[논문]Virtual GIS를 이용한 산불피해지 복구 경관분석기법 개발

조명희; 이명보; 김준범; 임주훈; 김성재

초록
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우리나라의 경우 1990년대에 들어와서 산불 발생건수 및 피해지역이 지속적으로 증가하고 있으며, 산불피해지 복원기술은 주로 사방복구와 조림 등 녹화기술에 집중되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 동해안 산불피해지를 중심으로 GIS 분석 기법을 적용하여 산불피해지의 공간 특성과 입지환경을 고려하여 내화수림대를 조성기법을 개발하고 virtual GIS의 활용을 통하여 공간정보자료가 산불피해지역 복원에 있어서의 경관생태학적 접근연구에 어떻게 활용될 수 있는 것인가에 대한 적용기법을 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 대형산불방지를 위해 GIS 분석기법을 적용하여 내화수림대를 조성하고, 조성된 내화수림대 및 연구대상지에 3D modeling 기법을 통하여 구축된 3D 수종을 적정하게 임분배치하였다. 아울러 지위지수분류곡선을 이용하여 연구대상지에 경년에 따른 산림경관을 조성하였으며, virtual GIS를 활용하여 현실세계와 가장 유사한 3차원지형을 구축하고 tracking simulation을 수행하였다.

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In Korea the number of forest fire occurrence and its damaged area have increased drastically and the plans for afforestation such as sound erosion control restoration and forestation have performed to restore for forest fire damaged area. In this study fire resistant forest was developed by selecti...

In Korea the number of forest fire occurrence and its damaged area have increased drastically and the plans for afforestation such as sound erosion control restoration and forestation have performed to restore for forest fire damaged area. In this study fire resistant forest was developed by selecting fire resistance tree species and applying GIS analysis, considering the characteristic of forest fire and location environment in forest fire damaged area along the east coast. Moreover, it showed the possibility of how spatial information technology such as virtual GIS could be applied during restoring forest fire damaged area and approaching landscape ecology researches. Especially the fire resistant forest was established by using GIS analysis against large scaled forest fires then the best forest arrangement was performed through this fire resistant forest species and 3D modeling in study area. In addition, the forest landscape was established through site index on passing years and then 3D topography and tracking simulation, which is very similar to real world, were constructed by using virtual GIS.

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문제 정의

따라서 본 연구에서 GIS 분석기법 및 virtual GIS를 활용하여 산불피해지의 복원기술에 적용시킴으로서 향후 산불관련 연구뿐만이 아니라 다른 많은 분야에서의 활용 가능성을 제시하고자 한다.
본 연구의 내화수림대 조성에 있어서는 지형특성과 임상만을 고려하여 내화수림대를 조성하였으며 산불피 해지 의 공간분포특성을 규명 하기 위하여 산불 피해지의 표본 data를 연구 대상지를 포함하는 삼척시 전체(28건)로 하였다(표 1).
본 연구에서는 GIS기법을 이용하여 산불피해 지역의 자연환경 특성(사면방향, 경사도, 고도, 임상)에 따른 산불 발생지점과의 상관성을 규명하여 대형 산불 방지를 위한 내화수림대를 조성하였으며 , 지위지 수분류곡선을 활용하여 경 년에 따른 산림 경관의 변화를 미리 예측하였다.
아울러 현실세계와 가장 유사한 3차원 지형기반으로 virtual environment 를 구축하고 tracking simulation을 시행함으로써, 산불피해지 복원기술에 있어 GIS 분석기법의 활용성과 경관 생태학적 접근을 위한 공간자료의 적용 가능성을 제시하였다.

제안 방법

대상으로 하였다(그림 1). cell 간격 30m grid data와 수치 임상도를 기반으로 산불발생지의 공간특성을 ArcView 3.2를 사용하여 내화 수림대를 조성하였다. 수종의 3D modeling 기법에서는 연구대상지에 현존하고 있는 수종 (소나무, 굴참나무)을 현지에서 직접촬영을 하였으며, 수종 image processin吗을 위하여 Adobe 7.
2를 사용하여 내화 수림대를 조성하였다. 수종의 3D modeling 기법에서는 연구대상지에 현존하고 있는 수종 (소나무, 굴참나무)을 현지에서 직접촬영을 하였으며, 수종 image processin吗을 위하여 Adobe 7.0을 사용하여 masking, saturation 처리를 통하여 3D model을 구축하였다. 경 년에 따른 수종의 생장 모델링은 국립 산림 과학원에서 제공하는 수종별 지위지수분류곡선을 참조하였으며 tracking simulatione IMAGINE 8.
산불피해지의 공간특성 분석을 위하여 ArcView 3.2에서 변환된 coverage 및 point를 TIN(triangulated irregular network) 으로 생성하여 cell간격 30m의 grid data를 획득하였다. 이를 기반으로 그림 3과 같이 고도(elevation), 사면경사(slope) 및 사면방향(aspect)을 산출하여 속성데이터 추출을 위해 정수형으로 재 분류하였다(임업 연구원, 2003).
수종의 3D modeling을 위하여 수종 이외는 masking 하였으며 수종의 어두운 부분의 제거를 위하여 화상강조처리를 통하여 3D modeling 을 수행하였다(그림 4).
GIS DB 구축 레이어에서 등고선 및 표고점을 추출한 후, DEM(digital elevation model) 을 기반으로 virtual GIS 상에서 현실 세계와 가장 유사한 3차원 지형기반위에 GIS 공간 분석을 통하여 조성된 내화수림대와 수종의 3D 모델을 overlay하여 virtual environment를 구축하고 tracking simulation을 수행하였다. 표 2는 tracking simulation에 있어서의 관찰자의 위치, 해발고도, 시야각 등 다양한 정보를 나타내고 있으며, 그림 7은 표 2의 point에 해당하는 scene들을 나타낸 것이다.

