수목 다이어그램

수목(TREES) 패널은 항공영상에서 나무를 검출해 이어진 수관은 면으로, 나머지는 개체(원)로 출력합니다.

개요

대지분석에서 녹지는 보통 「공원녹지」 패널로만 표현됩니다. 이 패널은 도시계획시설로 지정된 공원과 녹지의 폴리곤입니다. 폴리곤은 땅의 용도를 나타내며 나무의 위치는 나타내지 않습니다. 공원 폴리곤 안의 잔디밭과 숲을 구분하지 않고, 폴리곤 밖의 가로수·중정 수목은 포함하지 않습니다.

보고서에서 가로수가 있는 길과 없는 길을 구분하려면 나무 자체의 위치가 필요합니다. 수목(TREES) 패널은 항공사진에서 나무를 직접 검출해 표시합니다.

계산 방법

입력 영상

한국판은 VWorld 항공영상을 씁니다. 대지분석 축척에서 화소 하나는 약 47cm이며, 수관 하나가 10~20픽셀로 잡힙니다. 나무 한 그루를 개체로 구분할 수 있는 해상도입니다. 반경 300m 모자이크는 2초 안에 완성됩니다.

식생 판별

식생 검출의 표준적인 방법은 초록 지수(ExG, VARI 같은 G−R 계열)입니다. 초록 채널이 빨강 채널보다 얼마나 높은지를 재는 방식입니다. 이 방법은 VWorld 영상에 쓸 수 없습니다. 나무가 거의 없는 명동의 G−R 중앙값이 +23이고 남산 숲이 +24입니다. 영상 전체에 초록빛이 깔려 있어(색 보정 과정에서 생긴 전역 캐스트로 추정) 회색 노면도 초록으로 분류됩니다. 절대 임계값을 적용하면 명동이 식생 40%로 나옵니다.

식생은 HSV 색공간에서 판별합니다. 아래 두 조건을 모두 만족하는 화소만 식생으로 봅니다.

회색 노면은 초록 캐스트가 있어도 채도가 낮아 제외되고, 잎은 캐스트와 관계없이 채도가 높습니다. 이 기준으로 계산한 식생 비율은 아래와 같으며, 순서와 크기 모두 타당합니다.

건물·수면 마스킹

색만으로 판별하면 녹색 방수페인트 옥상과 녹조 낀 수면이 나무로 잡힙니다. 두 대상은 스펙트럼으로 구분하기 어려우므로 건물 발자국과 수면 폴리곤으로 지웁니다.

명동은 개체 수가 895에서 584로 줄었습니다(줄어든 개체는 옥상 위 검출). 한강 반포는 검출의 절반이 수면이었습니다. 마스킹으로 함께 지워지는 실제 나무는 가로수 4,506그루 중 11그루(0.2%포인트)입니다. 가지가 지붕을 덮은 나무가 빠지는 영향은 실측상 무시할 수 있는 수준입니다.

면과 개체

검출된 화소를 모두 점으로 찍으면, 최소 간격을 두고 점을 고르는 알고리즘이 이어진 숲에서 점을 격자처럼 규칙적으로 배열합니다. 실제로는 없는 규칙성이 도판에 나타납니다.

이를 피하기 위해 12m 창에서 수관 밀도가 0.7을 넘는 곳은 이어진 수관(면)으로, 나머지만 개체(원)로 그립니다. 수림대는 면, 가로수는 개체로 그리는 도면 관행과 같은 방식입니다. 개체 원의 반지름은 네 방향으로 식생이 이어지는 길이에서 재며, 1.2~6m 범위입니다. 렌더 시간은 0.2~0.5초입니다.

열쾌적 지도와의 공유

수목 검출 코드는 한 곳에 있으며, 열쾌적 지도의 수관 그늘도 같은 검출 결과를 씁니다. 한쪽만 고치면 다이어그램과 열쾌적 지도가 어긋나기 때문입니다. 열쾌적 지도는 검출된 위치에 높이 8m를 가정해 그림자를 드리웁니다. 이 가정은 열쾌적 문서에서 설명합니다.

