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문제 정의
- 따라서 본 연구는 한국의 산림경관 및 생태계 관리권역의 공간단위 중 생태계 관리지역을 대상으로 직접추정법과 합성추정법에 따른 산림통계량을 산출하고 공간단위에 따른 최적의 추정방법 제시를 목적으로 하였다.
- 본 연구는 생태계관리지역을 대상으로 수치 임상도와 NFI 5th 표본점자료를 이용하여 추정 방법에 따른 산림통계량의 산출 및 표준오차간 비교를 통하여 공간단위에 따른 최적의 추정방법 제시를 목적으로 하였다. 직접추정법과 합성추정법을 이용하여 ha당 평균임목축적과 총임목축적을 산출하였으며, 표준오차를 이용하여 추정방법간의 오차를 비교하였다.
제안 방법
- 남한강상류의 산림축적 추정을 위해 첫째, 합성추정법에서 사용하는 확장지역의 공간단위를 선정하였다. 둘째, 직접추정법과 합성추정법을 이용하여 대상지의 층화별 ha당 평균임목축적과 표준오차를 산출하고, 마지막으로 층화별 ha 당 평균임목축적과 산림면적을 이용하여 공간 단위별 총 축적을 산출하였다(그림 2).
- 남한강상류의 산림축적 추정을 위해 첫째, 합성추정법에서 사용하는 확장지역의 공간단위를 선정하였다. 둘째, 직접추정법과 합성추정법을 이용하여 대상지의 층화별 ha당 평균임목축적과 표준오차를 산출하고, 마지막으로 층화별 ha 당 평균임목축적과 산림면적을 이용하여 공간 단위별 총 축적을 산출하였다(그림 2).
- , 2010). 따라서 확장지역의 선정은 향후 산림통계 산출에 영향을 줄 수 있어, 본 연구에서는 공간관계를 설명할 때 이용되는 지역과 거리를 기준으로 4가지 공간단위를 선정하였다(Cressie, 1993). 확장지역은 선행연구(Yim et al.
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2) 산림통계 산출
산림통계 산출은 공간구획 별 수치임상도와 표본점자료를 이용하였으며, 임상별 영급별 표본층화(이후 층화별)를 실시하여 분석하였다. 임상은 침엽수림(C)과 활엽수림(B), 혼효림(M)으로 구분하였으며, 영급의 경우 임목축적이 낮은 Ⅰ영급은 제외하였으며, 산림면적이 적은 Ⅶ영급 이상은 Ⅵ영급에 포함하여 산출하였다(Korea Forest Research Institute, 2011).
- 본 연구에서는 2가지 추정방법의 비교·분석을 통하여 산림공간구획에 따른 산림통계산출 방법을 제안 하였으며, 기본계획구(시·군·구)가 아닌 자연성과 지역 간의 특화성이 강조된 산림생태계지역의 산림자원량을 추정함으로써 NFI 5th 표본점자료의 다양한 활용방안을 제시할 수 있었다.
- 직접추정법과 합성추정법을 이용하여 ha당 평균임목축적과 총임목축적을 산출하였으며, 표준오차를 이용하여 추정방법간의 오차를 비교하였다. 한편, 합성추정법은 지역과 거리를 기준으로 4가지 공간단위로 구획하여 비교하였다.
대상 데이터
- 연구대상지는 생태계 관리권역 중 산악권역 내에 포함된 남한강상류지역(이후 남한강상류)으로(그림 1), 5개의 시·군(영월군, 원주시, 정선군, 평창군, 횡성군)으로 구성되어 있고, 연중 서늘하고 강수량이 많아 경제림 단지를 조성하기 용이한 지역이다(Korea Forest Research Institute, 2009).
- 한편, 수치임상도는 무립목지와 비산림을 제외한 입목지의 산림면적 산출에 사용하였으며, 표본점 자료는 4㎞×4㎞단위로 구축된 집락표본점의 4개의 부표본점별 ha당 평균임목축적자료를 각각의 개별 표본점 자료로서 사용하였다.
