MODIS 영상을 이용한 타클라마칸사막의 식생변화탐지
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Transcript MODIS 영상을 이용한 타클라마칸사막의 식생변화탐지
김민애 이유미 이희원
강원대학교 지구물리학과 RS/GIS Lab
1. 서
론
2. 연 구 지 역
3. 연 구 자 료 획 득 및 처 리
4. 자 료 해 석 및 결 과
5. 결
론
지구온난화로 인한 기후변화는 지구에 많은 악영향을 미침
기후변화로 인하여 생기는 가뭄은 사막화를 가속화하고 여러 해 동안 진행되고 있는 것으로 보고
됨(염종민 외, 2009)
중국의 타클라마칸 사막은 전 세계 뿐만 아니라 한반도에 심각한 황사 등의 피해를 초래
→ 사막화에 대한 연구 중요성
원격탐사- 사막과 같이 넓은 지역을 직접 가보지 않고 한번에 관찰할 수 있으므로 현장조사에 쓰
이는 비용을 절감시킬 수 있고 사막 지형 조사 시 유용
1)
본 연구에서는 타클라마칸 사막지역을 12개의 지역으로 나누어 2002년부터 2009년까지의
MODIS NDVI(정규식생지수, Normalized Difference Vegetation Index)의 변화양상을 관찰
2)
NDVI>0.1, NDVI>0.2, NDVI>0.3에 따른 면적 변화 파악
3)
NDVI와 면적간의 상관도를 분석, 타클라마칸사막의 식생변화를 탐지하고자 함
타클라마칸 사막 (Taklamakan Desert)
- 위치: 중앙아시아, 중국의 신강위구르 자치주
- 지형: 남쪽으로 쿤룬 산맥
서쪽과 북쪽으로 파미르 고원, 티엔산에 의해 경계가 정해짐
- 길이: 1,000 km, 폭: 400 km , 면적: 270,000 km²
- 특징: 세계에서 가장 큰 사막중의 하나
- 기후: 온대사막으로 뚜렷한 대륙성 기후
E 35˚ N 77˚
E 35˚ N 90˚
MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer)
- 미국 NASA의 지구감시계획(EOS, Earth Observation System)에 의해 1999년
12월에 발사된 지구 관측 위성 Terra 및 2002년 5월에 발사된 Aqua 위성에 탑재
된 센서
- MODIS의 궤도: 태양동주기궤도, 고도: 705 km
- 하루 혹은 이틀에 걸쳐 전 지구 관측
- 순간 시야 각: ±55° 주사 폭: 2,330 km
- 토지, 해양, 대기 등 다양한 조사에 활용 가능
밴드
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
MODIS의 밴드별 특성(Jenson,
2002)
분광해상도(㎛)
0.620-0.670
0.841-0.876
0.459-0.479
0.545-0.565
1.230-1.250
1.628-1.652
2.105-2.155
공간해상도
응용분야
밴드
250×250
토지피복 분류
13
m
250×250
클로로필 흡수
14
m
15
m
토지, 구름 및
에어로졸 특성
분석
500×500
〃
16
〃
17
〃
18
〃
19
500×500
m
500×500
m
500×500
m
500×500
m
0.405-0.420
1 × 1 km
바다색구별, 생
화학 분야
20
0.438-0.448
1 × 1 km
〃
21
0.483-0.493
1 × 1 km
〃
22
〃
23
분광해상도(㎛)
공간해상도
응용분야
밴드
0.662-0.672
1 × 1 km
〃
25
0.673-0.683
1 × 1 km
〃
26
0.743-0.753
1 × 1 km
〃
27
0.862-0.877
1 × 1 km
〃
28
0.890-0.920
1 × 1 km
대기 중 수
증기
29
0.931-0.941
1 × 1 km
〃
30
0.915-0.965
1 × 1 km
〃
31
3.660-3.840
1 × 1 km
〃
32
3.929-9.989
1 × 1 km
〃
33
3.929-9.989
1 × 1 km
〃
34
〃
35
분광해상도(㎛)
공간해상도
응용분야
4.482-4.549
1 × 1 km
1.360-1.390
1 × 1 km
6.535-6.895
1 × 1 km
7.175-7.475
1 × 1 km
8.400-8.700
1 × 1 km
9.580-9.880
1 × 1 km
10.780-11.280
1 × 1 km
구름 표면
및 온도
11.770-12.270
1 × 1 km
〃
13.185-13.485
1 × 1 km
13.485-13.785
1 × 1 km
〃
구름
〃
〃
〃
오존
구름의 고도
〃
〃
정규식생지수 (NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)
- 여러 가지 식생지수 중에 널리 사용
- NDVI는 계절별, 특정 시기별 식생활동을 비교하여 광합성 활동, 생장주기, 최초 및 최고 생장시
기, 잎의
변화시기 등의 정보를 제공(Jenson, 2002)
- 식생의 성장과 식생상태에 대한 계절적 변화나 연간 변화를 모니터링 하는 데 유용
