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MODIS NDVI 및 기후정보 활용 산림생태계의 기후변화 민감성 분석

Analysis of Climate Change Sensitivity of Forest Ecosystem using MODIS Imagery and Climate Information

송봉근 ( Bong-geun Song ) , 박경훈 ( Kyung-hun Park )
  • : 한국지리정보학회
  • : 한국지리정보학회지 21권3호
  • : 연속간행물
  • : 2018년 09월
  • : 1-18(18pages)

DOI

10.11108/kagis.2018.21.3.001


목차

서 론
연구 방법
결과 및 고찰
결 론
REFERENCES

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본 연구는 공간분석기법을 활용하여 6개 국립공원지역을 대상으로 기후변화에 따른 산림생태계 민감성을 분석하였다. 분석방법은 공간해상도 1km×1km와 16일 단위의 MODIS NDVI와 기상청 남한상세 기온자료를 활용하여 시계열 분석 및 상관분석을 통해 도출하였다. 기후변화에 가장 민감한 지역은 평균 상관계수가 가장 높은 지리산 국립공원(r=0.434)과 설악산 국립공원(r=0.415)으로 나타났다. 기후변화에 의한 산림생태계의 민감성은 국립공원 내 식생유형 및 서식지의 특성 등에 따라 상이한 것으로 나타났다. 특히 한라산 국립공원의 구상나무 군락지에서는 기온이 증가하는 반면, 식생지수는 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 구상나무가 기후변화에 취약한 종임을 선행연구와 비교를 통해 증명되었다. 이와 같은 결과는 향후 산림생태계 보호를 위한 기후변화 대응 및 적응정책을 마련하는데 기초적인 자료로 활용될 것으로 판단된다.
The purpose of this study is to analyze sensitivity of forest ecosystem to climate change using spatial analysis methods focused on 6 national parks. To analyze, we constructed MODIS NDVI and temperature of Korea Meteorologic Administration based on 1km spatial resolution and 16 days. And we conducted time-series and correlation analysis using MODIS NDVI and temperature. A most sensitive region to climate change is Jirisa National Park(r=0.434) and Seoraksan National Park(r=0.415), there is the highest mean correlation coefficient. The sensitivity of forest ecosystem varied according to habitat characteristics and forest types in national park. In Abies koreana of Hallsan Nation Park, temperature has raised, but NDVI has decreased. these results will be based data of climate change adaption policy for protecting forest ecosystem.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2018-500-003801118

간행물정보

  • : 공학분야  > 토목공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1226-9719
  • : 2287-6952
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1998-2021
  • : 1150


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1MODIS NDVI 및 기후정보 활용 산림생태계의 기후변화 민감성 분석

저자 : 송봉근 ( Bong-geun Song ) , 박경훈 ( Kyung-hun Park )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 1-18 (18 pages)

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본 연구는 공간분석기법을 활용하여 6개 국립공원지역을 대상으로 기후변화에 따른 산림생태계 민감성을 분석하였다. 분석방법은 공간해상도 1km×1km와 16일 단위의 MODIS NDVI와 기상청 남한상세 기온자료를 활용하여 시계열 분석 및 상관분석을 통해 도출하였다. 기후변화에 가장 민감한 지역은 평균 상관계수가 가장 높은 지리산 국립공원(r=0.434)과 설악산 국립공원(r=0.415)으로 나타났다. 기후변화에 의한 산림생태계의 민감성은 국립공원 내 식생유형 및 서식지의 특성 등에 따라 상이한 것으로 나타났다. 특히 한라산 국립공원의 구상나무 군락지에서는 기온이 증가하는 반면, 식생지수는 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 구상나무가 기후변화에 취약한 종임을 선행연구와 비교를 통해 증명되었다. 이와 같은 결과는 향후 산림생태계 보호를 위한 기후변화 대응 및 적응정책을 마련하는데 기초적인 자료로 활용될 것으로 판단된다.