검증 결과

서울(VWorld RGB 영상)

재현율은 검출 결과를 서울시 가로수 위치정보(2026년, 287,635그루)와 대조해 잰 값입니다. 등록 가로수 위치 ±3m 안에 검출이 있으면 검출한 것으로 집계합니다.

누락되는 나무는 그늘에 든 나무와 채도가 낮은 나무입니다. 채도 문턱을 낮추면 재현율은 84%까지 오르지만, 명동 수관 비율이 5.7%에서 14.6%로 늘어 회색 노면과 그늘이 함께 검출됩니다. 색 정보만으로는 재현율과 오탐을 함께 개선할 수 없으므로 문턱은 그대로 두고 이 한계를 명시합니다.

가로수 대장은 공공누리 4유형(상업적 이용·변경 금지)이므로 검증에만 쓰며 서비스에는 포함하지 않습니다. 도판에 표시되는 나무는 모두 항공영상에서 검출한 것입니다.

뉴욕(NAIP 근적외선 영상)

미국 뉴욕판은 같은 패널을 다른 방법으로 만듭니다. NAIP 항공영상에 근적외선 밴드가 있기 때문입니다. 잎은 광합성에 쓰기 위해 빨간빛을 흡수하고, 광합성에 쓰지 않는 근적외선은 거의 모두 반사합니다. 따라서 근적외선 영상에서 나무는 하얗게, 아스팔트는 어둡게 나타납니다. 이 대비를 수치로 나타낸 값이 NDVI(정규식생지수)입니다.

뉴욕시 2015 가로수 총조사 3,497그루와 대조한 재현율은 86%입니다. 오탐은 타임스스퀘어 1.6%, 허드슨강 0.0%로 낮습니다. 한국과의 차이 16%포인트는 근적외선 밴드가 없어서 생기는 차이입니다.

제한 사항

나무 높이

항공사진으로는 나무의 위치만 알 수 있고 높이는 알 수 없습니다. 지형 자료가 맨땅 표고(DEM)이므로 표고에서 수관고를 분리할 수도 없습니다.

촬영 시기

낙엽기에 촬영된 영상에서는 나무를 통째로 놓칩니다. 결과는 VWorld가 해당 위치를 촬영한 시기에 따라 달라지며, 촬영 시기는 확인할 수 없습니다. 활엽 가로수 한 줄이 통째로 비어 있으면 낙엽기 촬영본일 가능성이 있습니다.

나무와 잔디의 구분

나무와 잔디를 확실히 구분하지 못합니다. 채도가 높은 잔디밭은 이어진 수관(면)으로 검출될 수 있습니다.

한국의 근적외선 영상

현재 한국에서 공개 API로 쓸 수 있는 근적외선 영상은 없습니다. 확인한 자료는 다음과 같습니다.

