생활권 녹지의 수목 측정 및 모니터링을 위한 드론 LiDAR 기술 개발

이성훈1*, 맹아윤2, 황세연3, 홍승현2, 남희정2, 강완모3, 피정훈1, 김학구1, 임윤경1, 박다은1, 김찬범1

(1한국수목원정원관리원 국립세종수목원, 2국민대학교 산림자원학과,

3국민대학교 산림환경시스템학과)

Development of drone-based LiDAR techniques for measuring and monitoring trees in neighborhood parks

Seonghun Lee1*, Ayun Maeng2, Seyeon Hwang3, Seunghyun Hong2, Heejung Nam2, Wanmo Kang3, Jung-Hun Pi1, Hak Koo Kim1, Yunkyung Lim1, Daeun Park1, Chan-Beom Kim1

(1Sejong National Arboretum, Arboretum and Gardens Institute,

2Department of Forest Resources, Graduate School of Kookmin University,

3Department of Forestry, Environment, and Systems, Kookmin University)

요약: 도시화로 인한 탄소 배출 완화를 위해 생활권 녹지가 주목받고 있다. 생활권 녹지에서 흡수하는 이산화탄소를 산림탄소상쇄제도에 활용하기 위해서는 정확한 탄소흡수량을 산정하는 것이 필수적이다. 기존의 조사방식은 높은 비용과 낮은 정확도로 한계가 존재하였다. 이를 극복하기 위해서는 최신 디지털 기술개발로 탄소흡수량 정밀 산정이 필요하다. 이에 본 연구는 LiDAR 활용 수목 정밀 측정 기술 개발을 목적으로 하였다. 측정 자료 구축을 위해 음성군 생활정원의 수목(N=26)과 국립세종수목원의 수목(N=93)을 드론 LiDAR를 이용하여 4회 반복 측정하였다. 이후 측정자료를 정제하고 분석하여 현장 실측값과 비교하였다. 흉고직경을 비교한 결과, 충북 음성군 생활정원은 R2=0.56로 나타났고 과대측정되는 경향이 있었다. 국립세종수목원은 R2=0.93으로 나타나 준수한 편이었으나 RMSE가 1.78cm로 다소 높게 나타났다. 충북 음성군 생활정원의 실측값과 LiDAR AGB 추정값을 비교한 결과, 상대생장식의 R2=0.57, 재적의 R2=0.24로 나타나 재적 기반 결과에서는 낮은 정확도를 보였다. 향후 드론 LiDAR 운영 및 분석 기법 고도화를 통해 오차를 줄이고 정확도를 높여 현장에서 활용할 수 있는 기술로 발전시키고자 한다.

Abstract: Green spaces in living areas are gaining attention for their potential to mitigate carbon emissions from urbanization. Accurate quantification of carbon sequestration in these spaces is crucial for their inclusion in forest carbon offset programs. Existing survey methods are limited by high costs and low accuracy. To overcome these limitations, precise carbon sequestration estimation using advanced digital technologies is essential. Accordingly, this study aimed to develop a precise tree measurement technique using LiDAR. For data acquisition, trees in a public garden in Eumseong-gun (N=26) and the Sejong National Arboretum (N=93) were repeatedly measured four times using drone-based LiDAR. The acquired data were then processed, analyzed, and compared with field measurements. As a result, comparison of diameter at breast height (DBH) revealed an R2 of 0.56 for the Eumseong-gun garden, indicating a tendency for overestimation. The Sejong National Arboretum showed a relatively high R² of 0.93, but with a somewhat elevated root mean square error (RMSE) of 1.78 cm. Comparing field measurements with LiDAR-derived above-ground biomass (AGB) estimates for the Eumseong-gun garden yielded R² values of 0.57 for the allometric equation and 0.24 for volume, indicating lower accuracy for volume-based estimations. Further refinement of LiDAR operation and data processing techniques is expected to reduce errors and improve accuracy.

Keyword: Neighborhood park, LiDAR, Drone

사사: 한국수목원정원관리원 내부과제(탄소흡수원 확충 지원 등 도시생물다양성 증진) 예산을 받아 수행한 결과입니다.