기후 변화로 인해 산림에 대한 위험이 커짐에 따라, 산림 관리자들은 산림 구조 모니터링과 산림 기능 관리를 개선하기 위한 방안으로 ‘ LiDAR ’ 데이터와 디지털 트윈을 활용하고 있다.

산림 구조에 대한 정확한 모니터링과 최적의 관리는 산림이 중요한 수문학적, 지구화학적, 생물다양성 기능을 지속적으로 수행하고 지속 가능한 목재 공급원으로서의 역할을 다할 수 있도록 보장하는 최선의 방법입니다. 그러나 산림 관리에 있어 산림 데이터를 수동으로 수집하는 것은 시간이 많이 소요되고 비용도 많이 듭니다. 일반적으로 생태학자들이 현장, 특히 외딴 지역에서 작업해야 하며, 데이터 수집에만 최대 6개월이 걸릴 수 있고, 분석에도 그와 동일한 시간이 추가로 소요됩니다. 데이터 수집 및 처리 기간 동안 산림 환경에는 많은 변화가 발생할 수 있어 데이터의 유용성이 떨어질 수 있습니다.

뉴사우스웨일스주 천연자원위원회(NRC)는 주 정부가 수로와 산림(주립 산림, 사유 원생림, 국유림 포함)을 관리할 수 있도록 증거에 기반한 자문을 제공하는 독립 기관입니다. NRC는 데이터 수집 속도를 높이고, 데이터 수집부터 실행 가능한 통찰력을 도출하기까지 소요되는 전체 시간을 단축하기 위해, 전문 인력이 현장에서 장시간 근무할 필요가 없는 대체 데이터 수집 방법을 모색하고자 했습니다.

2020년, 뉴사우스웨일스주 주지사는 산림 관리 의사결정을 위한 보다 탄탄한 근거를 마련하기 위한 이니셔티브인 ‘산림 모니터링 및 개선 프로그램’을 감독해 줄 것을 NRC에 요청했다.

이 프로그램의 일환으로, 그들은인터파인 이노베이션(InterpineInnovation)을선정해 뉴사우스웨일스주(NSW) 해안 지역에 위치한 15곳의 원생림 구역 중 한 곳에서 데이터를 디지털 방식으로 수집하도록 했다.

2021년 4월, 인터파인(Interpine)은 ‘ Hovermap ’LiDAR 자율 주행 및 매핑 장비를 뉴사우스웨일스주 해안 지역으로 가져가, 15개 토착림 중 18개 구역에 대한 기초 LiDAR 스캔을 실시했습니다.

인터파인(Interpine)은 가파르고 울창한 숲이 우거진 지형 등 접근이 어려운 외딴 지역에서도 데이터를 수집할 수 있는 기능을 갖춘 ‘ Hovermap ’를 2020년 9월에 도입했으며, 이 장비가 해당 업무에 가장 적합한 도구임을 확신했습니다.

Hovermap 이를 통해 Interpine 기술자는 단 10분 만에 산림 구역에 대한 포괄적인 LiDAR 스캔 데이터를 수집할 수 있었습니다.

“Hovermap 는 매우 풍부한 데이터를 신속하게 완벽하게 수집해 줍니다. 덕분에 당사는 고객들이 필요로 하는 정보를 명확하게 파악할 수 있도록 지원할 수 있습니다.”

수자나 곤살레스

인터파인 그룹 원격탐사 팀장 /LiDAR 엔지니어

산림 소유 현황에 대한 종합적인 파악

과거에는 주립 산림의 작은 구역에 대한 상세한 데이터를 확보하려면 생태학자들이 나무를 직접 측정하고 나무의 건강 상태와 관련된 다양한 지표를 기록해야 했습니다. 여기에는 나무의 높이, 지름, 수관 피복률, 수종 구성, 그리고 수확량을 산정하기 위한 나무의 부피 등이 포함되었을 것입니다. 이러한 데이터 수집 과정은 인적 오류나 누락의 위험이 있으며, 며칠이 걸릴 수도 있습니다.

인터파인(Interpine)의 한 기술자는 배낭형 3D 스캐너( Hovermap)를 사용하여 단 10분 만에 산림 구역의 상세한 3D 스캔 데이터( LiDAR )를 확보할 수 있었습니다. 이 스캔 데이터에 담긴 높은 수준의 세부 정보 덕분에 디지털 트윈을 생성할 수 있게 되었으며, 이는 생태학자들이 산림에 직접 발을 들이지 않고도 그 구성 요소를 철저히 파악할 수 있음을 의미합니다.

인터파인은 이전에 개발한 알고리즘을 활용해 데이터를 분석함으로써 나무를 탐지하고, 개별 나무를 분할하며, 줄기 추출 및 직경 프로파일을 도출했습니다. 이 회사는 경험이 풍부한 전문가를 참여시켜 알고리즘을 측정, 평가 및 훈련시킴으로써 이 AI를 지속적으로 개선하고 있습니다.

LiDAR 향후 산림 관리 지표에 활용될 데이터

NRC는 데이터 간의 연관성을 더 명확하게 파악하고, 식물상 구성 지표뿐만 아니라 구조적 복잡성 지표도 제공할 수 있는 보다 강력한 분석 시스템이 필요하다는 점을 인지하고 있다.

“환경 변화의 가속화로 인해 기존의 측정 기준을 보완할 수 있는 새로운 산림 기능 측정 기준을 마련해야 합니다.”라고 국가자원위원회 수석 고문 제프리 벨이 말했다.

NRC는 다양한 분야의 과학자들이 각기 다른 관점을 제시할 것이라는 점을 고려하여 해당 데이터를 공개했습니다.

제프리 씨는 “산림 모니터링 및 개선 프로그램의 핵심은 가능한 한 가장 효율적인 방식으로 데이터를 수집하고, 이를 대중화함으로써 산림 모니터링 방식을 재고하는 데 있다. 이를 통해 전 세계 연구자들이 해당 데이터를 분석하여 산림 구조를 측정하고 유지하기 위한 새롭고 더 나은 지표를 찾아내기를 기대한다”고 말했다.

“ Hovermap 가 수집하는 방대한 양의 데이터는 연구자들에게 훨씬 더 많은 연구 가능성을 열어줍니다. 이 시스템은 연구자들이 원하는 데이터는 물론, 아직 필요성을 깨닫지 못한 데이터까지 수집합니다.”

제프리 벨

국가자원위원회 수석고문

이 데이터를 전 세계 과학계와 공유하기 위해 NRC는‘지상 생태계 연구 네트워크(TERN)’에 협력을 요청했습니다. TERN은 국가 공동 연구 인프라 전략(NCRIS)의 일환으로, NCRIS를 기반으로 하는 TERN 현장 관측소, 연구 기관, 호주 주 및 연방 정부 기관에서 수집한 지상 생태계 데이터를 취합·정리하여 공개하는 프로젝트입니다. TERN은 관심 있는 당사자들이 최대한 많이 접근할 수 있도록 ‘ LiDAR ’ 데이터 세트를 .LAZ 형식으로 제공하고 있습니다.

NRS는 생태 지표, 구조적 복잡성, 수직적 복잡성 등을 포함하여 산림 모니터링 및 계획 전반에 걸쳐 적용될 수 있는 새로운 지표가 개발되기를 희망합니다.

해당 데이터를 확인하시려면TERN 데이터 검색 포털에서 찾아보실 수 있습니다.