정밀 수치기후도를 기반으로 고품질 사과생산에 적합한 지역을 정밀하게 탐색할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 전북 장수군에 적용하여 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 도출하였다. 수치기후도는 장수군 주변 7개 기상청 표준관측소로부터 얻은 1971-2000년 기간 일 최고 및 최저기온의 월별 평균값을 토대로 지형기후모형에 의해 사방 10m 격자점의 기온자료를 공간내삽하여 얻었다. 기온자료로부터 사과의 만개기를, 4월 최저기온으로부터 종상일을 추정하여 상해위험도를 산정하였고, 재현기간 100년의 1월 극 최저기온으로부터 동해위험도를 산정하였다. 토지의 경사, 토성 및 토지이용도를 고려한 재배가능지역에서 기상재해 위험지역을 제외시키고, 남은 지역에 대해 품질기준을 적용하여 최종적인 재배후보지를 도출하였다. 품질기준인 Anthocyanin 함량, Hunter A value, L/D Ratio, Fresh Firmness, Soluble Solid에 미치는 기후의 영향을 경험식에 의해 표현하고 이것을 수치기후도에 적용하여 각 품질기준별 적합지역을 탐색하였다. 최종적으로 얻은 결과에 따르면, 쓰가루의 경우 전체 면적의 20%, 후지는 11%가 재배적지로 나타났다. 수치기후도 제작으로부터 중첩분석에 의한 재배적지 판정에 이르는 전체과정을 ArcObject를 이 용한 Visual BASIC 프로그램으로 작성하여 자동화하였고, MapObject를 이용하여 사용자가 ArcGIS 소프트웨어 없이도 구축된 수치기후도 등 공간정보를 직접 보면서 재배적지를 탐색할 수 있는 배포용 프로그램을 제작하였다.
정밀 수치기후도를 기반으로 고품질 사과생산에 적합한 지역을 정밀하게 탐색할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 전북 장수군에 적용하여 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 도출하였다. 수치기후도는 장수군 주변 7개 기상청 표준관측소로부터 얻은 1971-2000년 기간 일 최고 및 최저기온의 월별 평균값을 토대로 지형기후모형에 의해 사방 10m 격자점의 기온자료를 공간내삽하여 얻었다. 기온자료로부터 사과의 만개기를, 4월 최저기온으로부터 종상일을 추정하여 상해위험도를 산정하였고, 재현기간 100년의 1월 극 최저기온으로부터 동해위험도를 산정하였다. 토지의 경사, 토성 및 토지이용도를 고려한 재배가능지역에서 기상재해 위험지역을 제외시키고, 남은 지역에 대해 품질기준을 적용하여 최종적인 재배후보지를 도출하였다. 품질기준인 Anthocyanin 함량, Hunter A value, L/D Ratio, Fresh Firmness, Soluble Solid에 미치는 기후의 영향을 경험식에 의해 표현하고 이것을 수치기후도에 적용하여 각 품질기준별 적합지역을 탐색하였다. 최종적으로 얻은 결과에 따르면, 쓰가루의 경우 전체 면적의 20%, 후지는 11%가 재배적지로 나타났다. 수치기후도 제작으로부터 중첩분석에 의한 재배적지 판정에 이르는 전체과정을 ArcObject를 이 용한 Visual BASIC 프로그램으로 작성하여 자동화하였고, MapObject를 이용하여 사용자가 ArcGIS 소프트웨어 없이도 구축된 수치기후도 등 공간정보를 직접 보면서 재배적지를 탐색할 수 있는 배포용 프로그램을 제작하였다.
This study was carried out to establish a spatial decision support system for evaluating climatic aspects of a given geographic location in complex terrains with respect to the quality apple production. Monthly climate data from S6 synoptic stations across South Korea were collected for 1971-2000. A...
