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문제 정의
- 그러나 우리나라의 경우 미국, 캐나다 시스템과 비교하여 지형 및 연료인자와 산불관련 기초연구가 미흡하여 이에 대한 지속적 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 경상북도 의성군 지역을 대상으로 임상, 밀도, 경급 영급, 방위, 경사, 사면향, 농경지, 묘지 둥 산불발생과 관련 있는 인자에 대해 GIS프로그램과 조건부확률을 이용하여 산불발생위 험지 역올 구분하는 확률모형을 개발하고자 하였으며, 그 결과는 다음과 같다
- 따라서, 본 연구에서는 임상, 밀도, 경급 영급, 방위, 경사, 사면향, 농경지, 묘지 등 산불발생과 관련 있는 인자에 대해 GIS프로그램을 이용하여 산불발생위험 지 역을 구분하는 확률모형올 개발하고, 산불발생확률올 지수화하여 상세산불위험 지역을 작성함으로서 현재 실용화하고 있는 산불위험예 보시스템의 개선과 산불위험 지역관리방안에 대한 기초를 제시하는데 있다.
가설 설정
- 산불발생지점의 정확도가 현장조사결과 대부분 50m 이내로 나타났으며, 본 연구에서는 허용오차를 100m로 설정하였다. 이것은 발생지점을 100m 버퍼분석을 실시하여 같은 지역의 공간특성은 동일한 산불발생가능성을 내재하고 있다고 가정한 것이다. 따라서 주제도 속성별 산불발생확률을 구할 때 ArcView 3.
제안 방법
- 각 속성을 그룹화하였다. 1993〜1998년 산불발생지점과 조건부 확률을 이용하여 그룹화된 주제도 속성별 산불발생확률을 구하였다. 산불발생지점의 정확도가 현장조사결과 대부분 50m 이내로 나타났으며, 본 연구에서는 허용오차를 100m로 설정하였다.
- 임상자료(임상, 밀도, 경급, 영급, 산림는 국립산림과원 1:25, 000 임상도로부터 필요한 주제도를 추출하였으며, 지형자료(고도, 경사, 사면향, 도로, 소로, 하천, 관청, 묘지, 주거지, 농경지)는 국립지리원 1:5, 000과 1:25, 000 수치지형도 및 환경부 1:25, 000 토지피복지도를 이용하여 구축하였다. GIS 프로그램인 ArcView 3.1 올 이용하여 구축된 자료를 10m 해상도롤 가지는 그리드로 변환하였으며, 관청, 묘지, 주거지, 농경지, 주거지, 도로, 소로, 하천, 산림은 그리드로 변환시 거리에 따른 재분류를 실시하였다. 그리드로 변환된 산불발생지점 주제도와 다른 각 주제 도를 중첩하여 산불발생지점을 분석하였다.
-
Uiseong-gun GIS
GIS프로그램인 ArcView 3.1을 이용하여 구축된 주제도를 10m해상도를 가지는 그리드로 변환하였으며, 관청
. 묘지 . - 각 주제도 속성별로 구하여진 산불발생확률을 통합하기 위하여 각 주제도가 독립적인 관계인 경우의 조건부확률을 이용하여 다음과 같이 모든 주제도를 계산, 최종적인 산불발생확률을 구하였다.
- 구하여진 산불발생확률을 면적비율로 20둥급화하여 산불발생위험지수를 산정하고, 각 산정된 지수를 적용하여 산불발생위험지역을 구분하였다. 구분된 위험지역의 적합성을 검증하기 위하여 1999〜2003년 산불발생지점 자료를 적용하여 예측비곡선(prediction rates cu we)으로 표현하였다.
- 중첩분석을 통하여 속성별 산불발생확률을 구한 다음 각주 제도를 통합하여 최종 산불발생확률을 구하였다. 구하여진 산불발생확률을 면적비율로 20둥급화하여 산불발생위험지수를 산정하고, 각 산정된 지수를 적용하여 산불발생위험지역을 구분하였다. 구분된 위험지역의 적합성을 검증하기 위하여 1999〜2003년 산불발생지점 자료를 적용하여 예측비곡선(prediction rates cu we)으로 표현하였다.
