지상 LiDAR 시계열 데이터를 이용한 잣나무림의 개체목별
생장량 및 재적 변화 추정

이상진1*, 이정수1

(1강원대학교 산림경영학과)

Estimation of Individual Tree Growth and Volume Changes in a Pinus koraiensis Stand Using Multi-temporal Terrestrial LiDAR Data

Sang-Jin Lee1*, Jung-Soo Lee1

(1Department of Forest Management, Kangwon National University)

요약: 본 연구는 3개년 반복 측정한 지상 LiDAR 데이터를 활용하여 잣나무림 생장량 추정의 신뢰성을 평가하고자 수행되었다. 산림 탄소흡수량 모니터링에서 임목 생장 추정은 필수적이나, 전통적 현장조사는 시간·비용이 많이 소요되고 측정 오차가 크다는 한계가 있다. 지상 LiDAR 기술은 수간 구조를 정밀하게 측정할 수 있어 시계열 모니터링에 유리하나, 반복 측정을 통한 생장량 추정의 신뢰성 검증 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 2022년, 2024년, 2025년에 동일 대상지에서 취득한 지상 LiDAR 데이터를 이용하여 개체목별 흉고직경과 수고의 변화를 모니터링하고, 현장조사 결과와 비교하였다. 흉고직경 추정은 Circle Fitting, Ellipse Fitting, Convex Hull, B-Spline 등 4가지 방법을 비교한 결과 B-Spline이 가장 정확도가 높아 생장량 분석에 활용하였다. 분석 결과, 지상 LiDAR는 연간 약 0.3~0.5cm의 흉고직경 생장을 모니터링할 수 있었으며, 현장조사 대비 1cm 이내로 정확하게 추정되었다. 추정된 흉고직경과 수고를 이용하여 개체목별 재적을 산출한 결과, TLS 기반 재적은 현장조사 대비 평균 0.25m³ 이내의 차이를 보여 생장량 모니터링에 활용 가능함을 확인하였다. 본 연구는 지상 LiDAR 기반 시계열 모니터링이 임목 생장량과 재적 추정에 적용 가능함을 제시하며, 정밀 산림조사 및 탄소흡수량 모니터링 체계 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract: This study evaluated the reliability of growth estimation in Pinus koraiensis stands using terrestrial LiDAR data collected over three years. Tree growth estimation is essential for forest carbon sequestration monitoring; however, traditional field surveys are time-consuming, costly, and have large measurement errors. Terrestrial LiDAR can precisely measure stem structures for time-series monitoring, but reliability verification of growth estimation through repeated measurements remains insufficient. We monitored individual tree-level changes in diameter at breast height and tree height using TLS data acquired from the same site in 2022, 2024, and 2025, and compared results with field surveys. Among four diameter estimation methods, B-Spline showed the highest accuracy and was used for growth analysis. Results demonstrated that TLS could monitor annual diameter growth of approximately 0.3-0.5 cm with accuracy within 1 cm compared to field surveys, and individual tree volume showed differences within 0.25 m³ on average, confirming applicability for growth monitoring. This study demonstrates the applicability of TLS-based time-series monitoring for tree growth and volume estimation, contributing to establishing precision forest inventory and carbon sequestration monitoring systems.

사사: 본 연구는 산림청 「탄소흡수원 특성화 대학원 사업」의 지원으로 수행되었습니다.