This study was carried out to establish a spatial decision support system for evaluating climatic aspects of a given geographic location in complex terrains with respect to the quality apple production. Monthly climate data from S6 synoptic stations across South Korea were collected for 1971-2000. A digital elevation model (DEM) with a 10-m cell spacing was used to spatially interpolate daily maximum and minimum temperatures based on relevant topoclimatological models applied to Jangsoo county in Korea. For daily minimum temperature, a spatial interpolation scheme accommodating the potential influences of cold air accumulation and the temperature inversion was used. For daily maximum temperature estimation, a spatial interpolation model loaded with the overheating index was used. Freezing risk in January was estimated under the recurrence intervals of 30 years. Frost risk at bud-burst and blossom was also estimated. Fruit quality was evaluated for soluble solids, anthocyanin content, Hunter L and A values, and LID ratio, which were expressed as empirical functions of temperature based on long-term field observations. AU themes were prepared as ArcGlS Grids with a 10-m cell spacing. Analysis showed that 11 percent of the whole land area of Jangsoo county might be suitable for quality 'Fuji' apple production. A computer program (MAPLE) was written to help utilize the results in decision-making for site-selection of new orchards in this region.
This study was carried out to establish a spatial decision support system for evaluating climatic aspects of a given geographic location in complex terrains with respect to the quality apple production. Monthly climate data from S6 synoptic stations across South Korea were collected for 1971-2000. A digital elevation model (DEM) with a 10-m cell spacing was used to spatially interpolate daily maximum and minimum temperatures based on relevant topoclimatological models applied to Jangsoo county in Korea. For daily minimum temperature, a spatial interpolation scheme accommodating the potential influences of cold air accumulation and the temperature inversion was used. For daily maximum temperature estimation, a spatial interpolation model loaded with the overheating index was used. Freezing risk in January was estimated under the recurrence intervals of 30 years. Frost risk at bud-burst and blossom was also estimated. Fruit quality was evaluated for soluble solids, anthocyanin content, Hunter L and A values, and LID ratio, which were expressed as empirical functions of temperature based on long-term field observations. AU themes were prepared as ArcGlS Grids with a 10-m cell spacing. Analysis showed that 11 percent of the whole land area of Jangsoo county might be suitable for quality 'Fuji' apple production. A computer program (MAPLE) was written to help utilize the results in decision-making for site-selection of new orchards in this region.
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문제 정의
본 연구에서는 종관기상관측자료와 각종 공간자료로부터 정밀기후도를 제작하고, 기후도를 가공하여 품질 관련 주제도로 변환하며, 주제도의 중첩분석에 의해 재배 후보 지역을 표출할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 전북 장수지역에 적용하여 사과 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 찾아내고, 이를 현지 사과원 실태조사 자료와 비교하였다.
정밀 수치기후도를 기반으로 고품질 사과생산에 적합한 지역을 정밀하게 탐색할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 전북 장수군에 적용하여 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 도출하였다.
제안 방법
ArcObject 기반의 자동연산프로그램을 이용하여 결과물을 제작한 다음 이들을 MapObject를 이용한 배포용 프로그램 (MAPPLE)에 결합시켰다. 배포용 프로그램 MAPPLE ver.
실제 지형과 기상관측지점의 고도차를 구하기 위해서는, '가상지형'이 필요하여, 이 또한 7개 기상관측지점의 표고 값으로부터 내삽, 생성하였다. ArcObject로 자동화한 프로그램을 이용하여 일 최고, 최저 및 평균기온, 만개기, 상해위험도, 동해 위험도, 재배가능지, 그리고 품질적지를 추출하였다. 재배가능지에서 품질적지와 동상해 위험이 없는 지역을 중첩분석하여 최종 재배적지를 판정할 수 있었다.
우선 대상지역의 지형을 DEM(Digital Elevation Model)으로 표현하고 이로부터 경사도를 구해 기계화영농이 가능한 15% 이하 지역만 선발하여 새로운 주제도로 저장한다. 같은 방법으로 토지이용도와 토양도에서 과수재배 가능지역을 각각 추출하여 저장하고, 100년 재현확률로 구한 동해안전지대, 늦서리 피해 안전지대를 주제도로 작성한다. 이 네 가지 주제도를 중첩 분석하면 재배 가능 지역이 추출된다.
(2002; 2003b)의 방법을 이용하였다. 공간내삽에 의해 생성되는 일 최고, 최저기온자료는 모두 ArcGIS(ESRI Inc., USA) Grid 파일로 저장하였다.
