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문제 정의
- 본 연구에서는 해안선이 자연모습 그대로 보존되어 있는 해운대 해수욕장과 매립과 방파제로 인해 해수욕장의 양끝 해안선이 파괴된 광안리 해수욕장의 해안선 변화에 관한 연구를 수행했다.
제안 방법
- 본 연구는 장기간의 항공사진을 이용해 해안선을 추출하고, LiDAR 데이터와 수심측량자료를 이용해 연구지역에 대해 3차원 지형도를 만들었다. 그리고 조위보정을 통해 평균해수면을 결정하여 항공사진에 의해 추출된 해안선을 보정한 한 후, 해안선 변화에 대한 비교ㆍ분석을 수행했다.
- 우선 공중의 새나 비행기와 같은 대상물에 의해 발생되는 높은 오차(High Outliers)와 다중반사에 의한 낮은 오차(Low Outliers)등 노이즈를 제거하고, 지형의 특성을 고려하여 최대건물 크기, 수렴각, 수렴거리를 부여하여 지면을 추출했다(이현직, 2006). 그리고 지면으로 분리된 자료들 중 나무나 낮은 건물 등이 포함될 수 있으므로 그룹핑 필터링을 통해 최종 지면점을 구했다. 필터링을 통해 구분된 순수 지면점을 이용하여 Tin 데이터를 작성하고 생성한 DEM은 그림 3과 같다.
- 본 연구는 장기간의 항공사진을 이용해 해안선을 추출하고, LiDAR 데이터와 수심측량자료를 이용해 연구지역에 대해 3차원 지형도를 만들었다. 그리고 조위보정을 통해 평균해수면을 결정하여 항공사진에 의해 추출된 해안선을 보정한 한 후, 해안선 변화에 대한 비교ㆍ분석을 수행했다.
- 본 연구에서는 2005년 5월 1일에 광안리해수욕장, 2005년 8월 21일에 해운대해수욕장에 대해 후처리 Kinematic GPS 측량방식을 적용하여 배를 이용하여 처리하기 힘든 얕은 곳의 해저지형과 해안선에 대한 지형 해석을 하였다.
- 육안 판독한 해안선은 그 기준이 모호하고, 조위가 반영되지 않아 연도별 비교분석이 불가능하므로 기준선을 설정해줄 필요가 있다. 본 연구에서는 평균해수면(Mean Sea Level, MSL)을 기준으로 하여 연도별 해안선을 비교ㆍ분석하였다. 영상으로부터 추출한 해안선을 MSL 기준으로 수정하기 위해, 각 영상의 촬영시점에 따른 조위를 조사한 후, 이를 부산 평균해수면(약 65cm)에 맞춰주었다.
- Tripathi(2002)은 수중지형도 제작과 모니터링을 위해 GPS와 음향측심기를 사용했고, 인도 Kakinada Bay의 측심도 제작을 위하여 IRS-1D LISS-Ⅲ의 원격탐사 자료를 이용하였다. 양현정과 최철웅(2006), 김호용과 최철웅(2005)은 조위 보정을 위해 해운대 해수욕장과 광안리 해수욕장에 대한 수심측량을 실시했다, 해안의 침ㆍ퇴적은 장기간에 걸쳐 반복하므로 이를 정의하기 위해서는 기상과 폭풍 등에 의한 단기적 영향을 제거한 장기간의 평균치를 이용하나, 본 연구에서는 지난 60년간의 항공사진을 이용해 자연 상태로 보존된 해수욕장과 인공구조물로 인해 파괴된 해수욕장의 해안선을 추출하고, 이를 GPS 측량과 수심측량자료를 이용하여 조위를 보정하여 해안선을 결정하고, 결정된 해안선을 기준으로 년도별 해빈 면적을 산출하였다.
- 본 연구에서는 평균해수면(Mean Sea Level, MSL)을 기준으로 하여 연도별 해안선을 비교ㆍ분석하였다. 영상으로부터 추출한 해안선을 MSL 기준으로 수정하기 위해, 각 영상의 촬영시점에 따른 조위를 조사한 후, 이를 부산 평균해수면(약 65cm)에 맞춰주었다. 이와 같은 해안선 수정작업을 위해 2005년에 실시된 각 해수욕장의 GPS 측량값을 이용했으며, 1947년의 경우 조위값을 구할 수 없어 조위보정을 생략했고, 나머지 연차별 해안선에 대해서는 조위를 보정했다.
- 우선 각 년도별 항공사진은 영상처리 프로그램인 EDARS 9.1을 이용해 내부, 상호, 절대표정을 하고 1:1,000 수치지도로 제작된 Coverage에서 추출한 GCP와 2007년에 촬영된 LiDAR 자료로 제작된 DEM으로 정사보정을 하였다.