2기상자료기반 다중선형회귀분석에 의한 농업용 저수지 월단위 저수율 예측 및 저수지 가뭄지수(RDI) 추정

저자 : 이지완 ( Ji-wan Lee ) , 김진욱 ( Jin-uk Kim ) , 정충길 ( Chung-gil Jung ) , 김성준 ( Seong-joon Kim )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 19-34 (16 pages)

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본 논문의 목적은 농업용 저수지 저수율 계측자료와 기상인자와의 다중선형회귀분석을 통해 저수율 예측 월단위 회귀식을 산정하는데 있다. 2002년부터 2016년까지의 한국농어촌공사 저수지 3,067개에 대한 저수율 관측자료와 기상청 63개 지점 관측자료를 수집하여 저수율 예측 다중선형 회귀식을 도출하였으며, 개발된 월별 회귀식에 대한 R2는 0.51~0.95로 분석되었다. 또한 회귀식의 적용성 평가를 위해 9개 대표저수지에 대해 관측값과 비교한 R2는 0.44~0.81로 나타났다. 회귀식을 이용하여 평년(1976-2005) 대비 저수지 가뭄지수(Reservoir Drought Index, RDI)를 산정하여 ROC 분석을 수행한 결과, 극심한 가뭄의 경우 2년(2015~2016) 평균 적중률은 0.64로 겨울의 적중률이 0.70으로 가장 높았고, 여름의 적중률이 0.58로 가장 낮게 나타났으며, 봄과 가을의 적중률은 각각 0.59, 0.68로 분석되었다. 본 연구에서 도출한 회귀식은 가용한 관측자료 및 1~3개월의 장기 기상전망자료 기반의 월단위 저수율 전망자료 생산이 가능하므로, 이를 기반으로 농업가뭄 전망정보의 생산이 가능할 것으로 판단된다.

3무인항공사진측량 기법을 적용한 수고 산정 연구

저자 : 방대식 ( Dea-sick Bang ) , 이동국 ( Dong-gook Lee ) , 양승룡 ( Sung-ryong Yang ) , 이현직 ( Hyun-jik Lee )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 35-47 (13 pages)

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수고는 산림과 관련된 다양한 업무에서 매개변수로 사용되는 정보이다. 특히 맞춤형 조림지도 제작과 같은 산림관련 주제도 제작에 이용된다. 이러한 수고 정보를 산정하기 위해서 기존에는 현장조사나 항공사진의 도화방식으로 수행하였다. 그러나 많은 시간과 비용이 투자된다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2년 주기로 촬영되는 항공사진을 이용한 수목의 수고를 산정하는 방안을 제시하고자 하였다. 이에 무인항공사진측량을 통한 수고 산정 방안을 검증하고, 무인항공사진 및 항공사진 DB에 무인항공사진측량 기법을 적용하여 생성된 산출물을 이용해 수고를 산정하였다. 산정된 수고를 비교한 결과 본 연구에서 제시한 수고 산정 방안이 효율적인 것으로 판단되며, 항공사진 DB의 활용성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다.

4대룡산 토석류 특성 분석 및 위험지역 예측에 관한 연구

저자 : 최영남 ( Young-nam Choi ) , 이형호 ( Hyung-ho Lee ) , 유남재 ( Nam-jae Yoo )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 48-62 (15 pages)

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본 연구에서는 2013년 7월 강원도 춘천시와 홍천군에 위치한 대룡산에서 발생한 토석류 산사태 현장 51개소를 조사하고 강우와 현장조사 자료를 바탕으로 토석류의 거동특성을 분석하였다. 사면형과 계곡형 토석류에 따라 발생부와 퇴적부의 위치 및 경사 그리고 침식 폭 및 두께를 토석류 전 구간에 대해 조사하였다. 또한, 1:5,000의 수치지형도를 통해 대룡산의 DEM(Digital Elevation Model)을 구축하고 SINMAP(Stability INdex MAPping)을 이용하여 산사태 위험도를 평가하고 실제발생 위치와 비교 분석하였다. 분석결과 사면형 토석류는 위험지역과 실제발생 위치가 유사한 것으로 나타났으며, 계곡형의 경우 SINMAP(Stability INdex MAPping)계산상 계산되는 지형학적 습윤지수를 통해 발생위치를 추정하였다. 또한, 미국 NRCS에서 제안한 매개변수 투수량계수/지하수함양률(T/R)에 대한 4가지 조건별 해석 결과 현장조사 결과와 다소 차이를 보였으며, 투수량계수/지하수함양률(T/R)의 값이 작을수록 위험도가 높게 나타나는 경향을 보였다.