- 구하였다. 구하여진 확률값을 면적비율에 따라 20등급으로 지수화하여 산불발생위 험지 역을 구분하였다. 산불발생위험지역을 구분한 모형의 적합성 검정을 실시한 결과 적합성이 있는 것으로 나타났다.
- 1 올 이용하여 구축된 자료를 10m 해상도롤 가지는 그리드로 변환하였으며, 관청, 묘지, 주거지, 농경지, 주거지, 도로, 소로, 하천, 산림은 그리드로 변환시 거리에 따른 재분류를 실시하였다. 그리드로 변환된 산불발생지점 주제도와 다른 각 주제 도를 중첩하여 산불발생지점을 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 SAS 통계프로그램을 이용하여 각 주제도 인자 간 상관분석을 실시하여 산불발생과 관련 있는 독립된 주제도를 선정하였다.
- 독립변수로 인정되는 관청, 묘지, 소로, 산림주제도는 산불발생위험지역을 구분하는데 직접적으로 이용하고, 그룹1, 그룹2, 그룹3에 포함되는 인자들은 각 그룹별로 하나의 독립된 변수를 선택하기 위하여 산불발생원인과 교차표(cross table)를 작성하여 분석하거나 기존 연구사례(이시영, 1995; 이시영 둥, 2002)를 통하여 산불 발생과 더 밀접한 관련이 있을 것으로 사료되는 임상, 농경지, 경사를 선택하였다. 결과적으로 산불위험지역을 구분하는데 사용되는 주제도로각 독립변수를 나타내는 임상, 경사, 농경지, 관청, 묘지, 소로, 산림 등 7개를 선정하였다.
- 둘째, 선정된 주제도를 GIS와 조건부확률올 이용하여 우선 각 주제도 속성별 산불발생비율을 구한 다음 최종 산불발생확률을 구하였다. 구하여진 확률값을 면적비율에 따라 20등급으로 지수화하여 산불발생위 험지 역을 구분하였다.
- 따라서 이것을 이용하면 각 주제도 속성별로 산불이 발생하는 확률을 계산할 수 있다. 둘째, 하나의 사상이 다른 사상의 발생확률을 변경시키지 않는 경우로 두 사상을 독립된 관계로 보는 조건부확률로서 본 연구에서는 이것을 이용하여 각 주제도를 통합하여 최종 산불 발생확률을 구하였다.
- 이것은 발생지점을 100m 버퍼분석을 실시하여 같은 지역의 공간특성은 동일한 산불발생가능성을 내재하고 있다고 가정한 것이다. 따라서 주제도 속성별 산불발생확률을 구할 때 ArcView 3.1 을 이용하여 산불발생지점을 100m 버퍼분석 한 다음 10m 해상도를 가진 그리드로 변환하여 10m 해상도를 가진 다른 주제도와 중첩분석을 실시하였다. 중첩분석을 통하여 속성별 산불발생확률을 구한 다음 각주 제도를 통합하여 최종 산불발생확률을 구하였다.
- 소로 . 묘지는 50m 간격, 관청은 500m 간격, 경사는 5° 간격으로 범위를 설정하여 구분하였다.
- 산불발생과 관련 있다고 생각되는 주제도들 중에서 다른 주제도와 연관되지 않은 독립된 주제도를 대상으로 산불위험지역을 구분하는데 사용하였으며, 선정된 주제도는 둥간척도를 이용하여 각 속성을 그룹화하였다. 1993〜1998년 산불발생지점과 조건부 확률을 이용하여 그룹화된 주제도 속성별 산불발생확률을 구하였다.
- 산불발생위험지역을 구분함에 있어 산불발생위험지수의 안정성을 추구하기 위하여 1993- 2003년의 자료를 가지고 산불발생위험지수를 구하여 위험지역을 구분하였다. 구분된 산불발생위험지역에 1993 〜2003년 산불발생 자료를 적용한 결과 전체 산불발생건수에서 5등급까지 50%, 10등급까지 91%가 발생하였으며, 산불발생위험지역을 그림 5와 같이 지도로 작성하였다.
