DOI QR코드

DOI QR Code

Detection of Small Green Space in an Urban Area Using Airborne Hyperspectral Imagery and Spectral Angle Mapper

분광각매퍼 기법을 적용한 항공기 탑재 초분광영상의 소규모 녹지공간 탐지

  • Kim, Tae-Woo (Dept. of Spatial Information Engineering, Pukyong National University) ;
  • Choi, Don-Jeong (Dept. of Spatial Information Engineering, Pukyong National University) ;
  • We, Gwang-Jae (Geostory Inc.) ;
  • Suh, Yong-Cheol (Dept. of Spatial Information Engineering, Pukyong National University)
  • 김태우 (부경대학교 공간정보시스템공학과) ;
  • 최돈정 (부경대학교 공간정보시스템공학과) ;
  • 위광재 ((주)지오스토리) ;
  • 서용철 (부경대학교 공간정보시스템공학과)
  • Received : 2013.03.05
  • Accepted : 2013.05.16
  • Published : 2013.06.30

Abstract

Urban green space is one of most important aspects of urban infrastructure for improving the quality of life of city dwellers as it reduces the heat island effect and is used for recreation and relaxation. However, no systematic management of urban green space has been introduced in Korea as past practices focused on efficient development. A way to calculate the amount of green space needed to complement an urban area must be developed to preserve urban green space and to determine 'regulations determining the total amount of greenery'. In recent years, various studies have quantified urban green space and infrastructure using remotely sensed data. However, it is difficult to detect a myriad small green spaces in a city effectively when considering the spatial resolution of the data used in existing research. In this paper, we quantified small urban green spaces using CASI-1500 hyperspectral imagery. We calculated MCARI, a vegetation index for hyperspectral imagery, to evaluate the greenness of small green spaces. In addition, we applied image-classification methods, including the ISODATA algorithm and Spectral Angle Mapper, to detect small green spaces using supervised and unsupervised classifications. This could be used to categorize land-cover into four classes: unclassified, impervious, suspected green, and vegetation green.

도시녹지는 열섬현상을 감소시키고 여가나 휴식 공간으로 활용되는 등 도시민의 삶의 질을 향상시키는 중요한 역할을 하는 도시 기반시설이다. 그러나 양적인 개발효율에 치중한 관행으로 도시녹지의 체계적인 관리가 미흡했던 것이 사실이다. 녹지총량제와 같은 보존을 위한 제도적 틀은 갖추어 가고 있지만, 정확한 녹지량을 산정하는 기술적 측면은 상대적으로 보완할 여지가 크다. 최근 들어 원격탐사를 이용한 녹지나 도시 기반시설의 정량적 탐지를 수행한 다양한 연구들이 수행 되었다. 그러나 기존 연구들이 활용한 자료의 공간 해상도를 고려하였을 때 도시 내에 무수히 존재하는 소규모 녹지공간의 탐지가 효과적으로 되었다고 보기 힘들다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 초분광 영상(CASI-1500)을 활용한 도시 내 소규모 녹지에 대한 정량적 탐지를 수행하였다. 이를 위해 식생지수를 산출하여 소규모 녹지공간의 탐지 여부를 검토한 뒤, ISODATA와 SAM 기법을 적용한 감독분류, 무감독분류를 통해서 각 방법들이 소규모 녹지공간 탐지에 적절한지 비교하였다. 미분류, 불투수성, 녹지로 의심되는 영역, 녹지의 4개의 피복으로 분류하여 SAM 기법에 사용된 참조스펙트럼의 차이를 비교하였다.