5방범용 CCTV 설치로 인한 경제적·공간적 효과분석

저자 : 허선영 ( Sun-young Heo ) , 문태헌 ( Tae-heon Moon ) , 김주영 ( Ju-young Kim )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 63-75 (13 pages)

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본 연구는 한국의 S시를 대상으로 CCTV 설치로 인한 경제적 및 공간적(범죄전이 및 확산) 차원에서 긍·부정적 효과를 실증 분석하였다. CCTV 설치(2012년, 2013년)로 인한 경제적인 효과측면에서 CCTV 설치 비용, 범죄건수, 건당 범죄비용을 사용하여 비용편익분석을 실시하였다. 분석결과 2012년은 1.34(34%)의 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 이 결과는 미국의 사례(비용효과성 1.49)와 비교하여 다소 낮은 수준이지만 한국의 사례(비용효과성 1.32)보다는 조금 높게 나타나 사례지역의 경우 CCTV신규 설치가 범죄감소를 통해 투입예산 대비 경제적 이윤효과를 얻고 있다는 증거를 보여준다. 하지만 2013년의 경우는 경제적 이윤효과가 없는 것으로 분석되었다. 두 번째로 공간적(범죄전이 및 확산) 차원에서 범죄전이값 WDQ라는 분석도구를 활용하여 분석을 실시하였다. 그 결과 3개 지역의 총범죄는 확산효과가 있으나 직접효과보다 적은편이며, 1개 지역은 전이효과가 있으나 직접효과 보다 적은 것으로 분석되었다. 절도와 폭력의 경우도 1개 지역을 제외하면 CCTV 설치로 인해 긍정적인 순효과가 나타났다. 종합해 보면, 분석결과가 상이하며 이는 범죄종류 및 범죄 장소에 따라서 선택적인 효과를 나타내고 있는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 CCTV 설치 후 범죄전이효과 및 범죄통제 이익의 확산효과에 대한 연구가 부족한 시점에서 CCTV 설치 효과를 과학적이고 합리적인 측정도구를 활용하여 확인 할 수 있었다는 점에서 그 의의가 높다고 판단된다.

6강우자료와 연계한 도시 침수지역의 사전 영향예보

저자 : 금호준 ( Ho-jun Keum ) , 김현일 ( Hyun-il Kim ) , 한건연 ( Kun-yeun Han )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 76-92 (17 pages)

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본 연구는 상습적으로 도시침수 피해를 입은 지역을 대상으로 도시 홍수 예·경보를 위한 강우 시나리오별 사전 침수면적 데이터베이스를 구축하고 강우강도에 따른 침수예상도를 작성하여 기상청 최대강우량 예보와 함께 홍수위험지역을 사전에 예보할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 데이터베이스 구축을 위하여 1D-2D 모형 구축을 실시하고 실제호우사상에 대한 검증을 완료한 다음 시나리오별 해석을 실시하였다. 2010년 9월 21일에 대상유역에 내린 강우사상에 대한 2D 해석결과를 NDMS 자료와 비교 분석 하였다. NDMS 신고지점은 총 118지점에서 신고가 되었으며, 2D 침수해석 결과 82개 지점이 계산결과에 포함되었다. NDMS 신고 지점과 2D 침수해석 결과에 대하여 적합도를 계산한 결과 69.5%의 적합도로 분석되었다. 사전 침수 데이터베이스를 이용하여 침수예상도를 작성하였으며, 70㎜의 침수예상도의 경우 NDMS 신고 지점과 70.3%의 적합도를 가졌으며, 80㎜의 침수예상도의 경우 72.0%의 적합도를 가지는 것으로 분석되었다. 구축된 사전침수면적 데이터베이스를 이용하여 기상예보와 함께 침수예상도 정보를 함께 제시할 수 있으며 침수 예·경보 시 선행시간을 확보할 수 있다.

7강원도 화재의 공간적 군집 특성 분석

저자 : 배선학 ( Sun-hak Bae )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 93-103 (11 pages)

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본 연구의 목적은 장기적인 화재 발생 데이터를 이용하여 연구지역에서의 화재 발생에 대한 공간적인 군집 특성을 분석하는 것이다. 이를 위해 강원도 읍·면·동 단위에서 지난 40년 동안 발생한 화재 자료를 GIS 데이터로 변환하여 공간 분석을 수행하였다. 화재의 공간적인 군집 특성 파악에는 국지적 공간 연관성을 분석하는 방법인 Moran's I, Geary's Ci 그리고 Getis-Ord's Gi*를 활용하였다. 그리고 개별 분석방법이 지니는 장점을 연구 결과에 반영하기 위하여, 각각의 분석에서 도출된 결과를 통합하여 화재의 공간적 분포 특성을 해석하였다. 연구 결과 강원도에서는 화재 발생의 핫스팟 지역이 존재하였으며, 핫스팟 지역 중에서도 인접한 지역에 비하여 상대적으로 높은 화재 발생빈도를 보이는 지역을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 연구지역에서의 화재발생 위험지역 예측과 소방 시설 재배치를 위한 자료로 활용될 수 있다.

