| 초소형 위성자료를 활용한 담수 클로로필-a 추정 기법 개발 및 유효성 평가 |
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학술지명 GeoAI데이터학회
저자 황의호,최성화,남기범,윤동현,김영준,장진우
발표일 2025-11-07
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담수는 생활, 농업, 산업 활동의 핵심자원으로서, 안정적인 용수 활용과 건강한 생태계 유지를 위해 체계적인 관리가 필수이다. 기존 수질 모니터링은 환경부 수질측정망을 통해 수행되나, 지점 기반 관측의 한계로 광역적인 수질 변화 파악에 어려움이 있다. 이에 반해 위성을 활용한 모니터링은 넓은 수역의 수질 분포를 동시에 관측할 수 있어 효과적인 보완 수단으로 주목받고 있다. 특히 최근 위성 운영 방식이 초소형화 및 군집화되면서 고빈도 영상 획득이 가능해지고, 이는 시공간 해상도의 제약을 완화하며 담수 수질 관리에 활용 가치를 높이고 있다. 본 연구는 이러한 배경에서 PlanetScope(SuperDove) 초소형위성을 활용한 클로로필-a 추정 기법을 제안하고 그 유효성을 평가하였다. 기법 개발에는 트리 계열 앙상블 모델인 LightGBM 을 사용하였으며, 학습데이터는 글로벌 수질-분광 데이터셋(GLORIA)을 PlanetScope 분광 특성에 맞게 변환하여 구성하였다. 입력변수는 B1~B8 밴드 조합으로 생성한 밴드비 형태로 가공하여 도메인 차이를 최소화 하고자 하였다. 학습 결과, 테스트 데이터셋 기준 결정계수(R²)는 0.865, RMSE 는 18.5 mg/m3 로 나타났다. SHAP(Shapley AdditiveexPlanization) 기반 입력변수 중요도 분석을 통해 클로로필-a 및 피코시아닌 흡수 대역인 B6(600~620nm), B5(650~680nm)와 입자성 물질 산란 대역인 B7(697~713nm)이 주요 변수임을 확인하였으며, 전체 56 개 입력변수 중 상위 5 개 변수만을 사용했을 때에도 전체 대비 93.6% 수준의 성능을 유지하는 것으로 나타났다. |