시계열 항공사진과 20세기 초 지형도를 이용한 경안천유역의 하천형태 및 하천부지 변화추세 분석 Analysis of River Channel Morphology and Riparian Land Use Changes using Multi-temporal Aerial Photographs and Topographic Maps of the Early 20th Century in Gyeongan-cheon Watershed원문보기
본 연구에서는 경안천 유역을 대상으로 과거의 경년 항공사진과 지형도를 이용하여 하천형태의 변화를 분석하고, 하천주위의 토지이용변화를 비교해 보고자 하였다. 이를 위해 경안천 유역의 지방 1, 2급 하천에 해당하는 1966년, 1981년, 2000년 항공사진에 내, 외부표정을 실시하여 정사영상을 생성하였으며 또한 1914 - 1915년 지형도를 이용하여 1966년, 1981년, 2000년의 하천과 비교하였다. 이 영상을 이용하여 경년 하천형태와 하천부지의 토지이용을 분석하였는바, 주로 하천제방구역에서 뚜렷한 하천변화를 보였으며 이는 1974년의 팔당댐 건설에 따른 팔당호 유입부의 변화와 1980년대 후반의 하천정비에 따른 직선화 작업이 그 원인으로 판단된다. 또한 하천부지를 6개의 주요 분류 항목 (수역, 산림, 농지, 주거지, 도로, 모래톱)으로 토지이용도를 작성하여 그 면적변화를 분석해본 결과 농지, 주거지, 도로, 모래톱이 가장 큰 면적변화를 나타내었다.
본 연구에서는 경안천 유역을 대상으로 과거의 경년 항공사진과 지형도를 이용하여 하천형태의 변화를 분석하고, 하천주위의 토지이용변화를 비교해 보고자 하였다. 이를 위해 경안천 유역의 지방 1, 2급 하천에 해당하는 1966년, 1981년, 2000년 항공사진에 내, 외부표정을 실시하여 정사영상을 생성하였으며 또한 1914 - 1915년 지형도를 이용하여 1966년, 1981년, 2000년의 하천과 비교하였다. 이 영상을 이용하여 경년 하천형태와 하천부지의 토지이용을 분석하였는바, 주로 하천제방구역에서 뚜렷한 하천변화를 보였으며 이는 1974년의 팔당댐 건설에 따른 팔당호 유입부의 변화와 1980년대 후반의 하천정비에 따른 직선화 작업이 그 원인으로 판단된다. 또한 하천부지를 6개의 주요 분류 항목 (수역, 산림, 농지, 주거지, 도로, 모래톱)으로 토지이용도를 작성하여 그 면적변화를 분석해본 결과 농지, 주거지, 도로, 모래톱이 가장 큰 면적변화를 나타내었다.
This study is to trace the change of stream shape using the past series of aortal photographs and topographic maps, and to compare the land use changes of inland along the stream. For the Gyeongan first & second class of local stream, aerial photographs of 1966, 1981 and 2000 were selected and ortho...
This study is to trace the change of stream shape using the past series of aortal photographs and topographic maps, and to compare the land use changes of inland along the stream. For the Gyeongan first & second class of local stream, aerial photographs of 1966, 1981 and 2000 were selected and ortho photographs were made with interior orientation and exterior orientation, respectively. In addition, topographic maps of 1914 - 1915 were used to compare with stream of 1966, 1981 and 2000. As apparent changes of the stream, the consolidated reaches of stream with levee construction were straightened and their stream width widened. Especially the stream width of inlet part of Paldang lake was widened almost twice because of the rise of water level by dam construction in 1974. The land use maps (1966, 1981, 2000) of riparian areas were also made, respectively and classified into 6 categories (water, forest, agricultural land, urban area, road, sandbar) by digitizing, The main changes of land use were agricultural land, urban area, road and sandbar.