- 3 프로그램을 이용하여 그림 2와 같은 방법으로 구축하였다. 산불발생지점은 최근 10년간(1993 〜2003년) 산불현황자료에서 아주 작은 산불일지라도 일단 불이 붙은 지역을 포함하였으며, 지점의 위치는 산불당시 진화에 참여한 담당자 및 현황자료를 이용하여 1:25, 000 지도상에 지번도와 임야도를 기본으로 하여 표기하고 부분적으로 현장조사를 실시하였다. 임상자료(임상, 밀도, 경급, 영급, 산림는 국립산림과원 1:25, 000 임상도로부터 필요한 주제도를 추출하였으며, 지형자료(고도, 경사, 사면향, 도로, 소로, 하천, 관청, 묘지, 주거지, 농경지)는 국립지리원 1:5, 000과 1:25, 000 수치지형도 및 환경부 1:25, 000 토지피복지도를 이용하여 구축하였다.
- 1993〜1998년 산불발생지점과 조건부 확률을 이용하여 그룹화된 주제도 속성별 산불발생확률을 구하였다. 산불발생지점의 정확도가 현장조사결과 대부분 50m 이내로 나타났으며, 본 연구에서는 허용오차를 100m로 설정하였다. 이것은 발생지점을 100m 버퍼분석을 실시하여 같은 지역의 공간특성은 동일한 산불발생가능성을 내재하고 있다고 가정한 것이다.
- 산불이 발생지점올 분석하기 위하여 산불 발생과 관련이 있을 것으로 판단되는 임상, 밀도, 경급, 영급, 고도, 경사, 사면향, 도로, 소로, 하천, 관청, 묘지, 주거지, 농경지, 산림 둥 15개 인자에 대하여 그림 3과 같이 주제도를 구축하였다.
- 하였다. 상관성이 없이 독립된 인자는 위험지역을 구분하는데 바로 사용하였으며, 상관성이 있게 나타난 인자들은 산불과 밀접한 관련이 있는 인자 하나만올 선별하여 분석에 사용하였다. 그 결과 산불발생위험지역을 구분하는데 사용된 주제도는 임상, 경사, 농경지, 관청, 묘지, 소로, 산림 둥 7개로 선정되었다.
- 산림 둥은 그리드로 변환 시 거리에 따른 재분류를 실시하였다. 이러한 주제도를 1993〜2003년 의성군 산불발생지점(204건)을 나타내는 산불발생지점 주제도와 중첩하여 표 2와 같이 산불발생지점의 공간특성을 분석하였다. 관청, 묘지, 주거지, 농경지, 주거지, 도로, 소로, 하천, 산림은 발화지점으로부터의 거리를 계산한 것이다.
- 조건부확률올 이용하여 산불위험지역을 구분하기 위해서는 우선적으로 산불발생과 관련있다고 판단되는 주제도중에서 서로 연관된 주제도를 선별하여 그 중 산불과 가장 밀접하다고 판단되는 주제도만 선정하여 주제도간 독립성을 확보하였다. 분석과정은 우선 의성군 지역의 임상, 밀도, 경급, 영급, 고도, 경사, 사면향, 도로, 소로, 하천, 관청, 묘지, 주거지, 농경지, 산림, 산불발생지점 자료를 ArcGIS 8.
- 주제도를 선정한 다음 산불발생위험지역을 구분하기 위하여 주제도별로 가지고 있는 속성들을 표 4와 같이 일반화하였는데, 임상은 침엽수, 혼효림, 활엽수, 기타, 없음과 같이 5개로 구분하고, 농경지 . 산림 .