Keywords

References

  1. An, Y.H. 2001. Environmental Planning. Taerim Press, Seoul, Korea 726pp. (안영희. 2001. 녹지환경학. 태림문화사. 726쪽).
  2. Daughtry, C.S.T., C.L. Walthall, M.S. Kim, E. Brown de Colstoun and J.E. McMurtrey III. 2000. Estimating corn leaf chlorophyll concentration from leaf and canopy reflectance. Remote Sensing of Environment 74:229-239. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(00)00113-9
  3. Hwang, E.J., K.J. Shin, S.K. Choi and J.K Lee. NDVI analysis of downtown using satellite image and GSIS. Proceedings of the Korean Association of Geographic Information Studies Conference 2005:249-253 (황의진, 신계종, 최석근, 이재기. 2005. 위성영상과 GSIS를 이용한 도심의 식생지수 분석. GIS/RS 공동 춘계학술대회, 249-253쪽).
  4. Jensen J.R. 2005. Introductory Digital Image Processing : A Remote Sensing Perspective. 3rd edition. Sigma Press, Seoul, Korea. (임정호, 박종화, 손홍규 옮김. 2005. 원격탐사와 디지털 영상처리 제3판, 시그마프레스. 580쪽).
  5. Jeong, I.H. 2002. A study of the urban open space management program using RS and GIS. Master Thisis, Chonnam National University. Gwangju. Korea, 80pp. (정인호. 2002. 인터넷 GIS와 원격탐사를 이용한 도시 오픈스페이스 관리시스템 연구-광주광역시를 사례지역으로-. 전남대학교 대학원 석사학위논문 80쪽).
  6. Jo, M.H., G.J. Lee and W.S. Kim. A study on the spatial distribution characteristic of urban surface temperature using remotely sensed data and GIS. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 4(1):57-66 (조명희, 이광재, 김운수. 2001. 원격 탐사자료와 GIS를 활용한 도시표면온도의 공간적 분포 특성에 관한 연구. 한국지리정보학회지 4(1):57-66).
  7. Jo, M.H., Y.W. Jo and S.J. Kim. 2009. The application of ASTER TIR satellite imagery data for surface temperature change analysis -a case study of Cheonggye stream restoration project. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 12(1): 73-80 (조명희, 조윤원, 김성재. 2009. 도시복원사업의 열환경 변화분석을 위한 ASTER 열적외 위성영상자료의 활용-청계천 복원사업을 사례로-. 한국지리정보학회지 12(1):73-80).
  8. Kim, G.H., S.B. Kim and E.H Jeong. 2004. A study on green net-work construction for urban heat island mitigation in Dalseo district, Daegu metropolitan city. Journal of the Environmental Sciences 13(6):527-535 (김기호, 김수봉, 정응호. 2004. 도시열섬현상 저감을 위한 그린네트워크 구축 방안에 관한 연구: 대구광역시 달서구를 대상으로. 한국환경과학회지 13(6):527-535). https://doi.org/10.5322/JES.2004.13.6.527
  9. Kim, K.G. 1994. Urban Park and Green Space Planing and Design. Seoul National University Press. Seoul, Korea. 353pp. (김귀곤. 1994. 도시공원녹지의 계획.설계론. 서울대학교출판부. 353쪽).
  10. Kim, S.B. and Y.S. Kim. 1992. The role of green space in metropolitan-region with practical reference to Taegu city, Korea-. Journal of Korean Institute of Landscape Architecture 19(4):1-11 (김수봉, 김용수. 1992. 대도시 공원녹지의 역할에 관한 연구(I) -대구시민의 공원녹지의 가치분석을 중심으로-. 한국조경학회지 19(4):1-11).
  11. Kim, T.W., G.J. We and Y.C. Suh. 2012. Correlation analysis with vegetation indices and vegetation-endmembers from airborne hyperspectral data in forest area. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 15(3):52-65 (김태우, 위광재, 서용철. 2012. 산림지역의 항공기 탑재 하이퍼 스펙트럴 영상에 대한 식생-endmember와 식생지수의 상관 분석. 한국지리정보학회지 15(3):52-65). https://doi.org/10.11108/kagis.2012.15.3.052
  12. Kwon, Y.A. and H.Y. Lee. 2001. Spatial distribution of temperature in and around urban parks-a case study of around Changkyeong palace, Changdeok palace and Jongmyo in Seoul-. Journal of the Korean Geographical Society 36(2):126-140 (권영아. 2001. 도시녹지와 그 주변 기온의 공간적 분포 - 서울시 종로구 창경궁, 창덕궁, 종묘 주변을 사례로. 대한지리학회지 36(2):126-140).
  13. Lee, J.M. and K.S. Lee. 2003. Analysis of forest cover information extracted by spectral mixture analysis. Korean Journal of Remote Sensing 19(6):411 -419 (이지민, 이규성. 2003. 분광혼합분석 기법에 의한 산림피복 정보의 특성 분석. 대한원격탐사학회지 19(6):411-419). https://doi.org/10.7780/kjrs.2003.19.6.411