국토지리정보원의 1 : 25,000 수치지 형도에서 주곡선 layer 정보를 이용하여 TIN (Triangulated Irregular Network) 표면을 생성하고, 이것을 수평거리 10m의 DEM으로 변환하였다. 대상지를 포함하는 7개 기상관서(장수, 임실, 군산, 전주, 남원, 산청, 고창)에서 1971~2000년 기간의 일 최고, 최저기온 월 평균값을 획득하여, 공간내삽에 이용하였다.
수치기후도는 장수군 주변 7개 기상청 표준관측소로부터 얻은 1971 - 2000년 기간 일 최고 및 최저기온의 월별 평균값을 토대로 지형기후모형에 의해 사방 10m 격자점의 기온자료를 공간내삽하여 얻었다. 기온자료로부터 사과의 만개기를, 4월 최저기온으로부터 종상일을 추정하여 상해위험도를 산정하였고, 재현기간 100년의 1 월 극 최저기온으로부터 동해위험도를 산정하였다. 토지의 경사, 토성 및 토지이용도를 고려한 재배가능지역에서 기상재해 위험지역을 제외시키고, 남은 지역에대해 품질기준을 적용하여 최종적인 재배후보지를 도출하였다.
최종적으로 얻은 결과에 따르면, 쓰가루의 경우 전체 면적의 20%, 후지는 11%가 재배적지로 나타났다. 수치기후도 제작으로부터 중첩분석에 의한 재배적지 판정에 이르는 전체과정을 ArcObjectS- 이용한 Visual BASIC 프로그램으로 작성하여 자동화하였고, Map&jject를 이용하여 사용자가 ArcGIS 소프트웨어 없이도 구축된 수치기후도 등 공간정보를 직접보면서 재배적지를 탐색할 수 있는 배포용 프로그램을제작하였다.
이 시스템을 전북 장수군에 적용하여 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 도출하였다. 수치기후도는 장수군 주변 7개 기상청 표준관측소로부터 얻은 1971 - 2000년 기간 일 최고 및 최저기온의 월별 평균값을 토대로 지형기후모형에 의해 사방 10m 격자점의 기온자료를 공간내삽하여 얻었다. 기온자료로부터 사과의 만개기를, 4월 최저기온으로부터 종상일을 추정하여 상해위험도를 산정하였고, 재현기간 100년의 1 월 극 최저기온으로부터 동해위험도를 산정하였다.
선발해야 한다. 우선 대상지역의 지형을 DEM(Digital Elevation Model)으로 표현하고 이로부터 경사도를 구해 기계화영농이 가능한 15% 이하 지역만 선발하여 새로운 주제도로 저장한다. 같은 방법으로 토지이용도와 토양도에서 과수재배 가능지역을 각각 추출하여 저장하고, 100년 재현확률로 구한 동해안전지대, 늦서리 피해 안전지대를 주제도로 작성한다.
이 시스템을 전북 장수군에 적용하여 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 도출하였다. 수치기후도는 장수군 주변 7개 기상청 표준관측소로부터 얻은 1971 - 2000년 기간 일 최고 및 최저기온의 월별 평균값을 토대로 지형기후모형에 의해 사방 10m 격자점의 기온자료를 공간내삽하여 얻었다.
개발하였다. 이 시스템을 전북 장수지역에 적용하여 사과 후지 및 쓰가루 품종의 재배적지를 찾아내고, 이를 현지 사과원 실태조사 자료와 비교하였다.
33을 이용하여 재현기간 4년, 10년, 20년, 100년의 극최저기온을 준비하였다. 이 최저기온 확률분포도와 사과의 동해유발온도 -28℃를 토대로 동해위험 여부를 결정하였다.
재배가능지에서 품질적지와 동상해 위험이 없는 지역을 중첩분석하여 최종 재배적지를 판정할 수 있었다. 이때 서로 다른 주제도의 투영을 중부원점의 Transverse Mercator 투영으로 통일하였는데 이 과정에서 Bessel 타원체에 Tokyo-Korea Datum을 적용하였다.
전문교육을 받아야한다. 이러한 어려운 점을 해결하고 연구결과 실용화를 위한 대안으로 소비자에게 쉽게 연구결과를 보여주는 배포용 프로그램을 MapObject를 이용한 Visual BASIC으로 작성하였다. MapObjec는 특정 소프트웨어의 의존하지 않고 사용가능하며, ArcGIS의 분석부분을 제외한 대부분의 표출기능을 지원한다.
