Landsat-8 위성영상을 이용한 수계면적 변화 탐지

Detection of Alteration in River Area Using Landsat Satellite Imagery

우리나라는 여름철에 강우가 집중되는 기상학적 여건과 대수층이 발달하지 못한 지형학적 여건으로 가뭄에 매우 취약하다. 특히 2015년 10월까지의 강수량이 평년대비 62%로 가뭄이 발생하였고, 차후 발생할 가뭄에 대비해 정확한 가뭄 파악 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 지역별 가뭄 파악을 위해 위성영상을 이용하여 소양호와 보령호의 수계 면적 변화를 파악하였다. 2014년부터 2015년까지 촬영된 Landsat-8 위성영상에 전처리, 정규수분지수 산출, Otsu 이진화 알고리즘 적용, 그리고 영역 마스킹을 통해 시계열 수계면적을 산출하였다. 산출된 수계면적은 국가수자원관리종합정보시스템의 저수위 정보와 비교하여 상관계수(R)를 분석하였다. 그 결과, 2014년 대비 2015년에 소양호와 보령호는 각각 5.14 ㎢와 0.81 ㎢의 수계 면적이 감소한 것을 확인하였고, 저수위 자료와의 상관계수(R)는 각각 0.79, 그리고 0.83을 보였다. 따라서 본 결과로 Landsat-8 위성영상으로 추출한 수계면적의 변화가 가뭄을 파악할 수 있다는 가능성을 제시하였다.

The Republic of Korea is extremely vulnerable to droughts due to the meteorological condition that is concentrated in summer and the geographical condition wherein aquifer is not developed. Compared with the average level, the precipitation that was calculated from Jan. to Oct. 2015 was 63%. Therefore, to prepare for future drought conditions, accurate drought identification and analysis are required. In this study, we used satellite images to identify the changes in water areas of Soyang and Boryeong Lake in order to assess regional drought conditions. We calculated the area of time series of the water area using Landsat-8 satellite images captured from 2014 to 2015 through preprocessing, NDWI calculation, Otsu algorithm, and area masking. The calculated water area was compared and verified with the low-water level information of WAMIS. Consequently, in 2015, a decrease of 5.14 ㎢ and 0.81 ㎢ was observed in the water areas of the Soyang and Boryeong Lake, as compared to 2014, respectively. The correlation coefficient with low-water level was 0.79 (in Soyang Lake) and 0.83 (in Boryeong Lake). These results suggest that the change of water area extracted by the Landsat-8 satellite imagery can identify drought conditions.