, and 138.6㎥/ha by Mountainous zone, respectively. The standard errors of direct estimation was 1.79㎥/ha, while those of synthetic estimation showed not a great difference among the errors. Meanwhile, considering the standard errors by forest type, the lowest was ±2.3㎥/ha of broad-leaved forest, followed by ±3.3㎥/ha of mixed forest, and ±4.8㎥/h of coniferous forest.

원격탐사와 공간통계 기법을 이용한 토지피복 분류 및 패턴 분석 -강원도 DMZ일원을 대상으로-

나현섭 ( Hyun Sup Na ),박정묵 ( Jeong Mook Park ),이정수 ( Jung Soo Lee ) 한국지리정보학회 2015 한국지리정보학회지 Vol.18 No.4

본 연구는 위성영상을 이용하여 객체기반 토지피복 분류도를 구축하고 공간통계기법을 통하여 토지피복의 분류항목별 분포패턴을 파악하였다. 객체기반 분류는 분광정보, 질감정보, 분광정보와 질감정보의 조합에 의하여 각각의 토지피복 분류도를 구축하였으며, 정확도 평가를 통하여 최적의 토지피복 분류도를 선정하였다. 또한, 토지피복의 분류항목별 공간적 분포패턴을 파악하기 위하여 핫스팟 분석을 실시하여 정량화하였다. 객체기반 분류를 위한 최적의 가중치는 Scale 52, Shape0.4, Color 0.6, Compactness 0.5, Smoothness 0.5로 선정하였다. 토지피복 분류도는 분광정보와 질감정보의 조합을 사용하였을 때, 전체 분류정확도가 가장 높았으며, 특히 밭과 시설재배지,나지의 경우 분광정보만을 사용하였을 때 보다 정확도가 약 12% 이상 증가하였다. DMZ일원의 분류항목별 면적비율은 산림 > 논 > 교통시설 > 초지 > 밭 > 나지 > 건물 > 수역 > 시설재배지순으로 높았으며, 특히, 양구군의 밭과 교통시설은 민간인통제선 이북지역, 철원군의 밭, 인제군의 산림과 교통시설은 민간인통제선 이남지역에서 주로 분포하는 것으로 나타났다. 분류항목별 분포패턴의 경우, 농업과 관련된 논, 밭, 시설재배지의 핫스팟(hot spot)은 철원군의 평야 지역과 양구군의 분지 지역에 집중 분포하였다. 나지, 수역, 건물, 도로의 핫스팟 지역은 농업과 관련된 핫스팟 지역과 분포 패턴이 유사한 반면, 산림과 초지의 핫스팟 지역과는 분포 패턴이 상이하였다. This study established a land-cover classification method on objects using satellite images, and figured out distributional patterns of land cover according to categories through spatial statistics techniques. Object-based classification generated each land cover classification map by spectral information, texture information, and the combination of the two. Through assessment of accuracy, we selected optimum land cover classification map. Also, to figure out spatial distribution pattern of land cover according to categories, we analyzed hot spots and quantified them. Optimal weight for an object-based classification has been selected as the Scale 52, Shape 0.4, Color 0.6, Compactness 0.5, Smoothness 0.5. In case of using the combination of spectral information and texture information, the land cover classification map showed the best overall classification accuracy. Particularly in case of dry fields, protected cultivation, and bare lands, the accuracy has increased about 12 percent more than when we used only spectral information. Forest, paddy fields, transportation facilities, grasslands, dry fields, bare lands, buildings, water and protected cultivation in order of the higher area ratio of DMZ according to categories. Particularly, dry field sand transportation facilities in Yanggu occurred mainly in north areas of the civilian control line. dry fields in Cheorwon, forest and transportation facilities in Inje fulfilled actively in south areas of the civilian control line. In case of distributional patterns according to categories, hot spot of paddy fields, dry fields and protected cultivation, which is related to agriculture, was distributed intensively in plains of Yanggu and in basin areas of Cheorwon. Hot spot areas of bare lands, waters, buildings and roads have similar distribution patterns with hot spot areas related to agriculture, while hot spot areas of bare lands, water, buildings and roads have different distributional patterns with hot spot areas of forest and grasslands.