- 1 을 이용하여 산불발생지점을 100m 버퍼분석 한 다음 10m 해상도를 가진 그리드로 변환하여 10m 해상도를 가진 다른 주제도와 중첩분석을 실시하였다. 중첩분석을 통하여 속성별 산불발생확률을 구한 다음 각주 제도를 통합하여 최종 산불발생확률을 구하였다. 구하여진 산불발생확률을 면적비율로 20둥급화하여 산불발생위험지수를 산정하고, 각 산정된 지수를 적용하여 산불발생위험지역을 구분하였다.
- 최종적으로 산출된 산불발생확률을 표 6과같이 면적비율로 확률값이 높은 순으로 1등급을 부여하는 방식으로 20등급화하여 산불발생위험지수를 산정하고, 각 산정된 지수를 적용하여산불발생위 험지 역을 구분하였다.
- 한 가지 사상이 이미 일어났을 때 다른 사상 이 발생할 확률을 나타내는 조건부 확률과 ArcGIS의 Spatial Analyst 도구의 중첩분석을 이용하여 속성별로 산불이 발생된 확률을 표 5 와 같이 구하였다. 분석 자료는 1993~1998년 산불자료를 사용하였으며 , 조건부확률은 주제도에 하나의 속성올 A, 산불발생지점을 B로 가정한다면 속성 A에서의 산불발생확률은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
대상 데이터
- 결과적으로 산불위험지역을 구분하는데 사용되는 주제도로각 독립변수를 나타내는 임상, 경사, 농경지, 관청, 묘지, 소로, 산림 등 7개를 선정하였다.
- 미진한 상태이다. 따라서 연구지역을 중부내륙에 위치한 경상북도 의성군지역으로 선정하였다. 의성군지역의 최근 11^^-(1993-2003 년) 산불발생현황을 살펴보면 그림 1과 같이 연평균 산불발생은 19건으로 1995년과 2002년에 많이 발생하였고, 피해면적은 연평균 12.
- 같이 구하였다. 분석 자료는 1993~1998년 산불자료를 사용하였으며 , 조건부확률은 주제도에 하나의 속성올 A, 산불발생지점을 B로 가정한다면 속성 A에서의 산불발생확률은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
- 산불발생지점은 최근 10년간(1993 〜2003년) 산불현황자료에서 아주 작은 산불일지라도 일단 불이 붙은 지역을 포함하였으며, 지점의 위치는 산불당시 진화에 참여한 담당자 및 현황자료를 이용하여 1:25, 000 지도상에 지번도와 임야도를 기본으로 하여 표기하고 부분적으로 현장조사를 실시하였다. 임상자료(임상, 밀도, 경급, 영급, 산림는 국립산림과원 1:25, 000 임상도로부터 필요한 주제도를 추출하였으며, 지형자료(고도, 경사, 사면향, 도로, 소로, 하천, 관청, 묘지, 주거지, 농경지)는 국립지리원 1:5, 000과 1:25, 000 수치지형도 및 환경부 1:25, 000 토지피복지도를 이용하여 구축하였다. GIS 프로그램인 ArcView 3.
데이터처리
- 분석과정은 우선 의성군 지역의 임상, 밀도, 경급, 영급, 고도, 경사, 사면향, 도로, 소로, 하천, 관청, 묘지, 주거지, 농경지, 산림, 산불발생지점 자료를 ArcGIS 8.3 프로그램을 이용하여 그림 2와 같은 방법으로 구축하였다. 산불발생지점은 최근 10년간(1993 〜2003년) 산불현황자료에서 아주 작은 산불일지라도 일단 불이 붙은 지역을 포함하였으며, 지점의 위치는 산불당시 진화에 참여한 담당자 및 현황자료를 이용하여 1:25, 000 지도상에 지번도와 임야도를 기본으로 하여 표기하고 부분적으로 현장조사를 실시하였다.
- 그리드로 변환된 산불발생지점 주제도와 다른 각 주제 도를 중첩하여 산불발생지점을 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 SAS 통계프로그램을 이용하여 각 주제도 인자 간 상관분석을 실시하여 산불발생과 관련 있는 독립된 주제도를 선정하였다.