8용담댐유역의 다지점 유량관측 자료 이용에 따른 SWAT 모형의 정확도 향상성 평가

저자 : 신형진 ( Hyung-jin Shin ) , 박민지 ( Min-ji Park ) , 이지완 ( Ji-won Lee ) , 황의호 ( Eui-ho Hwang ) , 강석만 ( Seok-man Kang ) , 채효석 ( Hyo-sok Chae )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 104-118 (15 pages)

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본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형과 다지점 수문관측 자료를 이용하여 모형의 정확도 향상성을 평가하고자 한다. 대상유역은 한국수자원공사 용담시험유역의 수위자료를 측정하고 있는 용담댐(930.4㎢), 동향(165.5㎢), 천천(290.9㎢), 주천(57.8㎢), 석정(80.5㎢) 유역으로 70%이상이 산림유역이다. 모형의 정확도를 향상시키기 위해 강수자료는 기상관측소 2개(장수, 금산)관측소와 기상청, 국토부, 수자원공사에서 관리하는 AWS 16개의 2003∼2011년 일 강수량 자료를 이용하였다. 2003∼2011년의 용담시험유역의 신뢰할만한 실측자료를 바탕으로 5지점의 일 유출량을 이용하여 단일지점(용담댐)과 다지점(동향, 천천, 주천, 석정)의 유출량을 검·보정하여 비교하였다. 모의 결과 단일지점의 소유역(동향, 천천, 주천, 석정)의 R²는 0.84, 다지점은 0.88, 단일지점의 Nash-Sutcliffe의 모형효율계수 0.45, 다지점은 0.70으로 보다 향상된 모의 결과로 나타났다.

9음향측심기와 GNSS 기반의 수로측량에 관한 연구

저자 : 박응현 ( Eung-hyun Park ) , 김대현 ( Dae-hyun Kim ) , 전혜연 ( Hae-yeon Jeon ) , 강호윤 ( Ho-yun Kang ) , 유경완 ( Kyung-wan Yoo )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 119-126 (8 pages)

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본 연구는 현 기본수준면 기반의 수로측량 시스템과 타원체 기반의 수로측량 시스템을 분석하여 좀 더 일관성 있는 해저지형자료를 얻을 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 타원체 기반의 수로측량을 동일한 측선 라인에 대하여 왕복 수행하였다. 그리고 해수면의 승강현상(조석 에너지 및 그 외 해양환경 에너지에 따른 해수면 변화)을 기본수준면 기반의 보정방법과 타원체 기반의 수심 보정방법으로 각각 처리하여 수심을 산출 하였다. 분석결과, 동일 구역(측선)의 수심단차현상이 기본수준면 기반의 산출물보다 타원체 기반의 산출물이 좀 더 향상된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 타원체 기반의 수로측량을 수행할 경우 측량구역의 해수면 변동을 실시간으로 반영함으로서 좀 더 일관성 있는 해저지형을 생성 할 수 있다고 사료된다.

10지상기준점 정합수에 따른 정확도 분석

저자 : 이승웅 ( Seung-ung Lee ) , 문두열 ( Du-yeoul Mun ) , 성우경 ( Woo-kyung Seong ) , 김재우 ( Jae-woo Kim )

발행기관 : 한국지리정보학회 간행물 : 한국지리정보학회지 21권 3호 발행 연도 : 2018 페이지 : pp. 127-137 (11 pages)

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최근 들어 UAV(무인항공기) 및 드론을 이용하여 다양한 활용기술에 대한 연구들이 이루어지고 있다. 특히, 측량분야에서는 UAV에 탑재된 디지털 카메라나 다양한 센서들을 이용하여 취득된 고해상도의 영상자료를 바탕으로 해당 지형을 모니터링하거나, 고해상도의 정사영상 및 DSM, DEM을 생성하기 위한 기술에 관한 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 UAV와 VRS-GPS를 이용하여 GCP 정합수에 따른 정확도를 분석하여 보았다. 먼저 VRS-GPS를 이용해 지상기준점을 선점한 후 UAV를 이용하여 기본고도 150m로 촬영을 실시하였으며, 646장의 영상정보를 취득하여 DSM과 정사영상을 제작하기 위해 pix4d mapper버전을 사용하여 RMSE를 분석한 결과 GCP정합수를 5장 이상만 하여도 국가 기본도(축척 : 1/5,000) 제작 작업규정의 오차범위를 준수하고 있어 수치지도 수정 · 갱신 업무까지도 충분이 활용이 가능한 것으로 판단되었다.

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