조간대의 조류로 발달은 조간대 퇴적물종류, 입도, 조성 및 조류의 세기 등 에 많은 영향을 받는다. 따라서 조류로의 발달 특성, 밀도, 형태 등은 조간대의 특징을 분석하는데 활용될 수 있다. 그러나 아직 갯벌의 조류로에 대한 정량적 분석은 매우 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 조류로의 정량적 분류기준으로 프랙탈 분석방법을 제시하고, 발달 정도가 다른 두 지역의 조류로에 대한 적용결과에 대한 정량적 비교를 제시한다. 시험 적용지역인 강화도 남단 조간대에서 얻어진 IKONOS 영상으로부터 조류로를 추출한 뒤, 프랙탈 분석방법 중 2차원 분석에 많이 사용되는 box counting 방법을 적용하여 프랙탈 차원을 구하였다. 분석 결과 강화도 남단 전체 조간대 지역에 대한 프랙탈 차원 값은 약 1.31로 나타났다. 조류로의 지선이 단순하며 남북으로 수직방향으로 발달한 지역은 프랙탈 차원 값이 $1.0563\sim1.0672$로 비교적 적은 값을 나타내는 반면, 조류로의 지선이 발달하고 매우 복잡한 형태를 보이는 곳은 프랙탈 차원 값이 $1.2550\sim1.3016$로 나타났다. 즉, 조류로의 발달정도에 따라 프랙탈 차원 값이 약 0.2 정도로 매우 뚜렷한 차이를 나타내며, 따라서 조류로의 정량적 구분이 프랙탈 분석에 의하여 가능하다는 결론을 얻을 수 있다. 향후 다른 특성을 갖는 다양한 조간대 지역에 적용하면 조류로의 발달정도와 환경 인자에 대한 정량적 분석이 가능할 것으로 사료된다.
조간대의 조류로 발달은 조간대 퇴적물종류, 입도, 조성 및 조류의 세기 등 에 많은 영향을 받는다. 따라서 조류로의 발달 특성, 밀도, 형태 등은 조간대의 특징을 분석하는데 활용될 수 있다. 그러나 아직 갯벌의 조류로에 대한 정량적 분석은 매우 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 조류로의 정량적 분류기준으로 프랙탈 분석방법을 제시하고, 발달 정도가 다른 두 지역의 조류로에 대한 적용결과에 대한 정량적 비교를 제시한다. 시험 적용지역인 강화도 남단 조간대에서 얻어진 IKONOS 영상으로부터 조류로를 추출한 뒤, 프랙탈 분석방법 중 2차원 분석에 많이 사용되는 box counting 방법을 적용하여 프랙탈 차원을 구하였다. 분석 결과 강화도 남단 전체 조간대 지역에 대한 프랙탈 차원 값은 약 1.31로 나타났다. 조류로의 지선이 단순하며 남북으로 수직방향으로 발달한 지역은 프랙탈 차원 값이 $1.0563\sim1.0672$로 비교적 적은 값을 나타내는 반면, 조류로의 지선이 발달하고 매우 복잡한 형태를 보이는 곳은 프랙탈 차원 값이 $1.2550\sim1.3016$로 나타났다. 즉, 조류로의 발달정도에 따라 프랙탈 차원 값이 약 0.2 정도로 매우 뚜렷한 차이를 나타내며, 따라서 조류로의 정량적 구분이 프랙탈 분석에 의하여 가능하다는 결론을 얻을 수 있다. 향후 다른 특성을 갖는 다양한 조간대 지역에 적용하면 조류로의 발달정도와 환경 인자에 대한 정량적 분석이 가능할 것으로 사료된다.
The tidal channel is influenced by sediment type, grain size, grain composition and tidal currents in tidal flat. The development of tidal channel including density, shape and order can be used to analyze the characteristics of tidal channel. The quantitative investigation to the tidal channel is in...
