근적외선 분광분석법을 이용한 작물 재배포장별 표토의 유기탄소 함량 예측을 위한 PLSR과 SVMR 모델 개발 = Development of PLSR and SVMR Model for Prediction of Organic Carbon Content in Crop Cultivated Field Using Near-Infrared Spectroscopy
저자
이재은 ( Jae-eun Lee ) ; 이혜인 ( Hye-in Lee ) ; 김민지 ( Min-jee Kim ) ; 양재의 ( Jae E Yang ) ; 모창연 ( Changyeun Mo )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2022
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
129-129(1쪽)
제공처
토양유기탄소는 토양 비옥도 유지 및 농업 생산능력에 중요한 역할을 하며 기후, 토지 사용, 농업시스템 등에 따라 함량이 변화한다. 토양유기탄소 손실은 농작물 생산량 감소를 야기시키므로 토양 유기탄소 함량을 보전하기 위해 그 함량을 파악하고 예측하는 것이 중요하다. 근적외선 분광법은 토양의 분광학적 특성을 이용하여 토양의 물리적 화학적 특성을 비파괴적으로 신속하게 측정할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 근적외선 분광법을 이용하여 각 작물의 재배포장의 토양 유기탄소 함량을 측정하기 위한 예측 모델을 개발하고자 한다. 실험에 사용된 토양 시료는 토성이 서로 다른 강원도 내 총 330 지역에서 수집하였다. 토양 시료들의 스펙트럼은 가시근적외선 (visible/near-infrared; VNIR) 영역인 500nm-1100nm 파장대에서 USB4000 Fiber Optic Spectrometer (Ocean Optics, Inc., USA)을 사용하여 측정하였고 근적외선(near-infrared; NIR)영역인 900nm-2500nm파장대에서 SM304(Korea Spectral Products, Kor.)을 사용하여 측정하였다. VNIR 및 NIR 파장 대역에서 토양 시료 당 3회씩 측정하고 일정시간 경과 후 3회 반복 수행하였다. 약 2,500개의 토양 스펙트럼을 획득하였으며 이 스펙트럼들을 작물 재배포장에 따라 분류하였다. 부분최소제곱회귀법(Partial Least Squares Regression; PLSR)과 서포트벡터머신(Support Vector Machine Regression; SVMR) 적용하여 각 작물 재배포장에 따른 토양유기탄소예측모델을 개발하였다. 각 작물별 스펙트럼 데이터의 전처리 적용 모델을 개발하여 최적 모델을 선정하였다. 토양 유기탄소 함량 예측 모델의 성능 평가는 결정계수(R2)와 평균 제곱근 오차(RMSE)를 사용하였다. 그 결과, 작물 재배포장별 유기탄소 예측 모델이 우수한 성능을 보였으며 추후 토양 성분 관리에 활용될 것으로 기대된다.
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