KR102625621B1 - Customized vegetation index measurement method based on UAV multispectral sensor considering the characteristics of land cover in urban areas - Google Patents
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Abstract
도시 지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법이 개시된다. 인공위성 영상은 도시 계획, 경관 관리 및 환경 모니터링 분야에서 많이 활용되어 왔으나, 신속한 촬영이 어렵고 비용이 많이 소요되며, 최근 다중분광 카메라가 탑재된 무인항공기(UAV)를 활용한 영상 촬영 기술이 도입되고 있다. 기존에는 인공위성의 다중 스펙트럼 대역을 사용하여 넓은 지역의 식생 정보를 취득하였으나, 최근 보다 빠르고 정확한 방식으로 식생 정보를 얻을 수 있는 UAV 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 연구는 Micasense RedEde MX 카메라가 장착된 UAV를 사용하여 다중분광 영상을 취득하여 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), GNDVI(Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI(Blue Normalized Dif-ference Vegetation Index), RGBVI(Red Green Blue Vegetation Index), GRVI(Green Red Vegetation Index) 그리고 SAVI(Soil Adjusted Vegetation Index)와 같은 기존 6개의 식생지수를 분석하였다. 그러나, 기존의 식생 지수를 활용하여 도시 지역의 식생을 분석하는 과정에서 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 우레탄 코팅 지역의 식생지수 값이 잔디와 같은 식생 지역과 비슷하거나 또는 약간 높게 나타나는 경우가 발생하여 식생의 오분류 문제를 개선하기 위해 UAV로 촬영한 다중분광 영상을 활용하여 다양한 형태의 식생 지수 방정식을 개발하였다. 개발된 식생지수에 대해 Kappa 계수 분석을 실시한 결과, 제곱된 Red-Blue NDVI 지수가 도시 지역의 토지피복을 반영하는 식생을 분석할 때 가장 좋은 결과를 나타냈다. 본 연구에서 개발된 새로운 식생 지수(계산식3)는 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅으로 시공된 농구 코트 등 다양한 유형의 토지피복이 있는 도시 지역의 식생을 효과적으로 분류하는데 매우 유용하게 사용될 것이다.A customized vegetation index measurement method based on UAV multispectral sensors considering land cover characteristics of urban areas is disclosed. Satellite images have been widely used in the fields of urban planning, landscape management, and environmental monitoring, but rapid filming is difficult and expensive. Recently, imaging technology using unmanned aerial vehicles (UAVs) equipped with multispectral cameras has been introduced. . Previously, vegetation information over a wide area was acquired using multi-spectral bands of satellites, but recently, UAV technology that can obtain vegetation information in a faster and more accurate manner is being actively researched. This study acquired multispectral images using a UAV equipped with a Micasense RedEde MX camera and analyzed the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Green Normalized Difference Vegetation Index (GNDVI), Blue Normalized Difference Vegetation Index (BNDVI), and RGBVI ( Six existing vegetation indices such as Red Green Blue Vegetation Index (GRVI), Green Red Vegetation Index (GRVI), and Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) were analyzed. However, in the process of analyzing vegetation in urban areas using existing vegetation indices, there were cases where the vegetation index values of steel plate roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas were similar to or slightly higher than those of vegetation areas such as grass. To improve the vegetation misclassification problem, various types of vegetation index equations were developed using multispectral images captured by UAV. As a result of performing Kappa coefficient analysis on the developed vegetation index, the squared Red-Blue NDVI index showed the best results when analyzing vegetation that reflects the land cover of urban areas. The new vegetation index (calculation 3) developed in this study will be very useful in effectively classifying vegetation in urban areas with various types of land cover, such as steel plate roofs, waterproof coating roofs, and basketball courts constructed with urethane coating.
Description
본 발명은 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 정확하게 분석하기 위해, 철재강판지붕, 방수코팅지붕 그리고 우레탄코팅 영역의 도시지역의 식생의 오분류 문제를 해결하고 도시지역의 피복특성을 고려하여 정확한 식생 영역을 분류하기 위한 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 개발하여 토지피복이 있는 도시지역의 식생을 분석하는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor considering land cover characteristics of urban areas. More specifically, to accurately analyze vegetation distribution areas reflecting urban area cover characteristics, steel plate roofs, waterproof coating roofs, etc. In addition, new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3) were developed to solve the problem of misclassification of vegetation in urban areas in the urethane coating area and classify accurate vegetation areas by considering the cover characteristics of urban areas. This study is about a customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor that analyzes the vegetation of urban areas with cover and considers land cover characteristics in urban areas.
1. 배경 1. Background
전 세계적으로 폭염의 빈도와 강도가 더 증가하고 있으며 이로 인해 인간의 건강에 부정적인 영향을 미치고 있다(Fahad 등, 2019; Sabrin 등, 2020; Uddin 등, 2019). 지역적으로 발생하는 도시지역의 열섬효과는 불투수성 포장 및 삼림 벌채에 따라 냉각 효과가 감소되고, 이로 인해 인위적 열이 방출되어 높은 농도의 대기 오염 물질을 유발하게 된다(Peng 등, 2020). 최근, 도시화가 가속화됨에 따라 건물, 도로 및 포장 도로와 같은 불침투성 표면이 도시 공간을 지배하여 열을 흡수하고 유지하는 능력에 의해 주변 농촌 지역에 비해 표면 온도가 상승하고 있다(Voogt·Oke, 2003; Sabrin 등, 2021; Ziter 등, 2019). The frequency and intensity of heat waves are increasing worldwide, resulting in negative impacts on human health (Fahad et al., 2019; Sabrin et al., 2020; Uddin et al., 2019). The heat island effect in urban areas that occurs locally reduces the cooling effect due to impervious pavement and deforestation, which releases artificial heat and causes high concentrations of air pollutants (Peng et al., 2020). Recently, as urbanization accelerates, impermeable surfaces such as buildings, roads, and pavements dominate urban spaces, increasing surface temperatures compared to surrounding rural areas due to their ability to absorb and retain heat (Voogt·Oke, 2003 ; Sabrin et al., 2021; Ziter et al., 2019).
식생(vegetation)은 일반적으로 기온을 조절하는데 많은 역할을 한다(Ellison 등, 2017; Su 등, 2019). 그러나, 도시 지역에 분포하는 식생의 88%가 지난 수십 년 동안 도시화 과정에서 인공 표면으로 파괴되고 대체되었다(d'Amour 등, 2016). 따라서, 쾌적한 주거 환경을 조성하기 위해 도심지에 분포하고 있는 식생의 분포 특성을 정확하게 파악하고, 이를 효과적으로 관리하고 유지하기 위한 정책들이 필요하다.Vegetation generally plays a large role in regulating temperature (Ellison et al., 2017; Su et al., 2019). However, 88% of vegetation in urban areas has been destroyed and replaced by artificial surfaces during urbanization over the past few decades (d'Amour et al., 2016). Therefore, in order to create a comfortable residential environment, policies are needed to accurately identify the distribution characteristics of vegetation distributed in urban areas and to effectively manage and maintain it.
도시 계획, 조경, 산림, 수자원, 환경 등 다양한 분야에서 원격 탐사 기술을 활용한 식생 모니터링 연구가 활발히 진행되어 왔다(Jose·Paulo, 2010; Zhang 등, 2014). 특히 광학 및 근적외선(Near Infrared) 밴드에 기초하여 식물 내 엽록소의 분광학적 특성을 분석하는 식생 지수(Vegetation Index, VI)는 원격 탐사 분야에서 식생 분포와 생육 특성을 평가하는 대표적인 지표로 사용되어 왔다(나상일 등, 2016; Tomas·Gausman, 1977). 특히 Rouse 등(1973)에 의해 발표된 정규식생지수(NDVI; Normalized Difference Vegetation Index)는 다양한 분야에서 가장 많이 활용되고 있다. Vegetation monitoring research using remote sensing technology has been actively conducted in various fields such as urban planning, landscaping, forestry, water resources, and the environment (Jose·Paulo, 2010; Zhang et al., 2014). In particular, Vegetation Index (VI), which analyzes the spectroscopic characteristics of chlorophyll in plants based on optical and near-infrared bands, has been used as a representative indicator to evaluate vegetation distribution and growth characteristics in the field of remote sensing ( Na Sang-il et al., 2016; Tomas·Gausman, 1977). In particular, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) published by Rouse et al. (1973) is most widely used in various fields.
원격 탐사 기술을 활용한 식생 지수 연구는 주로 Landsat 위성에 탑재된 MSS, TM, ETM+ 센서가 활용되었으며, 최근 MODIS나 SPOT 영상도 활용되고 있다(김예슬 등, 2014; 염종민 등, 2008; 정명희·장은미, 2013; Mireia 등, 2016; Ranjay 등, 2017; Shrestha 등, 2017; Zhou 등, 2020). Vegetation index research using remote sensing technology mainly uses MSS, TM, and ETM+ sensors mounted on Landsat satellites, and MODIS and SPOT images have also recently been used (Yeseul Kim et al., 2014; Jongmin Yeom et al., 2008; Myeonghee Jeong and Eunmi Jang) , 2013; Mireia et al., 2016; Ranjay et al., 2017; Shrestha et al., 2017; Zhou et al., 2020).
식생 지수는 NDVI 외에도 GNDVI(Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI(Blue Normalized Difference Vegetation Index), RGBVI(Red Green Blue Vegetation Index), GRVI(Green Red Vegetation Index) 그리고 SAVI(Soil Adjusted Vegetation Index) 등 매우 다양하다(Genevieve 등, 1996; Xingwang·Yuanbo, 2016).In addition to NDVI, vegetation indices are very diverse, including GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI (Blue Normalized Difference Vegetation Index), RGBVI (Red Green Blue Vegetation Index), GRVI (Green Red Vegetation Index), and SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index). (Genevieve et al., 1996; Xingwang·Yuanbo, 2016).
식물의 생물리적 정보를 추출하기 위해 특정 시기의 원격 탐사 자료가 필요하다. 기존의 원격 탐사 연구는 주로 위성 영상에 의존해 왔으나 주기해상도의 영향으로 최근 실시간 영상 촬영이 가능한 무인항공기(UAV; Unmanned Aerial Vehicle) 기반의 식생 모니터링 연구가 활발히 진행중에 있다(Sotille 등, 2020; Estrany 등, 2019; Zhao 등, 2020). Remote sensing data from a specific period of time are needed to extract biophysical information of plants. Existing remote sensing research has mainly relied on satellite images, but due to the influence of periodic resolution, vegetation monitoring research based on unmanned aerial vehicles (UAVs) capable of capturing real-time images is currently actively underway (Sotille et al., 2020; Estrany et al. , 2019; Zhao et al., 2020).
