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문제 정의
- 이를 위해 공통적인 자료로는 축척 1:5, 000 수치지형도를 사용하였으며, 산불 발생 전의 자료로는 항공사진과 위성영상 을 이용하여 광범위하고 직접적인 조사가 어려운 피해지역의 분석을 시도하였다. 또한 근적외선 영상을 이용하여 해석적인 피해량 산정방법의 검토, 항공 LiDAR를 적용하여 신속하고 고정밀의 DEM을 취득 하고 분석함은 물론, 수목에 의한 반사도를 이용하여 산불 발생 후의 수목의 반사량을 분석하고 이를 현지에서 직접 조사한 자료를 이용해 검증함으로써 수목의 피해량 관측에 LiDAR의 활용 가능성을 시도해 보았다. 또한 LiDAR지형자료와 수 치지형도의 등고선 자료층(layer)을 비교 하여 홍수, 산사태와 같은 2차 피해위험지 역을 산정하였다.
- 산불 피해지역에 대한 정량적인 분석을 수행하고 이를 통한 신속 정확한 복구 활 동 지원체계를 수립하기 위하여 본 연구에서는 항공기에 멀티 센서를 탑재하여 취득한 산불 전 . 후 데이터를 취득하였다.
제안 방법
- 따라서 본 연구에서는 측량분야에 있어서 지형공간정보체계의 다중자료인 GPS /INS, 레이저 측량 등 최신 기술들을 이용 하여 수치지형도, 수치표고모형, 수치외관 모형, 디지털 영상, 근적외선 영상 등 다양한 GSIS 다중자료를 취득하여 양양지역 에 대한 다각적인 분석을 통해 산불피해 량을 정량적 . 정성적인 분석을 수행하였다.
- 따라서 본 연구에서는 측량분야에 있어서 지형공간정보체계의 다중자료인 GPS /INS, 레이저 측량 등 최신 기술들을 이용 하여 수치지형도, 수치표고모형, 수치외관 모형, 디지털 영상, 근적외선 영상 등 다양한 GSIS 다중자료를 취득하여 양양지역 에 대한 다각적인 분석을 통해 산불피해 량을 정량적 . 정성적인 분석을 수행하였다. 이를 위해 공통적인 자료로는 축척 1:5, 000 수치지형도를 사용하였으며, 산불 발생 전의 자료로는 항공사진과 위성영상 을 이용하여 광범위하고 직접적인 조사가 어려운 피해지역의 분석을 시도하였다.
- 정성적인 분석을 수행하였다. 이를 위해 공통적인 자료로는 축척 1:5, 000 수치지형도를 사용하였으며, 산불 발생 전의 자료로는 항공사진과 위성영상 을 이용하여 광범위하고 직접적인 조사가 어려운 피해지역의 분석을 시도하였다. 또한 근적외선 영상을 이용하여 해석적인 피해량 산정방법의 검토, 항공 LiDAR를 적용하여 신속하고 고정밀의 DEM을 취득 하고 분석함은 물론, 수목에 의한 반사도를 이용하여 산불 발생 후의 수목의 반사량을 분석하고 이를 현지에서 직접 조사한 자료를 이용해 검증함으로써 수목의 피해량 관측에 LiDAR의 활용 가능성을 시도해 보았다.
- 또한 근적외선 영상을 이용하여 해석적인 피해량 산정방법의 검토, 항공 LiDAR를 적용하여 신속하고 고정밀의 DEM을 취득 하고 분석함은 물론, 수목에 의한 반사도를 이용하여 산불 발생 후의 수목의 반사량을 분석하고 이를 현지에서 직접 조사한 자료를 이용해 검증함으로써 수목의 피해량 관측에 LiDAR의 활용 가능성을 시도해 보았다. 또한 LiDAR지형자료와 수 치지형도의 등고선 자료층(layer)을 비교 하여 홍수, 산사태와 같은 2차 피해위험지 역을 산정하였다. 본 연구의 수행 흐름은 그림 1과 같다.
- LiDAR데이터는 항공기 및 지상에서 측정되었다. 항공 LiDAR 자료는 ALTM 3070 장비를 이용하여 현시성있는 자료를 위해 산불이 발생한 직후에 측정되어 지상의 지형지물에 대한 3차원 위치정보를 취득하였다. 지상 LiDAR데이터는 의상대와 주변 수목의 3차원 관측에 이용되었다.
- 연구 대상지역에 대한 산불전의 산림 현황 및 면적 산출 등을 목적으로 '97년 4월에 촬영된 흑백 항공사진을 스캐닝하 여 디지털화 하였다. 또한 효과적인 분석을 위하여 1:5, 000 수치지형도를 이용하여 수치표고자료(DEM)을 제작한 후에 항공 사진을 이용한 수치정사사사진을 제작하 였다.