NDVI
NIR RED
(1)
NIR RED
NIR(Near Infrared) = 근적외역의 반사도
RED = 적색가시역의 반사도
- NDVI 값은 -1에서 1 사이의 범위에 분포, 일반적으로 육지의 물체들은 0~0.8 사이의 값을 가짐
USGS(United States Geological Survey)에 있는
LP DAAC (Land Processes Distributed
Active Archive Center)
MODIS의 NDVI 자료획득
USGS LP DAAC 접속
지도에서 연구지역 선택
영상 List 불러오기
영상의 위도와 경도, 좌표체계 입력
자료획득
[h24v04 tile]
[h24v05 tile]
Latitude
Longitude
50.09
93.39
Lower Right 39.77
91.36
Upper Left
Latitude
Longitude
Upper Left
40.05
78.11
Lower Right
29.85
80.78
h24v04
h24v05
MODIS영상 Merge
12개 지역 설정
각 지역의 NDVI와 면적값 추출
통계 및 분석
North (사막의 북쪽지역)
South (사막의 남쪽지역)
사막의 북부지역과 남부지역
연중 최댓값 추세선 기울
기
0.219×10-2
(NDVI/year)
02년 12월 19일
06년 1월 17일,
3월 23일
08년 1월 17일
연중 최댓값 추세선 기
울기 1.095×10-3
(NDVI/year)
연중 최댓값
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 80.665
NDVI>0.2 : 198.925
NDVI>0.3 : 356.605
연중 최댓값
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 249.660
NDVI>0.2 : 158.775
NDVI>0.3 : 150.380
Rim (사막과 가장 인접한 식생지역)
◦ 사막에 가까운 식생의 변화를 분석하고자 함
Farm (북쪽지역의 농지)
사막과 인접한 식생지역과 농지
최댓값 추세선 기울기
0.146×10-2 (NDVI/year)
02년 12월 19일
06년 1월 17일,
3월 13일
08년 1월 17일
최댓값 추세선 기울기
0.146×10-2 (NDVI/year)
사막과 인접한 식생지역
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 219.730
NDVI>0.2 : 137.970
NDVI>0.3 : 211.700
농지
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 133.590
NDVI>0.2 : 150.015
NDVI>0.3 : 332.150
NDVI>0.3 이상일 때의
추세선 기울기가 가장 큼
→ 식생이 많이 퍼져나감
Field_N, Field_S
- NDVI 차이가 서로 다르게 관측되어 설
정
River_1, River_2, River_3
- 강 주변의 식생변화 알고자 함
사막의 서쪽에 위치한 초원지역의 북쪽과 남쪽
02년 12월 19일
06년 1월 17일,
3월 23일
08년 1월 17일
연중 최댓값 추세선 기울
기
0.365×10-3
(NDVI/year)
연중 최댓값 추세선 기울
기
0.219×10-2
두 그래프 모양은 비슷하나 남쪽의
(NDVI/year)
NDVI의 연중 최댓값의 평균값이
0.05
정도 높게 나타남
-이는 서로 다른 기후의 영향
사막의 서쪽에 위치한 초원지역의 북쪽과 남쪽
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 7.300
NDVI>0.2 : 50.370
NDVI>0.3 : 37.960
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 19.710
NDVI>0.2 : 45.990
NDVI>0.3 : 76.285
두 지역 연중 최댓값이 증가하는 추세
River_1,2,3 지역
최댓값 추세선 기울기
1.825×10-6 (NDVI/year)
최댓값 추세선 기울기
0.073×10-2 (NDVI/year)
최댓값 추세선 기울기
0.365×10-3 (NDVI/year)
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 0.000
NDVI>0.2 : 3.285
NDVI>0.3 : 6.205
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : -1.460
NDVI>0.2 : 1.460
NDVI>0.3 : 0.730
추세선의 기울기 (km²/year)
NDVI>0.1 : 52.560
NDVI>0.2 : -13.140
NDVI>0.3 : 0.000
Vegetation
사막지역과 식생 많은 부분의 비교하기
위함
Vegetation 지역
NDVI의 연중 최댓값 추세선 기울
기