Lee 등(2016)은 다중분광 카메라를 탑재한 드론을 이용하여 취득한 영상을 촬영하여 NDVI 식생지수를 추출하여 작물생육 인자를 추정하였으며, 이근상·최연웅(2019)은 드론 영상에서 계산한 NDVI, GNDVI, NDRE, SAVI 식생지수와 현지에서 관측한 분광값으로부터 계산한 식생 지수와의 비교 연구를 수행하였다. 또한, Francisco 등(2015)는 시계열 드론 영상을 활용하여 해바라기의 생육 상태를 모니터링하는 연구를 수행하였으며, Juan 등(2013)은 드론을 활용하여 양파의 잎면적 지수를 분석하였다. 그리고, Juliane 등(2015)은 바이오매스를 모니터링 하기 위해 드론 기반의 지형 자료 및 식생 지수로부터 작물 높이를 추정하는 연구를 수행하였다.Lee et al. (2016) estimated crop growth factors by extracting the NDVI vegetation index by shooting images acquired using a drone equipped with a multispectral camera, and Geunsang Lee and Yeonwoong Choi (2019) calculated NDVI, GNDVI, and NDVI calculated from drone images. A comparative study was conducted between the NDRE and SAVI vegetation indices and the vegetation indices calculated from locally observed spectral values. In addition, Francisco et al. (2015) conducted a study to monitor the growth status of sunflowers using time-series drone images, and Juan et al. (2013) analyzed the leaf area index of onions using drones. And, Juliane et al. (2015) conducted a study to estimate crop height from drone-based topographic data and vegetation index to monitor biomass.
영상 분석 과정에서 식생 지역을 정확하게 분류하기 위해 계산된 식생 지수 구간에서 최적의 경계값(threshold)을 선정해야 한다. 식생 지수 경계값이 높을수록 식생의 활력도가 좋은 영역으로서 나무나 초지의 엽록소 수치 및 수관(Canopy) 밀도가 높게 나타나게 된다. 일반적으로, 도시 계획 및 조경 분야에서는 식생의 활력도가 높은 상태를 식생지역으로 지정하여 단지 설계 및 시공을 위한 자료로 활용하게 된다. 또한, 최근 이슈가 되고 있는 도시 재생 사업에서도 폭염 저감 등 쾌적한 도시 환경 구축을 위해 도시숲이나 공원을 설계하고 있으며, 식생 조성을 통한 효과를 검증하는 단계에서 식생 조성 사업 지구를 식생 활력도가 높은 상태로 간주하여 모델링을 수행하게 된다.In order to accurately classify vegetation areas during the image analysis process, the optimal threshold value must be selected from the calculated vegetation index section. The higher the vegetation index boundary value, the higher the chlorophyll level and canopy density of trees and grasslands, indicating an area with better vegetation vitality. Generally, in the field of urban planning and landscaping, areas with high vegetation vitality are designated as vegetation areas and used as data for complex design and construction. In addition, in the urban regeneration project, which has recently become an issue, urban forests and parks are being designed to build a pleasant urban environment such as reducing heat waves, and in the stage of verifying the effects of vegetation creation, the vegetation development project area is being designed to have a high level of vegetation vitality. Modeling is performed based on this consideration.
그러나, 비점오염원 및 토사유실 분석 업무에서는 식물의 잎이나 가지의 역할도 중요하지만, 실제 강우시 토립자의 이탈을 방지하는 식물 뿌리의 역할이 매우 중요하기 때문에, 식생 활력도가 다소 부족한 초지나 잔디도 식생지역으로 분류하여 모델링하는 것이 바람직하다(Ganasri·Ramesh, 2016; Irina·Goga, 2018). 따라서 식생을 포함한 토지피복도를 이용한 모델링 수행시 업무 특성에 부합하는 식생 활력도를 결정하여 식생지역을 분류하는 것이 중요하다.However, in the analysis of non-point pollution sources and soil loss, the role of plant leaves and branches is important, but the role of plant roots in preventing soil particles from escaping during actual rainfall is very important, so even grass and lawns with somewhat low vegetation vitality are also important. It is desirable to classify and model by vegetation area (Ganasri·Ramesh, 2016; Irina·Goga, 2018). Therefore, when performing modeling using a land cover map including vegetation, it is important to classify the vegetation area by determining the vegetation vitality that matches the business characteristics.
이와 관련된 선행기술로써, 특허등록번호 10-17281370000에서는 "위성 영상과 GIS를 사용한 토지피복 항목별 영상분류 방법"이 공개되어 있으며, 위성 영상(Landsat 영상)과 GIS를 사용한 토지피복 항목별 영상분류 방법은 최신 정확도 높은 토지피복 특성을 반영하기 위해 특정 지역을 대상으로 수역, 산림, 도심지, 농경지(논/밭), 인공지물의 토지피복 클래스별 영상분류 기법을 통해 토지피복도를 구축하였다.As prior art related to this, patent registration number 10-17281370000 discloses "Image classification method by land cover item using satellite images and GIS", which is an image classification method by land cover item using satellite image (Landsat image) and GIS. To reflect the latest highly accurate land cover characteristics, a land cover map was constructed through image classification techniques for land cover classes of water bodies, forests, urban areas, agricultural lands (rice fields/fields), and artificial features for specific regions.
최근, 대한민국은 도시재생사업에 대한 관심이 매우 높다. 도시재생은 인구의 감소, 산업구조의 변화, 도시의 무분별한 확장, 주거환경의 노후화 등으로 쇠퇴하는 도시를 지역 특성에 맞게 역량을 강화하고 새로운 기능을 도입하거나 지역 자원을 활용하여 경제적·사회적·물리적·환경적으로 활성화시키는 것을 말한다.Recently, interest in urban regeneration projects is very high in Korea. Urban regeneration is a city that is declining due to population decline, changes in industrial structure, indiscriminate expansion of the city, and deterioration of the residential environment. It is economically, socially, and physically improved by strengthening the capabilities of the city according to local characteristics, introducing new functions, or utilizing local resources. ·This refers to environmentally revitalizing.
이 중 식생은 기후변화에 따른 폭염 및 도시열섬 현상으로부터 쾌적한 생활환경과 휴식공간을 제공하는 역할을 하게 된다. Among these, vegetation plays a role in providing a comfortable living environment and a space for rest from heat waves and the urban heat island phenomenon caused by climate change.
도시 재생 사업에 활용할 식생도면을 제작하는 과정에서 기존 식생지수식을 활용한 결과 철재 강판 지붕을 비롯하여 방수코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역에서 식생지수값이 비교적 높게 나타나는 것을 확인하였다. 만약, 식생의 범위를 단순히 식생 활력도가 매우 높은 수목(tree)으로 한정한다면, 식생지수의 경계값이 높은 영역만 식생으로 분류되기 때문에 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역은 식생 영역에서 제외된다. 그러나, 식생 활력도가 보통 이상인 잔디나 초지를 식생 영역으로 분류한다면, 식생 지수의 경계값이 보통 이상인 영역도 식생으로 분류해야 하기 때문에 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역도 식생 영역으로 분류되는 문제가 발생된다. As a result of using the existing vegetation index formula in the process of producing vegetation drawings to be used in urban regeneration projects, it was confirmed that vegetation index values were relatively high in the areas of steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas. If the range of vegetation is simply limited to trees with very high vegetation vitality, only areas with a high vegetation index boundary value are classified as vegetation, so steel plate roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas are classified as vegetation areas. excluded. However, if grass or grassland with vegetation vitality above average is classified as a vegetation area, areas with a vegetation index boundary value above average must also be classified as vegetation, so steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas are also classified as vegetation areas. A problem arises.
도시 지역에서는, NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI와 같은 기존 6개의 식생 지수를 활용할 경우, 철재 강판 지붕, 우레탄 코팅, 방수 코팅 영역이 식생으로 오분류되는 문제가 발생한다. In urban areas, when using the existing six vegetation indices such as NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI, a problem occurs in which steel sheet roofs, urethane coatings, and waterproof coating areas are misclassified as vegetation.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 정확하게 분석하기 위해, 철재강판지붕, 방수코팅지붕 그리고 우레탄코팅 영역의 도시지역의 식생의 오분류 문제를 해결하고 도시지역의 피복특성을 고려하여 정확한 식생 영역을 분류하기 위한 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 개발하여 토지피복이 있는 도시지역의 식생을 분석하는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법을 제공한다. The purpose of the present invention to solve the above problems is to accurately analyze the vegetation distribution area reflecting the urban cover characteristics, to solve the problem of misclassification of vegetation in urban areas in the areas of steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas, and to accurately analyze vegetation distribution areas reflecting urban cover characteristics. By developing new vegetation index calculation formulas (1), (2), (3) to classify accurate vegetation areas by considering the cover characteristics of urban areas, the vegetation of urban areas with land cover is analyzed, taking into account the land cover characteristics of urban areas. We provide a customized vegetation index measurement method based on UAV multi-spectral sensors.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법은 (a) 도시지역 토지피복 클래스 별로 도시지역 식생 분석을 위한 대상 지역에 대하여 드론의 카메라 영상의 좌표 매칭을 위해 GNSS 측량을 수행하여 k개의 지상기준점(GCP)을 선정하고, 일정 비행고도에서 나는 드론에 탑재된 다중 분광센서(카메라)의 영상 촬영을 통해 광학(RGB) 및 근적외선(Nir)을 포함하는 다중분광 영상을 취득하는 단계; (b) 영상정합 소프트웨어를 이용하여 영상을 접합하며, 이를 통해 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드에 대한 정사영상과 다중분광영상 인덱스 맵을 구축하는 단계; 및 (c) 대상 지역의 피복별 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 비교분석하기 위해 GIS SW를 이용하여 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드의 각 밴드별 영상으로부터 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생지수를 계산하며, 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 분석하기 위한 새로운 식생지수 계산식(3)을 적용하여 식생지수를 계산하여 Kappa 계수를 이용한 식생분류 정확도를 비교하고, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 분류하며 기존 식생지수들과 도심지 피복특성을 비교 분석하는 단계를 포함하고,
상기 새로운 식생지수 계산식(3)은 Blue, Red, Nir 값을 사용하여 로 계산되며, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 도시지역의 토지피복 특성을 고려하여 정확하게 식생을 분류한다. In order to achieve the purpose of the present invention, a customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor considering the land cover characteristics of urban areas is (a) a camera of a drone for the target area for urban area vegetation analysis by urban area land cover class. To match the coordinates of the image, GNSS surveying is performed to select k ground control points (GCP), and optical (RGB) and near-infrared (Nir) images are captured through video shooting by a multi-spectral sensor (camera) mounted on a drone flying at a certain flight altitude. ) Acquiring a multispectral image including; (b) combining the images using image registration software, thereby constructing orthoimages and multispectral image index maps for Red, Green, Blue, and Near-IR bands; and (c) existing NDVI, NDVI, and GNDVI from images for each band of Red, Green, Blue, and Near-IR bands using GIS SW to compare and analyze vegetation distribution areas reflecting urban cover characteristics by cover of the target area. , BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI vegetation indices are calculated, and the vegetation index is calculated by applying the new vegetation index calculation formula (3) to analyze the vegetation distribution area reflecting urban cover characteristics, and the accuracy of vegetation classification using the Kappa coefficient is compared. It includes the step of classifying steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas without misclassification, and comparing and analyzing existing vegetation indices and urban cover characteristics,
The new vegetation index calculation formula (3) uses Blue, Red, and Nir values to It is calculated and accurately classifies vegetation considering the land cover characteristics of urban areas without misclassification of steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas.