- 산불 피해지역에 대한 LiDAR 데이터 취득은 산불이 일어난 직후에 실시하였으며, 작업의 효율성을 고려하여 구역별로 실시하였다. 원시 LiDAR 데이터의 포인트 밀도를 3point/m2 간격으로 유지하여 고 해상도로 취득하였다.
- 원시 LiDAR 데이터의 포인트 밀도를 3point/m2 간격으로 유지하여 고 해상도로 취득하였다. 취득한 데이터를 이용하여 DEM(Digital Elevation Model)과 DSM(Digital Surface Model)을 제작하고, 수목 높이를 비롯한 피해지역의 단면 분석 등 각종 지형분석을 실시하였다.
- 연구지역에 대한 전체 산림면적과 피해 면적에 대한 계산은 근적외선 영상을 이용하여 디지타이징을 하여 정확하게 산출 하였다. 관계기관의 보도자료에 의하며 973ha(9.
- 산불 직후에 획득한 LiDAR 데이터를 통하여 Irn 격자크기의 수치표고자료를 제 작하여 산불 피해지역내의 경사도가 40도 이상인 지역을 분석하였다. 이러한 LiDAR 데이터를 이용하여 다양한 분석을 한 결과, 산림 지 역에 존재하는 함몰지역을 찾 음으로써 향후 산불지역의 산사태 가능성이 있는 지역을 예측할 수 있고, 또한 시 간적 변화 자료를 이용하게 되면 산사태 예상지역의 정확한 토량의 변화량을 자동 적으로 추출하는 .
- 산불로 인한 건축물의 전소 동수를 분석하기 위하여 산불 전의 영상과 산불 후 의 영상을 중첩하여 건죽물의 존재 유무를 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 연구대상지역은 2005년 4월 4 일〜5일 강원도 양양 산불지역으로 양양 읍과 강현면 지역의 21개소의 법정리 지역이다. 이 지역은 산불당시 산악주변의 최저 습도는 20% 미만이었으며, 이 당시 평균풍속 12~13m/s 에 순간최대풍속이22.
- 본 연구에서 사용된 자료는 크게 위성영상 및 항공사진과 같은 영상자료와 축척 1:5, 000 수치지형도, 해당지역의 DEM 및 DSM을 얻기 위한 LiDAR 자료와 마지막으로 실제 수목의 피해를 현장에서 조사한 현장조사 자료로 구분할 수 있다.
- 산불피해전의 항공사진은 국토지리정보 원이 1997년 4월 7일 촬영한 것으로 해상도는 40cm이며, 위성영상은 2000년 촬영 된 해상도 lm의 IKONOS 영상을 사용하였고 모두 지형에 대하여 정사보정 처리 를 하였다.
- 산 불 피해 이후의 영상으로는 GPS/INS 방식으로 촬영되어 정사보정된 영상과 디지털해상도 20cm의 항공 RGB카메라에 근적외선 필터를 장착하여 촬영 영상을 사용하한 해상도 30cm의 근적외였다. 지상에서 촬영된 영상은 니콘의 F90 카메라를 베이스로 코닥사의 디지털 이미지팩을 조합한 AF SLR 디지털 카메라로 촬영하였다.
- LiDAR데이터는 항공기 및 지상에서 측정되었다. 항공 LiDAR 자료는 ALTM 3070 장비를 이용하여 현시성있는 자료를 위해 산불이 발생한 직후에 측정되어 지상의 지형지물에 대한 3차원 위치정보를 취득하였다.
- 항공 LiDAR 자료는 ALTM 3070 장비를 이용하여 현시성있는 자료를 위해 산불이 발생한 직후에 측정되어 지상의 지형지물에 대한 3차원 위치정보를 취득하였다. 지상 LiDAR데이터는 의상대와 주변 수목의 3차원 관측에 이용되었다.
- 후 데이터를 취득하였다. 산불전 데이터로는 1:5, 000 수치지형도와 이를 제작하기 위하여 촬영한 1:20, 000 흑 백항공사진을 이용하였으며, 산불후 데이 터로는 LiDAR 데이터와 근적외선 디지털 영상, GPS/INS 방법에 의한 1:10, 000 칼 라 항공사진을 이용하였다.
- 산불 피해지역에 대한 면적과 전소된 건축물을 파악하기 위하여 2005년 4월 13 일 한진정보통신(주)에서 보유한 GPS /INS 항공사진카메라로 항공사진을 취득 하였으며, LiDAR 데이터를 이용하여 수치 정사사진을 제작하였다. 또한 LiDAR 센서와 동시에 장착되어 있는 디지털카메라를 이용하여 근적외선 영상을 취득함으로써 식생의 전소현황을 정확하게 판독할 수 있다.
