낙동강 하구는 세계적 철새 서식지로 부산의 관광명소인 해운대와 광안리의 모래 공급지로 다양한 역할을 하고 있다. 본 연구는 낙동강 하구(진우도, 신자도, 도요등, 다대포) 해안의 장기간 지형변화를 탐지 해석 하였다. 34년간의 위성영상 분석 결과 진우도의 전면과 후면의 중간부분이 증가하고, 신자도는 1970년 띠 형태로 양분, 80년대 이후 하나의 섬으로 형성하여 서쪽 방향으로 길게 형성된다. 1990년대 이후 백합등 전면의 소규모 섬들이 급격히 발달하여 90년대 후반 도요등을 형성하여 성장하고 있었다. 낙동강 하구역 해안지도 제작을 위해 1975년부터 2009년간 Landsat 영상 112매 중 조위가 $99{\pm}13cm$인 영상 12매를 선택하고 NDVI값을 이용해 수역과 육역을 구분하였다. 그리고 GIS의 DSAS 4.0(Digital Shoreline Analysis System)과 MATLAB을 이용해 EPR(End Point Rate), LRR(Linear Regression Rate)등 해안선 변화율을 산정하였다. 지형변화탐지결과 EPR은 진우도 전면과 후면은 -0.93~2.56m/yr로 남진하고 해안선과 면적변화는 적고 안정적이며 신자도 전면과 후면은 1~4m/yr로 북진하나 서측은 2~3m/yr로 안정되고 동측은 10m/yr이상 북진하고 있다. 도요등 전면과 후면은 18~27m/yr로 북진, 면적은 증가하고 다대포해안은 7m/yr로 서진하며 확대되었다. LRR 또한 EPR과 유사한 경향을 나타내었다. 위성영상과 GIS 분석을 통해 지형변화 탐지와 자연현상의 정량적 분석이 가능하였지만 자연현상의 지속적인 관찰과 다양한 분석 방법이 필요함을 알 수 있었다.
낙동강 하구는 세계적 철새 서식지로 부산의 관광명소인 해운대와 광안리의 모래 공급지로 다양한 역할을 하고 있다. 본 연구는 낙동강 하구(진우도, 신자도, 도요등, 다대포) 해안의 장기간 지형변화를 탐지 해석 하였다. 34년간의 위성영상 분석 결과 진우도의 전면과 후면의 중간부분이 증가하고, 신자도는 1970년 띠 형태로 양분, 80년대 이후 하나의 섬으로 형성하여 서쪽 방향으로 길게 형성된다. 1990년대 이후 백합등 전면의 소규모 섬들이 급격히 발달하여 90년대 후반 도요등을 형성하여 성장하고 있었다. 낙동강 하구역 해안지도 제작을 위해 1975년부터 2009년간 Landsat 영상 112매 중 조위가 $99{\pm}13cm$인 영상 12매를 선택하고 NDVI값을 이용해 수역과 육역을 구분하였다. 그리고 GIS의 DSAS 4.0(Digital Shoreline Analysis System)과 MATLAB을 이용해 EPR(End Point Rate), LRR(Linear Regression Rate)등 해안선 변화율을 산정하였다. 지형변화탐지결과 EPR은 진우도 전면과 후면은 -0.93~2.56m/yr로 남진하고 해안선과 면적변화는 적고 안정적이며 신자도 전면과 후면은 1~4m/yr로 북진하나 서측은 2~3m/yr로 안정되고 동측은 10m/yr이상 북진하고 있다. 도요등 전면과 후면은 18~27m/yr로 북진, 면적은 증가하고 다대포해안은 7m/yr로 서진하며 확대되었다. LRR 또한 EPR과 유사한 경향을 나타내었다. 위성영상과 GIS 분석을 통해 지형변화 탐지와 자연현상의 정량적 분석이 가능하였지만 자연현상의 지속적인 관찰과 다양한 분석 방법이 필요함을 알 수 있었다.