본 발명의 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법은 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역과 같이 도시 지역에서 나타나는 다양한 피복 특성을 고려하여 정확한 식생 영역을 분류하는 새로운 식생 지수(계산식 3)를 개발하였다. The customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor considering the land cover characteristics of urban areas of the present invention classifies accurate vegetation areas by considering various cover characteristics found in urban areas, such as steel plate roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas. A new vegetation index (calculation 3) was developed.
인공위성 영상은 도시 계획, 경관 관리 및 환경 모니터링 분야에서 많이 활용되어 왔으나, 신속한 촬영이 어렵고 비용이 많이 소요되는 단점이 많아, 최근 다중분광 카메라가 탑재된 무인항공기(UAV)를 활용한 영상 촬영 기술이 도입되고 있다. 특히 국내에서는 도시 재생 사업에 대한 관심이 높아지고 있으며, UAV 기반의 도시 지역의 식생 분석 결과가 도시 재생 사업을 효과적으로 추진하기 위한 중요한 데이터로 각광받고 있다. 기존에는 인공위성의 다중 스펙트럼 대역을 사용하여 넓은 지역의 식생 정보를 취득하였으나, 최근 보다 빠르고 정확한 방식으로 식생 정보를 얻을 수 있는 UAV 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 발명은 Micasense RedEde MX 카메라가 장착된 UAV를 사용하여 다중분광 영상을 취득하여 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), GNDVI(Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI(Blue Normalized Dif-ference Vegetation Index), RGBVI(Red Green Blue Vegetation Index), GRVI(Green Red Vegetation Index) 그리고 SAVI(Soil Adjusted Vegetation Index)와 같은 식생 지수를 분석하였다. 그러나, 기존의 식생지수를 활용하여 도시 지역의 식생을 분석하는 과정에서 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 우레탄 코팅 지역의 식생 지수 값이 잔디와 같은 식생 지역과 비슷하거나 또는 약간 높게 나타나는 경우가 발생하였다. 이러한 식생의 오분류 문제를 개선하기 위해 UAV로 촬영한 다중 분광 영상을 활용하여 다양한 형태의 식생 지수 방정식을 개발하였다. 개발된 식생지수에 대해 Kappa 계수 분석을 실시한 결과 제곱된 Red-Blue NDVI 지수가 도시지역의 토지피복을 반영하는 식생을 분석할 때 가장 좋은 결과를 나타냈다. 본 연구에서 개발된 새로운 식생 지수는 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅으로 시공된 농구 코트 등 다양한 유형의 토지피복이 있는 도시 지역의 식생을 효과적으로 분석하는데 매우 유용하게 사용될 것이다.Satellite images have been widely used in the fields of urban planning, landscape management, and environmental monitoring, but have many disadvantages such as difficulty in rapid shooting and high cost. Recently, image capture technology using unmanned aerial vehicles (UAVs) equipped with multispectral cameras has been developed. It is being introduced. In particular, interest in urban regeneration projects is increasing in Korea, and UAV-based vegetation analysis results in urban areas are receiving attention as important data for effectively promoting urban regeneration projects. Previously, vegetation information over a wide area was acquired using multi-spectral bands of satellites, but recently, UAV technology that can obtain vegetation information in a faster and more accurate manner is being actively researched. The present invention acquires multispectral images using a UAV equipped with a Micasense RedEde MX camera, and measures NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI (Blue Normalized Dif-ference Vegetation Index), and RGBVI ( Vegetation indices such as Red Green Blue Vegetation Index (GRVI), Green Red Vegetation Index (GRVI) and Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) were analyzed. However, in the process of analyzing vegetation in urban areas using existing vegetation indices, there were cases where the vegetation index values of steel plate roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas were similar to or slightly higher than those of vegetation areas such as grass. . To improve this vegetation misclassification problem, various types of vegetation index equations were developed using multi-spectral images captured by UAV. As a result of performing Kappa coefficient analysis on the developed vegetation index, the squared Red-Blue NDVI index showed the best results when analyzing vegetation that reflects the land cover of urban areas. The new vegetation index developed in this study will be very useful in effectively analyzing the vegetation of urban areas with various types of land cover, such as steel plate roofs, waterproof coating roofs, and basketball courts constructed with urethane coating.
새로운 식생 지수 계산식(3)은 Kappa 계수가 1.0으로 가장 높게 나타났다. 따라서, 식생지수 계산식(3)을 적용할 경우, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 우레탄 코팅 등 다양한 토지피복 특성을 보이는 도시 지역에서 식생을 오분류 없이 가장 효과적으로 분류할 수 있었다. The new vegetation index calculation formula (3) showed the highest Kappa coefficient of 1.0. Therefore, when applying the vegetation index calculation formula (3), it was possible to most effectively classify vegetation without misclassification in urban areas with various land cover characteristics such as steel sheet roofs, waterproof coating roofs, and urethane coatings.
향후 도시 재생 사업, 도시 계획, 경관 및 환경분야의 업무를 추진함에 있어서 본 연구에서 새롭게 개발한 식생지수 계산식(3)은 위성 영상 및 무인항공기(UAV) 영상으로부터 식생을 정확하게 분류하는 표준 기술로 사용될 것이다. In future urban regeneration projects, urban planning, landscape and environmental work, the vegetation index calculation formula (3) newly developed in this study will be used as a standard technology to accurately classify vegetation from satellite images and unmanned aerial vehicle (UAV) images. will be.
도 1은 본 발명에 따른 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법을 나타낸 플로차트이다.
도 2는 도시지역 토지피복 특성을 고려하여 도시지역 식생 분석을 위한 연구 대상지의 사진이다.
도 3은 Micasense RedEdge MX 다중분광센서를 탑재한 회전익 드론(DJI Matrice 210 드론) 사진이다.
도 4는 드론의 비행계획 프로그램(DJI GS Pro 프로그램)을 사용한 UAV(드론) 비행계획 수립 사진이다.
도 5는 영상정합 소프트웨어(Pix4D Mapper S/W)를 활용한 UAV 영상 프로세싱 화면이다.
도 6은 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 분석하기 위해, 대상지에 대한 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생지수 분포도이다.
도 7은 토지피복별 샘플점 선정을 나타낸 도면이다.
도 8은 식생지수 계산식(1)을 적용하여 분석한 식생지수 분포도와 식생 분류 결과이다.
도 9는 식생지수 계산식(2)을 적용하여 분석한 식생지수 분포도와 식생 분류 결과이다.
도 10은 본 발명에 따른 식생지수 계산식(3)을 적용하여 분석한 식생지수 분포도와 식생 분류 결과이다.
도 11은 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 각각 적용하여 만든 식생지도에서 각 토지피복 유형에 대한 검증점을 보여준다. Figure 1 is a flow chart showing a customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor considering the land cover characteristics of urban areas according to the present invention.
Figure 2 is a photograph of a study site for urban vegetation analysis considering the land cover characteristics of urban areas.
Figure 3 is a photo of a rotary wing drone (DJI Matrice 210 drone) equipped with a Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor.
Figure 4 is a photo of establishing a UAV (drone) flight plan using the drone's flight planning program (DJI GS Pro program).
Figure 5 is a UAV image processing screen using image registration software (Pix4D Mapper S/W).
Figure 6 is a distribution chart of the existing NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI vegetation indices for the target area in order to analyze the vegetation distribution area reflecting the urban cover characteristics.
Figure 7 is a diagram showing the selection of sample points by land cover.
Figure 8 shows the vegetation index distribution map and vegetation classification results analyzed by applying the vegetation index calculation formula (1).
Figure 9 shows the vegetation index distribution map and vegetation classification results analyzed by applying the vegetation index calculation formula (2).
Figure 10 shows the vegetation index distribution and vegetation classification results analyzed by applying the vegetation index calculation formula (3) according to the present invention.
Figure 11 shows the verification points for each land cover type in the vegetation map created by applying the new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3), respectively.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. 본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명을 생략한다. 또한, 도면 번호는 동일한 구성을 표기할 때에 다른 도면에서 동일한 도면 번호를 부여한다. Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same drawing number is assigned to different drawings when indicating the same configuration.
본 연구는 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역과 같이 도시 지역에서 나타나는 다양한 피복 특성을 고려하여 정확한 식생 영역을 분류하기 위한 새로운 식생 지수(계산식 3)를 개발하였다.This study developed a new vegetation index (calculation 3) to accurately classify vegetation areas by considering the various cover characteristics found in urban areas, such as steel sheet roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas.
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도 1은 본 발명에 따른 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법을 나타낸 플로차트이다. Figure 1 is a flow chart showing a customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor considering the land cover characteristics of urban areas according to the present invention.