This study is to trace the change of stream shape using the past series of aortal photographs and topographic maps, and to compare the land use changes of inland along the stream. For the Gyeongan first & second class of local stream, aerial photographs of 1966, 1981 and 2000 were selected and ortho photographs were made with interior orientation and exterior orientation, respectively. In addition, topographic maps of 1914 - 1915 were used to compare with stream of 1966, 1981 and 2000. As apparent changes of the stream, the consolidated reaches of stream with levee construction were straightened and their stream width widened. Especially the stream width of inlet part of Paldang lake was widened almost twice because of the rise of water level by dam construction in 1974. The land use maps (1966, 1981, 2000) of riparian areas were also made, respectively and classified into 6 categories (water, forest, agricultural land, urban area, road, sandbar) by digitizing, The main changes of land use were agricultural land, urban area, road and sandbar.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 경안천유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천을 대상으로 1966년, 1981년, 2000년 항공사진을 이용하여 정사영상을 생성하고, 하천형태 및 하천중심선을 추출하여 경년별 하천변화추세 평가를 위해 그 원인을 분석하였다. 또한 일제시대 지형도를 이용하여 하천을 추출하고 이를 경년별 하천형태와 비교해보고자 하였다. 1966년, 1981년, 2000년의 정사영상에 대하여 토지이용도를 구축하여 물리적 특성변화를 살펴보았다.
본 연구는 경안천 유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천을 대상으로 과거의 항공사진과 일제시대의 지형도를 이용하여 하천의 변화추세를 파악하여 분석하고, 또한 하천구역내의 토지이용도를 작성하여 경년별 변화추세를 분석하고자 한다. 이들 유역의 하천의 변화 추세도는 하천환경 및 치수측면에서 긍정적인 방향으로 진행되었는지를 판단하는 하나의 지표로써 활용될 수 있을 것이며, 향후 하천유역의 종합적인 수리 · 수 문학적 분석을 위한 기본자료로서 제공이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구는 경안천유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천을 대상으로 1966년, 1981년, 2000년 항공사진을 이용하여 정사영상을 생성하고, 하천형태 및 하천중심선을 추출하여 경년별 하천변화추세 평가를 위해 그 원인을 분석하였다. 또한 일제시대 지형도를 이용하여 하천을 추출하고 이를 경년별 하천형태와 비교해보고자 하였다.
제안 방법
또한 일제시대 지형도를 이용하여 하천을 추출하고 이를 경년별 하천형태와 비교해보고자 하였다. 1966년, 1981년, 2000년의 정사영상에 대하여 토지이용도를 구축하여 물리적 특성변화를 살펴보았다. 본 연구의 결론을 요약하면 다음과 같다.
2. 대상유역의 국가 및 지방 1, 2급 하천을 중심으로 연구하기 위하여 1966년, 1981년, 2000년의 생성된 정사투영영상을 하천법에 근거하여 하천경계로부 터 500이내의 하천구역을 분석하기 위하여 3개년도에 각각 버퍼링을 실시하였다.
4. 3개년도의 정사투영영상에 대하여 토지이용도를 6개의 분류항목(수역, 산림, 농지, 주거지, 도로, 모래톱)으로 구축하였다. 주요 토지이용의 변화를 보면, 모래톱, 산림과 농지는 1966년 3.
경년별 하천변화 추세를 확인하기 위해 ERDAS Imagine 8.5프로그램으로 디지타이징하여 국가하천 및 지방 1, 2급 하천의 경계를 추출하였고, 그 결과를 그림 10과 같이 국가하천구간과 지방 1, 2급 하천구간으로 구분하여 그림 11과 12에 나타내었다.
경안천 유역을 대상으로 1966년, 1981년, 2000년의 항공사진자료와 1914 - 1915년의 일제시대 지형도를 수집하여 스캐닝한 자료를 항공사진은 표정단계를 거쳐 정사영상을 생성하였고 지형도는 위경도 TIC을 이용하여 Tokyo기준점, Korea-TM 좌표체계로 기하보정을 실시하였다. 생성한 정사영상은 하천법에 근거하여 주 연구 대상인 경안천유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천에 대하여 버퍼링을 실시한 후 디지타이징에 의하여 연도별 하천폭과 하천중심선을 추출하여 변화형태를 분석하였으며, 3개년도(1966년, 1981년, 2000년)의 하천부지에 대한 토지이용도를 작성하여 연도별 면적변화를 살펴보았다.
