LiDAR 기반 사철검은재나무 개체군의 수직 구조 및 개체 크기 분포 특성

변지은1*, 권신영1, 정세훈2, 윤석민1, 김윤영1, 최훈기1, 정지영3, 김상준1

(1국립수목원 산림생물보전연구과, 2(주)다온ECO, 3국립수목원 산림생물자원활용센터)

LiDAR Analysis of Vertical Structure and Size Distribution in Symplocos nakaharae Populations.

Ji-Eun Byun1*, Shin-Young Kwon1, Se-Hoon Jung2, Seok-Min Yun1, Yun-Young Kim1,

Hun-gi Choi1, Ji-Young Jung3, Sang-Jun Kim1

(1Forest Biodiversity Conservation Research Division, Korea National Arboretum,

2DaoneECO Co., Ltd., 3Forest Biological Resources Utilization Center, Korea National Arboretum)

요약: 사철검은재나무(Symplocos nakaharae)는 국내 거제시에만 자생하는 희귀식물 잠재후보종으로, 좁은 면적에 밀집 분포하며 도로 조경공사 및 임도 예취 등 인위적 훼손이 관찰되어 지속적인 모니터링이 필요하다. 본 연구는 LiDAR 기술을 활용하여 자생지 내 개체군의 수직 구조와 개체 크기 분포 특성을 정량적으로 파악하고자 하였다. 거제시 자생지 내 30×40 m 방형구를 설정하고 LiDAR 포인트클라우드 자료로부터 개체별 수고와 흉고직경(DBH)을 측정하였다. 수고 분포는 비대칭 분포를 보여 일부 우점 개체의 존재가 확인되었으며, sub-plot별 평균·최대 수고 비교와 구조적 높이 갭(Max-Mean) 분석을 통해 밀집 개체군 내에서도 구조적 이질성이 나타났다. LiDAR DBH는 줄자 측정값과 매우 높은 일치도(r=0.981, RMSE 0.98 cm, MAE 0.42 cm)를 보였으나 평균 0.41 cm 높게 측정되는 일관된 경향이 확인되어 장기 모니터링 시 보정 계수로 활용하여 정확도를 높일 수 있다. Σ(DBH×Height) 히트맵 분석 결과 큰 개체가 집중된 구획과 개체가 부재한 구획을 명확히 구분할 수 있었으며, 이는 환경 변화에 따른 구조 변화 감지 및 우선 모니터링 구획 설정에 활용 가능하다. LiDAR 기반 접근은 매목조사의 한계를 보완하며 개체군 구조를 비파괴적으로 반복 측정·정량화할 수 있어 희귀식물 자생지의 장기 모니터링과 효과적인 보전 관리에 기여할 수 있다.

Abstract: Symplocos nakaharae, a potentially rare plant species endemic to Geoje-si, Korea, occurs in small, densely concentrated areas affected by anthropogenic activities, such as roadside landscaping and forest road mowing. This study utilizes LiDAR technology to quantify the vertical structure and size distribution of S. nakaharae populations. We measured individual tree heights and diameters at breast height (DBH) within a 30×40 m plot using LiDAR point cloud data. Our results indicate an asymmetrical height distribution, suggesting the presence of dominant individuals, along with significant structural variability highlighted by mean and maximum heights and structural height gaps across sub-plots. LiDAR-derived DBH demonstrated a strong correlation with direct measurements (r = 0.981, RMSE = 0.98 cm, MAE = 0.42 cm), although it was consistently 0.41 cm greater, indicating a need for calibration to improve long-term monitoring accuracy. Furthermore, heatmap analysis of Σ(DBH×Height) effectively identified areas with concentrated large individuals, aiding in the detection of structural changes and prioritization of monitoring efforts in response to environmental shifts. The application of LiDAR not only enhances traditional survey methods but also supports non-destructive, repeatable assessments, greatly improving long-term monitoring and conservation management of rare plant habitats.

사사: 본 연구는 국립수목원의 연구개발사업 “국가 희귀·특산식물의 보전 및 관리 체계화 연구(KNA 1-4-3-25-7)”에 의하여 수행되었음.