드론의 카메라(Micasense RedEdge MX 다중 분광센서)를 사용한 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법은 A UAV multi-spectral sensor-based customized vegetation index measurement method considering the land cover characteristics of urban areas using a drone camera (Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor) is
(a) 도시 지역 토지피복 클래스 별로 토지피복 특성을 고려하여 도시 지역 식생 분석을 위한 대상 지역에 대하여 드론의 카메라 영상의 좌표 매칭을 위해 GNSS 측량을 수행하여 k개의 지상기준점(GCP)을 선정하고, 드론의 비행계획 SW(DJI GS Pro S/W)를 이용하여 드론 비행계획을 수립 후, 100m의 비행고도 상공에서 나는 드론에 탑재된 Micasense RedEdge MX 다중 분광센서(드론의 카메라)의 영상 촬영을 통해 광학(RGB) 및 근적외선(Nir)을 포함하는 다중분광 영상을 취득하는 단계; (a) Considering land cover characteristics for each urban area land cover class, k ground control points (GCP) are selected by performing GNSS surveying to match the coordinates of the drone camera image for the target area for urban area vegetation analysis, After establishing a drone flight plan using the drone's flight plan software (DJI GS Pro S/W), video is captured by the Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor (drone camera) mounted on the drone flying at a flight altitude of 100m. Acquiring multispectral images including optical (RGB) and near-infrared (Nir);
(b) 영상정합 소프트웨어(Pix4D Mapper S/W)를 이용하여 영상을 접합하며, 이를 통해 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드에 대한 정사영상을 구축하며, 사진, GPS, INS(InertialNavigation System, 관성 항법 장치) 정보로부터 촬영된 낱장 사진들에 대해 영상 접합 기술을 통해 생성된 정사영상과 다중분광영상 인덱스 맵을 구축하는 단계; 및 (b) Images are combined using image registration software (Pix4D Mapper S/W), through which orthoimages for Red, Green, Blue, and Near-IR bands are constructed, and photos, GPS, INS (Inertial Navigation System, Constructing an orthoimage and multispectral image index map generated through image splicing technology for single photos taken from (inertial navigation device) information; and
(c) 대상 지역의 피복별 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 비교분석하기 위해 GIS SW를 이용하여 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드의 각 밴드별 영상으로부터 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생 지수를 계산하며, 도심지 피복특성을 반영한 식생 분포 지역을 분석하기 위한 새로운 식생 지수 계산식(3)을 적용하여 식생 지수를 계산하여 Kappa 계수를 이용한 식생 분류 정확도를 비교하고 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 분류하며 기존 식생지수들(NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생지수)과 도심지 피복 특성을 비교 분석하는 단계를 포함하고,
상기 새로운 식생지수 계산식(3)은 Blue, Red, Nir 값을 사용하여 로 계산되며, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 도시지역의 토지피복 특성을 고려하여 정확하게 식생을 분류한다. (c) In order to compare and analyze the vegetation distribution area reflecting the urban cover characteristics by cover of the target area, using GIS SW, the existing NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI vegetation indices are calculated, and the vegetation index is calculated by applying the new vegetation index calculation formula (3) to analyze the vegetation distribution area reflecting urban cover characteristics, and the accuracy of vegetation classification using the Kappa coefficient is compared. It includes the step of classifying steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas without misclassification, and comparing and analyzing existing vegetation indices (NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI vegetation indices) and urban cover characteristics,
The new vegetation index calculation formula (3) uses Blue, Red, and Nir values to It is calculated and accurately classifies vegetation considering the land cover characteristics of urban areas without misclassification of steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas.
상기 드론은 고정익 드론 또는 회전익 드론을 사용할 수 있다. The drone may be a fixed-wing drone or a rotary-wing drone.
회전익 드론은 4대, 6대 또는 8대 프로펠러와, 각 프로펠러와 연결되는 모터, 전자속도제어기(ESC, Electronic Speed Controller), 비행 콘트롤러(FC, Flight Controller), GNSS 수신기, 자이로 스코프와 가속도 센서를 구비하는 INS(Inertial Navigation System, 관성항법장치), 고도계(altimeter), 및 배터리가 구비된다. A rotary-wing drone has 4, 6, or 8 propellers, a motor connected to each propeller, an electronic speed controller (ESC), a flight controller (FC), a GNSS receiver, a gyroscope, and an acceleration sensor. It is equipped with an INS (Inertial Navigation System), an altimeter, and a battery.
실시예에서는, 상기 드론은 GNSS 수신기, 고도계, 자이로 스코프와 가속도 센서를 구비하는 INS(Inertial Navigation System, 관성 항법 장치)가 구비되고, Blue, Green, Red, Red edge, Near-IR 분광 영상을 취득할 수 있는 카메라 인 Micasense RedEdge MX 다중분광센서를 탑재한 회전익 드론을 사용하며, 상기 Micasense RedEdge MX 다중분광센서(카메라)는 Blue, Green, Red, Red edge, Near-IR 분광 영상을 취득할 수 있기 때문에 식생분석, 홍수 모니터링, 수질분석 연구에 사용된다,In an embodiment, the drone is equipped with an INS (Inertial Navigation System) including a GNSS receiver, an altimeter, a gyroscope, and an acceleration sensor, and acquires Blue, Green, Red, Red edge, and Near-IR spectroscopic images. A rotary wing drone equipped with a Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor is used, and the Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor (camera) can acquire Blue, Green, Red, Red edge, and Near-IR spectral images. Therefore, it is used in vegetation analysis, flood monitoring, and water quality analysis research.
도시 지역 토지피복 클래스는 철재 강판 지붕, 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 코팅 지역, 방수 코팅 지붕, 잔디, 수목, 및 건물을 포함한다. The urban area land cover class includes steel sheet roofs, artificial turf, playground tracks, urethane coated areas, waterproof coated roofs, lawns, trees, and buildings.
드론(UAV)의 카메라를 사용하여 도시 지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법은 본 연구를 수행하는 과정을 도 1에 표기하였다. 먼저, 도2에 도시된 바와 같이, 도시 지역 토지피복 클래스(철재강판 지붕, 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 코팅 지역, 방수 코팅 지붕, 잔디, 수목, 건물) 별로 토지피복 특성을 고려하여 도시 지역 식생 분석을 위한 연구대상지를 선정하였으며, 드론 영상의 좌표 매칭을 위해 GNSS(Global Navigation Satellite System) 측량을 수행하여 k개의 지상기준점(GCP, Ground Control Point)을 선정하였다. 그리고, 드론의 카메라(Micasense RedEdge MX 다중 분광센서)를 드론에 탑재한 후 드론의 비행계획 SW(DJI GS Pro S/W)를 이용하여 드론 비행계획을 수립하였으며, 드론의 카메라 촬영을 통해 광학(RGB) 및 근적외선(NIR)과 같은 다중분광 영상을 취득하였다. 또한, 영상정합 소프트웨어(Pix4D Mapper S/W)를 이용하여 영상을 접합하였으며, 이를 통해 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드에 대한 정사영상을 구축하였다. 그리고, GIS SW(ArcGIS S/W)를 이용하여 각 밴드별 영상으로부터 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI와 같은 다양한 식생 지수를 계산하였다. 대상 지역을 구성하고 있는 다양한 피복별 식생 지수값을 비교 분석하여 비정상적인 값을 보이는 지점을 확인하여 도심지역 식생 분석시 고려해야 될 부분들을 검토하였다. 그리고, 최종적으로 도심지 피복 특성을 반영한 식생 분포 지역을 효과적으로 분석하기 위한 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 도출하여 적용하였다.The process of conducting this study is shown in Figure 1 for the customized vegetation index measurement method based on UAV multispectral sensors that considers land cover characteristics in urban areas using a drone (UAV) camera. First, as shown in Figure 2, urban area vegetation is considered by considering land cover characteristics for each urban area land cover class (steel roof, artificial turf, playground track, urethane coated area, waterproof coated roof, grass, trees, and building). A research site was selected for analysis, and k ground control points (GCPs) were selected by performing GNSS (Global Navigation Satellite System) surveying to match the coordinates of drone images. After mounting the drone's camera (Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor) on the drone, a drone flight plan was established using the drone's flight plan software (DJI GS Pro S/W), and optical ( Multispectral images such as RGB) and near infrared (NIR) were acquired. In addition, the images were combined using image registration software (Pix4D Mapper S/W), and through this, orthoimages for the Red, Green, Blue, and Near-IR bands were constructed. And, using GIS SW (ArcGIS S/W), various vegetation indices such as existing NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI were calculated from the images for each band. By comparing and analyzing the vegetation index values for each type of cover that makes up the target area, points showing abnormal values were identified, and aspects to be considered when analyzing vegetation in urban areas were reviewed. And finally, new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3) were derived and applied to effectively analyze the vegetation distribution area reflecting the urban cover characteristics.
인공위성 영상은 도시 계획, 경관 관리 및 환경 모니터링 분야에서 많이 활용되어 왔으나, 신속한 촬영이 어렵고 비용이 많이 소요되는 단점이 많으며, 최근 다중분광 카메라가 탑재된 무인항공기(UAV)를 활용한 영상 촬영 기술이 도입되고 있다. 특히 국내에서는 도시 재생 사업에 대한 관심이 높아지고 있으며, UAV 기반의 도시 지역의 식생분석 결과가 도시 재생 사업을 효과적으로 추진하기 위한 중요한 데이터로 각광받고 있다. 기존에는 인공위성의 다중 스펙트럼 대역을 사용하여 넓은 지역의 식생 정보를 취득하였으나, 최근 보다 빠르고 정확한 방식으로 식생 정보를 얻을 수 있는 UAV 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 발명은 Micasense RedEde MX 카메라가 장착된 UAV를 사용하여 다중분광 영상을 취득하여 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), GNDVI(Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI(Blue Normalized Dif-ference Vegetation Index), RGBVI(Red Green Blue Vegetation Index), GRVI(Green Red Vegetation Index) 그리고 SAVI(Soil Adjusted Vegetation Index)와 같은 식생 지수를 분석하였다. 그러나, 기존의 식생 지수를 활용하여 도시 지역의 식생을 분석하는 과정에서 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 우레탄 코팅 지역의 식생 지수 값이 잔디와 같은 식생 지역과 비슷하거나 또는 약간 높게 나타나는 경우가 발생하였다. 이러한 식생의 오분류 문제를 개선하기 위해 UAV로 촬영한 다중분광 영상을 활용하여 다양한 형태의 식생지수 방정식을 개발하였다. 개발된 식생 지수에 대해 Kappa 계수 분석을 실시한 결과, 제곱된 Red-Blue NDVI 지수가 도시 지역의 토지피복을 반영하는 식생을 분석할 때 가장 좋은 결과를 나타내었다. 본 연구에서 개발된 새로운 식생지수는 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅으로 시공된 농구 코트 등 다양한 유형의 토지피복이 있는 도시 지역의 식생을 효과적으로 분류하는데 매우 유용하게 사용될 것이다.Satellite images have been widely used in the fields of urban planning, landscape management, and environmental monitoring, but have many disadvantages such as difficulty in rapid shooting and high cost. Recently, image capture technology using unmanned aerial vehicles (UAVs) equipped with multispectral cameras has been developed. It is being introduced. In particular, interest in urban regeneration projects is increasing in Korea, and UAV-based vegetation analysis results in urban areas are receiving attention as important data for effectively promoting urban regeneration projects. Previously, vegetation information over a wide area was acquired using multi-spectral bands of satellites, but recently, UAV technology that can obtain vegetation information in a faster and more accurate manner is being actively researched. The present invention acquires multispectral images using a UAV equipped with a Micasense RedEde MX camera, and measures NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index), BNDVI (Blue Normalized Dif-ference Vegetation Index), and RGBVI ( Vegetation indices such as Red Green Blue Vegetation Index (GRVI), Green Red Vegetation Index (GRVI) and Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI) were analyzed. However, in the process of analyzing vegetation in urban areas using existing vegetation indices, there were cases where the vegetation index values of steel plate roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas were similar to or slightly higher than those of vegetation areas such as grass. . To improve this vegetation misclassification problem, various types of vegetation index equations were developed using multispectral images captured by UAV. As a result of performing Kappa coefficient analysis on the developed vegetation index, the squared Red-Blue NDVI index showed the best results when analyzing vegetation that reflects the land cover of urban areas. The new vegetation index developed in this study will be very useful in effectively classifying vegetation in urban areas with various types of land cover, such as steel sheet roofs, waterproof coating roofs, and basketball courts constructed with urethane coating.