ArcObject로 자동화한 프로그램을 이용하여 일 최고, 최저 및 평균기온, 만개기, 상해위험도, 동해 위험도, 재배가능지, 그리고 품질적지를 추출하였다. 재배가능지에서 품질적지와 동상해 위험이 없는 지역을 중첩분석하여 최종 재배적지를 판정할 수 있었다. 이때 서로 다른 주제도의 투영을 중부원점의 Transverse Mercator 투영으로 통일하였는데 이 과정에서 Bessel 타원체에 Tokyo-Korea Datum을 적용하였다.
기온자료로부터 사과의 만개기를, 4월 최저기온으로부터 종상일을 추정하여 상해위험도를 산정하였고, 재현기간 100년의 1 월 극 최저기온으로부터 동해위험도를 산정하였다. 토지의 경사, 토성 및 토지이용도를 고려한 재배가능지역에서 기상재해 위험지역을 제외시키고, 남은 지역에대해 품질기준을 적용하여 최종적인 재배후보지를 도출하였다. 품질기준인 Anthocyanin 함량, Hunter A value, L/D Ratio, Fresh Firmness, Soluble Solid에 미치는 기후의 영향을 경험식에 의해 표현하고 이것을 수치기후도에 적용하여 각 품질기준별 적합지역을 탐색하였다.
표준기상관측소 56개 지점의 평년 1월 극최저기온과 일 최저기온의 차이를 계산하여 거리역산가중법 (IDW: Inverse Distance Weight)으로 내삽하고, 1월 극최저기온의 표준편차를 구하여 빼줌으로써 1월 극최저기온을 계산하였다. 일 최저기온의 1월 표준편차 가운데 0.
대개 4월이다. 표준기상관측소의 1971-2000(30년) 기간 중 종상일 자료와 4월의 최저기온자료 간에 1차 회귀 식을 구하였다. 서리가 마지막으로 내린 날과 4월의 최저기온과의 관계를 표현하면
토지의 경사, 토성 및 토지이용도를 고려한 재배가능지역에서 기상재해 위험지역을 제외시키고, 남은 지역에대해 품질기준을 적용하여 최종적인 재배후보지를 도출하였다. 품질기준인 Anthocyanin 함량, Hunter A value, L/D Ratio, Fresh Firmness, Soluble Solid에 미치는 기후의 영향을 경험식에 의해 표현하고 이것을 수치기후도에 적용하여 각 품질기준별 적합지역을 탐색하였다. 최종적으로 얻은 결과에 따르면, 쓰가루의 경우 전체 면적의 20%, 후지는 11%가 재배적지로 나타났다.
대상 데이터
변환하였다. 대상지를 포함하는 7개 기상관서(장수, 임실, 군산, 전주, 남원, 산청, 고창)에서 1971~2000년 기간의 일 최고, 최저기온 월 평균값을 획득하여, 공간내삽에 이용하였다. 실제 지형과 기상관측지점의 고도차를 구하기 위해서는, '가상지형'이 필요하여, 이 또한 7개 기상관측지점의 표고 값으로부터 내삽, 생성하였다.
3). 동해위험도는 재현기간 4년, 10년, 20년, 100년의 극 최저기온분포를 작성한 다음, -28℃이하인 지역을 선발하였다. 이들 가운데 재현기간 4년, 10년, 20년은 모두 안전한 지역이었으므로 재현기간 100년의 동해위험지역만 중첩분석 과정에서 제거하였다.
이론/모형
일 최저기온의 공간내삽에는 야간 냉기침강 및 온난대효과를 보정하는 Chung et M.(2002; 2003b)의 방법을 이용하였다. 공간내삽에 의해 생성되는 일 최고, 최저기온자료는 모두 ArcGIS(ESRI Inc.