Nakdong Estuary Delta plays various roles of worldwide habitat for migratory birds and a sand supplier to Haewoondae Beach and Gwanganri, which are tourist attractions of Busan. In this study, long-term topographical changes of Nakdong Estuary (Jinwoo Islet, Sinja Islet, Doyodeung, Dadae Beach) coas...
Nakdong Estuary Delta plays various roles of worldwide habitat for migratory birds and a sand supplier to Haewoondae Beach and Gwanganri, which are tourist attractions of Busan. In this study, long-term topographical changes of Nakdong Estuary (Jinwoo Islet, Sinja Islet, Doyodeung, Dadae Beach) coast were detected and interpreted. Through the analysis of 34 years' satellite images, it was found out that a part in between front side and back side of Jinwoo Islet increased, Sinja Islet was divided into two belts in 1970, and has formed an islet since the 1980s and extended westward. Due to the rapid development of small islets in front of Baekhabdeung since 1990s, Doyodeung formed in the late 1990s and is still growing. To make coastal map of Nakdong Estuary area, 13 images, of which the tide level was $99{\pm}13cm$, from the 112 Landsat images of the period from 1975 to 2009 were selected to section into water zone and land zone using NDV. And the rates of coastal line change such as MATLAB EPR(End Point Rate) and LRR(Linear Regression Rate) were calculated using DSAS 4.0(Digital Shoreline Analysis System). Through detecting topographical changes, EPR showed that the front(south) and back side(north) of Jinwoo Islet moved southward at -0.93~2.56m/yr, and changes in costal line and area of Jinwoo Islet were low and stable. The front and backside of Sinja Islet moved northward at 1~4m/yr, whereas the west side of Sinja Islet was stable at 2~3m/yr and east side of Sinja Islet moved northward at 10m/yr or faster. The front and back side of Doyodeung moved northward at 18~27m/yr, causing the increase of area, while the coastal line of Dadae Beach moved westward at 7m/yr, causing the expansion of the beach. LRR also demonstrated a similar trend to EPR. Although analysis of satellite images and GIS could enabled detection of topographical changes and quantitative analysis of natural phenomena, we found that continuous observation of natural phenomena and various analytical methods are required.
Nakdong Estuary Delta plays various roles of worldwide habitat for migratory birds and a sand supplier to Haewoondae Beach and Gwanganri, which are tourist attractions of Busan. In this study, long-term topographical changes of Nakdong Estuary (Jinwoo Islet, Sinja Islet, Doyodeung, Dadae Beach) coast were detected and interpreted. Through the analysis of 34 years' satellite images, it was found out that a part in between front side and back side of Jinwoo Islet increased, Sinja Islet was divided into two belts in 1970, and has formed an islet since the 1980s and extended westward. Due to the rapid development of small islets in front of Baekhabdeung since 1990s, Doyodeung formed in the late 1990s and is still growing. To make coastal map of Nakdong Estuary area, 13 images, of which the tide level was $99{\pm}13cm$, from the 112 Landsat images of the period from 1975 to 2009 were selected to section into water zone and land zone using NDV. And the rates of coastal line change such as MATLAB EPR(End Point Rate) and LRR(Linear Regression Rate) were calculated using DSAS 4.0(Digital Shoreline Analysis System). Through detecting topographical changes, EPR showed that the front(south) and back side(north) of Jinwoo Islet moved southward at -0.93~2.56m/yr, and changes in costal line and area of Jinwoo Islet were low and stable. The front and backside of Sinja Islet moved northward at 1~4m/yr, whereas the west side of Sinja Islet was stable at 2~3m/yr and east side of Sinja Islet moved northward at 10m/yr or faster. The front and back side of Doyodeung moved northward at 18~27m/yr, causing the increase of area, while the coastal line of Dadae Beach moved westward at 7m/yr, causing the expansion of the beach. LRR also demonstrated a similar trend to EPR. Although analysis of satellite images and GIS could enabled detection of topographical changes and quantitative analysis of natural phenomena, we found that continuous observation of natural phenomena and various analytical methods are required.
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제안 방법
이를 이용하여 그림. 3과 같이 NDVI를 산정하고 무감독분류(Unsupervised Classification) 후 최대우도법(Maximum likelihood)으로 수역과 육역을 구분하였다. 이를 ArcGIS의 Raster to Vector로 shp 파일을 제작하였다(그림 3).