0.365×10-3 (NDVI/year)
면적의 연중 최댓값 추세선 기울기
(km²/year)
NDVI>0.1 : 51.465
NDVI>0.2 : 245.280
NDVI>0.3 : 784.020
2002-2009년 12개 지역의 NDVI 연중 최대값 평균, NDVI의 연중 최댓값 추세선
기울기
NDVI의
연중 최댓값 평균
NDVI의 연중 최댓값
추세선 기울기
(NDVI/year)
North
0.202
0.219X10-2
South
0.158
1.095X10-3
Rim
0.186
0.146X10-2
Farm
0.231
0.146X10-2
Field_N
0.291
0.365X10-3
Field_S
0.373
0.219X10-2
Village_1
0.226
0.073X10-2
Village_2
0.210
1.825X10-4
River_1
0.068
-1.825X10-6
River_2
0.077
-0.073X10-2
River_3
0.073
0.365X10-3
Vegetation
0.588
0.365X10-3
2002-2009년 면적의 연중 최대값 평균, 연중 최대값 추세선 기울기
NDVI>0.1
NDVI>0.2
NDVI>0.3
면적의 연중
연중최댓값
면적의 연중
연중최댓값
면적의 연중
연중최댓값
최댓값 평균
추세선기울기
최댓값 평균
추세선기울기
최댓값 평균
추세선기울기
(km²)
(km²/year)
(km²)
(km²/year)
(km²)
(km²/year)
North
43022.880
80.665
27070.750
198.925
19860.310
356.605
South
20962.660
249.660
13070.590
158.775
10145.810
150.380
Rim
22381.680
219.730
1269.910
137.970
8426.780
211.700
Farm
37877.810
133.590
24367.630
150.015
17819.380
332.150
Field_N
2109.938
7.300
2109.940
50.370
1608.940
37.960
Field_S
8566.030
19.710
7286.500
45.990
6312.380
76.285
Village_1
3869.530
23.725
2727.530
21.170
2225.500
23.725
Village_2
2347.380
-14.965
1509.060
7.300
1137.130
8.395
River_1
1395.560
0.000
529.780
3.285
308.940
6.205
River_2
745.690
-1.460
86.310
1.460
8.630
0.730
River_3
818.220
52.560
84.720
-13.140
15.470
0.000
221723.580
51.465
216042.200
245.280
207920.030
784.020
Vegetation
2002-2009년 사막의 남부지역과 서부지역의 NDVI와 면적의 상관도
NDVI>0.1
NDVI>0.2
NDVI>0.3
2002-2009년 NDVI와 면적의 상관도 추세선 기울기
NDVI>0.1일 때
NDVI>0.2일 때
NDVI>0.3일 때
상관도의 추세선 기울기
상관도의 추세선 기울기
상관도의 추세선 기울기
(km2/NDVI)
(km2/NDVI)
(km2/NDVI)
North
109418.00
107425.00
101818.00
South
41795.00
45961.00
52092.00
Rim
65569.00
55342.00
46695.00
Farm
92969.00
94502.00
89024.00
Field_N
6928.9.00
8928.00
22918.00
Field_S
10451.00
22053.00
29826.00
Village_1
6206.60
7012.60
9621.00
Village_2
4710.00
6722.00
7378.00
River_1
8376.00
3548.00
2650.00
River_2
16733.00
698.60
32.03
River_3
8616.00
152.90
61.04
Vegetation
7636.00
90727.00
34899.00
본 연구에서는 MODIS NDVI 자료를 이용하여 2002~2009년까지 타클라마칸 사막을 12
개 지역으로 나누어 NDVI와 식생면적을 구하여 식생상태를 분석
NDVI 연중 최댓값 추세선의 기울기가 river_1, river_2를 제외한 모든 지역에서 양의 값
을 가지나 매우 작은 변화이므로 타클라마칸 사막의 식생이 증가하였다라고 할 수 없음
사막서쪽의 초원 북부지역과 남부지역의 NDVI 차이는 기후의 영향을 크게 받는 것으로 판
단
상관도에서 사막의 남부지역과 서부지역은 NDVI가 증가할수록 식생면적이 넓게 퍼져나감
8년이라는 비교적 짧은 기간의 타클라마칸 사막 영상을 모니터링 하였기 때문에 앞으로 더
많은 영상자료와 그에 따른 현장자료, 좀 더 정확한 기상자료를 함께 조사한다면 향후 더
확연한 결과를 얻어낼 수 있을 것
감사합니다