- 사용된 GIS자료는 국립산림과학원으로부터 제공받은 1:5,000 수치임상도(이후 수치임상도)와 행정구역도, 생태계관리권역도, NFI 5th표본점자료(이후 표본점)를 사용하였다. 한편, 수치임상도는 무립목지와 비산림을 제외한 입목지의 산림면적 산출에 사용하였으며, 표본점 자료는 4㎞×4㎞단위로 구축된 집락표본점의 4개의 부표본점별 ha당 평균임목축적자료를 각각의 개별 표본점 자료로서 사용하였다.
- 따라서 확장지역의 선정은 향후 산림통계 산출에 영향을 줄 수 있어, 본 연구에서는 공간관계를 설명할 때 이용되는 지역과 거리를 기준으로 4가지 공간단위를 선정하였다(Cressie, 1993). 확장지역은 선행연구(Yim et al., 2009; Han, 2011)에서 사용한 방법을 기준으로 선정하였으며, 지역기준의 경우 3가지 공간단위로 구분하여 국립산림과학원의 산림경관 및 생태계 관리권역 중 대상지를 포함하고 있는 산악권역(이후 합성추정법_권역)(그림 3a)과 남한강상류지역을 연접하는 4개 지역(이후 합성추정법_지역)(그림 3b), 대상지가 포함된 행정계획구인 강원도(이후 합성추정법_구역)(그림 3c)를 선정하였다. 마지막으로 거리기준의 공간단위는 남한강상류지역의 외각으로부터 10km 내의 경계(이후 합성추정법_거리)를 설정하였다(그림 3d).
데이터처리
- 2가지 추정방법을 이용하여 산출된 층화별 ha당 평균임목축적의 추정값과 표본점별 ha당 평균임목축적간의 오차를 비교하기 위하여 추정치의 분산(식 4) 및 표준오차(식 5)를 각각 산출하였다(Cochran, 1977). 또한 유의성검증을 위하여 일차원 변량분석(One-way ANOVA)을 실시하였다.
- 2가지 추정방법을 이용하여 산출된 층화별 ha당 평균임목축적의 추정값과 표본점별 ha당 평균임목축적간의 오차를 비교하기 위하여 추정치의 분산(식 4) 및 표준오차(식 5)를 각각 산출하였다(Cochran, 1977). 또한 유의성검증을 위하여 일차원 변량분석(One-way ANOVA)을 실시하였다.
- 표본점자료를 이용하여 추정 방법에 따른 산림통계량의 산출 및 표준오차간 비교를 통하여 공간단위에 따른 최적의 추정방법 제시를 목적으로 하였다. 직접추정법과 합성추정법을 이용하여 ha당 평균임목축적과 총임목축적을 산출하였으며, 표준오차를 이용하여 추정방법간의 오차를 비교하였다. 한편, 합성추정법은 지역과 거리를 기준으로 4가지 공간단위로 구획하여 비교하였다.
이론/모형
- (2009)이 k-NN방법과 바이오매스 변환표를 이용하여 시·군단위의 바이오매스량을 추정하였으며, Kim et al.
성능/효과
- 직접추정법에 사용된 남한강상류의 표본점수는 총 1,091개로, 합성추정법을 위한 확장지역 별 표본점 수는 합성추정법_권역이 남한강 상류의 표본점 수보다 4.9배, 합성추정법_지역 4.8배, 합성추정법_구역 2.6배, 합성추정법_거리 1.7배순이었다(표 1). Han(2011)과 Yim et al.
- 한편 남한강상류의 표본점 별 임상비율은 활엽수림이 약 48%로 가장 높았으며, 혼효림 약 30%, 침엽수림 약 23% 순으로 분포하였다. 또한, 확장지역의 표본점 별 임상비율은 활엽수림 약 42~49%, 혼효림 약 28~30%, 침엽수림 약 23~29%의 범위로 남한강상류와 유사하게 분포하여 보정자료로 사용하는 확장지역의 자료와 대상지의 정보가 동질성을 유지한 것으로 판단된다(Noh, 2009; Han, 2011).
