지상 LiDAR 측량을 통한 입목재적량 부위별 추정에 관한 연구

Abstract

근대화 이후 인류의 활동은 급속한 과학기술의 발전과 경제성장으로 지구생태계에 직접적으로 영향을 끼쳐왔다. 생태계 파괴와 관련된 환경문제, 특히 지구온난화 문제가 가속화 됨에 따라 많은 연구자들이 도시의 주변환경, 도시 녹지, 도시공원 및 육상 녹화와 같은 대상에 주목하는 추세이다. 그 가운데 도로 생태환경의 중요한 부분인 가로수는 도시의 녹화 활동의 중심지이자, 도시의 탄소 저장지로 꼽힌다. 수목은 탄소 순환에 중요한 역할을 한다. 수목의 체적, 바이오매스, 탄소 저장량은 탄소 고정에서부터 광합성을 통한 산소 방출 등 탄소순환기능을 평가하는 중요한 매개변수로 활용된다. 기후변화와 지구온난화의 우려와 함께 도시에서 에너지사용과 이산화탄소 발생을 저감시키고 탄소흡수원을 증진시키기 위한 노력이 중요한 정책으로 받아들여지면서 도시 수목과 녹지의 기후변화 대응 관련 기능이 더욱 강조되고 있다. 이를 위해서는 수목의 재적 및 바이오매스를 산정할 필요성이 있다. 기존의 측정방법은 수목의 매개변수를 측정하여 상대생장식, 입목재적식을 통해 산정하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 노동집약적이고 시간이 오래 걸리며 파괴적이라는 점이 한계로 지적되고 있다. 최근에는 지상 LiDAR (Light Detection and Ranging) 센서가 3차원 수목 구조를 정확하고 효율적으로 정량화하는 도구로 폭넓게 활용된다. 목표가 되는 물체를 지상 LiDAR 센서를 활용해 점군데이터(Point cloud) 형태의 정확한 3차원 기술은 객관적인 물체를 복원하고, 진실적으로 표면의 형태를 정확하게 반영할 수 있는 특성이 있으며 위치 정보를 출력할 수 있다. 이러한 특성을 반영하여 3D 모델링 및 수목의 표면 재구성 분야에서도 널리 사용되고 있다. 따라서 본 연구는 한국 서울에서 가로수로 주로 식재되는느티나무와 벚나무를 연구대상으로 3월과 6월 서로 다른 시기에 지상 LiDAR 센서를 활용하여 데이터를 취득하고, 단목 부위별 체적 산정량을 비교하는 연구를 진행하였다. 수종별 산정방법으로 기존 산림측량분야에서 사용하는 입목재적식, 상대생장식, 그리고 지상 LiDAR 데이터 기반 Voxel화(Voxelize) 산정 방법 및 계층화 방법 등 다양한 산정 방법을 통하여 수목의 형태를 고려한 단목 부위별 체적을 산정하고 비교하는 것을 목적으로 연구를 진행하였다. 기존 산림측량 분야에서 사용했던 입목재적식에 비하여 느티나무의 경우 수간부 복셀화 재적이 25.79% 증가하거나 마이너스 16.39%로 나타났으며, 계층화로 추정하는데 17.36% 증가하거나 25.17% 낮았다. 벚나무의 수간부 복셀화 재적은 42.14% 증가하거나 마이너스 26.24%로 나타났고 계층화로 추정하는데 22.96% 증가하거나 마이너스 26.24% 낮았다. 가지부 복셀화 재적결과를 봤을 때에 벚나무 66.40% 증가하거나 43.44% 낮았으며 느티나무는 24.98 증가하거나 20.89% 낮았다. 연구는 가로수 수종인 느티나무, 벚나무의 입목재적량을 LiDAR 데이터를 기반으로 다양한 산정식을 활용해 추정하였다. 연구결과 산정방법의 차이에 따라 수종별 입목재적량의 차이가 나타났으며, 수목의 구조와도 일정한 차이 및 관계가 있는 것으로 나타났다.