본 연구는 지리정보시스템을 이용하여 하천유역에 있어서 프랙탈 특성을 분석하고자 하였다. 따라서 본 분석에서는 GIS를 이용하여 격자크기별 지형특성인자(유역면적, 유로연장, 유로중심장)을 산정하였으며, 여기서 산정된 인자들과 격자크기와의 상관분석을 통해서 상관계수 및 상관식을 유도하고, 또한 각 지형인자별 프랙탈 차원을 산정하였다. 격자크기에 대한 프랙탈 차원의 산정결과는 유로연장, 유역면적 및 유로중심장이 각각 1.028, 1.0026, 1.0061로 나타났다. 즉, 격자크기가 변함에 따라 가장 큰 영향을 받는 지형인자는 유로연장인 것으로 분석되었다.
본 연구는 지리정보시스템을 이용하여 하천유역에 있어서 프랙탈 특성을 분석하고자 하였다. 따라서 본 분석에서는 GIS를 이용하여 격자크기별 지형특성인자(유역면적, 유로연장, 유로중심장)을 산정하였으며, 여기서 산정된 인자들과 격자크기와의 상관분석을 통해서 상관계수 및 상관식을 유도하고, 또한 각 지형인자별 프랙탈 차원을 산정하였다. 격자크기에 대한 프랙탈 차원의 산정결과는 유로연장, 유역면적 및 유로중심장이 각각 1.028, 1.0026, 1.0061로 나타났다. 즉, 격자크기가 변함에 따라 가장 큰 영향을 받는 지형인자는 유로연장인 것으로 분석되었다.
This study analyzed fractal characteristics of river basin by using GIS. In this study, topographical factors in river basin was grid-analyzed for each cell size by using GIS and regression formula was derived by analyzing correlation among topographical factors and cell size which were calculated h...
This study analyzed fractal characteristics of river basin by using GIS. In this study, topographical factors in river basin was grid-analyzed for each cell size by using GIS and regression formula was derived by analyzing correlation among topographical factors and cell size which were calculated here. And, analysis of fractal characteristics of river by using the result calculated from 1) showed that among topographical factors, river length only increases according as cell size increases. The result of calculating fractal dimension for each cell size shows that river length, basin area, and centroidal flow path are 1.028, 1.0026 and 1.0061 respectively.
This study analyzed fractal characteristics of river basin by using GIS. In this study, topographical factors in river basin was grid-analyzed for each cell size by using GIS and regression formula was derived by analyzing correlation among topographical factors and cell size which were calculated here. And, analysis of fractal characteristics of river by using the result calculated from 1) showed that among topographical factors, river length only increases according as cell size increases. The result of calculating fractal dimension for each cell size shows that river length, basin area, and centroidal flow path are 1.028, 1.0026 and 1.0061 respectively.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 실제 하천유역의 지형 인자 중 유로연장, 유역면적 및 유로 중 심장에 대한 프랙탈 차원을 GIS를 이용하여 보다 정확하고 객관적인 방법으로 산정하여 프랙탈 특성을 규명하는데 목적을 두었다.
제안 방법
Grid 분석시 각 소유역별 지형인자를 추출함에 있어서 격자 크기에 따른 변화를 알아보기 위해 격자 크기를 13가지(5x5m, 10x10m, 20x20m, 30x30, 40x40m, 50x50m, 60x 60m, 70x70m, 80x80m, 90x90m, 100x 100m, 120x120m, 150x150m) 경우로 나누어 각각 지형인자들을 구하여 이를 비교 분석토록 하였으며 결과는 표 1~3과 같다.
구축된 격자 방식의 DEM 자료로부터 유역의 경계선 및 소유역을 분활하고 또한 TIN 해석을 거친 후 흐름누적수에 따라 하천망을 결정하였으며, 그 결과는 그림 3과 같다.
또한 유역경계란 강우의 발생시 일정지점의유출에 기여하는 집수구역으로서, 이는 DEM을이용하여 효과적으로 추출해 낼 수 있으며, 유역경계의 발생은 하천 각 지점으로 유입하는 소유역 분할에 이용되며, 본 연구에서는 분석대상 유역을 6개의 소유역 즉, 무성(No.1), 병천(No.2), 미성(No.3), 고노(No.4), 동곡(No.5), 효령(No.6) 으로 분할하는데 이용토록 하였다.