- 직접추정법을 이용한 남한강상류의 ha당 평균임목축적은 143.5㎥/ha이었으며, 합성추정법_권역과 합성추정법_지역의 ha당 평균임목축적은 직접추정법보다 각각 4.9㎥/ha, 3.7㎥/ha 과소 추정된 반면, 합성추정법_구역과 합성추정법_거리는 각각 3.4㎥/ha, 1.3㎥/ha 과대 추정되었다. 또한, 임상 층화별 ha당 평균 임목축적은 직접추정법을 이용하였을 때 침엽수림이 183.
- 3㎥/ha 과대 추정되었다. 또한, 임상 층화별 ha당 평균 임목축적은 직접추정법을 이용하였을 때 침엽수림이 183.8㎥/ha으로 가장 높았으며, 혼효림, 활엽수림의 순으로 추정되었다.
- 합성추정법에 의한 임상 층화별 ha당 평균임목축적은 4가지 기준 모두 직접추정법과 동일하게 침엽수림, 혼효림, 활엽수림 순이었다. 한편, 직접추정법과 합성추정법 간의 ha당 평균 임목축적 차이는 합성추정법의 공간단위와는 관계없이 침엽수림이 2.
- 합성추정법에 의한 임상 층화별 ha당 평균임목축적은 4가지 기준 모두 직접추정법과 동일하게 침엽수림, 혼효림, 활엽수림 순이었다. 한편, 직접추정법과 합성추정법 간의 ha당 평균 임목축적 차이는 합성추정법의 공간단위와는 관계없이 침엽수림이 2.1~24.1㎥/ha, 활엽수림이 0.4~5.4㎥/ha, 혼효림 1.1~7.2㎥/ha의 범위에 분포하였다(표 2). Han(2011)과 Yim et al.
- 직접추정법을 이용하여 산출한 층화별 표준오차는 ±4.1~43.8㎥/ha의 범위에 분포하였으며, 특히 침엽수림의 Ⅵ영급이 ±43.8㎥/ha으로 표준오차가 가장 높았다(표 3).
- 직접추정법을 이용하여 산출한 남한강상류의 총 임목축적은 약 7,195만㎥이었으며, 활엽수림이 약 45%, 침엽수림 약 44%, 혼효림 11% 순으로 분포하였다. 특히 활엽수림과 침엽수림의 Ⅳ영급은 각각 약 29%, 약 25%로 전체 임목축적중 약 54%의 높은 비율을 차지하였다.
- 직접추정법을 이용하여 산출한 남한강상류의 총 임목축적은 약 7,195만㎥이었으며, 활엽수림이 약 45%, 침엽수림 약 44%, 혼효림 11% 순으로 분포하였다. 특히 활엽수림과 침엽수림의 Ⅳ영급은 각각 약 29%, 약 25%로 전체 임목축적중 약 54%의 높은 비율을 차지하였다. 또한 합성추정법을 이용하여 임목축적을 산출한 결과, 합성추정법_지역이 약 6,615만㎥으로 가장 낮았으며, 합성추정_거리가 약 7,049만㎥으로 직접추정법과 유사하였다(표 4).
- 특히 활엽수림과 침엽수림의 Ⅳ영급은 각각 약 29%, 약 25%로 전체 임목축적중 약 54%의 높은 비율을 차지하였다. 또한 합성추정법을 이용하여 임목축적을 산출한 결과, 합성추정법_지역이 약 6,615만㎥으로 가장 낮았으며, 합성추정_거리가 약 7,049만㎥으로 직접추정법과 유사하였다(표 4).
- 직접추정법과 합성추정법간의 표준오차는 약 ±1.3㎥/ha로 거의 차이가 없었으며, 층화별 표준오차를 보면, 침엽수림과 활엽수림은 직접추정법이 가장 낮고 합성추정법_지역이 가장 높은 반면, 혼효림에서는 직접추정법이 가장 낮고 합성추정법_권역이 가장 높았다.
후속연구
- 표본점자료의 다양한 활용방안을 제시할 수 있었다. 또한, 국제적으로 요구되고 있는 공간구획단위의 산림자원 현황 파악에 기초 정보를 제공할 수 있을 것이라 사료된다.
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