기준선 설정시 해안선과 과 후면(북쪽) 분석을 동시에 실시하기 위해 횡단측선 간의 교차를 고려하여 생성하였다. 그리고 정확한 분석을 위해 각각 작업을 달리하였다. 횡단측선 길이는 섬의 후면이 포함되는 800m(진우도, 신자도, 도요등), 500m(다대포)이고, 측선간격은 110m(진우도, 신자도, 도요등), 80m(다대포)로 설정하였다.
5m 라는 해상도 측면에 있어 우수하지만 항공사진의 모자이크 처리를 위한 지상 기준점 설정으로 인한 자료 구축의 어려움이 있다. 그리나 본 연구에서는 영상 취득이 용이한 Landsat image를 사용하였고, Image Enhancement 기법을 이용해 다수의 영상을 쉽고 객관적인 판단을 통해 해안선을 추출할 수 있었다. 또한 섬의 전면분석을 통한 해안선 변화 연구와 달리 섬 전체의 변화 분석을 통해 하구섬 들의 변화를 파악할 수 있다.
0을 이용해 섬과 해변의 전면에 기준선(baseline)을 설정하고, 기준선에 수직인 횡단측선(transect)을 생성한다. 기준선 설정시 해안선과 과 후면(북쪽) 분석을 동시에 실시하기 위해 횡단측선 간의 교차를 고려하여 생성하였다. 그리고 정확한 분석을 위해 각각 작업을 달리하였다.
둘째, 수치해안선분석시스템을 이용해 낙동강 하구 울타리 섬 과 다대포 해안의 변화율을 산정하였다. 해안선 변화율은 통계분석 기법과 관측 대상의 주변 환경에 따라 다양하게 나타났으나 공통적으로 진우도는 전면 중앙부위의 증가, 신자도는 섬의 동측 부분의 북진, 도요등은 성장과 북진양상을 보였고 다대포의 경우 북쪽해안이 서쪽으로 확장되는 것을 알 수 있었다.
해안선 추출시 반자동 결정(Ryu et al, 2002)방식을 응용하였고, 고정밀 기하보정 후 조위와 파고에 의한 해안선의 단기적 변화성 감소를 위해 Landsat 위성영상 112장 중 조위는 99±13 ㎝이내, 파고는 1m이하인 영상을 선별 후 활용하였고, 측정시간의 비균일성 감소를 위해 2000년 이전은 5년 혹은 10년 주기로, 2000년 이후는 1년 단위로 구축하였다. 또한 해안선 변화량은 최대해안선 변화량(Shoreline change envelope), 순해안선 변화량(Net shoreline movement)으로 산정하고 해안선 변화율은 년해안선 변화율(End point rate), 최소자승법(Least median of squares), 선형회귀법(Linear Regression)으로 산정하여 각 변화량과 변화율의 통계적 정확도를 비교 분석하고자 한다.
본 연구는 위성영상과 GIS 분석을 통해 낙동강 하구 울타리 섬과 다대포 해안의 변화를 정량적으로 분석하였다. 그러나 급격히 변화하는 하구의 다양한 특성에 대한 분석은 불가능하였다.
본 연구는 해안선 측정오차의 최소와 객관적인 분석을 위해 RS와 GIS을 이용하였다. 해안선 추출시 반자동 결정(Ryu et al, 2002)방식을 응용하였고, 고정밀 기하보정 후 조위와 파고에 의한 해안선의 단기적 변화성 감소를 위해 Landsat 위성영상 112장 중 조위는 99±13 ㎝이내, 파고는 1m이하인 영상을 선별 후 활용하였고, 측정시간의 비균일성 감소를 위해 2000년 이전은 5년 혹은 10년 주기로, 2000년 이후는 1년 단위로 구축하였다.
본 연구에서는 수치해안선분석시스템 4.0(DSAS 4.0: Digital Shoreline Analysis System 4.0)을 적용하여 진우도, 신자도, 도요등, 다대포 해변에 대한 장기간 해안선 변화율을 산정하였다. 그림 4 와 같이 영상에서 추출한 해안선과 DSAS 4.
