국립환경연구소는 아사히해양주식회사와 공동으로 산호초 및 조장(algal bed) 등이 분포하는 얕은 해역을 효율적으로 조사하는 시스템 “얕은 해저 관측시스템”을 개발하였다.

 

본 시스템은 하이비전 수중 카메라와 GPS 및 자세 센서를 소형 부유 보트에 탑재한 관측시스템과 새롭게 개발한 화상해석방법으로 구성되어 있다.

 

잠수에 의한 조사를 수행하지 않고 얕은 해역의 해저지형 및 산호 등의 입체적 형상 계측과 해저의 관측 대상에 지리 좌표를 부여할 수 있는 세계에서도 드문 시스템이다.

최근 산호의 백화 및 사멸, 조장의 쇠퇴 등 얕은 해역의 생태계 변화가 관찰되고 있으며, 동일한 해역을 반복하여 상세하게 조사하여 변화를 정량적으로 밝혀냄으로써 원인을 규명할 필요성이 높아지고 있다.

 

기존 얕은 해역 해저의 상세한 관측은 스노클링(snorkeling) 및 잠수조사에 의해 실시되고 있으며, 광역을 대상으로 한 조사에는 한계가 있었다. 또한 수중에서는 GPS 등 위성측위시스템을 이용할 수 없기 때문에 관측대상의 정확한 측위가 곤란하며, 이것이 반복조사의 방해가 되었다.

 

따라서 산호초 및 조장 등 얕은 해역의 생태계에서는 해저지형 및 산호와 조장의 3차원 형상과 현존량의 파악 및 서식위치의 추정과 경년적인 변화에 관한 정보가 부족한 상태이다.

따라서 (1) 군체의 판별을 가능케 하는 고해상도 영상의 촬영, (2) 스테레오 해석에 의한 해저 지형 및 생물의 3차원 정보와 현존량의 취득, (3) 생물의 서식위치를 추정하기 위한 지리 좌표의 부여, (4) 촬영 영상을 접합하여 상세하고 3차원적인 얕은 해저의 광역 영상의 작성 등 반복 조사를 실시하여 변화를 정량적으로 밝혀낼 수 있는 관측시스템의 개발이 필요하게 되었다.

본 시스템은 소형 부유 보트의 좌우에 배치한 수중 비디오카메라로 해저를 촬영한다. 풀하이비전(1920×1080화소)의 비디오카메라를 이용하여 수심 5m 정도에서의 관측 시에는 1cm보다 상세한 해상도로 촬영이 가능하다.

 

또한 동일한 관측대상을 좌우하는 비디오카메라로 스테레오 촬영하여 대상의 3차원 형상을 수치화하고, 3차원 모델(DSM, Digital suface model)을 작성할 수 있게 되었다.

다음으로 비디오카메라의 촬영과 동기하여 GPS에 의한 위치좌표와 자세센서(자이로)에 의한 부유 보트의 기울기 정보를 수록하였다. DSM에 촬영 영상을 투영하여 3차원화하고 동시에 수록한 GPS 및 자세센서의 정보에 기초하여 3차원화한 영상에 경위도를 부여하였다. 소형 부유 보트에 시스템을 장착함으로써 소형 어선도 좌초 위험이 있는 상당히 얕은 해역에서도 관측이 가능하다.

지금까지 얕은 해저의 반복 조사에서는 GPS를 사용할 수 없기 때문에 조사대상을 특정짓기 위한 표식 등을 사용할 필요가 있었지만, 본 시스템에 의한 촬영 영상은 전체 화소에 위치정보를 부여하기 때문에 정확한 반복조사가 용이하게 된다. 또한 높이 정보도 동시에 얻을 수 있기 때문에 해저지형 및 산호, 해조 등의 3차원 형상과 현존량의 경년변화 추출도 용이하게 되었다.

앞으로 지구온난화로 주목을 받고 있는 산호초의 백화현상 및 재생 상황의 모니터링, 조장을 비롯한 얕은 해역의 어장평가, 하천과 호소의 바닥 조사, 그리고 수중 구조물의 점검 등에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

 

그리고 내비게이션 시스템의 탑재 등에 의해 자동항행과 관측을 수행하는 시스템으로 발전시켜 손쉬운 조사 및 모니터링을 가능케 할 것으로 기대된다.