The tidal channel is influenced by sediment type, grain size, grain composition and tidal currents in tidal flat. The development of tidal channel including density, shape and order can be used to analyze the characteristics of tidal channel. The quantitative investigation to the tidal channel is insufficiency. In this paper, we represented the fractal analysis method according to the quantitatively analysis in tidal channel and compared with the different intertidal channel patterns. The tidal channel was extracted from the IKONOS image of the southern part of the Kanghwa-do. We used the Box-counting method to estimate fractal dimensions for each tidal channel. As a result, the fractal dimension values (D) were 1.31 in the southern Kanghwa-Do. Linear pattern and less dense channel development area had low D values (from 1.0563 to 1.0672). Dendritic pattern and dense channel development area had high D values (from 1.2550 to 1.3016). In other words, fractal dimension values had difference about 0.2 values according to the characteristic of tidal channel development. We concluded that fractal analysis can be able to quantitatively classification in tidal channel.
The tidal channel is influenced by sediment type, grain size, grain composition and tidal currents in tidal flat. The development of tidal channel including density, shape and order can be used to analyze the characteristics of tidal channel. The quantitative investigation to the tidal channel is insufficiency. In this paper, we represented the fractal analysis method according to the quantitatively analysis in tidal channel and compared with the different intertidal channel patterns. The tidal channel was extracted from the IKONOS image of the southern part of the Kanghwa-do. We used the Box-counting method to estimate fractal dimensions for each tidal channel. As a result, the fractal dimension values (D) were 1.31 in the southern Kanghwa-Do. Linear pattern and less dense channel development area had low D values (from 1.0563 to 1.0672). Dendritic pattern and dense channel development area had high D values (from 1.2550 to 1.3016). In other words, fractal dimension values had difference about 0.2 values according to the characteristic of tidal channel development. We concluded that fractal analysis can be able to quantitatively classification in tidal channel.
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문제 정의
이 연구에서는 강화도 남단 조간대에서 얻어진 고해상도 위성영상으로부터 조류로를 추출한 후 프랙탈의 적용을 통하여 조류로 발달 특징에 대한 정량적으로 구분 가능성을 분석하는데 있다.
이 연구에서는 강화도 남단 조간대의 조류로에 대한 감지하기 위하여 IKONOS의 단색영상과 다중밴드를 영상처리 하여 얻어진 1m 공간해상도를 갖는 NIR 밴드를 사용하여 조류로를 추출하였다. Figure 1은 연구지역인 강화도 남단의 IKONOS 영상과 이로부터 추출한 조류로를 도시한 것이다.
제안 방법
Figure 1은 연구지역인 강화도 남단의 IKONOS 영상과 이로부터 추출한 조류로를 도시한 것이다. 이 지역 중 조류로의 발달 특징이 현저하게 다른 두 지역을 선택하여 조류로 발달에 따른 프랙탈 차원을 정량적으로 비교하였다. Figure 2(a)는 조류로가 직선적으로 발달한 하부조간대에 속하는 여차리 남쪽 지역에서 추출한 조류로(Site 2)로이며, Figure 2 (b)는 상부조간대의 에너지가 적은 지역에서 매우 복잡하게 발달한 영종도 북단의 조류로를(Site 4) 나타낸 것이다.
조간대내의 조류로의 발달양상이 현저하게 차이가 나는 지역에 대하여 면적을 300mX300m (Table 2)와 500m x 500m (Table 3)으로 하여 프랙탈 차원 분석하였다. 조류로의 지선이 단순하며 남북의 수직 방향으로 조류로가 발달한 지역은 Site 1과 2 지역으로 프랙탈 차원이 1.
대상 데이터
31(Tablel)로 나타났다. Angelese 조간대 조류 중에서 총 9곳의 1차수 조류로 만을 분석하였다. 그 결과 Box-counting 방법으로 분석하였을 경우에 프랙탈 차원 값이 약 1.
