본 연구에서는 금강유역을 대상으로 GIS기법에 의해 1:5,000 NGIS자료로부터 DEM과 하천망을 생성하였고, 이를 이용하여 하천차수별 하천수, 하천연장과 평균하천연장의 하천특성인자와 유역면적, 유역평균폭, 최원유로연장, 하천총수, 총하천연장, 수계밀도, 수계빈도, 형상인자, 평균표고, 평균경사, 최대하천차수, 유역내 최고표고, 기복비 등의 유역특성인자들을 추출함으로써 수자원단위지도 기반의 단위유역별 지형학적 특성을 파악하였다. 또한 대상유역을 금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역하류유역으로 구분하여 지형학적 인자를 추출하고 그 특성을 분석하였으며, 선형 및 비선형 회귀곡선을 이용하여 인자들 간의 상관관계를 분석함으로써 각 유역을 특징짓는 주요 인자들을 추출하였다.
본 연구에서는 금강유역을 대상으로 GIS기법에 의해 1:5,000 NGIS자료로부터 DEM과 하천망을 생성하였고, 이를 이용하여 하천차수별 하천수, 하천연장과 평균하천연장의 하천특성인자와 유역면적, 유역평균폭, 최원유로연장, 하천총수, 총하천연장, 수계밀도, 수계빈도, 형상인자, 평균표고, 평균경사, 최대하천차수, 유역내 최고표고, 기복비 등의 유역특성인자들을 추출함으로써 수자원단위지도 기반의 단위유역별 지형학적 특성을 파악하였다. 또한 대상유역을 금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역하류유역으로 구분하여 지형학적 인자를 추출하고 그 특성을 분석하였으며, 선형 및 비선형 회귀곡선을 이용하여 인자들 간의 상관관계를 분석함으로써 각 유역을 특징짓는 주요 인자들을 추출하였다.
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문제 정의
본 연구에서는 주요 특성인자들간의 상관관계를 비교해 보고자, 대상유역인 금강권역을 대청댐지점을 지점으로 금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역하류유역으로 분석하였다. 또한 유역특성인자 중 상관성이 클 것으로 예상되는 유역면적에 대한 최원유로연장, 총하천연장, 하천총수와 평균표고에 따른 평균경사의 분포 등을 금강권역상류, 금강권역 중류, 금강권역 하류유역으로 분석을 실시하였다 (그림 1).
위의 연구들은 주로 하나의 대상유역의 하천특성인자 추출 및 비교에 초점을 맞추었지만, 본 연구에서는 금강 전체 유역에 대해 수치지도를 이용하여 DEM과 하천망을 생성하여 수자원단위지도의 단위 유역 경계를 기반으로 하천 및 유역특성인자들을 추출함으로써 좀 더 다양한 인자를 파악하고자 하였다. 또한 대상 유역을 금강 권역 상류, 금강권역 중류, 금강권역 하류유역으로 구분하여 유역별로 어떤 특성 인자의 영향을 많이 받는지 알기 위해 선형 및 비선형 회귀분석을 실시하고자 하였다.
제안 방법
금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역하류유역으로 분석하였다. 또한 유역특성인자 중 상관성이 클 것으로 예상되는 유역면적에 대한 최원유로연장, 총하천연장, 하천총수와 평균표고에 따른 평균경사의 분포 등을 금강권역상류, 금강권역 중류, 금강권역 하류유역으로 분석을 실시하였다 (그림 1).
관한 경우에는 DEM이라는 용어가 주로 사용되고 있다. 먼저 1:5,000의 수치지도 DXF(Drawing exchange Format) 파일을 이용하였으며, 지형관련 레이어인 7111(주곡선), 7114(계곡선), 7217(표고점), 7311 (삼각점)을 ARC/INFO의 스크립트언어인 AML (ARC/INFO Macro Language)을 적용하여 라인 및 포인트커버리지로 변환하였다 (정인균 등, 2003). 추출한 커버리지의 도형자료 및 dxf-elevation 필드에 저장된 고도값을 이용하여 TIN(Triangulated Irregular Network) 커버리지 생성, Lattice 변환과정을 거쳐 추출한 후 격자 간격 30m의 DEM을 생성하였다.
그 후 Strahler(1954)는 Horton의 차수법칙을 수정하여 체계화시켰으며, Melton(1959)은 이를 수학적으로 규명하였다. 본 연구에서는 1:25,000 수치지도를 이용하여 생성한 하천망에 대하여 하천차수별 개수와 연장을 추출하였고, 이를 이용하여 평균하천연장을 추출하였다. 표 1은 단위유역의 차수별 개수, 연장과 평균연장을 나타내고 있다.
본 연구에서는 금강권역을 금강권역상류 , 금강권역중류 , 금강권역하류유역로 구분하여 특성인자들을 추출하였고 표 2와 같이 정리하였다.
본 연구에서는 금강권역을 대상으로 DEM과 하천망을 생성하여 하천 및 유역특성인자들을 추출하여 지형학적 특성을 분석하였으며 , 금강유역에서 대청 댐을 기준으로하여 금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역 하류로 구분하여 그 특성을 분석하였다. 이에 특성인자들의 선형 및 비선형 회귀곡선을 이용하여 그 인자들 간의상관관계를 분석함으로써 금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역 하류에 대하여 대표되는 하천차수 및 유역면적과 관련해서 큰 영향을 끼치는 중요인자를 판단하였다.
