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문제 정의
- 본 연구에서는 비디오 영상을 이용한 해안선 추출 방법에 대하여 설명하였으며, 이를 통해 얻어진 해운대 해수욕장의 영상분석 자료를 활용하여 양빈 전후 해운대 해수욕장의 장기 해빈변동 특성 및 2016년 10월 제18호 태풍 차바 내습전후의 해빈 면적 변화를 비교함으로써 대규모 양빈 및 잠제, 돌제 건설이 해운대 해수욕장의 단기 해빈변동 특성 변화에 미치는 영향을 파악하였다.
제안 방법
- 영상정보로부터 추출된 해빈폭은 해역의 조고(Tidal height)에 따라 해빈폭이 달라지므로 대상 해역의 조석 조건을 파악한 후, 평균고조위시의 해빈변동 양상을 분석하였다. 국내법상 해안선은 약최고고조위를 연결한 선으로 정의하고 있으나, 본 연구에서는 대상 지역의 연속적인 해빈변화 양상을 파악하기 위하여 1일 최소 1회 이상 관측이 가능한 평균고조위시의 해안선으로 분석을 수행하였다. 해운대 해빈의 비디오 모니터링 자료를 조위면과 연계시키기 위하여 인근에 위치한 국립해양조사원의 부산조위관측소 자료를 사용하였으며, 조위관측소와 해운대 해수욕장의 조석 상관관계(조시차, 조고비)를 도출한 후 조위관측소 자료를 해운대 해수욕장의 조석으로 환산하여 자료를 처리하였다(Table 4, Fig.
- 비디오 모니터링 시스템으로부터 획득한 해빈정보(해안선 및해빈폭)에 대하여 조석 보정, 시계열 분석, 경향성 분석 등을 수행하여 해운대 해빈의 장기변동특성을 파악하였다. 영상정보로부터 추출된 해빈폭은 해역의 조고(Tidal height)에 따라 해빈폭이 달라지므로 대상 해역의 조석 조건을 파악한 후, 평균고조위시의 해빈변동 양상을 분석하였다.
- 비디오 모니터링 시스템으로부터 획득한 해빈정보(해안선 및해빈폭)에 대하여 조석 보정, 시계열 분석, 경향성 분석 등을 수행하여 해운대 해빈의 장기변동특성을 파악하였다. 영상정보로부터 추출된 해빈폭은 해역의 조고(Tidal height)에 따라 해빈폭이 달라지므로 대상 해역의 조석 조건을 파악한 후, 평균고조위시의 해빈변동 양상을 분석하였다. 국내법상 해안선은 약최고고조위를 연결한 선으로 정의하고 있으나, 본 연구에서는 대상 지역의 연속적인 해빈변화 양상을 파악하기 위하여 1일 최소 1회 이상 관측이 가능한 평균고조위시의 해안선으로 분석을 수행하였다.
- 양빈에는 총 581,185㎥의 모래가 사용되었으며, 이로 인해해운대 해수욕장의 해빈면적이 급격히 증가하였다. 이에 대규모 양빈 수행 전후의 장기 해빈변동 특성 및 2016년 10월 제18호 태풍 차바 내습전후의 단기 해빈변동 특성을 파악하였다.
- 연안정비사업이 완료됨에 따라 해운대 해수욕장의 해빈면적은 양빈전과비교하여 약 2배 이상 증가하였으며, 평균해빈폭의 경우에도 약 100m에 달하는 넓은 백사장을 보유하게 되었다(MOF, 2015). 이에 본 연구에서는 저비용, 고효율의 장기간 그리고 연속적인 관측이 가능한 비디오 영상기반의 해안선 관측방법을 도입하고, 이를 통해 양빈 전후의 해운대 해수욕장 면적 변화 양상을 비교⋅분석하여 대규모 양빈 수행이 해운대 해수욕장의 해빈면적변화에 미치는 영향을 파악하였다.
- 파랑에 의해 변화하는 해안선 경계를 추출하기 위해 카메라에서 3분 동안 매 초마다 촬영된 순간영상(180장)의 각 픽셀 RGB(red-green-blue) 색상 특성 값을 중첩⋅평균한 평균영상을 작성하여 가변적인 해안선을 명확히 구분할 수 있도록 하였다(Fig. 3).
- 해안선 위치 추출은 영상의 각 픽셀에 포함되어 있는 색상정보를 분석하여 대상 해안의 해안선 위치를 추출하였다. 영상내에서 해안선을 기준으로 해상부와 육상부의 픽셀 색상특성값의 차이가 뚜렷이 나타나므로(Fig.
대상 데이터
- 해빈면적의 산출을 위해 대상지역의 해안선 길이 및 형태를 고려하여 50m 간격의 28개 관측기선을 설정하고(Fig. 10), 설정된 기선의 위치에서 평균고조시의 해안선과 수치지도 상에서 설정한 안선과의 수직거리를 해빈폭으로 설정하였다.
