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논문 상세정보

수치표고모형 공간해상도에 따른 선구조 자동 추출 연구

A Study on Automated Lineament Extraction with Respect to Spatial Resolution of Digital Elevation Model

초록

선구조는 인접한 지형구조 사이의 구분이 명확한 직선 또는 만곡의 지형요소로서 일반지질, 광물탐사, 자연재해, 지구조 분석 등에 널리 활용된다. 과거에는 현장조사 혹은 지도를 이용하여 선구조를 추출하였으나, 현재는 원격탐사 기술의 발달로 인하여 넓은 지역에 대한 선구조를 효율적으로 추출할 수 있게 되었다. 선구조 추출을 위해서 항공기 혹은 인공위성 원격탐사 영상 혹은 지형표고모형의 육안판독 방법 이외에 보다 객관적인 결과 도출을 위한 자동화 방법이 개발되었다. 본 연구에서는 지형표고모형의 공간해상도 차이에 따라 자동 추출된 선구조의 특성을 분석, 평가하고자 한다. 연구 지역은 대한민국 경상도 언양, 모량 주변 지역으로 약 90 m (3초) 공간해상도를 갖는 Shuttle Radar Topography Mission(SRTM) Digital Elevation Model(DEM)과 12 m 공간해상도를 갖는 TerraSAR-X add-on for Global Digital Elevation Measurement(Global DEM) 자료를 사용하였다. 또한 Global DEM을 재배열(resampling)하여 30 m (1초) 간격의 공간해상도를 갖는 지형고도모형을 제작하였다. 다양한 각도의 태양고도와 태양방위각을 고려한 음영기복도를 제작하였으며, 선구조 자동 추출을 위해 PCI Geomatica 소프트웨어의 LINE 모듈을 이용하였다. 수치표고모형 공간해상도에 상관없이 선구조의 최빈값은 $N15-25^{\circ}E$로 북북동(NNE)의 방향성을 보였다. 그러나 공간해상도가 좋을수록 보다 많고 세밀한 선구조가 추출되었다. 본 연구 결과를 통해 선구조 밀도는 수치표고모형의 공간해상도에 비례함을 알 수 있었으며 연구 목적에 따라 적절한 공간해상도를 갖는 수치표고모형이 선택되어야 함을 알 수 있었다.

Abstract

The lineament is a linear or curved terrain element to discriminate adjacent geological structures in each other. It has been widely used for analysis of geology, mineral exploration, natural disasters, and earthquake, etc. In the past, the lineament has been extracted using cartographic map or field survey. However, it is possible to extract more efficiently the lineament for a very wide area thanks to development of remote sensing technique. Remotely sensed observation by aircraft, satellite, or digital elevation model (DEM) has been used for visual recognition for manual lineament extraction. Automatic approaches using computer science have been proposed to extract lineament more objectively. In this study, we evaluate the characteristics of lineament which is automatically extracted with respect to difference of spatial resolution of DEM. We utilized two types of DEM: one is Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) with spatial resolution of about 90 m (3 arc sec), and the other is the latest world DEM of TerraSAR-X add-on for Global DEM with 12 m spatial resolution. In addition, a global DEM was resampled to produce a DEM with a spatial resolution of 30 m (1 arc sec). The shaded relief map was constructed considering various sun elevation and solar azimuth angle. In order to extract lineament automatically, we used the LINE module in PCI Geomatica software. We found that predominant direction of the extracted lineament is about $N15-25^{\circ}E$ (NNE), regardless of spatial resolution of DEM. However, more fine and detailed lineament were extracted using higher spatial resolution of DEM. The result shows that the lineament density is proportional to the spatial resolution of DEM. Thus, the DEM with appropriate spatial resolution should be selected according to the purpose of the study.

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