- 정사보정된 항공사진을 이용해 해면의 약최고 고조면에 디지타이징 후 해안선을 추출하고, 이것은 다시 위의 조위보정을 통해 산출된 보정양만큼 해안선을 이동시켜 평균해수면을 기준으로 각 년도별 해안선을 결정하였다(그림 4, 그림 5).
- 조위보정을 위해서 LiDAR 데이터로 제작된 지상의 지형정보와 수심측량으로 인해 제작된 해양지형정보, 그리고 GPS 측량값을 이용했다.
- 해빈면적의 변화 상태를 자세히 알아보기 위해 동일한 크기의 임의의 격자를 생성하고(그림 9), 내부에서의 변화추이를 살펴보았다.
- 해수욕장의 주변 해안선이 자연 상태로 보존된 해수욕장과 인공구조물로 인해 파괴된 해수욕장의 해안선 변화를 알아보기 위해 동일한 해양조권을 가진 해운대 해수욕장과 광안리 해수욕장에 대해 1947년부터 2007년 까지 60년간의 변화추이를 분석했다. 연구지역으로 선정된 두 개의 해수욕장은 위치상으로는 가까이 붙어있지만, 해운대 해수욕장은 육상쪽에 각종 개발에도 불구하고 해안선이 자연모습 그대로 보존된 반면, 광안리 해수욕장은 육상쪽의 개발과 더불어 백사장의 양 끝으로 매립지와 제방으로 인해 인위적으로 해안선이 훼손된 지역이다.
- 해안선의 정량적 변화를 알아보기 위해 해빈의 후방은 해안도로의 건설 시점으로 설정했다. 해운대 해수욕장은 1975년, 광안리 해수욕장은 1972년을 기준으로 했으며, 전방 측은 항공사진에 의해 분석된 해안선을 기준으로 경계를 설정했다.
대상 데이터
- LiDAR 데이터는 포인트의 형태로 고도정보와 멀티 에코 등의 정보를 포함하고 있으며(이정호, 2005), 이를 이용해 DEM을 생성하기 위해 Bentley사의 Microstation과 TerraSolid사의 TerraScan을 이용했다. 우선 공중의 새나 비행기와 같은 대상물에 의해 발생되는 높은 오차(High Outliers)와 다중반사에 의한 낮은 오차(Low Outliers)등 노이즈를 제거하고, 지형의 특성을 고려하여 최대건물 크기, 수렴각, 수렴거리를 부여하여 지면을 추출했다(이현직, 2006).
- 본 연구에서 항공영상의 고정밀 정사보정을 위해 2007년 10월 27일에 ALS50(표 1)으로 촬영한 LiDAR 데이터를 사용했다.
- 수심측량은 하천, 저수지, 호수 그리고 해양의 물밑 지형을 파악하기 위해 수위, 조위, 수심, 측심위치를 측정하여 횡단면도나 수심도를 작성하는 일련의 작업을 의미한다. 본 연구에서는 국립해양조사원에서 1994년에 단빔음향측심기(Echotrac 3100)와 전파위치측정기(Trisphonder DDMU-542)로 수심측량 한 자료와 2004년에는 단빔음향측심기(Echotrac 3100)와 DGPS(Beacon)로 구성된 수로측량자동화시스템을 통해 대상지역의 해저 지형공간자료를 획득하여 조위보정에 사용하였다.
성능/효과
- 그 결과 자연형인 해운대 해수욕장은 감소추세를, 광안리 해수욕장은 증가추세를 보이고 있음을 알 수 있었다. 그리고 구간별 변화에서는 해운대 해수욕장은 서쪽에서 동쪽으로 가면서 감소의 폭이 커졌으며, 광안리 해수욕장은 인공구조물이 들어선 양끝으로 급격하게 증가하고 있는 것을 알 수 있었다.
- 그 결과, 해운대 해수욕장에서는 전체적으로 감소추세에 있으며, 특히 동쪽지역인 E구역은 2005년 69%까지 감소하였다가 2006년부터 조금씩 증가하여 2007년에 55%의 감소율을 보이고 있다(그림 10). 광안리 해수욕장은 전체적으로 증가추세를 보이고 있으며, 호안의 양끝인 A, E 지역에서 각각 168%와 126%의 증가를 보이고 있다(그림 11).
- 그 결과 자연형인 해운대 해수욕장은 감소추세를, 광안리 해수욕장은 증가추세를 보이고 있음을 알 수 있었다. 그리고 구간별 변화에서는 해운대 해수욕장은 서쪽에서 동쪽으로 가면서 감소의 폭이 커졌으며, 광안리 해수욕장은 인공구조물이 들어선 양끝으로 급격하게 증가하고 있는 것을 알 수 있었다.
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