사용한 항공사진의 사진정보는 표 1과 같으며 1966년은 항공사진에 대한 낮은 관심도로 당시의 촬영카메라에 대한 자료가 없는 실정이며, 촬영고도, 카메라 종류에 대한 정확한 정보획득이 불가능하였다. 따라서 본 연구에서는 초점거리를 기준으로 다른 년도(1983년)의 카메라정보를 이용하여 항공사진을 분석하였다. 일제시대 지형도는 구할 수 있는 최대의 자료로 1:50, 000축척의 수원, 안성, 이천 3개의 지형도를 획득하여 분석을 실시하였다.
본 연구에서는 1966년 18장, 1981년 36장, 2000년 20장의 항공사진을 각각 내부표정, 외부표정을 실시하여 기하학적으로 영상 촬영 당시와 똑같은 환경을 재구성하고, Tokyo 기준점, Korea-TM좌표체계로 보정된 영상을 이용하여 영상 대 영상(image to image) 방법으로 각 년도의 항공사진의 위치를 보정하는 정사투영작업을 실시하였다. 정사보정결과 1966년, 1981년, 2000년의 항공사진 스캐닝 해상도 0.
항공사진은 촬영진행 방향으로 약 60%, 코스간 약 30%의 중복도를 갖도록 촬영되기 때문에 모자이크시 사진의 중앙부분을 중심으로 작업을 하는 것이 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 ERDAS Imagine 8.5 프로그램을 이용하여 1966년, 1981년, 2000년의 정사투영된 사진에 대하여 모자이크를 실시한 후, 국내최초로 개발된 국가하천에 대한 종합적이고 체계적인 관리를 위한 하천관리지리정보시스템(RIMGIS: River Information Management GIS) 자료를 중첩하여 비교함으로써 정사투영영상의 위치정확도를 평가하였다(그림 4, 그림 5, 그림 6).
수치표고모델은 지표면에 일정 간격으로 분포된 지점의 표고 값을 수치로 기록한 것으로 주로 지형의 분석에 이용되며, 각종 모델링이나 각종 자료의 생성에 기초 자료로 이용된다. 본 연구에서는 경안천 지역의 NGIS 1:5,000 수치지도로부터 지형 관련 레이어인 7111(주곡선), 7114(계곡선), 7217(표고 점), 7311(삼각점)을 추출하고 ARC/INFO를 이용하여 커버리지 (coverage), TIN (triangulated irregular network), 격자 변환(lattice transformation) 과정을 거쳐 격자간격 5m DEM을 생성하였다.
경안천 유역을 대상으로 1966년, 1981년, 2000년의 항공사진자료와 1914 - 1915년의 일제시대 지형도를 수집하여 스캐닝한 자료를 항공사진은 표정단계를 거쳐 정사영상을 생성하였고 지형도는 위경도 TIC을 이용하여 Tokyo기준점, Korea-TM 좌표체계로 기하보정을 실시하였다. 생성한 정사영상은 하천법에 근거하여 주 연구 대상인 경안천유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천에 대하여 버퍼링을 실시한 후 디지타이징에 의하여 연도별 하천폭과 하천중심선을 추출하여 변화형태를 분석하였으며, 3개년도(1966년, 1981년, 2000년)의 하천부지에 대한 토지이용도를 작성하여 연도별 면적변화를 살펴보았다. 이와 더불어 기하보정을 실시한 지형도 또한 디지타이징으로 하천을 추출하였고, 이를 항공사진을 이용하여 추출한 하천과 비교분석하였다.
생성한 정사영상은 하천법에 근거하여 주 연구 대상인 경안천유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천에 대하여 버퍼링을 실시한 후 디지타이징에 의하여 연도별 하천폭과 하천중심선을 추출하여 변화형태를 분석하였으며, 3개년도(1966년, 1981년, 2000년)의 하천부지에 대한 토지이용도를 작성하여 연도별 면적변화를 살펴보았다. 이와 더불어 기하보정을 실시한 지형도 또한 디지타이징으로 하천을 추출하였고, 이를 항공사진을 이용하여 추출한 하천과 비교분석하였다.