이론/모형
method 등이 있다. 이 연구에서는 발달양상을 정량적으로 분석을 위하여 프랙털 분석 방법 중 2차원 평면에 대한 프랙털 차원 산정방법에 많이 사용되는 box counting 방법을 사용하였다. Box counting방법은 하천, 해안선 등 선형의 특징을 가지는 많은 지역에 적용이 가능하다(Turcotte, 1992).
Figure 2(a)는 조류로가 직선적으로 발달한 하부조간대에 속하는 여차리 남쪽 지역에서 추출한 조류로(Site 2)로이며, Figure 2 (b)는 상부조간대의 에너지가 적은 지역에서 매우 복잡하게 발달한 영종도 북단의 조류로를(Site 4) 나타낸 것이다. 추출된 조류로에 Box-counting 방법을 적용하여 프랙탈 분석을 실시하였다.
예로서 꺾인 직선의 경우 유클리드 기하학에서는 1차원으로 보나, 프랙탈에서는 1차원과 2차원의 사이로 정의하며, 여러 번 꺾이고 정도가 클수록 2차원에 가깝고 적을수록 1차원에 가깝다고 규정하고 있다(차상화, 2001). 프랙탈은 1982 년 영국의 Mandelbrot (1982)이 해안선 길이를 측정하면서 지형도의 축척에 따라서 길이가 다르다는 것을 밝히면서 자연현상의 복잡성을 설명하기 위하여 프랙탈 기하학을 도입하였다. Carr and Benzer(1992)은 영국과 오스트리아 등 여러 지역의 해안선을 분석한 결과, 정도의 프랙탈 값을 제시하였다.
성능/효과
Angelese 조간대 조류 중에서 총 9곳의 1차수 조류로 만을 분석하였다. 그 결과 Box-counting 방법으로 분석하였을 경우에 프랙탈 차원 값이 약 1.01-1.12 사이의 값을 가지는 것을 알 수 있었다. Angeles의 경우 조류로의 전체적인 면적에 대하여 분석을 실시한 것이 아니라 대표 조류로만을 분석하였기 때문에 본 연구의 프랙탈 값보다 전체적으로 낮은 값을 가지는 것을 알 수 있다.
2004년 Angeles는 Box counting Method와 Countiguity Method로 총 9개의 조류로에 대하여 프랙탈 분석을 하였다. 그 결과 모든 조류로의 프랙탈(D) 값은 1 근처의 값을 가지며 자기 유사성의 프랙탈 특징을 가지는 것을 알 수 있었다. 하지만, 이 프랙탈 값은 조류로 분석 방법 중에서 meandering pattern의 복잡한 특성을 보여주지는 못한다.
연구지역인 조간대 조류로의 경우 분석결과 1.0~ 1.3 의 값을 갖는 것으로 나타났으며, 강화도 남단 조간대 조류로 전체의 프랙탈 차원 값은 1.31(Tablel)로 나타났다. Angelese 조간대 조류 중에서 총 9곳의 1차수 조류로 만을 분석하였다.
후속연구
즉, 고해상도 위성영상에 프랙탈 차원 차이를 이용하면 조류로 발달 특징을 분류할 수 있다는 가능성을 뒷받침 하고 있다. 향후 다른 특징을 갖는 더 많은 조간대에 적용하면 조간대 조류로 특징과 프랙탈 차원에 대한 정량적 분류표를 작성할 수 있을 것으로 사료된다.
참고문헌 (13)
권순진, 2005. 프랙털 차원을 이용한 지질공학적 지구 조구 설정 기준개발에 관한 연구, 연세대학교 박사학위 논문
유주형, 우한준, 유홍룡, 안유환, 2004. EOC를 이용한 강화도 갯벌 조류로와 퇴적상과의 관계 연구, 2004, GIS/RS 공동춘계학술대회, 한국과학기술회관, March 26: 475-479
우한준, 제종길, 2002. 강화 남부 갯벌의 퇴적환경 변화, Ocean and Polar Research, 24: 331-343
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