2. 대상지 선정 및 드론 영상 프로세싱2. Target site selection and drone image processing
1) 연구 대상지1) Research site
도 2는 도시 지역 토지피복 특성을 고려하여 도시 지역 식생 분석을 위한 연구 대상지의 사진이다. 본 연구는 도 2와 같이 대한민국 전라북도 전주시에 위치하고 있는 ○○대학교 일부 지역을 도심지역 식생 분석을 위한 연구대상지로 선정하였다. 해당 지역은 수목 및 잔디와 같은 식생 지역을 비롯하여 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 농구코트, 철재 강판 및 방수 코팅 지붕과 비식생지역 등 다양한 피복으로 구성되어 있다. Figure 2 is a photograph of the study site for urban area vegetation analysis considering the land cover characteristics of the urban area. As shown in Figure 2, this study selected some areas of ○○ University, located in Jeonju, Jeollabuk-do, Korea, as a research site for analysis of vegetation in urban areas. The area consists of a variety of coverings, including vegetated areas such as trees and grass, as well as artificial turf, playground tracks, urethane basketball courts, steel sheet and waterproof coated roofs, and non-vegetated areas.
2) 드론 영상 촬영 및 영상접합 프로세싱2) Drone video shooting and video splicing processing
본 연구는 도심 지역의 식생분석을 위해 대상 지역에 대한 다중분광 영상을 얻기 위해 도 3과 같이 DJI Matrice 210 드론(UAV)에 Micasense RedEdge MX 다중분광센서(카메라)를 탑재하였다. 드론(UAV)은 고정익 드론 또는 회전익 드론을 사용하며, 실시예에서는 Blue, Green, Red, Red edge, Near-IR 분광 영상을 취득할 수 있는 카메라 인 Micasense RedEdge MX 다중분광센서를 탑재한 회전익 드론을 사용하였다. In this study, a Micasense RedEdge MX multispectral sensor (camera) was mounted on a DJI Matrice 210 drone (UAV) as shown in Figure 3 to obtain multispectral images of the target area for vegetation analysis in urban areas. A drone (UAV) uses a fixed-wing drone or a rotary-wing drone, and in the embodiment, a rotary-wing drone equipped with a Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor, a camera capable of acquiring blue, green, red, red edge, and near-IR spectral images. used.
Micasense RedEdge MX 다중분광센서(카메라)는 표 1과 같이 Blue, Green, Red, Red edge(Red 외곽선의 Red 보다 파장이 길고 근적외선(Near-IR)보다 파장이 작은), Near-IR 분광 영상을 취득할 수 있기 때문에 식생 분석, 홍수 모니터링, 수질분석 등의 연구에 많이 활용되고 있다. 해상도는 120 m 고도에서 약 8 cm로 매우 정밀한 영상정보를 제공해 주며 무게가 231.9 g으로서 매우 가볍기 때문에 DJI Matrice 210 드론의 비행시간을 충분히 확보해주는 장점을 가지고 있다.Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor (camera) acquires Blue, Green, Red, Red edge (longer wavelength than Red of the Red outline and smaller wavelength than Near-IR), and Near-IR spectral images as shown in Table 1. Because it can do so, it is widely used in research such as vegetation analysis, flood monitoring, and water quality analysis. The resolution is about 8 cm at an altitude of 120 m, providing very precise image information, and the weight is very light at 231.9 g, so it has the advantage of securing sufficient flight time for the DJI Matrice 210 drone.
도 3은 Micasense RedEdge MX 다중분광센서를 탑재한 회전익 드론(DJI Matrice 210 드론) 사진이다. 도 4는 드론의 비행계획 프로그램(DJI GS Pro 프로그램)을 사용한 UAV(드론) 비행계획 수립 사진이다. Figure 3 is a photo of a rotary wing drone (DJI Matrice 210 drone) equipped with a Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor. Figure 4 is a photo of establishing a UAV (drone) flight plan using the drone's flight plan program (DJI GS Pro program).
상기 드론은 고정익 드론 또는 회전익 드론을 사용할 수 있다. The drone may be a fixed-wing drone or a rotary-wing drone.
회전익 드론은 4대, 6대 또는 8대 프로펠러와, 각 프로펠러와 연결되는 모터, 전자속도제어기(ESC, Electronic Speed Controller), 비행 콘트롤러(FC, Flight Controller), GNSS 수신기, 자이로 스코프와 가속도 센서를 구비하는 INS(Inertial Navigation System, 관성항법장치), 고도계(altimeter), 및 배터리가 구비된다. A rotary-wing drone has 4, 6, or 8 propellers, a motor connected to each propeller, an electronic speed controller (ESC), a flight controller (FC), a GNSS receiver, a gyroscope, and an acceleration sensor. It is equipped with an INS (Inertial Navigation System), an altimeter, and a battery.
드론 비행계획 수립을 위해 도 4와 같이 드론 비행계획 SW(DJI GS Pro 프로그램)을 활용하였다. 종중복도와 횡중복도는 각각 80%와 70%로 설계하였으며, 드론의 카메라 촬영은 약 100 m의 비행고도에서 수행하여 해상도 6~7 ㎝의 카메라(Micasense RedEdge MX 센서)의 다중분광영상을 취득하였다. To establish a drone flight plan, drone flight plan SW (DJI GS Pro program) was used as shown in Figure 4. Vertical overlap and lateral overlap were designed to be 80% and 70%, respectively, and drone camera shooting was performed at a flight altitude of about 100 m to acquire multispectral images from a camera (Micasense RedEdge MX sensor) with a resolution of 6 to 7 cm. did.
표1은 Micasense RedEdge MX 센서 제원을 나타낸다. Table 1 shows Micasense RedEdge MX sensor specifications.
드론영상의 위치정확도 확보를 위해 표 2와 같이 8점의 지상기준점을 선정하였으며, GNSS 측량을 통해 GRS80 타원체의 TM(Transverse Mercator) 좌표를 취득하였다. 촬영된 영상은 드론에 탑재된 GNSS 수신기를 통해 WGS84 타원체의 UTM (Universal Transverse Mercator) 좌표를 가지게 된다. 따라서, 국내에서 사용되는 GRS80 타원체의 TM 좌표로 변환하기 위해 8점의 지상기준점 측량 성과와 매칭하는 작업을 수행하였다. 그리고, 도 5와 같이, 영상정합 소프트웨어(Pix4D Mapper S/W)를 활용하여 영상을 접합하여 정사 영상을 생성하였으며, 식생 지수 계산을 위해 Red, Green, Blue, 근적외선(Nir) 다중분광 영상별로 인덱스 맵을 구축하였다.To ensure the location accuracy of the drone image, 8 ground reference points were selected as shown in Table 2, and the TM (Transverse Mercator) coordinates of the GRS80 ellipsoid were acquired through GNSS surveying. The captured video has UTM (Universal Transverse Mercator) coordinates of the WGS84 ellipsoid through the GNSS receiver mounted on the drone. Therefore, in order to convert to TM coordinates of the GRS80 ellipsoid used in Korea, matching with the survey results of 8 ground control points was performed. And, as shown in Figure 5, an orthoimage was created by splicing the images using image registration software (Pix4D Mapper S/W), and to calculate the vegetation index, indexes were collected for each red, green, blue, and near-infrared (Nir) multispectral image. A map was built.
표 2는 지상기준점(GCP) 좌표를 나타낸다. Table 2 shows the ground control point (GCP) coordinates.
X(E), Y(N)은 중부원점인 동경 127°북위 38°를 기준으로 한 GRS80 타원체 기준의 TM(Transverse Mercator; 횡원통도법) 좌표를 의미한다. 즉, 동경 127°북위 38°를 원점으로 하여 가로축(East 또는 X축)과 세로축(North 또는 Y) 방향으로 위치를 미터(m) 단위로 표시한 값이다. 다만, 국내에서는 동경 127°북위 38°를 원점으로 할 경우 음수(-)가 발생할 수 있기 때문에, 동경 127°북위 38°로부터 가로축과 세로축으로 각각 +200,000m, +600,000m 만큼 가산한 실제원점을 사용하고 있다. Z(EL.m)는 평균해수면을 기준으로 한 높이, 즉 해발 고도(Elevation) 또는 표고값을 의미한다.X(E), Y(N) refer to the TM (Transverse Mercator) coordinates based on the GRS80 ellipsoid based on the central origin, 127°E, 38°N. In other words, it is a value expressed in meters (m) along the horizontal axis (East or However, in Korea, if 127°E 38°N is used as the origin, a negative number (-) may occur, so the actual origin is added by +200,000m and +600,000m on the horizontal and vertical axes, respectively, from 127°E 38°N. I am using it. Z(EL.m) refers to the height based on mean sea level, that is, elevation or elevation value above sea level.
도 5는 영상정합 소프트웨어(Pix4D Mapper S/W)를 활용한 UAV 영상 프로세싱 화면이다. Figure 5 is a UAV image processing screen using image registration software (Pix4D Mapper S/W).
3. 도시 피복특성을 반영한 식생 분석 기술 개발3. Development of vegetation analysis technology reflecting urban cover characteristics
1) 기존 식생지수(NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI)를 활용한 식생 분석1) Vegetation analysis using existing vegetation indices (NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI)
본 연구는 드론의 카메라의 영상 처리를 통해 구축한 Blue, Green, Red, Near-IR 영상을 기초로 ArcGIS S/W를 이용하여 표 3과 같은 식생지수를 분석하였다. This study analyzed the vegetation index as shown in Table 3 using ArcGIS S/W based on Blue, Green, Red, and Near-IR images constructed through image processing of a drone camera.
도 6은 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 분석하기 위해, 대상지에 대한 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생지수 분포도이며, 표 3은 식생지수 계산식, 표 4는 식생지수별 통계특성을 분석한 결과를 보여주고 있다. Figure 6 is a distribution chart of the existing NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI vegetation indices for the target area in order to analyze the vegetation distribution area reflecting the urban cover characteristics, Table 3 is the vegetation index calculation formula, and Table 4 is the vegetation index. It shows the results of analyzing the statistical characteristics of each index.
표 4는 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생지수별 통계 특성을 나타낸다. Table 4 shows the statistical characteristics of each existing NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI vegetation index.
도시 지역의 대상지는 수목, 잔디, 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 농구 코트, 철재 강판, 방수 코팅 지붕과 같이 다양한 피복으로 구성되어 있다. Sites in urban areas are composed of various coverings such as trees, grass, artificial turf, playground tracks, urethane basketball courts, steel sheets, and waterproof coated roofs.
