Surface Sediments Classification in Tidal Flats using Multivariate Kriging and KOMPSAT-2 Imagery

다변량 크리깅과 KOMPSAT-2 영상을 이용한 간석지 표층 퇴적물 분류

The objective of this paper is to propose a methodology for surface sediments classification in tidal flats that can combine ground survey data with high-resolution remote sensing data by multivariate kriging. Unlike conventional methodologies that have classified remote sensing data by using pre-classified sediment components, a new classification methodology presented in this paper first generates sediment component fraction maps and then classifies the sediments on a final stage. For generating sediment component fractions, regression kriging, as one of multivariate kriging algorithms, is applied to integrate ground survey data and remote sensing data. First, trend components of sand, silt, and clay are derived through regression analysis of ground survey data and spectral information from remote sensing data. Then, residuals at sample locations are computed and interpolated to generate residual components in the study area. Finally, the sediment component fractions are computed by adding the residuals to the trend components and are classified on a final stage. A case study at the Baramarae tidal flats with KOMPSAT-2 imagery is carried out to evaluate the classification capability of the proposed classification methodology. Through the case study, the proposed methodology showed the best classification accuracy, compared with the conventional classification methodologies. Especially, much improvement of classification accuracy for fine-grained sediments were also obtained. Therefore, it is expected that the presented classification methodology would be an effective one for surface sediments classification in tidal flats.

이 논문의 목적은 간석지 표층 퇴적상 분류를 목적으로 다변량 크리깅을 기반으로 고해상도 원격탐사 자료와 현장 조사 자료를 결합하는 방법론을 제안하는데 있다. 퇴적물 성분에 따라 미리 범주화시킨 퇴적물 자료를 사용하여 원격탐사 자료를 분류하는 기존 방법론과 달리 현장 조사 자료와 원격탐사 자료를 이용하여 퇴적물 성분별 분포도를 제작한 후에 최종 단계에서 범주화 시키는 분류 방법론을 제안하였다. 퇴적물 성분별 분포도 제작 과정에서 현장 조사 자료와 원격탐사 자료의 결합을 위해 다변량 크리깅 기법인 회귀 크리깅 기법을 이용하였다. 우선 현장조사 자료의 모래, 실트, 점토 성분별로 고해상도 원격탐사 자료의 분광 정보와 회귀 분석을 수행하여, 각 성분별 경향 성분을 추출하였다. 그리고 현장 조사 자료 위치에서 잔차를 계산한 후에, 잔차에 대해 크리깅을 적용하여 잔차분포도를 얻게 된다. 이후 성분별 경향 성분과 잔차 성분을 합하여 성분별 비율 분포도를 작성한 후에 최종 단계에서 퇴적상 분류를 수행하게 된다. 제안 기법의 적용성 평가를 위해 바람아래 간석지를 대상으로 고해상도 KOMPSAT-2 자료를 이용한 사례 연구를 수행하였다. 사례 연구를 통해 제안 기법이 기존 분류 방법에 비해 상대적으로 높은 분류 정확도를 나타내었으며, 특히 세립질 퇴적물 분류에 더 우수한 것으로 나타났다. 따라서 제안 기법은 원격탐사 자료를 이용한 간석지 표층 퇴적상 분류에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.