따라서 본 연구에서는 초점거리를 기준으로 다른 년도(1983년)의 카메라정보를 이용하여 항공사진을 분석하였다. 일제시대 지형도는 구할 수 있는 최대의 자료로 1:50, 000축척의 수원, 안성, 이천 3개의 지형도를 획득하여 분석을 실시하였다.
본 연구에서는 1966년 18장, 1981년 36장, 2000년 20장의 항공사진을 각각 내부표정, 외부표정을 실시하여 기하학적으로 영상 촬영 당시와 똑같은 환경을 재구성하고, Tokyo 기준점, Korea-TM좌표체계로 보정된 영상을 이용하여 영상 대 영상(image to image) 방법으로 각 년도의 항공사진의 위치를 보정하는 정사투영작업을 실시하였다. 정사보정결과 1966년, 1981년, 2000년의 항공사진 스캐닝 해상도 0.59m, 0.60m, 0.80m에 대하여 평균제곱근오차(RMSE : root mean square error) 가 각각 평균 1.14, 0.65, 0.76 화소(pixel)로 나타났으며 이들을 모자이크하여 하천형태 및 하천부지추출을 위한 준비자료를 구축하였다.
하천부지의 토지이용상태를 파악하기 위해 하천경계로부터 500m 버퍼링을 실시한 1966년, 1981년, 2000년 정사영상을 수역, 모래톱, 산림, 농지(논, 밭), 주거지, 도로 등 6개의 항목으로 토지이용도를 작성하고 그 면적을 비교하였으며 이를 국가하천과 지방하천으로 구분하여 국가하천은 그림 13, 그림 14, 그림 15에 지방하천 은 그림 16, 그림 17, 그림 18에 나타내었다. 또한 각 토지이용별 면적변화를 표 2와 표 3에 정량적으로 나타내었다.
대상 데이터
1. 경년별 하천변화추세를 분석하기 위하여 1966년 18장, 1981년 36장, 2000년 20장의 총 74장의 항공 사진을 사용하였다. 각 항공사진에 대하여 영상 대 영상(image to image) 방법으로 정사투영을 실시하였고, 그 결과 1966년, 1981년, 2000년 항공사진의 RMSE가 스캐닝해상도 0.
본 연구에서는 경안천 유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천에 해당하는 지역을 대상으로 1966년 18장, 1981년 36장, 2000년 20장의 총 74장의 항공사진을 이용하였다. 사용한 항공사진의 사진정보는 표 1과 같으며 1966년은 항공사진에 대한 낮은 관심도로 당시의 촬영카메라에 대한 자료가 없는 실정이며, 촬영고도, 카메라 종류에 대한 정확한 정보획득이 불가능하였다.
데이터처리
그림 3. 정사투영영상 생성 과정
정사영상을 생성하기 위하여 프로그램 ERDAS Imagine 8.5를 사용하였으며 가상값으로부터 최확값을 구하기 위한 해석작업으로 3단계의 표정(내부표정, 상호표정, 절대표정)을 실시하였다 (이현화, 2001)
.
성능/효과
3. 정사투영영상을 디지타이징하여 하천경계 및 중심선을 추출하였으며 그 결과 7개의 하천제방구역(A, B, C, D, E, F, G) 에서 가장 큰 하천변화를 보였다. A(정지제), B(지월제), C(쌍령제)구간은 하천정비기간을 기점으로 하천폭이 확대되었는데 이는 팔당댐건설에 의한 수몰지역발생과 제방축조로 인한 선형화에 의한 것으로 판단된다.
일제시대의 하천형은 거의 자연형인 것을 확인할 수 있으며, 가장 큰 변화를 보이는 구간은 상미천과 유운천의 1구간과 유운천과 금어천의 2구간, 금어천과 금학천의 3구간이다. 3개의 구간의 하천변화를 살펴보면, 자연적인 하천형태에서 인위적인 개발로 인해 시간이 갈수록 직선화 현상이 이루어지는 것을 알 수 있다.