도시지역 토지피복 클래스는 철재 강판 지붕, 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 코팅 지역, 방수 코팅 지붕, 잔디, 수목, 및 건물을 포함한다. The urban land cover class includes steel sheet roofs, artificial turf, playground tracks, urethane coated areas, waterproof coated roofs, lawns, trees, and buildings.
도 7은 토지피복별 샘플점 선정을 나타낸 도면이다. Figure 7 is a diagram showing the selection of sample points by land cover.
따라서, 도 7과 같이 각 토지피복을 대표할 수 있는 위치를 선정하여 각 위치별로 각각 3개씩 샘플점을 선정하였으며, 잔디(No.19~24)와 수목(No.25~30)은 각각 2개의 위치를 선정하였다. UAV 촬영을 실시한 2021년 4월 2일은 계절상 초봄에 해당되며 이 시기에는 상록수의 식생 활력도는 비교적 높은 특성을 갖는다. 그러나, "잔디"는 주로 5월 이후에 많이 성장하므로 4월 2일에는 "수목"에 비해 식생 활력도가 약간 낮은 특성을 보인다. 본 연구는 잔디 중 식생 활력도가 보통인 위치(No.19~21)와 약간 낮은 위치(No.22~24)를 각각 선정하여 비교하였다.Therefore, as shown in Figure 7, locations that could represent each land cover were selected and 3 sample points were selected for each location, with 2 each for grass (No. 19 to 24) and trees (No. 25 to 30). The location of the dog was selected. April 2, 2021, when UAV filming was conducted, corresponds to early spring season, and the vegetation vitality of evergreen trees is relatively high at this time. However, since “grass” usually grows a lot after May, it shows slightly lower vegetation vitality than “trees” on April 2. In this study, locations with normal vegetation vitality (No. 19 to 21) and locations with slightly low vegetation vitality (No. 22 to 24) were selected and compared.
표 5는 기존의 식생지수를 이용한 토지피복별 6개 식생지수값 비교 분석한 데이터이다. Table 5 shows data from a comparative analysis of six vegetation index values by land cover using the existing vegetation index.
① NDVI 식생지수 분석① NDVI vegetation index analysis
NDVI 식생 지수의 분석 결과는 다음과 같다. 철재 강판 지붕(No.1~3)의 식생지수는 0.48~0.53 이었으며 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생지수인 0.50~0.56과 유사하게 나타났으며, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.24~0.35보다는 크게 나타났다. 또한, 녹색의 우레탄 코팅(No.10~12)과 녹색의 방수 코팅(No.16~18)의 식생 지수는 각각 0.24~0.32와 0.30~0.35로서 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생 지수 인 0.24~0.35와 유사한 것으로 나타났다. The analysis results of the NDVI vegetation index are as follows. The vegetation index of the steel plate roof (No. 1~3) was 0.48~0.53, and the vegetation vitality was similar to the vegetation index of 0.50~0.56 of the grass (No. 19~21) with normal vegetation vitality. It was higher than the slightly lower vegetation index of grass (No. 22-24), which was 0.24-0.35. In addition, the vegetation index of the green urethane coating (No.10~12) and green waterproof coating (No.16~18) was 0.24~0.32 and 0.30~0.35, respectively, indicating that the vegetation index was slightly lower than that of grass (No.22~). 24) was found to be similar to the vegetation index of 0.24 to 0.35.
따라서, 식생 활력도가 보통인 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우, 철재 강판 지붕이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. 또한, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 철재 강판 지붕, 녹색의 우레탄 코팅 그리고 녹색의 방수 코팅 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. Therefore, when vegetation is classified by setting the vegetation index of grass with average vegetation vitality as the threshold, the steel sheet roof is misclassified as vegetation. In addition, when the vegetation index of grass with slightly low vegetation vitality is set as the threshold to classify vegetation, the steel sheet roof, green urethane coating, and green waterproof coating areas result in misclassification as vegetation. do.
② GNDVI 식생지수 분석② GNDVI vegetation index analysis
GNDVI 식생지수의 분석 결과는 다음과 같다. 철재 강판 지붕(No.1~3)과 적색의 우레탄 코팅(No.13~15)의 식생지수는 각각 0.38~0.44와 0.39~0.41로서 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생 지수 인 0.41~0.46과 유사하게 나타났으며, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.27~0.33보다 크게 나타났다. The analysis results of the GNDVI vegetation index are as follows. The vegetation indices of the steel plate roof (No.1~3) and the red urethane coating (No.13~15) were 0.38~0.44 and 0.39~0.41, respectively, compared to the grass (No.19~21) with normal vegetation vitality. It was similar to the vegetation index of 0.41 to 0.46, and was greater than the vegetation index of 0.27 to 0.33 for grass (No. 22 to 24), which had slightly lower vegetation vitality.
따라서, 식생 활력도가 보통 또는 약간 낮은 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우, 철재 강판 지붕과 적색의 우레탄 코팅 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. Therefore, when vegetation is classified by setting the vegetation index of grass with normal or slightly low vegetation vitality as the threshold, the steel sheet roof and the red urethane coating area result in misclassification as vegetation.
③ BNDVI 식생지수 분석③ BNDVI vegetation index analysis
BNDVI 식생지수의 분석 결과는 다음과 같다. 적색의 우레탄 코팅(No.13~15)의 식생지수는 0.6으로서 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생 지수보다 낮게 나타났지만 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.19~21)의 식생 지수 인 0.42~0.50과는 유사하게 나타났다. The analysis results of the BNDVI vegetation index are as follows. The vegetation index of red urethane coating (No.13~15) was 0.6, which was lower than that of grass (No.19~21) with normal vegetation vitality, but the vegetation index of grass (No.19~21) with slightly lower vegetation vitality was 0.6. 21) was similar to the vegetation index of 0.42 to 0.50.
따라서, 식생 활력도가 보통인 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 비교적 효과적으로 식생 영역을 분석할 수 있지만, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디의 식생지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 적색의 우레탄 코팅 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. Therefore, if you classify vegetation by setting the vegetation index of grass with normal vegetation vitality as the threshold, you can analyze the vegetation area relatively effectively, but you can analyze the vegetation area relatively effectively, but you can use the vegetation index of grass with slightly low vegetation vitality as the threshold ( If you classify vegetation by setting the threshold, the red urethane coating area will be misclassified as vegetation.
④ RGBVI 식생지수 분석④ RGBVI vegetation index analysis
RGBVI 식생 지수의 분석 결과는 다음과 같다. 녹색의 우레탄 코팅(No.10~12)과 녹색의 방수 코팅(No.16~18)의 식생 지수는 각각 0.34~0.40와 0.30~0.31로서 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생 지수 인 0.29~0.37과 유사하게 나타났으며, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생 지수 인 0.13~0.24보다 크게 나타났다. The analysis results of the RGBVI vegetation index are as follows. The vegetation index of green urethane coating (No.10~12) and green waterproof coating (No.16~18) is 0.34~0.40 and 0.30~0.31, respectively, compared to grass (No.19~21) with normal vegetation vitality. It was similar to the vegetation index of 0.29 to 0.37, and was greater than the vegetation index of 0.13 to 0.24 for grass (No. 22 to 24), which had slightly lower vegetation vitality.
따라서, 식생 활력도가 보통 또는 약간 낮은 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 녹색의 우레탄 코팅과 녹색의 방수 코팅 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. Therefore, when vegetation is classified by setting the vegetation index of grass with normal or slightly low vegetation vitality as the threshold, the green urethane coating and green waterproof coating areas are misclassified as vegetation.
⑤ GRVI 식생지수 분석⑤ GRVI vegetation index analysis
GRVI 식생지수의 분석 결과는 다음과 같다. 철재 강판 지붕(No.1~3)의 식생지수는 0.11~0.12으로서 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생지수인 0.09~0.14와 유사하게 나타났으며, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 -0.03~0.03보다는 크게 나타났다. 또한, 녹색의 우레탄 코팅(No.10~12)과 녹색의 방수코팅(No.16~18)의 식생 지수는 각각 0.22~0.27와 0.21~0.22로서 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생 지수 인 0.09~0.14보다 더 높게 나타났다.The analysis results of the GRVI vegetation index are as follows. The vegetation index of the steel plate roof (No. 1~3) was 0.11~0.12, which was similar to the vegetation index of 0.09~0.14 for the grass (No. 19~21), which had average vegetation vitality. It was higher than the slightly lower vegetation index of grass (No. 22~24), -0.03~0.03. In addition, the vegetation index of green urethane coating (No.10~12) and green waterproof coating (No.16~18) is 0.22~0.27 and 0.21~0.22, respectively, which is equivalent to grass with normal vegetation vitality (No.19~ 21), which was higher than the vegetation index of 0.09 to 0.14.
따라서, 식생 활력도가 보통 또는 약간 낮은 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 철재 강판 지붕, 녹색의 우레탄 코팅 그리고 녹색의 방수 코팅 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. Therefore, when vegetation is classified by setting the vegetation index of grass with normal or slightly low vegetation vitality as the threshold, the steel sheet roof, green urethane coating, and green waterproof coating areas are misclassified as vegetation. It will be brought.
⑥ SAVI 식생지수 분석⑥ SAVI vegetation index analysis
SAVI 식생지수의 분석 결과는 다음과 같다. 철재 강판 지붕(No.1~3)의 식생지수는 0.72~0.79으로서 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생지수인 0.74~0.84와 유사하게 나타났으며 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.36~0.53보다는 크게 나타났다. 또한 녹색의 우레탄 코팅(No.10~12)과 녹색의 방수코팅(No.16~18)의 식생지수는 각각 0.37~0.48과 0.44~0.53로서 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.36~0.53과 유사한 것으로 나타났다. The analysis results of the SAVI vegetation index are as follows. The vegetation index of the steel plate roof (No. 1~3) was 0.72~0.79, which was similar to the vegetation index of 0.74~0.84 for the grass (No. 19~21) with normal vegetation vitality, and the vegetation vitality was slightly It was greater than the vegetation index of low grass (No. 22~24), which was 0.36~0.53. In addition, the vegetation index of green urethane coating (No.10~12) and green waterproof coating (No.16~18) is 0.37~0.48 and 0.44~0.53, respectively, which indicates that grass (No.22~24) has slightly lower vegetation vitality. ) was found to be similar to the vegetation index of 0.36 to 0.53.
