근적외선 분광 기술을 이용한 토양 이화학적 성분 예측 모델의 검증 및 평가 = Verification and Evaluation of Soil Physicochemical Component Prediction Model Using Visible and Near-infrared Spectroscopy
저자
강세민 ( Se-min Kang ) ; 공리현 ( Li-hyeon Gong ) ; 김민지 ( Min-jee Kim ) ; 임경재 ( Kyoung Jae Lim ) ; 이동준 ( Dongjun Lee ) ; 모창연 ( Changyeun Mo ) 연구자관계분석
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학술지명
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발행연도
2020
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-주제어
자료형태
학술저널
수록면
217-217(1쪽)
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표토는 지구의 생물학적 토양 활동이 이루어지는 장소이자 중요한 환경 분야의 자원으로써 식량 및 에너지 생산, 수자원 보호 등 다양한 공익적 기능을 지니고 있다. 표토의 효율적인 활용을 위해서는 정기적인 모니터링을 통한 표토 상태의 측정 및 예측이 필요하며, 최근에는 가시·근적외선 분광법을 이용하여 비파괴적인 방법으로 신속하게 토양의 정성·정량적 분석을 하려는 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 빅데이터 기반 표토 환경 예측 기술 개발을 위해 가시·근적외선 분광법을 이용하여 표토 성분 예측 모델을 제시하고자 한다. 구체적으로 수변 및 상수원 보호 구역에서 채취한 토양 시료의 가시·근적외선 분광 스펙트럼과 표토의 이화학적 성분 값의 상관관계를 파악하고 다양한 스펙트럼 전처리 기법을 적용하여 전처리별 모델의 성능을 평가한다. 실험에 사용된 토양은 4대강 유역의 수변 및 상수원 보호 구역에서 채취하여 총 138개 토양 시료의 반사 스펙트럼을 측정하였다. 반사 스펙트럼은 470-2,500nm 파장 범위에서 측정하였으며, 부분 최소 제곱 분석(Partial Least Squares; PLS)은 토양의 이화학적 성분인 토양유기물(SOM)과 유기탄소량(Corg) 예측을 위해 사용하였다. 토양 성분 예측 모델의 정확도를 향상하고자 스펙트럼 데이터는 평활화, 1차 미분, 2차 미분, 정규화, MSC, SNV 등 데이터 전처리 기법을 적용하여 비교 분석하였다. 본 실험을 통해 표토의 스펙트럼 특성을 파악하고 근적외선 분광법을 이용하여 토양의 이화학적 특성을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 향후 표토 환경 관련 다양한 연구 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.
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