본 분석에서는 표 3~5의 격자 크기별(5x 5m, 10x10m, 20x20m, 30x30, 40x40m, 50 x50m, 60x60m, 70x70m, 80x80m, 90x 90m, 100x100m, 120x120m, 150x150m) 로구한 지형인자들을 각각 대수로 치환하여 각 소유 역별로 상관관계를 분석하였으며, 산정된 상관 식과 상관계수는 표 4~6과 같다.
본 연구에서는 하천유역의 주요 지형인자들 중 유로연장을 GIS을 이용하여 보다 정확하고 객관적인 방법으로 추출하여 격자 크기와의 상관관계를 분석하여 프랙탈 차원을 산정할 수 있었으며 그 결과는 다음과 같다.
필요하다. 이와 같은 자료를 구축하기 위하여 본 연구에서는 국립지리원의 1/25,000 수치지도를 이용하였으며, ESRI사에서 제작된 GIS 소프트웨어 중 ArcInfo 8.02을 사용하여 DEM을 구축하였다.
일반적으로 실제 지형도상의 하천으로 표기된 것을 실제 하천으로 보는 것이 GIS를 이용할 경우의 일반적 방법이지만 본 연구에서는 국립지리원에서 발행하는 1/25,000 수치지도를 입수하여 각 유역에 대하여 Grid 분석을 실시하였다.
대상 데이터
본 분석 대상 유역인 위천은 국제수문개발계획(IHP) 대표유역으로서, 먼저 분석유역의 특성을 살펴보면 낙동강 중류부 좌안에 위치하고 있으며, 남북이 짧고, 동서가 길며 유역의 경계부가 산악으로 둘러쌓여 있고 본류를 중심으로 상류는 깊은 협곡을 이루고 있으나 하류부는 비교적 평탄한 구릉을 형성하면서 소규모의 평야지대를 이루고 있다. 또한 유역의 형상을 조사해보면 유역면적은 472.
성능/효과
1) 상관관계를 분석한 결과 격자 크기에 따른 지형인자와의 관계는 격자 크기가 커짐에 따라 지형인자는 모두 작게 산정되었으며, 그 차이가 상당히 미소하게 나타났고 유로연장에 있어서만 상당히 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
2) 프랙탈 차원의 산정결과 유로연장은 1.028, 유역면적은 1.0026, 유로중심장은 1.0061로 나타났다.
0299로 나타났다. 따라서 유역면적과 유로중심장에 있어서 프랙탈 차원은 그 차이가 거의 미소하며, 유로 연장에 있어서는 상당히 크게 나타나는 것으로 분석되었다.
분석결과, 격자 크기에 따른 유역면적 및 유로중심장의 변화량은 극히 미소하다는 것을알 수 있다. 물론 각 유역별로 비교해 보아도거의 비슷한 결과를 나타내고 있으나 격자 크기에 따른 유로연장의 변화량은 상당히 크게 나타났다.
지금까지 국내외의 연구동향에 관하여 살펴본 결과, 현재까지의 거의 모든 연구가 소유 역에서 이루어졌고, 또한 격자크기에 대한 프랙탈 특성에 관한 분석은 이루어지지 않았으며, 특히 프랙탈 차원의 산정시 측정자의 단위 (기준)을 변화시켜서 분석을 실시하여야 함에도 불구하고 지형도의 축척률을 변화시켜 분석을 실시하였다는 점을 알 수 있었다.
후속연구
3) 하천유역의 수문분석시 GIS를 이용하여 유로연장(하천연장)에 연관된 각종 지형정보들을 추출하여 사용할 경우에는 분석에 이용된 격자 크기가 그 결과에 상당한 영향을 미치므로 고려를 하여야 될것으로 판단된다.
향후 이러한 하천의 프랙탈 차원이 수문분석 결과에 미치는 효과에 대한 정성적 뿐만 아니라 정량적인 해석에 관한 연구가 많이 있어야 될 것으로 사료된다. 巫亘f
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