[환경부]원격탐사 활용, 자생식물 관측으로 기후변화 연구 강화

◇ 최근 20년간의 위성영상 자료 활용, 자생식물의 개엽시기는 빨라지고 낙엽시기는 늦어져 전체 생장 기간의 증가 양상 확인
◇ 무인기 원격탐사를 이용한 식물 종․군락 분류 기법 개발 추진
환경부 소속 국립생물자원관은 최근 위성영상 자료와 무인기(드론)를 활용하여 자생식물 군락의 생물계절 변화 추세를 확인하는 등 원격탐사*를 활용한 자생생물 관측으로 기후변화 연구를 강화하고 있다고 밝혔다.
* 원격탐사(Remote Sensing): 인공위성과 드론 영상 등의 자료를 활용하여 대상물이나 현상에 관한 정보를 물리적인 접촉 없이 관측하는 기술

국립생물자원관은 올해 모용원 영남대 교수, 김응남 인하공업전문대 교수 연구진과 공동으로 원격탐사를 활용한 기후변화에 따른 자생식물의 생물계절 특성 변화 분석 연구를 추진하고 있다.

먼저 연구진은 2001년부터 20년간 수집한 위성영상 자료로 원격탐사 식생지수*를 분석한 결과, 우리나라 대표적인 임상 유형인 침엽수림, 활엽수림, 혼효림에서 개엽 시기가 빨라지고 낙엽 시기가 늦어지는 경향을 파악했다.
* 식생지수(Vegetation Index) : 근적외선의 반사율을 이용해 식생의 활력도를 나타내는 지수로 1에 가까울수록 식생 활력이 높은 것을 의미하며, 본 연구에서는 식생지수 0.5 이상이 되는 시점을 개엽 시기로 판단함

연구진은 그 해 봄(3월 이후)부터 보름(15일) 단위로 식생지수가 0.5 이상일 때 잎이 피고(개엽) 그해 초 겨울(11월 이후)부터 식생지수가 0.5에 근접할 때 잎이 지는 것(낙엽)으로 추정했다.

이 같은 기준으로 위성영상 자료를 분석한 결과, 침엽수림의 2001년도 개엽시기(당시 식생지수 0.65)는 5월 상순으로, 2020년도에는 한 달 빠른 4월 초(당시 식생지수 0.55)로 나타났다. 2001년 낙엽시기는 11월 하순(당시 식생지수 0.53), 2020년에는 12월 상순(당시 식생지수 0.55)으로 나타났다.

같은 방식으로 활엽수림의 개엽 시기를 분석하면, 2001년 5월 상순에서 2020년 4월 하순으로 15일 정도 빨라졌다. 낙엽시기는 11월 상순에서 2020년 11월 하순으로 15일 정도 늦어졌다.

혼효림도 개엽시기가 15일 정도 빨라졌으며, 낙엽시기도 15일 정도 늦어졌다.

모든 임상 유형에서 식생지수를 분석한 결과, 잎이 피는 시기는 빨라지고 지는 시기 늦어져서 그만큼 생장 기간이 길어졌다.

또한, 연구진은 올해 5월, 8월, 10월 3차례에 걸쳐 한라산 해발 고도 1,500m에서 1,700m 사이 아고산대 구상나무 군락 3개 지점을 무인기로 원격탐사를 하여 생육 특성 및 종‧군락 분류 등 실제 연구에 활용할 수 있는지를 검증했다.

무인기 원격탐사로 확보한 영상을 지점별로 100m×100m 크기의 객체기반 분류법*으로 처리하여 구상나무, 제주조릿대, 산개벚지나무, 고사목 등을 분류했다.
* 객체기반 분류법(object-based classification): 축척, 분광 정보, 형태 등을 종합적으로 고려하여 객체 단위로 구분한 뒤, 분류하는 기법

연구진은 봄, 여름, 가을에 걸친 계절별 촬영 영상을 3차원 영상으로 제작했고, 무인기 원격탐사의 분류정확도를 전문가 자문 및 실제 연구진의 현장점검과 비교하여 검증했다.

7%, 고사목은 96% 등 평균 75.4%의 분류정확도를 보였다.

연구진은 앞으로 급경사 지역 등 탐사가 힘든 지역에 무인기를 이용한 원격탐사를 활용할 수 있도록 관련 연구를 개선할 계획이다.

박진영 국립생물자원관 생물자원연구부장은 “원격탐사 기술을 활용하여 식생의 계절 변화를 관찰하고 종‧군락 분류 정보를 체계적으로 수집‧정리하여 한반도 생물다양성 관리 강화와 기후변화 대응 정책 마련 시 활용될 수 있도록 연구를 확대할 계획”이라고 밝혔다.
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무인기 현장 조사 지점별 객체기반 분류법 분석 결과

지점

해발 고도 1500m, 분류정확도 73.3%

지점 2

해발 고도 1600m, 분류정확도 75.7%

지점

해발 고도 1700m, 분류정확도 77.3%