- 산불발생에 있어서 다른 주제도와 서로 연관되지 않는 독립된 주제도를 선정하기 위하여 표 2의 분석 결과를 SAS 통계프로그램을 이용하여 각 주제도 인자 간 상관분석올 실시하였다. 분석결과 표 3과 같이 그룹1(임상, 경급, 영급, 소밀도), 그룹2(고도, 주거지, 도로, 농경지, 하천), 그룹3(경사, 사면향), 그룹4(관청), 그룹 5(묘지), 그룹6(소로), 그룹7(산림)로 구분되었다.
- 이것을 적용하기 위해서는 우선 각 주제도가 독립관계에 있어야 되므로 산불발생지점에 대해 분석된 자료 결과를 SAS 8.02 통계프로그램올 이용하여 상관분석을 실시하여 산불발생에 있어서 다른 주제도와 서로 연관되지 않는 독립된 주제도를 선정하였다.
- 첫째, 조건부확률을 이용하여 산불위험지역을 구분하기 위해서는 독립성이 인정되는 주제도를 선별해야 하므로 산불과 관련이 있올 것으로 판단되는 15개에 대하여 산불발생지점을 분석하였으며, 분석된 결과를 SAS를 이용하여 상관관계 분석 하였다. 상관성이 없이 독립된 인자는 위험지역을 구분하는데 바로 사용하였으며, 상관성이 있게 나타난 인자들은 산불과 밀접한 관련이 있는 인자 하나만올 선별하여 분석에 사용하였다.
성능/효과
- 위험지역을 구분하였다. 구분된 산불발생위험지역에 1993 〜2003년 산불발생 자료를 적용한 결과 전체 산불발생건수에서 5등급까지 50%, 10등급까지 91%가 발생하였으며, 산불발생위험지역을 그림 5와 같이 지도로 작성하였다.
- 구분된 산불발생위험지역의 적합성검증을 위하여 산불발생지점 1999 〜2003년 자료를 위험등급별로 적용하였더니 그림 4와 같이 좌상곡선을 나타내었으며, 위험지수 5등급까지 전체 산불발생건수의 50%, 10등급까지 86%가 발생하였다. 이러한 결과로 볼 때 조건부확률을 이용하여 산불발생위험지역을 구분한 모형은 적합성이 있는 것으로 판단된다.
- 상관성이 없이 독립된 인자는 위험지역을 구분하는데 바로 사용하였으며, 상관성이 있게 나타난 인자들은 산불과 밀접한 관련이 있는 인자 하나만올 선별하여 분석에 사용하였다. 그 결과 산불발생위험지역을 구분하는데 사용된 주제도는 임상, 경사, 농경지, 관청, 묘지, 소로, 산림 둥 7개로 선정되었다.
- 실시하였다. 분석결과 표 3과 같이 그룹1(임상, 경급, 영급, 소밀도), 그룹2(고도, 주거지, 도로, 농경지, 하천), 그룹3(경사, 사면향), 그룹4(관청), 그룹 5(묘지), 그룹6(소로), 그룹7(산림)로 구분되었다.
- 구하여진 확률값을 면적비율에 따라 20등급으로 지수화하여 산불발생위 험지 역을 구분하였다. 산불발생위험지역을 구분한 모형의 적합성 검정을 실시한 결과 적합성이 있는 것으로 나타났다.
- 이러한 결과로 볼 때 조건부확률을 이용하여 산불발생위험지역을 구분한 모형은 적합성이 있는 것으로 판단된다.
- 첫째, 한 가지 사상이 이미 일어났을 때 다른 사상이 발생할 확률로 조건부 확률 P(미A) 는 사상 A가 이미 발생했을 때 사상 B가 발생할 확률이다. 따라서 이것을 이용하면 각 주제도 속성별로 산불이 발생하는 확률을 계산할 수 있다.
후속연구
- 따라서 이러한 결과는 현재 실용화하고 있는 산불위험예보시스템의 개선과 산불위험 지역관리방안에 대한 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 图函
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