해안선 추출시 반자동 결정(Ryu et al, 2002)방식을 응용하였고, 고정밀 기하보정 후 조위와 파고에 의한 해안선의 단기적 변화성 감소를 위해 Landsat 위성영상 112장 중 조위는 99±13 ㎝이내, 파고는 1m이하인 영상을 선별 후 활용하였고, 측정시간의 비균일성 감소를 위해 2000년 이전은 5년 혹은 10년 주기로, 2000년 이후는 1년 단위로 구축하였다.
대상 데이터
본 연구는 USGS에서 제공되는 1975년부터 2009년간 촬영된 Landsat영상을 사용하였고, Path 114, Row 36 지역의 영상 112매 중 조위가 99±13㎝ 이며 RMSE 가 0.5이하인 영상 12매를 사용하였다.
그리고 정확한 분석을 위해 각각 작업을 달리하였다. 횡단측선 길이는 섬의 후면이 포함되는 800m(진우도, 신자도, 도요등), 500m(다대포)이고, 측선간격은 110m(진우도, 신자도, 도요등), 80m(다대포)로 설정하였다.
데이터처리
DSAS 4.0으로 분석한 결과를 SPSS 13.0으로 통계 분석 하였다. 분석 결과는 그림 5와 표 2~6과 같다.
낙동강 하구와 같이 인위적·자연적 변화를 많이 받는 지형은 지속적인 모니터링과 다양한 모니터링 방법의 필요성으로 인해 많은 연구가 실행되고 있다. 기존의 낙동강 하구에 관해 시행된 많은 연구들 중 수치해안선 시스템 분석을 이용한 김백윤(2007)의 연구와 비교해보았다. 기본적으로 연구에 사용된 자료와 방법에 관한 차이는 표 8과 같다.
성능/효과
표 9는 A와 본 연구 결과의 전면부 만을 비교한 표이다. (A)에서 EPR의 경우 도요등이 년 39.9 m/yr 남진하는 것으로 산출되어 있으나 본 연구 결과 도요등은 북진 평행이동하고 서측으로 확대되고 있는 것으로 나타났다. 방향의 차이는 저자의 실수로 판단되며 변화율의 차이는 도요등이 타 섬에 비해 경사가 완만하여 조위의 영향이 많이 발생한 것으로 사료된다.
(A)는 통계적 분석에 JKR 분석을 하였으나 (B)에서는 분석하지 못했다. 그 이유는 본 연구에 사용된 DSAS 4.0은 JKR 기법이 빠져 있었으며 JKR 분석의 특성상 10개 이상의 데이터 연산에 무리가 있어 장기 해안선 변화 탐지에 미흡하여 제외된 것으로 판단된다.
셋째, 항공사진을 이용한 김백윤 등(2007)의 연구 비교 결과 도요등의 진행 방향에 의한 방향 착오를 제외하면 전체적인 해안선 변화율은 비슷하게 나타나 연구 방법에 의한 해상도와 해안선 추출의 차이점으로 인한 해안선 변화율은 차이가 작게 나타남을 알 수 있었다.
첫째, 장기간의 위성영상을 이용해 낙동강 하구의 토지이용변화 분석결과 70년대와 80년대 대규모 매립과수로 정비를 위한 굴착 등 인위적인 개발이 크게 나타났고, 이후 90년대 섬들의 변화는 수로 변경과 해수의 흐름에 의한 반 인위적인 자연변화로 신자도와 도요도가 증가하면서 북진을 나타내었고 다대포 해안 또한 증가 추세를 보였다.
Shoreline change envelope(단위 : m)는 년도와 무관하게 베이스 라인으로부터 가장 가까운 해안선과 가장 먼 해안선까지의 거리를 나타내어 해안선 최대 변화량을 나타낸다. 최대해안선 변화량의 통계분석 결과 표 2 와 같고 SCE의 평균은 진우도가 143.6(전면), 266.1(후면)으로 전면보다 후면의 변화가 크며 신자도는 111.7(전면), 137.2(후면)으로 가장 적은 변화를 보였다. 도요등은 363.