5. 기하보정을 실시한 일제시대 지형도를 디지타이징하여 하천을 추출하였고 이를 1966년, 1981년, 2000년의 항공사진에 추출한 하천형태와 함께 비교해 보았으며 그 결과, 일제시대의 하천형은 거의 자연형인 것을 확인할 수 있으며, 가장 큰 변화를 보이는 구간은 상미천과 유운천의 1구간과 유운천과 금어천의 2구간, 금어천과 금학천의 3 구간이다.
경년별 하천변화추세를 분석하기 위하여 1966년 18장, 1981년 36장, 2000년 20장의 총 74장의 항공 사진을 사용하였다. 각 항공사진에 대하여 영상 대 영상(image to image) 방법으로 정사투영을 실시하였고, 그 결과 1966년, 1981년, 2000년 항공사진의 RMSE가 스캐닝해상도 0.59m, 0.60m, 0.80m 에 대하여 각각 1.14, 0.65, 0.76 화소(pixel)로 분석 되었다.
후속연구
6. 본 연구에서 추출한 하천형태와 하천부지의 토지 이용도는 좀더 분석하여 향후 수리 · 수문학적 분석의 기본자료로서 이용될 수 있을 것이며, 하천 환경 및 치수측면에서 긍정적인 방향으로 진행되었는지를 판단하는 지표로써 활용될 수 있을 것이다. 또한 수위, 유속 오염물 이송확산, 유사 이동 및 퇴적, 상류-사류 흐름, 연안파랑 등 복잡한 2차원 흐름을 모의할 수 있는 소프트웨어인 지표수모델시스템(SMS: surfacewater modeling system)에서 제공하는 RMA2, SED2D모형 등을 이용하여 댐건설과 제방축조에 의한 유속장 변화, 유사이동량 및 하상변동 모의를 수행하는데 있어 기본입력 자료로 사용할 수 있을 것이다.
본 연구에서 추출한 하천형태와 하천부지의 토지 이용도는 좀더 분석하여 향후 수리 · 수문학적 분석의 기본자료로서 이용될 수 있을 것이며, 하천 환경 및 치수측면에서 긍정적인 방향으로 진행되었는지를 판단하는 지표로써 활용될 수 있을 것이다. 또한 수위, 유속 오염물 이송확산, 유사 이동 및 퇴적, 상류-사류 흐름, 연안파랑 등 복잡한 2차원 흐름을 모의할 수 있는 소프트웨어인 지표수모델시스템(SMS: surfacewater modeling system)에서 제공하는 RMA2, SED2D모형 등을 이용하여 댐건설과 제방축조에 의한 유속장 변화, 유사이동량 및 하상변동 모의를 수행하는데 있어 기본입력 자료로 사용할 수 있을 것이다.
본 연구는 경안천 유역의 국가하천 및 지방 1, 2급 하천을 대상으로 과거의 항공사진과 일제시대의 지형도를 이용하여 하천의 변화추세를 파악하여 분석하고, 또한 하천구역내의 토지이용도를 작성하여 경년별 변화추세를 분석하고자 한다. 이들 유역의 하천의 변화 추세도는 하천환경 및 치수측면에서 긍정적인 방향으로 진행되었는지를 판단하는 하나의 지표로써 활용될 수 있을 것이며, 향후 하천유역의 종합적인 수리 · 수 문학적 분석을 위한 기본자료로서 제공이 가능할 것으로 판단된다.
참고문헌 (16)
경기도 (2001). 경안천 수계 하천정비기본계획
김병진 (2001). 항공사진을 이용한 특정 대상물의 추출 및 벡터화. 석사학위논문, 명지대학교
김성준, 박근애, 정인균, 권형중 (2003). 'WMS HEC-1 을 이용한 안성천 평택수위관측소 상류유역의 수문 경년변화 분석.' 한국수자원학회논문집, 제36권, 제4호, pp. 609-621
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.