2 자료 취득 가. 지상분광자료 취득
1) 지상분광자료의 필요성
(1) 지표 물체에 대한 분광정보는 재질을 식별하는데 가장 중요한 정보가 되고, 각각의 물체마다 성분, 입자 상태, 반사면의 변수에 따른 고유한 분광특성을 나타내며, 물체의 특성을 반영함
(2) 초분광영상의 자료의 분석을 위해 이용되는 대부분의 방법은 특정 물체들을 직접적으로 인지하지 않고 우리가 알고 있는 물체와 얼마나 유사한지 혹은 다른 물체들에 비해 분광특성이 얼마나 특이한가를 구 별하며, 이러한 분광 정보는 본 연구에서 재질 분류를 위한 지표물질의 기초자료 축적, 보정 및 검증 등에 이용함
(3) 지구상의 지표 재질들은 각각 고유의 분광반사특성을 가지고 각 재질의 분광반사율은 물체의 종류에 따라 다르며, 물체의 수분함유량, 건강상태 등 여러 가지 물체에 가해진 변수에 따라서 달라질 수 있고.
지표물의 반사특성은 고유하기 때문에 반사 특성만으로도 대략적으로 지표물을 구분할 수 있음
(4) 식물은 가시광선영역의 청색 밴드와 적색 밴드 영역에서 흡수가 발생하여 반사율이 낮은 반면 근적외선 영역에서 광합성을 일으키는 엽록소에 의해 강한 반사가 일어나 반사율이 상대적으로 매우 높게 나타남 (5) 또한, 물의 반사율은 물속에서 흡수되고 산란되는 특성 때문에 가시광선영역 중에서도 일부분에서만 반
사가 미약하게 일어나며, 그 외의 영역에서는 모두 흡수 되어 반사가 거의 일어나지 않음
(6) 흙은 입자의 크기나 특성에 따라서 반사율이 달라지며, 검은색을 띤 분뇨는 반사율이 낮지만 실트점토는 파장이 길어짐에 따라 반사율이 높아지는 것을 확인할 수 있음
(7) 이와 같이 지표물의 종류에 따라 분광특성의 차이가 나타나므로 분광반사율의 차이로 재질을 구분할 수 있음[그림 2-21]
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 자료 취득
[그림 2-21] 식물, 흙, 물의 분광반사율
2) 관측 장비 제원
(1) 지표물질의 지상분광라이브러리 구축을 위해 사용된 장비는 ASD FieldSpec3를 이용하였으며 이 장비 는 헤드컨트롤러, 제어 및 데이터 수집용 소형컴퓨터로 구성 되어 있음[그림 2-22]
(2) 이 장비의 측정 파장대역은 350 nm~1,050 nm이며 1.4 nm 간격으로 측정하며 분광반사계는 태양광을 100%반사하는 황산바륨(BaSO4)소재의 자체적인 표준 백색 판을 기준으로 분광반사율을 계산함[표 2-2]
[그림 2-22] 지상분광측정기(ASD FieldSpec3)의 구성
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 자료 취득
NAME ASD FieldSpec3 Spectroradiometer
Spectral Range 350~1050 nm
Sepctral Resolution 3 nm @ 700 nm
Sampling Interval 1.4 nm @ 350~1050 Typical Data Collection Rate(solar illumination) 10 spectra/second
Detectors 500 channel
FOV angle Fixed 25° field of view Optional Fiber optic and foreoptics avaliable(1°, 10°)
[표 2-2] 지상분광측정기 제원
(3) 지상분광측정은 [그림 2-23]과 같은 순서로 진행되며 우선 관측 대상지역을 선정한 후, 관측지점에서 황산바륨 백색 표준판을 이용하여 장비를 보정한 후 관측지점에 대한 지상분광측정을 실시하고, 관측 결 과를 분광라이브러리 조서로 정리함
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나. 지상분광자료 취득 방법
1) 대상지역 선정
(1) 육역 및 연안습지에 대한 지상분광자료 취득은 초분광영상 촬영지역에 포함되어 있는 지역 중 물, 식생, 인공물 등 다양한 재질이 포함되어 있는 지역을 선정하며 대상지역 선정 시 초분광영상 촬영코스의 양 단에 대상지역을 선정함으로써 초분광영상 촬영 중 발생하는 환경 변화와 함께 중첩지역을 동시에 고려 할 수 있도록 함
(2) [그림 2-24]는 연구지역에 대한 육역 지상분광자료 취득 지역의 분포를 보여주고 있으며 한려해상국립 공원의 경우 [표 2-3]과 같이 총 3개 지점에서 19개의 재질 샘플에 대한 분광측정지점을 선정함
[그림 2-24] 대상지역
Id 측정지점 위도(N) 경도(E) 재질
SH-001 대포항 34°45′32.83″N 128°30′41.89″E 8
SH-002 여차몽돌해수욕장 34°43′02.86″N 128°35′16.20″E 6
SH-003 봉암해수욕장 34°42′46.55″N 128°37′22.69″E 5
합계 19
[표 2-3] 육역 지상분광 측정 지점 및 측정 재질 수
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2) 지상분광측정
(1) 지상분광측정은 2019년 7월 13일에 실시하였고, 측정기간 동안 기상은 양호하였으며, 측정시간은 오전 9시부터 오후 4시까지 태양고도가 높은 시간에 실시하였음
(2) 측정 시 [그림 2-25]와 같이 표준백색판을 통해 태양광량의 기준을 설정한 후, 목표물에 대한 분광반사 율을 측정하였고, 위치 이동시 표준백색판에 의한 반사율 기준을 새로 측정한 후 재질의 분광반사율을 측정하였는데, 이는 위치 이동에 따른 시간차로 인해 달라지는 광량의 차이와 기상조건의 영향 등을 고 려하기 위함임
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 자료 취득
3) 분광라이브러리 조서 작성
(1) 현장 조사를 통해 취득한 지상분광측정 자료는 데이터 축적, 보정 및 검증을 위해 지상분광라이브러리 조서를 작성함
(2) 작성 시 측정 재질, 위치, 환경을 알 수 있도록 재질 명, GPS 좌표, 측정일시와 측정시간 등의 속성 정보를 명확히 작성하고, 항공사진이나 수치지도 등을 이용하여 샘플의 대략적인 위치와 재질의 이미지 및 분광데이터와 분광곡선을 [그림 2-26]과 같이 작성한 후 분광라이브러리를 재질별로 목록화 함 [표 2-4]
정점명 SH-002
측정날짜 일 7월 13일
재질명 자갈 시간 오후 2시 47분
좌 표 좌표계 X(N) Y(E)
경위도 34° 42' 49.60" 128° 37' 36.76"
전경 근경
분광데이터
[그림 2-26] 분광라이브러리 조사 샘플
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구 2. 자료 취득
측정지점 재질
대포항
콘크리트 아스팔트 사빈 사석 뻘 암반 식생 TTP
여차몽돌해수욕장
사빈 식생 아스팔트
자갈 소나무 고구마잎
봉암해수욕장
아스팔트 자갈 토양 식생 사빈 [표 2-4] 지상분광라이브러리 재질 목록
Ⅱ. 국립공원 해안공간정보 연구