한 지역의 기온분포를 수치기후도로 나타내는 방법은 소위 기후공간내삽법으로서 일 최고기온 및 최저기온에 대해서는 이미 신뢰도 높은방법이 널리 쓰이고 있다. 일 최고기온의 공간내삽에는 캐나다 산림청의 BioSIM을 근간으로 경사면 일사수광량 계산모듈을 추가한 방법을 사용하였다 (Regniere et al., 1996; Chung et al., 2003a). 일 최저기온의 공간내삽에는 야간 냉기침강 및 온난대효과를 보정하는 Chung et M.
성능/효과
MAPPLE을 적용하여 얻은 결과를 보면, 토성과 경사도, 토지이용도 측면에서 위에서 언급한 각각의 조건을 만족하는 면적은 전체의 34%이다(Fig. 3). 동해위험도는 재현기간 4년, 10년, 20년, 100년의 극 최저기온분포를 작성한 다음, -28℃이하인 지역을 선발하였다.
위의 조건을 만족하는 지역을 선발한 결과 장수군 전역의 20%가 쓰가루 품종의 재배적지로 추정된다. 고품질 사과가 재배되는 과수원 4곳의 좌표를 확인한 결과 모두 적지 안에 포함되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3).
전체의 90%에 해당하며, Fresh Firmness는 80%에 해당한다. 위의 조건을 만족하는 지역을 선발한 결과 장수군 전역의 20%가 쓰가루 품종의 재배적지로 추정된다. 고품질 사과가 재배되는 과수원 4곳의 좌표를 확인한 결과 모두 적지 안에 포함되는 것을 확인할 수 있었다(Fig.
85이상이 전체의 16%지역에 해당하였다. 위의 조건을 모두 만족하는 지역을 선발한 결과 장수군 전역의 11%가 후지품종 재배적지로 추정된다.
품질기준인 Anthocyanin 함량, Hunter A value, L/D Ratio, Fresh Firmness, Soluble Solid에 미치는 기후의 영향을 경험식에 의해 표현하고 이것을 수치기후도에 적용하여 각 품질기준별 적합지역을 탐색하였다. 최종적으로 얻은 결과에 따르면, 쓰가루의 경우 전체 면적의 20%, 후지는 11%가 재배적지로 나타났다. 수치기후도 제작으로부터 중첩분석에 의한 재배적지 판정에 이르는 전체과정을 ArcObjectS- 이용한 Visual BASIC 프로그램으로 작성하여 자동화하였고, Map&jject를 이용하여 사용자가 ArcGIS 소프트웨어 없이도 구축된 수치기후도 등 공간정보를 직접보면서 재배적지를 탐색할 수 있는 배포용 프로그램을제작하였다.
이들 가운데 재현기간 4년, 10년, 20년은 모두 안전한 지역이었으므로 재현기간 100년의 동해위험지역만 중첩분석 과정에서 제거하였다. 한번 동해가 나타날 수 있는 지역을 각각 구하였더니 4년, 10년, 20년은 모두 100% 안전한 지역이었다. 후지품종의 개화는 계산에 의하면 장수군 남부 지역에서 4월 26일처음 시작되어 평야지대에서는 5월 10일경이면 만개한다.
후속연구
이곳에서는 기온의 일교차(15-2℃)가 커서 저장성이 강하고 품질이 좋은 사과가 많이 재배되고 있는데, 1998년~2002년 사이에는 생산량과 재배면적이 모두 2배 가까이 증가하는 등 사과는 장수군의 주요 경제작물로 성장하고 있다. 만약 이 지역에 우리의 연구결과를 적용한다면 새로운 과수원이 들어설 수 있는 입지선택에 직접적인 도움이 될 것이다. 장수군내 기상청 표준기상관측소는 장수읍에 1곳, 자동기상관측소는 5곳이며, 반경 50km 이내에 6개의 표준기상관측소가 있어 공간내삽에 의한 기온추정이 용이하다.
이런 작업을 위해 필요한 토지이용도나 토양도는 이미 제작되었으나, 본 연구에서 추구호)는 기후학적 재배적지 판정에 꼭 필요한 적절한 해상도의 수치기후도는 아직 미완성이다. 한 지역의 기온분포를 수치기후도로 나타내는 방법은 소위 기후공간내삽법으로서 일 최고기온 및 최저기온에 대해서는 이미 신뢰도 높은방법이 널리 쓰이고 있다.
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