  14. Lee. D.J. 2008. The greening of parks and urban forests in Singapore. Proceedings of Korean Society of Environment & Ecology Conference 2008(2):96-98 (이덕재. 2008, 싱가폴의 도시림 및 공원 녹지 사례. 한국환경생태학회 학술대회지. 2008(2):96-98).
  15. Lee, W.S., S.G. Jung, K.H. Park and K.T. Kim. 2010. Analysis of urban thermal environment for environment-friendly spatial plan. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 13(1):142-154 (이우성, 정성관, 박경훈, 김경태. 2010. 친환경적 공간계획을 위한 도시 열환경 분석. 한국지리정보학회지 13(1):142-154).
  16. Moon, C.S. 2009. A comparative study of calculation methods on the ratio of green coverage using satellite images and land cover maps. Masters Thesis, Paichai University, Daejeon, Korea, 86pp. (문창순. 2009. 위성영상과 토지피복도를 활용한 녹피율 산정방법 비교. 배재대학교 대학원 석사학위논문. 86쪽).
  17. Park, C. 1995. A study on the evaluation method of urban open spaces of Seoul with remote sensing: detection of the ecotone of the Mt. Pukhansan national park. Journal of the Korean Society of Remote Sensing 11(3):71-81 (박종화. 1995. 위성영상자료를 이용한 서울시 도시 녹지의 평가기법 연구: 북한산 국립공원 주연부 탐지. 대한원격탐사학회지 11(3): 71-81). https://doi.org/10.7780/kjrs.1995.11.3.71
  18. Park, K.H. and S.K. Jung. 1999. Analysis on urban heat island effects for the metropolitan green space planning. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 2(3):35-45 (박경훈, 정성관. 1999. 광역적 녹지계획 수립을 위한 도시열섬효과 분석. 한국지리정보학회지 2(3):35-45).
  19. Park, S.C. 2009. A study on the development of evaluation indicators for planting functions in urban neighborhood park : in case of Ansan, Gyeonggi-do. Master Thesis, University of Seoul, Seoul, Korea. 80pp. (박석철. 2009. 도시 근린공원 식재기능 평가지표 개발 연구. 서울 시립대학교 대학원 석사학위논문. 80쪽).
  20. Park, S.J. 2011. The improvement of thermal environment by increasing green coverage ratio. Master Thesis, Pusan National University. Busan. Korea. 88pp. (박수진. 2011. 도시 녹피율 향상에 따른 열환경 개선효과에 관한 연구. 부산대학교 대학원 석사학위논문. 88쪽).
  21. Shin, S.I., S.H. Kim, J.S. Yun, T.G. Kim and K.S. Lee. 2006. Spectral mixture analysis using hyperspectral image for hydrological land cover classification in urban area. Korean Journal of Remote Sensing 22(6):565-574 (신정일, 김선화, 윤정숙, 김태근, 이규성. 2006. 도시지역의 수문학적 토지피복 분류를 위한 초분광영상의 분광혼합분석. 대한원격탐사학회지 22 (6):565-574). https://doi.org/10.7780/kjrs.2006.22.6.565
  22. Song, T.G. and E.I. Kim. 1997. A study on environmental condition and situation of green covered in urban area by remote sensing method and geographic information systems. The Journal of Korean Planners Association 32(5):203-214 (송태갑, 김은일. 1997. Remote sensing 기법과 지리정보체계(GIS)를 이용한 도시지역의 녹피구조와 환경특성에 관한 연구. 대한국토.도시계획학회지 32(5):203-214).
  23. Um, J.S. 2006. Acquisition of evidential information to control total volume in accordance with degradation trends of green space. The Journal of GIS Association of Korea 14(3):299-319 (엄정섭. 2006. 녹피율 훼손추세 평가를 통한 총량규제 근거자료 확보 방안. 한국GIS학회지 14(3):299-319).
  24. Zarco-Tejada, P.J., A. Berjon and J.R. Miller. 2004. Stress detection in crops with hyperspectral remote sensing and physical simulation models. Proceedings of Airborne Imaging Spectroscopy Workshop, Bruges, Belgium, October 8, 2004.

Cited by

  1. Current Status of Hyperspectral Data Processing Techniques for Monitoring Coastal Waters vol.18, pp.1, 2015, https://doi.org/10.11108/kagis.2015.18.1.048
  2. An Adequate Band Selection for Vegetation Index of CASI-1500 Airborne Hyperspectral Imagery Using Image Differencing and Spectral Derivative vol.16, pp.4, 2013, https://doi.org/10.11108/kagis.2013.16.4.016
  3. 항공 초분광 영상으로부터 연안지역의 SAM 토지피복분류 vol.21, pp.1, 2013, https://doi.org/10.11108/kagis.2018.21.1.035
  4. 초분광 영상정보를 이용한 태화강 수계지역의 토지피복 변화분석 vol.24, pp.1, 2013, https://doi.org/10.11108/kagis.2021.24.1.012
  5. 유·무인 항공영상을 이용한 심층학습 기반 녹피율 산정 vol.37, pp.6, 2013, https://doi.org/10.7780/kjrs.2021.37.6.1.22