시계열 위성영상의 분광 정보를 이용한 국내 산림지역의

수목 종 다양성의 변화 추정

이다은1*, 최혜영1

(1서울대학교 농림생물자원학부)

Temporal Dynamics of Tree Species Diversity

in South Korean Forests from Time-Series Satellite Spectral Data

(Da-eun Lee1, Hyeyeong Choe1)

(1Department of Agriculture, Forestry and Bioresources, Seoul National University)

요약: 산림청은 전국 산림을 조사하고 평가하여 산림정책의 근간이 되는 산림기본통계 기초자료를 확보하기 위해 2006년부터 국가산림자원조사를 실시 중이다. 이 연구에서는 국가산림자원조사에서 제공하는 표본점별 입목 자료와 위성영상 간의 관계를 활용하여 전국 산림의 수목 종 다양성을 예측하고자 한다. 수목 종 다양성 평가는 5-7차 국가산림자원조사 자료를 이용해 Shannon-Wiener 지수를 계산하였다. 또한 각 표본점에 대해 흉고단면적 합을 계산하여 두 변수의 높고 낮음을 기준으로 총 네 개의 그룹으로 표본점을 분류하였다. 설명변수로는 국가산림자원조사 기간에 촬영된 Landsat 위성영상의 6개 반사율 밴드와 이를 이용해 산출한 5개 식생지수를 사용하여 수목 종 다양성과의 관계를 모델링하였다. 이를 통해, 산림자원조사가 이루어지지 않은 지역의 그룹을 추정하고, 2006년에서 2020년까지 15년간 우리나라 산림의 수목 종 다양성의 변화를 시계열적으로 평가하였다. 연구 결과, 두 변수 모두 값이 큰 그룹의 비중이 전반적으로 증가하였으며, 15년 기간 동안 후반부에 해당 그룹의 증가 경향이 특히 뚜렷하게 나타났다. 이 연구는 연속적인 시계열 모니터링을 통해 역동적인 수목 종 다양성의 변화를 탐지할 수 있는 가능성을 제시한다.

Abstract: Since 2006, the Korea Forest Service has been conducting the National Forest Inventory (NFI) to obtain foundational statistical data on national forests, which serve as the basis for forest policy. This study aims to predict tree species diversity across the country by leveraging relationships between plot-level tree measurements from the NFI and satellite imagery. Tree species diversity was evaluated by calculating the Shannon–Wiener index using data from the 5th–7th NFI. For each sample plot, the sum of basal area at breast height was also computed, and sample plots were classified into four groups based on whether both variables (diversity index and basal area sum) were high or low. As explanatory variables, six spectral reflectance bands from Landsat satellite imagery acquired during the survey periods and five vegetation indices derived from those bands were used to model relationships with tree species diversity. Using these models, we classified forest areas where NFI had not been conducted into four groups and assessed time-series changes in tree species diversity across national forests from 2006 to 2020. The results indicate a general increase in the proportion of plots belonging to the group characterized by high values in both variables, with a particularly pronounced upward trend during the latter part of the 15-year period. This study demonstrates the potential for detecting dynamic changes in tree species diversity through continuous time-series monitoring.

사사: 본 연구는 정부(과학기술정보통신부 및 산림청)의 재원으로 한국연구재단(No. RS-2023-00277059) 및 산림청(No. RS-2024-00404133)의 지원을 받아 이루어진 것임.