- 연구 대상지역에 대한 산불전의 산림 현황 및 면적 산출 등을 목적으로 '97년 4월에 촬영된 흑백 항공사진을 스캐닝하 여 디지털화 하였다. 또한 효과적인 분석을 위하여 1:5, 000 수치지형도를 이용하여 수치표고자료(DEM)을 제작한 후에 항공 사진을 이용한 수치정사사사진을 제작하 였다.
성능/효과
- 이는 기존 산불로 인한 피해 면적 산출은 현장에 접근하지 않고 대부 분 수치지형도나 지적도에 의하여 산출하 였으므로 구체적인 분석을 하는데 한계가 존재하였다. 그러나 본 연구와 같은 지상 20cm이상의 물체를 인식할 수 있고 식생의 전소현황이 기록된 근적외선 영상을 이용함으로써 정확한 피해면적을 산출 할 수 있었다.
- 산불 이전의 항공사진에서 추출한 건물 레이어와 산불 이후의 항공사진을 처리하여 표현하면, 같은 위치에 건축물 레이어가 그대로 중첩되어 만약 건축물이 전소한 경우는 건축물 영상에는 건축물의 형태가 없거나 소멸된 형태가 되어 건축물의 피해를 확인할 수 있었다. 사회적인 관심이 집중되었던 낙산사 지역에 대하여 산불로 인한 건축물의 전소 현황을 정확히 파악할 수 있었다.
- 첫째, 항공기 멀티 센서 데이터를 이용 하여 '05년도 발생한 양양 산불 피해지역 에 대하여 분석한 결과, 관계기관 보도자 료에 의하면 973ha 였으나 본 연구에서 사용된 산불후의 근적외선 영상을 이용한 결과, 839ha로 분석되었다. 또한 건축물 전소 동수는 관계기관 보도자료에 의하면 416동 이었으나 본 연구에서 사용된 산불 전후의 항공사진을 중첩하여 분석한 결과 362동으로 제시되었다.
- 둘째, 산불 피해후 LiDAR 데이터를 활용하므로써 경사도와 유수방향 등을 분석 하여 10개소에 대한 산사태가 발생할 수 있는 지역을 예측할 수 있었다. 이러한 LiDAR 데이터는 국가의 방재 및 재해지도 제작과 자료 구죽에 따르는 문제점을 해결 할 수 있을 뿐만 아니라 토지 이용 및 환경 변화파악 등에 효율적인 적용방안 제시에 기여할 수 있을 것으로 사료된 다.
후속연구
- 산불 직후에 획득한 LiDAR 데이터를 통하여 Irn 격자크기의 수치표고자료를 제 작하여 산불 피해지역내의 경사도가 40도 이상인 지역을 분석하였다. 이러한 LiDAR 데이터를 이용하여 다양한 분석을 한 결과, 산림 지 역에 존재하는 함몰지역을 찾 음으로써 향후 산불지역의 산사태 가능성이 있는 지역을 예측할 수 있고, 또한 시 간적 변화 자료를 이용하게 되면 산사태 예상지역의 정확한 토량의 변화량을 자동 적으로 추출하는 .것이 가능하다.
- 또한 대부분의 산불이 발생한 후에 2차 피해로 홍수 및 산사태가 발생하여 하천의 범람과 유실 등 하천과 자연생태계의 변화를 동반하였다. 따라서 산불피해지역에 대한 1차적인 피해 복구뿐만 아니라 본 연구에서와 같이 다양한 항공기 멀티 데이터을 이용하여 융합 및 분석을 통하여 2차 피해라 할 수 있는 산사태, 홍수 및 하천범 람 등 자연생태계의 변화를 예측하여야 한다.
- 둘째, 산불 피해후 LiDAR 데이터를 활용하므로써 경사도와 유수방향 등을 분석 하여 10개소에 대한 산사태가 발생할 수 있는 지역을 예측할 수 있었다. 이러한 LiDAR 데이터는 국가의 방재 및 재해지도 제작과 자료 구죽에 따르는 문제점을 해결 할 수 있을 뿐만 아니라 토지 이용 및 환경 변화파악 등에 효율적인 적용방안 제시에 기여할 수 있을 것으로 사료된 다.
- 본 연구를 통하여 항공기 멀티 데이터를 이용하여 전 국가적으로 중요한 재해 예측 및 복구 등 방재분야는 물론 더불어 환경분야에도 다양하게 적용할 수 있으며, 다양한 정보처리기술과 연계 개발을 한다면 국가 주요 정책에 대한 의사결정의 판단 기준을 과학화하는데 크게 기여할 것으로 기대된다.
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