따라서, 식생 활력도가 보통인 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 철재 강판 지붕이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. 또한 식생 활력도가 약간 낮은 잔디의 식생 지수를 경계값(threshold)으로 설정하여 식생을 분류할 경우 철재 강판 지붕, 녹색의 우레탄 코팅 그리고 녹색의 방수코팅 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 가져오게 된다. 그러므로, 도심지 토지피복 특성을 반영한 SAVI의 식생 지수는 NDVI 식생 지수와 유사한 패턴을 보였다.Therefore, if vegetation is classified by setting the vegetation index of grass with average vegetation vitality as the threshold, the steel sheet roof will be misclassified as vegetation. In addition, if vegetation is classified by setting the vegetation index of grass with slightly low vegetation vitality as the threshold, the steel sheet roof, green urethane coating, and green waterproof coating areas are misclassified as vegetation. . Therefore, the SAVI vegetation index, which reflects urban land cover characteristics, showed a similar pattern to the NDVI vegetation index.
2) 도시 지역 피복특성을 반영한 UAV 다중분광센서 기반의 식생지수 개발2) Development of a vegetation index based on UAV multi-spectral sensors reflecting urban area cover characteristics
도심지에서는 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI와 같은 기존 6개의 식생 지수를 활용할 경우, 철재 강판 지붕, 우레탄 코팅, 방수 코팅 영역이 식생으로 오분류 되는 문제가 발생한 것으로 확인되었다. In urban areas, when using the existing six vegetation indices such as NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI, it was confirmed that a problem occurred in which steel plate roofs, urethane coatings, and waterproof coating areas were misclassified as vegetation.
본 연구는 이러한 문제를 개선하기 위해 Blue, Green, Red, Near-IR 밴드를 활용하여 다양한 형태의 식생 지수를 테스트하였으며, 이 중에서 표 6과 같이 최종적으로 3개의 식생지수 계산식을 개발하여 도심 지역의 식생을 분류하는데 활용하였다. 표 6은 도심지역의 식생을 분류하는 신규 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 나타낸다. In order to improve this problem, this study tested various types of vegetation indices using Blue, Green, Red, and Near-IR bands, and among these, as shown in Table 6, three final vegetation index calculation formulas were developed to calculate the It was used to classify vegetation. Table 6 shows the new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3) that classify vegetation in urban areas.
표 7은 도심 지역의 식생을 분류하는 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 활용하여 비교분석한 결과를 나타냈다. 또한, 도 8~11은 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 활용하여 분석한 식생지수 분포도와 경계값에 따른 식생 분류 결과를 나타낸다. Table 7 shows the results of comparative analysis using the new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3) that classify vegetation in urban areas. In addition, Figures 8 to 11 show the vegetation index distribution map analyzed using the new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3) and the results of vegetation classification according to boundary values.
먼저, 식생 지수 계산식(1)을 적용한 경우에는 적색의 우레탄 코팅(No.13~15)의 식생 지수가 0.72~0.74로 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.62~0.71보다 약간 높게 나타났다. 따라서, 도 8(b)와 같이 적색의 우레탄 코팅(No.13~15) 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 보였다. First, when the vegetation index calculation formula (1) is applied, the vegetation index of the red urethane coating (No. 13 to 15) is 0.72 to 0.74, which is 0.62, which is the vegetation index of grass (No. 22 to 24) with slightly lower vegetation vitality. It was slightly higher than ~0.71. Therefore, as shown in Figure 8(b), the red urethane coating (No. 13 to 15) area was misclassified as vegetation.
또한, 식생지수 계산식(2)를 적용한 경우에는 철재 강판 지붕(No.1~3)의 식생지수가 0.73~0.78로 식생 활력도가 보통인 잔디(No.19~21)의 식생 지수 인 0.76~0.81과 유사하게 나타났으며, 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.48~0.61보다는 높게 나타났다. 따라서, 도 9(b)와 같이 철재 강판 지붕(No.1~3) 영역이 식생으로 오분류되는 결과를 보였다. In addition, when the vegetation index calculation formula (2) is applied, the vegetation index of the steel plate roof (No. 1 to 3) is 0.73 to 0.78, which is 0.76 to 0.76, which is the vegetation index of grass (No. 19 to 21) with normal vegetation vitality. It was similar to 0.81, and was higher than the vegetation index of 0.48 to 0.61 for grass (No. 22 to 24), which has slightly lower vegetation vitality. Therefore, as shown in Figure 9(b), the area of the steel plate roof (No. 1 to 3) was misclassified as vegetation.
본 발명에 따른 도심 지역에서 새로운 식생 지수 계산식(3)은 Blue, Red, Nir 값을 사용하여 로 계산된다. The new vegetation index calculation formula (3) in urban areas according to the present invention uses Blue, Red, and Nir values. It is calculated as
그리고, 새로운 식생 지수 계산식(3)을 적용한 경우에는 철재 강판 지붕(No.1~3), 우레탄 코팅(No.10~15), 방수코팅(No.16~18)의 식생 지수가 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.60~0.73보다 모두 낮게 나타났다. 따라서 도 10(b)와 같이 철재 강판 지붕(No.1~3), 방수 코팅 지붕(No.16~18), 우레탄 코팅(No.10~15) 영역들은 모두 비식생지역(Non vegetation)으로 분류되었으며, 수목과 잔디 영역만 식생 지역으로 정확하게 분류되었다. In addition, when applying the new vegetation index calculation formula (3), the vegetation index of steel sheet roof (No.1~3), urethane coating (No.10~15), and waterproof coating (No.16~18) is the vegetation vitality. All were lower than the slightly lower vegetation index of grass (No. 22 to 24), which was 0.60 to 0.73. Therefore, as shown in Figure 10(b), the steel plate roof (No. 1~3), waterproof coating roof (No. 16~18), and urethane coating (No. 10~15) areas are all non-vegetation areas. were classified, and only tree and grass areas were accurately classified as vegetation areas.
표 7은 새로운 식생 지수를 이용한 토지피복별 식생지수값 비교 데이터이다.Table 7 shows comparison data of vegetation index values by land cover using the new vegetation index.
도 8은 식생지수 계산식(1)을 적용하여 분석한 식생 지수 분포도와 식생 분류 결과이다. 도 9는 식생지수 계산식(2)을 적용하여 분석한 식생지수 분포도와 식생 분류 결과이다. 도 10은 식생지수 계산식(3)을 적용하여 분석한 식생지수 분포도와 식생 분류 결과이다. Figure 8 shows the vegetation index distribution chart and vegetation classification results analyzed by applying the vegetation index calculation formula (1). Figure 9 shows the vegetation index distribution map and vegetation classification results analyzed by applying the vegetation index calculation formula (2). Figure 10 shows the vegetation index distribution map and vegetation classification results analyzed by applying the vegetation index calculation formula (3).
상기 새로운 식생지수 계산식(3)은 Blue, Red, Nir 값을 사용하여 로 계산되며, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 도시 지역의 토지피복 특성을 고려하여 정확하게 식생을 분류하였다. The new vegetation index calculation formula (3) uses Blue, Red, and Nir values to Calculated as , vegetation was accurately classified considering the land cover characteristics of urban areas without misclassification of steel plate roof, waterproof coating roof, and urethane coating area.
본 연구에서 새롭게 제안한 3개의 식생지수 계산식을 정량적으로 검증하기 위해 현장 조사를 통해 토지 피복 유형별로 5개의 검증점을 선정하였다. 이 중 수목과 잔디(풀 포함)가 있는 20개 검증점은 식생 지역(Vegetation)으로 지정하였으며, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 코팅 지역으로 되어 있는 30개의 검증점은 비식생지역(Non vegetation)으로 지정하였다.In order to quantitatively verify the three vegetation index calculation formulas newly proposed in this study, five verification points were selected for each land cover type through field surveys. Among these, 20 verification points with trees and lawns (including grass) were designated as vegetation areas, and 30 verification points with steel plate roofs, waterproof coating roofs, artificial turf, playground tracks, and urethane coating areas were designated as vegetation areas. It was designated as a non-vegetation area.
도 11은 새로운 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 각각 적용하여 만든 식생지도에서 각 토지피복 유형에 대한 검증점을 보여주고 있다. Figure 11 shows the verification points for each land cover type in the vegetation map created by applying the new vegetation index calculation formulas (1), (2), and (3), respectively.
표 8은 새로운 식생지도 계산식을 적용하여 분석한 결과와 실제 조사한 결과와의 비교 결과를 Kappa 계수로 보여주고 있다. Kappa 계수는 1에 가까울수록 정확도가 높아진다. 식생 지수 계산식(1)과 (2)의 Kappa 계수는 모두 0.8로 나타났으며 식생지수 계산식(3)은 Kappa 계수가 1.0으로 가장 높게 나타났다. 결과적으로, 식생 지수 계산식(3)을 적용할 경우 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 우레탄 코팅 등 다양한 토지피복 특성을 보이는 도시 지역에서 식생을 오분류 없이 가장 효과적으로 분류할 수 있었다. Table 8 shows the results of analysis by applying the new vegetation map calculation formula and the results of comparison with the actual survey results in terms of Kappa coefficient. The closer the Kappa coefficient is to 1, the higher the accuracy. The Kappa coefficients of vegetation index calculation formulas (1) and (2) were both 0.8, and vegetation index calculation formula (3) showed the highest Kappa coefficient of 1.0. As a result, when applying the vegetation index calculation formula (3), it was possible to most effectively classify vegetation without misclassification in urban areas with various land cover characteristics such as steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coatings.
향후 도시재생사업, 도시계획, 경관 및 환경분야의 업무를 추진함에 있어서 본 연구에서 새롭게 개발한 식생지수 계산식(3)은 인공위성 및 무인항공기(UAV) 영상으로부터 식생을 정확하게 분류하는 표준 기술로 자리매김할 것으로 판단된다. 표 8은 Kappa 계수를 이용한 식생분류 정확도 비교를 나타낸다. In the future, in promoting urban regeneration projects, urban planning, landscape, and environmental work, the newly developed vegetation index calculation formula (3) in this study will be established as a standard technology for accurately classifying vegetation from satellite and unmanned aerial vehicle (UAV) images. It is judged that it will be done. Table 8 shows a comparison of vegetation classification accuracy using the Kappa coefficient.
4. 결 론4. Conclusion
정확한 식생 정보를 얻는 것은 도시 계획, 조경, 수자원 및 수질 분석과 같은 다양한 분야에서 매우 중요하다. 최근, 도시 재생 사업을 효과적으로 추진하기 위해 위성 영상(landsat 영상)이나 무인항공기(UAV) 영상을 이용하여 도시의 식생분포를 정량적으로 분석하려는 연구가 진행되고 있다. 특히, NDVI와 같은 식생 지수는 위성 영상, 무인항공기(UAV) 영상과 같은 원격 탐사 기술을 이용한 식생 분석에 널리 사용되고 있다.Obtaining accurate vegetation information is very important in various fields such as urban planning, landscaping, water resources and water quality analysis. Recently, research is being conducted to quantitatively analyze urban vegetation distribution using satellite images (landsat images) or unmanned aerial vehicle (UAV) images to effectively promote urban regeneration projects. In particular, vegetation indices such as NDVI are widely used in vegetation analysis using remote sensing technologies such as satellite images and unmanned aerial vehicle (UAV) images.