표 7에서 진우도, 신자도, 도요등은 계속적으로 증가하는 경향을 보이고 있다. 특히, 신자도는 1975년 대비 2배 이상 증가를 보였고, 진우도는 소규모 증가, 도요등은 서서히 증가함이 나타났다.
둘째, 수치해안선분석시스템을 이용해 낙동강 하구 울타리 섬 과 다대포 해안의 변화율을 산정하였다. 해안선 변화율은 통계분석 기법과 관측 대상의 주변 환경에 따라 다양하게 나타났으나 공통적으로 진우도는 전면 중앙부위의 증가, 신자도는 섬의 동측 부분의 북진, 도요등은 성장과 북진양상을 보였고 다대포의 경우 북쪽해안이 서쪽으로 확장되는 것을 알 수 있었다.
후속연구
그러나 급격히 변화하는 하구의 다양한 특성에 대한 분석은 불가능하였다. 그러므로 하구 섬들의 개별적 특성 파악을 위해 지속적인 모니터링과 관찰이 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해안선의 장, 단기 변화에 영향을 주는 요인은?
자연적ㆍ인위적인 영향을 받는 해안선은 동적으로 변화하며 장기변화로 해수면상승, 하천의 수위변화 등에 영향을 받고 단기변화로 조석, 지진, 태풍에 영향을 받는다. 낙동강하구 연안의 사주, 습지, 섬 또한 자연적, 인위적 요인으로 끊임없이 변하고 있다.
본 연구에서 해안선의 변화량과 변화율은 어떻게 산정하였는가?
해안선 추출시 반자동 결정(Ryu et al, 2002)방식을 응용하였고, 고정밀 기하보정 후 조위와 파고에 의한 해안선의 단기적 변화성 감소를 위해 Landsat 위성영상 112장 중 조위는 99±13 ㎝이내, 파고는 1m이하인 영상을 선별 후 활용하였고, 측정시간의 비균일성 감소를 위해 2000년 이전은 5년 혹은 10년 주기로, 2000년 이후는 1년 단위로 구축하였다. 또한 해안선 변화량은 최대해안선 변화량(Shoreline change envelope), 순해안선 변화량(Net shoreline movement)으로 산정하고 해안선 변화율은 년해안선 변화율(End point rate), 최소자승법(Least median of squares), 선형회귀법(Linear Regression)으로 산정하여 각 변화량과 변화율의 통계적 정확도를 비교 분석하고자 한다.
위성영상과 GIS 분석을 통해 지형변화 탐지를 수행한 본 연구의 결론은?
첫째, 장기간의 위성영상을 이용해 낙동강 하구의 토지이용변화 분석결과 70년대와 80년대 대규모 매립과수로 정비를 위한 굴착 등 인위적인 개발이 크게 나타났고, 이후 90년대 섬들의 변화는 수로 변경과 해수의 흐름에 의한 반 인위적인 자연변화로 신자도와 도요도가 증가하면서 북진을 나타내었고 다대포 해안 또한 증가 추세를 보였다.
둘째, 수치해안선분석시스템을 이용해 낙동강 하구 울타리 섬 과 다대포 해안의 변화율을 산정하였다. 해안선 변화율은 통계분석 기법과 관측 대상의 주변 환경에 따라 다양하게 나타났으나 공통적으로 진우도는 전면 중앙부위의 증가, 신자도는 섬의 동측 부분의 북진, 도요등은 성장과 북진양상을 보였고 다대포의 경우 북쪽해안이 서쪽으로 확장되는 것을 알 수 있었다.
셋째, 항공사진을 이용한 김백윤 등(2007)의 연구 비교 결과 도요등의 진행 방향에 의한 방향 착오를 제외하면 전체적인 해안선 변화율은 비슷하게 나타나 연구 방법에 의한 해상도와 해안선 추출의 차이점으로 인한 해안선 변화율은 차이가 작게 나타남을 알 수 있었다.
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