영상정보를 활용한 하천 서식처 분류 가능성 평가

Abstract

본 연구는 환경생태학적 하천관리의 기초가 되는 것으로서, 어류분포 특성을 파악할 수 있는 하천서식처 분류에 영상정보를 활용하기 위한 기법을 개발하고 이에 대한 적용 가능성을 평가하였다. 먼저 서식처별 특성자료를 파악하기 위해 지형측량, 유량 및 수온관측 등을 실시하였으며 현지관측 시점에 해당하는 하천의 영상을 얻기 위해 무인항공촬영을 실시하였다. 어류 분포특성을 파악하기 위한 서식처로는 크게 riffle, pool, glide를 선정하였으며, riffle 영역은 빠른 물의흐름으로 인해 RGB의 표준편차가 pool과 glide에 비해 크게 나타났다. 이러한 RGB의 표준편차 특성을 이용하여 riffle 영역의 해상도와 kernel 크기별 분류 정확도를 평가한 결과, 해상도가 30cm이고 kernel 크기가 11일때의 분류 정확도가 77.17%로 가장 높게 나타났다. 또한 적외선 카메라를 이용하여 pool과 glide 영역에 대한 수온을 관측한 결과 각각 <TEX>$19.6{\sim}21.3^{\circ}C$</TEX>와 <TEX>$15.5{\sim}16.5^{\circ}C$</TEX>로서 약 <TEX>$4{\sim}5^{\circ}C$</TEX>의 차이를 보였으며, 이러한 적외선 사진정보를 통해 pool과 glide 영역에 대한 분류가 가능하게 되었다. 향후 RGB와 적외선 밴드를 탑재한 무인항공촬영시스템이 활용될 경우 어류 분포 파악을 위한 서식처 분류가 보다 효과적으로 수행될 것으로 판단된다. As the basis of the environmental ecological river management, this research developed a method of habitat classification using imagery information to understand a distribution characteristics of fish living in a natural river. First, topographic survey and investigation of discharge and water temperature were carried out to analyze hydraulic characteristics of fish habitat, and the unmanned aerial photography was applied to acquire river imagery at the observation time. Riffle, pool, and glide regions were selected as river habitat to analyze fish distribution characteristics. Analysis showed that the standard deviation of RGB on the riffle is higher than pool and glide because of fast stream flow. From the classification accuracy estimation on riffle region according to resolution and kernel size using the characteristics of standard deviation of RGB, the highest classification accuracy was 77.17% for resolution with 30cm and kernel size with 11. As the result of water temperature observation on pool and glide using infrared camera, they were <TEX>$19.6{\sim}21.3^{\circ}C$</TEX> and <TEX>$15.5{\sim}16.5^{\circ}C$</TEX> respectively with the differences of <TEX>$4{\sim}5^{\circ}C$</TEX>. Therefore it is possible to classify pool and glide region using the infrared photography information. The habitat classification to figure out fish distribution can be carried out more efficiently, if unmanned aerial photography system with RGB and infrared band is applied.