대상 데이터

본 연구에서는 2000년 대규모 산불이 발생한 강원도 원덕읍 검봉산 주변의 산불피해 지역을 대상으로 하였다(그림 1). cell 간격 30m grid data와 수치 임상도를 기반으로 산불발생지의 공간특성을 ArcView 3.
다른 내화수림대 조성 조건으로는 북사면의 방향과 해발고도는 400m 이하로 하고, 임상은 혼효림과 소나무림 지역을 GIS 중첩분석 조건에서 만족하는 지역을 내화수림대로 선정하였다.
본 연구에서의 수종은 연구대상지 주민의 생계 유지에 절대적으로 필요한 소득원인 송이 생산을 위한 소나무림의 복구(산림청, 2000) 와 내화수림대에 조림될 산불에 강한 굴참나무 2 종만을 고려하였으며, 실세계와 가장 유사하게 표현하기 위하여 연구 대상지인 강원도 원덕읍 검봉산에 서식하고 있는 소나무와 굴참 나무를 현지에서 촬영한 이미지를 사용하였다.
경년에 따른 산림경관의 변화된 모습을 10년, 20년, 30년 단위로 표출하였으며, 수종의 생장 모델링에 있어서 우리나라 조건에 맞는 정확한 나무 생장 모델링에 관하여 연구된 바가 없으므로 국립산림과학원에서 제공하는 수종별 지위지수분류 곡선(그림 5)을 참조하였다. 굴참 나무의 지위 지수 분류 곡선이 아직 구축되어 있지 않는 관계로 굴참나무와 생장발육상태가 비슷한 상수리 나무의 지 위 지 수분류곡선을 사용하였다.
굴참 나무의 지위 지수 분류 곡선이 아직 구축되어 있지 않는 관계로 굴참나무와 생장발육상태가 비슷한 상수리 나무의 지 위 지 수분류곡선을 사용하였다.

이론/모형

0을 사용하여 masking, saturation 처리를 통하여 3D model을 구축하였다. 경 년에 따른 수종의 생장 모델링은 국립 산림 과학원에서 제공하는 수종별 지위지수분류곡선을 참조하였으며 tracking simulatione IMAGINE 8.5 의 virtual GIS를 사용하였다(그림 2).

성능/효과

사면 방향별 면적을 추출한 결과 북동, 동, 남동쪽인 사면방향의 면적이 23.41 血(44.5%)로 나타났으며, 남, 남서쪽인 사면방향의 면적이 19.51血(26%)로 전체적인 지형이 동쪽과 남쪽으로 치우쳐 있음을 알 수 있었다
산불 피해지의 공간분포특성을 분석해 본 결과, 경사도에 있어서는 0~10° 사이의 완만한 경사에서 산불 발생 전체건수 28건중 12건 (42.9%)이 발생하였으며, 경사도가 20~30°에서는 9건(32.1%)이 발생 하였다. 사면 방향에서는 산불발생건수의 절반인 14건(50%)이 북사면에서 발생하였으며, 5건(17.
전체적으로는 0~400m의 고도에 10° 미만의 완만한 경사, 북사면의 지형, 혼효림과 소나무림이 분포하는 곳에서 산불이 많이 발생하는 것으로 나타났다.

후속연구

1. GIS 분석기법을 활용하여 내화수림대를 조성함으로써 산불발생 이후 생태계 차원에서보다 과학적이고 체계적인 복구 및 재해 방지 차원에서의 신속한 정보를 제공 할 수 있을 것으로 판단되며, 향후 조성된 내화 수림대에 적정 임분 배치를 기초로 하여 대형산불 확산방지가 가능할 것으로 기대된다.
2. 연구대상지의 경년에 따른 산림 경관의 변화를 예측함으로써 연구 대상지의 산림 자원 생산량 예측, 친환경적인 임분 구조의 타당성 평가 등 향후 강원도 동해안 지역의 산림 정책 및 발전방향에 있어서 많은 정보를 제공할 것으로 판단된다.
사용자는 가상공간상의 적극적인 참여자가 됨으로써 연구 대상지의 현실세계를 가장 근사하게 묘사할 뿐만 아니라, 더 나아가서 현실 세계의 시공간적인 제약을 극복할 수 있을 것으로 기대된다.
향후에는 내화수림대 조성에 있어서 세분화 된 지형적 요소와 다른 관련인자(임분구조, 바람장 등)들을 고려하여 내화수림대를 조성해야 할 것으로 사료되며, 나무 생장 모델링에 있어서도 생장관련 인자들을 종합적으로 고려한 수종 생장 모델 등을 적용하여야 할 것으로 판단된다.
상세하고 생태학적인 GIS DB와 고정밀 위성 영상 자료를 활용하여 보다 정확한 산불피해 복구 및 대형 산불방지를 위한 효율적인 경관 생태학적 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

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