세종2호로 관측한 우즈베키스탄 타슈켄트 -분광분석을 통한 농경지 분류

1. 우즈베키스탄 타슈켄트

우즈베키스탄의 수도 타슈켄트 및 동부 외곽 지역은 톈산산맥에서 발원하는 치르치크강 수계가 형성한 비옥한 오아시스 지대에 위치한다. 이 지역은 예로부터 잘 갖춰진 인공 관개 수로망을 바탕으로 목화, 밀, 과수 및 채소류를 주로 생산하며 우즈베키스탄 수도권의 핵심 식량 공급원이자 대표적인 정주형 경작지 역할을 담당해 왔다.

그러나 최근 인구 증가 및 급격한 산업화로 인한 도심 과밀화 현상이 심화됨에 따라, 우즈베키스탄 정부는 타슈켄트 동쪽 치르치크강과 코라수브강 사이 약 20,000ha 규모의 농경지를 대상으로 '뉴 타슈켄트' 대형 신도시 개발 프로젝트를 추진하고 있다.

이로 인해 전통적 농업 지대였던 공간이 주거·상업·행정지구로 급격히 재편되고 있으며, 부지 조성 및 공사 진행에 따른 경작 중단과 토지 유휴화가 광범위하게 나타나고 있다. 아울러 기후 변화와 맞물린 농업용수 부족 문제가 대두되면서, 실제 경작이 이루어지는 농경지와 방치되거나 개발 대기 중인 미재배 농경지(휴경지 및 나지) 간의 구분이 모호해지는 공간적 변화를 겪고 있다.

따라서 해당 지역은 중앙아시아 반건조 기후 특성상 관개 농업의 식생 변화와 급격한 도시화에 따른 토지 이용 전환이 동시에 관찰되는 대표적인 공간으로, 위성 데이터 기반의 정밀한 농경지 모니터링이 매우 시급한 실정이다.

[세종2호 (2026-07-03)]

2. 분광지구 산출 및 정규화

   
   

타슈켄트 연구 대상지 내 재배 및 미재배 농경지를 정밀하게 분류하기 위해 다중 분광지수 기반의 가중 합성 및 Otsu 자동 임계화를 연계한 기법을 적용하였다.

먼저 위성 영상으로부터 식생 및 수분 상태를 반영하는 총 7가지 분광지수(NDVI, MSAVI2, GNDVI, NDWI, NDRE, NDI45, CIre)를 산출하였다. 산출된 각 지수 데이터는 대상 지역 내부 화소값의 이상치 영향을 최소화하기 위해 상·하위 2~98 백분위수를 기준으로 0에서 1 사이의 범위로 정규화를 수행하였다.

3. 지수 그룹화 및 가중 합성

단일 분광지수 사용 시 발생할 수 있는 정보의 중복성을 배제하고 식생 특성을 다각도로 반영하기 위해, 7개 분광지수를 정보 축에 따라 3개 그룹으로 분류한 후 가중 합산하여 최종 통합 점수를 산출하였다.

특히, 대상지의 최대 생육기인 7월 초 영상에서는 엽록소 농도 증가로 인해 대표적 식생지수인 NDVI의 포화 현상이 발생할 수 있다. 이를 보완하고자 엽록소 함량 변화에 민감한 적색 경계그룹에 가장 높은 가중치를 부여함으로써 통합 점수의 식생 변별력을 극대화하였다.

그룹	구성 지수	정보 축	가중치
녹색량	NDVI, MSAVI2	RED/NIR	0.25
녹색 밴드	GNDVI, NDWI	GREEN/NIR	0.20
적색 밴드	NDRE, NDI45, CIre	적색 경계	0.55

4. 임계값 결정 및 분류

재배지와 비재배지를 구별하기 위해 Otsu 이분법 적용하여 클래스 간 분산이 최대가 되는 0.4786의 임계값을 도출하고 분류를 수행하였다. Otsu 임계화 기법은 별도의 학습표본이 필요치 않으며 데이터 자체의 상대적 분포 구조만을 활용하므로, 방사보정이 적용되지 않은 영상 상태에서도 안정적인 분류가 가능하다는 장점이 있다. 분류 결과에 존재하는 미세한 노이즈를 제거하고 정제된 농경지 경계를 추출하기 위해 후처리 과정을 거쳤다. 먼저 3☓3 다수결 필터를 2회 적용한 후, 25화소 미만의 소규모 패치를 제거하였다.

5. 분석 결과

관심 영역 내 총 23,197,917개의 유효 화소 중 수체를 제외한 22,733,961개 화소(98.0%)를 최종 분석 대상으로 설정하였다. 이후 생성된 폴리곤 10,886개 중 소면적 필지 1,735개를 정제하여 총 9,151개를 최종 농경지 객체로 산출하였다.

분석 대상 농경지(총 52,958.77ha) 중 실제 작물이 재배 중인 면적은 36.5%(19,331.13ha)로 나타났으며 나머지 63.5%(33,627.64ha)는 미재배(비경작) 상태로 분류되었다.

이는 대상지 내 상당수 농경지가 휴경 상태이거나 뉴 타슈켄트 개발 사업 등 도시화 진행에 따라 경작이 중단되었음을 정량적으로 보여준다. 공간적 특성을 분석한 결과, 재배지는 필지당 평균 면적이 2.89ha로 비교적 영세하고 세분화된 구조를 보였다.

치르치크강 유역의 인공 관개 수로망을 따라 정교하게 구획된 정주형 경작지의 특성이 반영된 결과이다. 반면, 비재배지는 필지당 평균 면적이 13.69ha로, 재배지에 비해 약 4.7배 큰 대규모 연속 패치 형태를 띠었다. 이러한 결과는 소규모 필지 단위로 관리되는 관개 경작지와 광역적으로 방치되거나 개발 예정지로 대기 중인 비경작지 간의 공간 구조적 차이가 확연함을 시사한다.

구분	필지 수	면적 (ha)	비율 (%)	평균 필지 면적 (ha)
재배 농경지	6,695	19,331.13	36.5	2.89
비 재배 농경지	2,456	33,627.64	63.5	13.69
합계	9,151	52,958.77	100.0	5.79

6. 종합 및 향후 전망

위 영상 분석을 통해 재배지는 관개 수로를 따라 소형 필지로 세분화되어 있는 반면, 비재배지는 대규모 광역 패치 형태로 존재하는 것으로 나타났다. '뉴 타슈켄트' 신도시 개발 및 도시화 진행에 따른 농경지 유휴화 및 토지 이용 전환 현상이 공간적으로 확연하게 나타나고 있음을 확인할 수 있다.

향후 세종 위성 기반의 다중 시계열 모니터링을 수행함으로써 건조 지역 관개 농경지의 계절별 작물생육 변화를 실시간으로 추적하고, 도시 확장에 따른 유휴 농지의 공간적 확산 패턴을 파악함으로써 중앙아시아 지역의 식량 안보 확보 및 지속 가능한 토지 이용 계획 수립을 위한 핵심 기초 자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.