도시 지역에서는 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕, 우레탄 코팅 지역과 같이 매우 다양한 종류의 토지피복이 존재하며, 본 연구에서는 NDVI와 같은 기존의 식생지수를 계산하는 식들이 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 지역의 식생 지수 값이 잔디와 같이 식생으로 이러한 토지피복을 갖는 도시 지역에서 식생을 오분류하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 검토하고자 먼저, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGB-VI, GRVI, SAVI 등 기존 6개의 식생지수를 사용하여 다양한 토지피복 유형별로 식생지수 값을 정량적으로 분석하였다. In urban areas, there are many different types of land cover, such as steel sheet roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas. In this study, the formulas for calculating existing vegetation indices such as NDVI are similar to steel sheet roofs, waterproof coated roofs, and urethane coated areas. There was a problem that the vegetation index value of the coating area misclassified vegetation in urban areas with land cover such as grass. To examine these issues, we first quantitatively analyzed vegetation index values for various land cover types using the existing six vegetation indices, including NDVI, GNDVI, BNDVI, RGB-VI, GRVI, and SAVI.
이를 위해 Micasense RedEde MX 다중분광센서(카메라)가 탑재된 드론(UAV)으로 촬영한 100m 비행 고도에서 촬영한 고해상도 다중분광영상을 활용하여 NDVI 등 다양한 종류의 식생지수를 비교 분석하였다. 그 결과, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 지역의 식생 지수 값이 잔디와 같이 식생으로 오분류되는 결과를 보였다.For this purpose, we compared and analyzed various types of vegetation indices such as NDVI using high-resolution multispectral images taken at a flight altitude of 100m by a drone (UAV) equipped with a Micasense RedEde MX multispectral sensor (camera). As a result, the vegetation index values of the steel plate roof, waterproof coating roof, and urethane coating areas were misclassified as vegetation such as grass.
도시 토지피복 특성에 따른 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 지역의 식생 오분류 문제를 해결하기 위해 다중분광영상을 RGB, NIR 밴드별로 조합하여 3개의 식생지수 계산식(1),(2),(3)을 도출하였으며, Kappa 계수를 이용하여 새로 제안한 3개의 식생지수 계산식의 정확도를 평가하였다. To solve the problem of misclassification of vegetation in steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas according to urban land cover characteristics, multispectral images were combined by RGB and NIR bands to calculate three vegetation indices (1), (2), (3) was derived, and the accuracy of the three newly proposed vegetation index calculation formulas was evaluated using the Kappa coefficient.
그 결과, 새로운 식생지수 계산식(3)은, 청색, 적색 그리고 근적외선(Near-IR)을 조합하여 만든 계산식3()이 도시지역의 토지피복 특성을 가장 정확하게 반영하여 식생을 분류하고 있음을 알 수 있었다. 따라서, 본 연구에서 제시한 새로운 식생 지수는 향후 도시 재생 사업을 비롯한 도시지역의 업무 수행시 식생을 분류하는데 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.As a result, the new vegetation index calculation formula (3) was created by combining blue, red, and near-infrared (Near-IR). ) was found to classify vegetation most accurately reflecting the land cover characteristics of urban areas. Therefore, the new vegetation index presented in this study is expected to be very useful in classifying vegetation in urban areas, including future urban regeneration projects.
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되고, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조를 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 스토리지, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 저장 매체에 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과, 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터를 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로써 작동하도록 구성될 수 있다.Embodiments according to the present invention are implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and can be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, and data structures alone or in combination. Computer-readable recording media include storage, magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices configured to store and execute program instructions in storage media such as magneto-optical media, ROM, RAM, flash memory, etc. may be included. Examples of program instructions may include those produced by a compiler, machine language code, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다. As described above, the method of the present invention is implemented as a program and can be stored on a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, memory card, hard disk, magneto-optical disk, storage device, etc.) in a form that can be read using computer software. ) can be stored in .
본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기와 같이 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the same configuration and operation as the specific embodiments to illustrate the technical idea as described above, and is not limited to the technical idea and scope of the present invention. It can be implemented with various modifications, and the scope of the present invention should be determined by the claims described later.
Claims (7)
(b) 영상정합 소프트웨어를 이용하여 영상을 접합하며, 이를 통해 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드에 대한 정사영상과 다중분광영상 인덱스 맵을 구축하는 단계; 및
(c) 대상 지역의 피복별 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 비교분석하기 위해 GIS SW를 이용하여 Red, Green, Blue, Near-IR 밴드의 각 밴드별 영상으로부터 기존의 NDVI, NDVI, GNDVI, BNDVI, RGBVI, GRVI, SAVI 식생지수를 계산하며, 도심지 피복특성을 반영한 식생분포 지역을 분석하기 위한 새로운 식생지수 계산식(3)을 적용하여 식생지수를 계산하여 Kappa 계수를 이용한 식생분류 정확도를 비교하고 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 분류하며 기존 식생지수들과 도심지 피복특성을 비교 분석하는 단계를 포함하고,
상기 새로운 식생지수 계산식(3)은 Blue, Red, Nir 값을 사용하여 로 계산되며, 철재 강판 지붕, 방수 코팅 지붕 그리고 우레탄 코팅 영역 오분류 없이 도시지역의 토지피복 특성을 고려하여 정확하게 식생을 분류하는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법.(a) For each urban area land cover class, k ground control points (GCP) are selected by performing GNSS surveying to match the coordinates of the drone's camera image for the target area for urban area vegetation analysis, and the drone flies at a certain flight altitude. Acquiring multi-spectral images including optical (RGB) and near-infrared (Nir) rays through image capture by a multi-spectral sensor (camera) mounted on the .
(b) combining the images using image registration software, thereby constructing orthoimages and multispectral image index maps for Red, Green, Blue, and Near-IR bands; and
(c) In order to compare and analyze the vegetation distribution area reflecting the urban cover characteristics by cover of the target area, using GIS SW, the existing NDVI, NDVI, GNDVI, Calculate the BNDVI, RGBVI, GRVI, and SAVI vegetation indices, and apply the new vegetation index calculation formula (3) to analyze vegetation distribution areas that reflect urban cover characteristics to calculate the vegetation index and compare the accuracy of vegetation classification using the Kappa coefficient. It includes the step of classifying steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas without misclassification, and comparing and analyzing existing vegetation indices and urban cover characteristics,
The new vegetation index calculation formula (3) uses Blue, Red, and Nir values to It is calculated as a customized vegetation index measurement based on a UAV multi-spectral sensor considering the land cover characteristics of urban areas, which accurately classifies vegetation considering the land cover characteristics of urban areas without misclassification of steel plate roofs, waterproof coating roofs, and urethane coating areas. method.
상기 드론은 고정익 드론 또는 회전익 드론을 사용하는 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법.According to paragraph 1,
The drone is a customized vegetation index measurement method based on a UAV multi-spectral sensor that considers land cover characteristics in urban areas using a fixed-wing drone or rotary-wing drone.
상기 회전익 드론은 GNSS 수신기, 고도계, 자이로스코프와 가속도 센서를 구비하는 INS(Inertial Navigation System)가 구비되고, Blue, Green, Red, Red edge, Near-IR 분광 영상을 취득할 수 있는 카메라 인 Micasense RedEdge MX 다중분광센서를 탑재한 회전익 드론을 사용하며, 상기 Micasense RedEdge MX 다중분광센서(카메라)는 Blue, Green, Red, Red edge, Near-IR 분광 영상을 취득할 수 있기 때문에 식생 분석, 홍수 모니터링, 및 수질 분석 연구에 사용되는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법.According to paragraph 2,
The rotary wing drone is equipped with an INS (Inertial Navigation System) equipped with a GNSS receiver, altimeter, gyroscope, and acceleration sensor, and Micasense RedEdge, a camera that can acquire Blue, Green, Red, Red edge, and Near-IR spectral images. A rotary-wing drone equipped with an MX multi-spectral sensor is used, and the Micasense RedEdge MX multi-spectral sensor (camera) can acquire Blue, Green, Red, Red edge, and Near-IR spectral images for vegetation analysis, flood monitoring, and a customized vegetation index measurement method based on UAV multispectral sensors that consider land cover characteristics in urban areas, used in water quality analysis research.
상기 도시지역 토지피복 클래스는 철재 강판 지붕, 인조 잔디, 운동장 트랙, 우레탄 코팅 지역, 방수 코팅 지붕, 잔디, 수목, 및 건물을 포함하는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법.According to paragraph 1,
The urban land cover class includes customized vegetation based on UAV multi-spectral sensors considering the land cover characteristics of urban areas, including steel plate roofs, artificial turf, playground tracks, urethane coated areas, waterproof coated roofs, grass, trees, and buildings. How to measure exponents.
상기 새로운 식생지수 계산식(3)을 적용한 경우 철재 강판 지붕(No.1~3), 우레탄 코팅(No.10~15), 방수 코팅(No.16~18)의 식생 지수가 식생 활력도가 약간 낮은 잔디(No.22~24)의 식생지수인 0.60~0.73보다 모두 낮게 나타났으며, 철재 강판 지붕(No.1~3), 방수 코팅 지붕(No.16~18), 우레탄 코팅(No.10~15) 영역들은 모두 비식생지역(non vegetation)으로 분류되었으며, 수목과 잔디 영역만 식생지역으로 정확하게 분류되는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법.According to paragraph 1,
When applying the new vegetation index calculation formula (3) above, the vegetation index of steel sheet roof (No.1~3), urethane coating (No.10~15), and waterproof coating (No.16~18) showed slightly lower vegetation vitality. All were lower than the vegetation index of 0.60 to 0.73 for low grass (No. 22 to 24), and steel sheet roof (No. 1 to 3), waterproof coating roof (No. 16 to 18), and urethane coating (No. 10~15) A customized vegetation index measurement method based on UAV multi-spectral sensors that takes into account the land cover characteristics of urban areas, where all areas are classified as non-vegetation areas and only tree and grass areas are accurately classified as vegetation areas.
상기 새로운 식생지수 계산식(3)은 도시재생사업, 도시계획, 경관 및 환경분야의 업무를 추진 시에, 위성 영상 및 무인항공기(UAV) 영상으로부터 도시지역 식생을 정확하게 분류하는 기술로 사용되는, 도시지역 토지피복 특성을 고려한 UAV 다중분광센서 기반의 맞춤형 식생지수 측정 방법.
According to paragraph 1,
The new vegetation index calculation formula (3) is used as a technology to accurately classify urban area vegetation from satellite images and unmanned aerial vehicle (UAV) images when promoting urban regeneration projects, urban planning, landscape, and environmental work. Customized vegetation index measurement method based on UAV multispectral sensor considering regional land cover characteristics.
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