- 국내법상 해안선은 약최고고조위를 연결한 선으로 정의하고 있으나, 본 연구에서는 대상 지역의 연속적인 해빈변화 양상을 파악하기 위하여 1일 최소 1회 이상 관측이 가능한 평균고조위시의 해안선으로 분석을 수행하였다. 해운대 해빈의 비디오 모니터링 자료를 조위면과 연계시키기 위하여 인근에 위치한 국립해양조사원의 부산조위관측소 자료를 사용하였으며, 조위관측소와 해운대 해수욕장의 조석 상관관계(조시차, 조고비)를 도출한 후 조위관측소 자료를 해운대 해수욕장의 조석으로 환산하여 자료를 처리하였다(Table 4, Fig. 7과 MOF, 2015)
- 해운대 해수욕장에서는 2013년 11월부터 2015년 3월까지 제2차 연안정비사업으로 대규모 양빈이 두 차례에 걸쳐 수행되었다. 양빈에는 총 581,185㎥의 모래가 사용되었으며, 이로 인해해운대 해수욕장의 해빈면적이 급격히 증가하였다.
이론/모형
- 분석영상의 편위수정(Rectification)은 카메라의 위치, 설치각도등에 대한 정보가 없어도 영상 촬영범위 내 실제 공간좌표에서 측정한 지상의 영상보정기준점을 이용하여 변환하는 Direct linear transform(DLT) 기법을 사용하였다(Holland et al., 1997)
- 해안선 위치 결정기법은 Kim(2014)이 제안한 픽셀 특성값의 이동분산을 이용한 픽셀정보 패턴분석 기법을 적용하여 각각의 관측기선의 픽셀 이동분산 패턴을 추출하였으며(Fig. 9(c)), 이는 일출⋅일몰에 의한 역광, 안개, 흐린 날씨, 낙조시 해빈 물고임 현상, 태양고도 변화에 의한 수색 변화가 있는 영상(Fig. 9(a))에서도 기존 단순 픽셀정보 비교를 통한 해안선 추출기법보다 정확한 해안선의 위치 추출을 가능케 하였다.
성능/효과
- (1) 비디오 모니터링 자료 분석 결과, 해운대 해수욕장의 해빈 면적은 2008년 동계부터 2012년까지 춘~하계 감소, 추~동계 증가경향의 계절변동특성을 나타내며 감소경향을 나타내었다.
- (2) 2013년 동계부터 수행된 연안정비사업(양빈, 잠제 2기, 돌제)의 영향으로 해빈면적이 약 2.1배 증가하였으며, 해빈면적의 급격한 증가 이후에도 춘~하계 감소, 추~동계 증가경향의 계절 변동특성이 유지되고 있는 것으로 나타났다.
- (3) 2014년 2월 1차 양빈 완료 이후 추계까지 양빈안정화, 계절변동특성, 태풍 및 고파랑 내습 등의 영향으로 해빈면적 감소 경향(-22,213m2, -19.8%)이 크게 나타났으나, 2차 양빈 이후 춘~하계 해빈면적 감소율은 2015년 -6.7%(-9,665m2), 2016년 -6.4%(-8,945m2)로 2014년과 비교하여 현저히 낮아졌다. (4) 특히, 2016년 태풍 차바 내습시 상당히 큰 고파랑이 영향을 미쳤으나 해빈의 감소면적(약 2,865 m2)은 과거 추계에 내습한 태풍 영향과 비교해 볼 때 크게 나타나지 않은 것으로, 이는 대규모 양빈에 의한 해빈폭의 확장 및 돌제/잠제 건설의 영향인 것으로 판단된다.
- 4%(-8,945m2)로 2014년과 비교하여 현저히 낮아졌다. (4) 특히, 2016년 태풍 차바 내습시 상당히 큰 고파랑이 영향을 미쳤으나 해빈의 감소면적(약 2,865 m2)은 과거 추계에 내습한 태풍 영향과 비교해 볼 때 크게 나타나지 않은 것으로, 이는 대규모 양빈에 의한 해빈폭의 확장 및 돌제/잠제 건설의 영향인 것으로 판단된다.
후속연구
- 이 연구는 비디오 모니터링 결과를 바탕으로 해운대 해수욕장의 육상부 면적변동을 파악한 것으로서 향후에는 실제 측량 결과와의 비교를 통한 비디오 모니터링 결과의 정확성 검증, 계절별/구간별/이벤트별 해빈변동 특성 분석, 수심부까지의 모니터링 범위 확장 및 비디오 모니터링 결과와 파랑, 해빈류 등 외력인자 관측자료와의 상관관계를 규명하여 양빈 및 잠제 건설이 해운대 해수욕장에 미치는 영향에 대한 보다 종합적인 연구가 진행될 예정이다. 또한, 본 논문에서 제시한 해운대 해수욕장 해빈면적 변동특성은 양빈 완료 후 약 1년 6개월간의 관측자료를 바탕으로 분석한 결과로서 향후 수년간의 관측결과를 축적한 후 재분석해 볼 필요가 있을 것으로 사료된다.
- 이 연구는 비디오 모니터링 결과를 바탕으로 해운대 해수욕장의 육상부 면적변동을 파악한 것으로서 향후에는 실제 측량 결과와의 비교를 통한 비디오 모니터링 결과의 정확성 검증, 계절별/구간별/이벤트별 해빈변동 특성 분석, 수심부까지의 모니터링 범위 확장 및 비디오 모니터링 결과와 파랑, 해빈류 등 외력인자 관측자료와의 상관관계를 규명하여 양빈 및 잠제 건설이 해운대 해수욕장에 미치는 영향에 대한 보다 종합적인 연구가 진행될 예정이다. 또한, 본 논문에서 제시한 해운대 해수욕장 해빈면적 변동특성은 양빈 완료 후 약 1년 6개월간의 관측자료를 바탕으로 분석한 결과로서 향후 수년간의 관측결과를 축적한 후 재분석해 볼 필요가 있을 것으로 사료된다.
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