본 연구에서는 수자원단위지도, DEM, 하천망 자료를 이용하여 표2와 같이 금강권역의 단위유역별로 유역면적, 최원유로연장, 유역평균폭, 하천총수, 총하천연장, 수계밀도, 수계빈도, 형상인자, 평균표고, 평균경사, 최대하천차수, 유역내최고표고, 기복비 등의 유역특성을 파악 할 수 있었다. 이러한 지형 인자의 양적인 표현은무차원양으로 표시함으로써 서로 크기가 다른 유역의 상호 비교시 실용성을 증진시키고 있다.
하천망의 형상은 지층의 경사, 암석의 경연, 지질 구조, 지반 운동 등 여러 지질적 요인을 예민하게 반영하기 때문에 하천망의 형상에 대한 분석은 어떤 지역의 지형과 지질의 관계를 파악하는데 매우 중요하다. 본연구에서는 1:25,000 수치지도로부터 하천, 실폭하천, 저수지 관련 레이어인 2111(실폭하천), 2112(세류), 2113(건천), 2114(호수/저수지), 2115(하천중심선) 레이어를 추출하여 실폭하천과 저수지는 중심선을 생성하는등의 일련의 하천수정작업을 실시한 후, 트레이싱(tracing)에 의한 하천의 방향성을 부여하고 ArcView를 이용하여 Route 생성 및 차수부여 작업을 실시한다.
추출한 커버리지의 도형자료 및 dxf-elevation 필드에 저장된 고도값을 이용하여 TIN(Triangulated Irregular Network) 커버리지 생성, Lattice 변환과정을 거쳐 추출한 후 격자 간격 30m의 DEM을 생성하였다. 이를 음영기복도를 작성하여 시각적 검수를 실시하고 발견된 오류를 수정한 후 위와 같은 과정을 반복하여 30m DEM을 완성하였다.
구분하여 그 특성을 분석하였다. 이에 특성인자들의 선형 및 비선형 회귀곡선을 이용하여 그 인자들 간의상관관계를 분석함으로써 금강권역상류, 금강권역중류, 금강권역 하류에 대하여 대표되는 하천차수 및 유역면적과 관련해서 큰 영향을 끼치는 중요인자를 판단하였다.
먼저 1:5,000의 수치지도 DXF(Drawing exchange Format) 파일을 이용하였으며, 지형관련 레이어인 7111(주곡선), 7114(계곡선), 7217(표고점), 7311 (삼각점)을 ARC/INFO의 스크립트언어인 AML (ARC/INFO Macro Language)을 적용하여 라인 및 포인트커버리지로 변환하였다 (정인균 등, 2003). 추출한 커버리지의 도형자료 및 dxf-elevation 필드에 저장된 고도값을 이용하여 TIN(Triangulated Irregular Network) 커버리지 생성, Lattice 변환과정을 거쳐 추출한 후 격자 간격 30m의 DEM을 생성하였다. 이를 음영기복도를 작성하여 시각적 검수를 실시하고 발견된 오류를 수정한 후 위와 같은 과정을 반복하여 30m DEM을 완성하였다.
대상 데이터
391이며, 단위유역은 2개, 표준유역은 16개로 구성되어 있다. 본 연구에서는 유역의 지형학적 특성인자를 추출하기 위하여 유역경계 자료는 수자원공사에서 구축한 수자원단위지도를 사용하였으며, 지형 및 하천 관련자료는 1:5,000 수치지도와 1:25,000 수치지도로부터 해당 레이어를 추출하여 사용하였다.
데이터처리
하천 및 유역특성인자들을 추출함으로써 좀 더 다양한 인자를 파악하고자 하였다. 또한 대상 유역을 금강 권역 상류, 금강권역 중류, 금강권역 하류유역으로 구분하여 유역별로 어떤 특성 인자의 영향을 많이 받는지 알기 위해 선형 및 비선형 회귀분석을 실시하고자 하였다.
본 연구의 유역특성인자의 기본적인 지표인자는 유역면적이며, 이 인자를 기준으로 최원유로연장, 총하천연장, 하천총수, 유역평균폭, 형상인자, 최대하천차수, 수계밀도, 수계빈도, 기복비, 평균표고, 평균경사, 유역내최고표고와의 상관성을 분석하기 위해 선형 회귀분석을 실시하였다. 금강권역에 대한 회귀분석 결과는 그림 2, 그림 3, 그림 4, 그림 5, 그림 6과 같다.
성능/효과
표 1은 단위유역의 차수별 개수, 연장과 평균연장을 나타내고 있다. 하천수와 하천연장은 높은 차수로 갈수록 값이 작아지는 것을 확인할 수 있으며 그에 비해 평균하천연장은 차수가 높아질수록 값이 커짐을 알 수 있다. 또한 상류 및 하류유역에 비해 중류유역의 하천수와 하천연장 값이 크게 나타났으나 평균하천연장의 경우에는 금강권역하류유역의 값이 크게 나타났다.
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