원격탐사자료 기반 PDM기법을 활용한 산림특성분석

서환석 ( Hwan Seok Seo ),박정묵 ( Jeong Mook Park ),이정수 ( Jung Soo Lee ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-

본 연구는 강원도 고성군의 DMZ지역을 대상으로 현장조사 자료를 분석하고, 현장조사자료와 영상지수간의 상관관계를 분석하였다. 지수영상은 Landsat TM의 6개 밴드를 이용하여 Pattern Decomposition Method(PDM)를 통해 3개의 지수영상(토양, 식생, 수계)을 추출하였다. 표준지의 현장조사정보로 상관분석을 실시한 결과, 직경과 수고와의 상관관계가 r=0.91로 가장 높았으며, 수고와 ha당 재적(r=0.64), 직경과 ha당 재적(r=0.59) 순이었다. 직경과 지수영상과의 상관관계는, 토양지수가 가장 높은 상관관계(r=0.94)였으며, 수고와 지수영상은 식생지수가 r=.0.94로 높은 음의 상관관계를 보였다. ha 당 재적과 지수영상과의 상관관계는 토양이 r=.0.92로 가장 높았고, 수계와 식생이 각각 r=0.78, r=-0.61 순이었다. Field investigation was conducted to measure tree height, diameter at breast height(dbh) and tree volume in forest areas of the demilitarized zone (DMZ) of Gosung-gun, Gangwon-do, then we examined the correlation between field data and index images. Three index images on soil, vegetation and stream network were extracted by Pattern Decomposition Method (PDM) using 6 bands of Landsat TM. Field data showed that significantly positive correlations were observed between dbh and tree height (r=0.91), between tree height and volume per ha (r=0.64), and between dbh and tree volume per ha (r=0.59). When examining correlation between dbh and index images, soil index showed a positive correlation with dbh (r=0.94) while vegetation index showed a negative correlation with tree height (r=-0.94). In case of considering the correlation between tree volume per ha and index images, both soil and vegetation index showed negative correlations with tree volume per ha (r=-0.92 and r=-0.61, respectively) while stream network showed a positive correlation with tree volume per ha (r=0.78).

토지이용변화 매트릭스 구축을 위한 국가공간주제도 활용방안에 관한 연구

심우담 ( Woo-dam Sim ),박정묵 ( Jeong-mook Park ),이정수 ( Jung-soo Lee ) 한국산림경제학회 2017 산림경제연구 Vol.24 No.2

본 연구는 주요 선진국의 국가 인벤토리 보고서 (National Inventory Report; NIR)를 통하여 우리나라의 토지이용 범주별 정의 및 토지이용 변화를 파악하기 위한 매 트릭스 구축 방법에 대하여 비교·분석하였다. IPCC 가이드라인에 의하면, LULUCF 분야의 온실가스 흡수 및 배출량 통계는 산림지, 농경지, 초지, 습지, 정주지, 기타토지의 6가지 범주로 구분하고 있으며, 각 국가 토지 상황에 맞게 토지이용 범주별 세부항목을 다르게 정의하고 있다. 일본의 경우, 산림지에 대해서 Approach(App.)3 수준의 토지이용 변화 매트릭스를 작성하고 있으며, 산림지를 제외한 5가지 범주는 App.1~2 수준으로 보고하고 있다. 또한, 독일, 핀란드, 뉴질랜드 등 주요선진국은 6가지 범주 모두 App.3 수준으로 보고하고 있으며, 범주에 따라서 App.1 - 3까지 적용방식이 다양하였다. 우리나라 NIR의 경우, LULUCF 분야 범주별 정의는 시계열 활동자료가 미비하여 6개의 토지이용 범주 중 정주지 및 기타토지는 산정하지 않고 있으며, 현재 정의하고 있는 산림지, 농경지, 초지, 습지는 세부항목에 대한 정의가 명확하지 않아 주요 선진국가의 사례를 바탕으로 IPCC 기준에 부합하는 정의에 대해 검토하였다. 토지이용 변화 매트릭스 구축의 경우, 주요 선진 국가에서는 Sampling 또는 Wall-to-wall 기법을 이용한 토지이용 변화 매트릭스를 구축하고 있지만, App.1 수준인 우리나라는 국제적인 LULUCF분야 통계로 인정받기 위해서는 국가 통계자료와 공간정보를 활용한 App.2- 3 수준의 토지이용변화 매트릭스를 구축이 필요할 것으로 사료된다. The objectives of this study were to define the land use categories of Korea and present the way to establish the land use change matrix by using the national inventory report(NIR) of major developed countries, according to the IPCC Guidelines, the GHG absorption and emission statistics of the LULUCF sector are classified land use into 6 categories: forest, agricultural, grassland, wetland, jungju, and other land. Major developed countries such as Japan, Germany, Finland, and New Zealand present the definitions of land use categories satisfying the standards of IPCC through the consultation among national agencies. Moreover, the details of land use category are defined differently according to each country's land situation. South Korea does not estimate the statistics of settlements and other land categories because there are not enough active data. Moreover, South Korea needs to add more sub-categories under forest land, cropland, grassland, and wetland, which are currently defined. In the aspect of establishing the land use change matrix, major developed countries have established the approach(App.)3 level matrix based on sampling and wall-to-wall techniques. However, South Korea is at the App. 1 level, based on the national statistics. Therefore, it is required to construct a matrix by using image data such as national thematic maps and forest aerial photographs.