미국 내 적용 지역

미국판 수목 패널은 뉴욕시·LA시·샌프란시스코·보스턴에서는 항공사진 검출을, 워싱턴 DC에서는 시가 측량한 2020년 수관(1m)을 그립니다. DC 항공사진은 높은 건물의 긴 그림자를 나무로 읽어(공식 토지피복과 화소 단위로 대조하니 다운타운 25% 대 10%) 측량 수관으로 바꿨습니다. 시 자료는 DC 경계에서 끝나므로, 대지 원이 메릴랜드·버지니아로 넘어가면 그 부분은 다른 도시와 같은 항공사진 검출로 채우고 도판 출처에 둘 다 적습니다. 시카고·마이애미는 가로수 목록으로 한 그루씩 맞춰 볼 수 없어 수관 지도와 대조했습니다 — 시카고는 시카고 지역 나무 이니셔티브(CRTI)의 인구조사 구역 수관 비율과 12개 구역 안에서 비교해 평균 2.8%p 차이(11곳이 5%p 안, 브론즈빌 한 곳만 +11%p), 마이애미는 카운티 2023년 수관(카운티 항공사진에서 딴 윤곽)과 비교해 8곳 합 15.8% 대 15.2%, 카운티 수관의 96%가 우리 검출에서 3m 안에 있습니다(브리켈·다운타운 고층 주변은 그림자 탓에 2~5%p 많음). LA는 시 가로수 목록(StreetsLA, 빈 나무 구덩이 제외)과 같은 방식(±3m)으로 8개 동네 2,224그루를 대조해 재현율 84.5%를 확인한 뒤 켰습니다(다운타운 69% ~ 실버레이크·베니스·셔먼오크스 93%). 샌프란시스코는 시 가로수 목록(DataSF)과 같은 방식으로 8개 동네 4,144그루를 대조해 재현율 89.2%를 확인한 뒤 켰습니다(소마 82.5% ~ 퍼시픽하이츠 95.1%). 보스턴은 시 가로수 목록(Analyze Boston BPRD Trees, 빈 자리·그루터기 제외)과 같은 방식으로 8개 동네 2,440그루를 대조해 재현율 86.4%를 확인한 뒤 켰습니다(로슬린데일 73.0% ~ 백베이 92.7%). NAIP은 주·연도마다 촬영 조건이 달라 같은 문턱이 통한다는 보장이 없으므로, 다른 도시는 그 도시의 지상 자료로 대조하기 전에는 켜지 않습니다. 댈러스는 시가 공개한 약 0.3㎢ 육각형별 수관 비율과 육각형 안에서 비교했습니다 — 수관 사분위마다 3칸씩 무작위로 고른 24칸에서 평균 +1.8%p, 절대 3.9%p(18칸이 5%p 안, 서댈러스 공업지대 두 칸이 +9·+13%p)였고, 다운타운·업타운 고층 6칸은 −1.9%p로 그림자를 나무로 읽지 않았습니다. 시 수관 자료의 촬영 연도는 밝혀져 있지 않습니다. 휴스턴은 시 가로수 목록(현존·죽은 나무 제외)과 같은 방식(±3m)으로 8개 동네 5,416그루를 대조해 재현율 91.0%를 확인했고(다운타운 73.5% ~ 마이어랜드 99.5%), 다운타운 검출을 항공사진 위에 겹쳐 고층 그림자를 나무로 칠하지 않는 것도 확인했습니다. 덴버는 다른 도시와 같은 문턱으로는 시 2020년 동네별 수관보다 평균 6%p쯤 높게 나왔습니다(주택가 마당 잔디). 그래서 덴버만 잔디 거르기를 더 세게 걸었고, 맞출 때 쓰지 않은 13개 동네에서 평균 +0.8%p, 절대 2.5%p(가장 크게 어긋난 콩그레스파크 −6.3%p), 시 나무 목록 9,322그루 대조 재현율 92.5%를 확인한 뒤 켰습니다. 시애틀도 같은 문턱으로는 시 2021년 인구조사 구역 수관보다 평균 12%p쯤 높게 나와(잔디·운동장·골프장) 시애틀용 잔디 거르기를 따로 맞췄고, 맞출 때 쓰지 않은 28개 구역에서 평균 +1.1%p, 절대 2.7%p, 시 가로수(지름 6인치 이상) 대조 재현율 96.3%를 확인한 뒤 켰습니다. 미니애폴리스는 시 가로수 목록이 2012년 것이라, 메트카운슬의 2021년 커뮤니티별 수관(위성 10m 자료를 1m 지도로 보정)과 비교해 평균 +2.7%p, 절대 3.0%p를 확인하고 기본 설정 그대로 켰습니다(밀집 지역이 5~7%p 높게 나옵니다).

자료 출처

관련 문서

• 열쾌적: 같은 수목 검출 결과로 수관 그늘 계산(높이 8m 가정)

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