영상판독에 의한 산림훼손지의 공간적 특성분석 -화천군과 철원군 DMZ일원을 대상으로-

나현섭 ( Hyun-sup Na ),박정묵 ( Jeong-mook Park ),최재용 ( Jae-yong Choi ),이정수 ( Jung-soo Lee ) 한국사진지리학회 2015 한국사진지리학회지 Vol.25 No.3

본 연구는 고해상도 영상을 이용하여 강원도 화천군과 철원군의 DMZ일원을 대상으로 6개 유형의 산림훼손지(기타토지, 나지, 산사태지, 생장불량지, 성토사면, 절토사면)를 판독하고, 훼손지의 유형에 따른 분포 및 형태적특성 분석을 목적으로 하였다. 화천군과 철원군의 산림훼손지의 발생면적은 각각 약 126 ha, 약 102 ha였으며, 평균발생크기는 화천군이 약 0.12 ha 로 철원군보다 약 2.4배 높았다. 화천군의 유형별 발생면적은 기타토지 > 나지 >생장불량지의 순이였으며, 철원군은 나지 > 기타토지 > 생장불량지의 순으로 발생하였다. 또한, 훼손지는 지역에 상관없이 도로로부터 200 m이내의 지역에서 약 80 % 이상 발생하였으며, 건물로부터 1 km이내에서 약 40 % 발생하였다. 경관지수에 의한 파편화 형태를 보면, 산사태지와 성.절토사면은 소면적 단순형태, 기타토지와 나지는 대면적복잡형태, 생장불량지는 소면적 복잡형태로 지역에 상관없이 유사하게 발생하였다. This study was conducted to categorize the DMZ area into six types of damaged forest (bare ground, landslide ground, infertile land, fill-up ground, cutting ground, and other land) and analyze topographical characteristics according to the type of damaged forest. The land area of damaged forest in Hwacheon-gun and Cheorwon-gun is 126 ha and 102 ha, respectively, and average size of damaged forest is 2.4 times larger in Hwacheon-gun (0.12 ha) than in Cheorwon-gun. The area according to the type of damaged forest was listed in the sequence of other land, bare ground, and infertile land in Hwacheon-gun, but listed in the sequence of bare ground, other land, and infertile land in Cheorwon-gun. Also, more than 80% of the damaged forest occurred within 200 m from roads regardless of the region. 40 % of the damaged forest was occurred within 1 km from buildings. As a result of fragmentization by landscape index, landslide ground, fill-up, and cutting ground were a simple type with small area, other land and bare ground were a complex type with large area, and infertile land was a complex type with area. The type of fragmentization was similarly occurred regardless of the region.