초록 ▼

본 연구에서는 임분 및 경관수준에서 임업경영계획 이행에 따른 변화예측 및 평가를 위한 시뮬레이션 모델 및 함수모형을 개발하고 모델의 적용성 검토를 수행하는 데 초점을 두었다. 임분 수준에서는 시간의 흐름에 따른 임분 구조의 변화를 예측하기 위한 개체목 중심의 임분변화예측모델 및 임분발달단계 구분을 위한 정량화 모델을 개발하고, 경관 수준에서는 임상을 단위로 경영계획 이행에 따른 생태적 영향력을 예측하고 평가하기 위한 경관변화예측모델을 개발하고자 하였다. 또한 임분 및 경관단위 산림의 변화를 시각적으로 가시화 할 수 있는 시각화 모델

본 연구에서는 임분 및 경관수준에서 임업경영계획 이행에 따른 변화예측 및 평가를 위한 시뮬레이션 모델 및 함수모형을 개발하고 모델의 적용성 검토를 수행하는 데 초점을 두었다. 임분 수준에서는 시간의 흐름에 따른 임분 구조의 변화를 예측하기 위한 개체목 중심의 임분변화예측모델 및 임분발달단계 구분을 위한 정량화 모델을 개발하고, 경관 수준에서는 임상을 단위로 경영계획 이행에 따른 생태적 영향력을 예측하고 평가하기 위한 경관변화예측모델을 개발하고자 하였다. 또한 임분 및 경관단위 산림의 변화를 시각적으로 가시화 할 수 있는 시각화 모델을 개발하였다. 개발된 임분단위모델로 시업체계에 따른 현실 임분의 구조변화에 대한 사례연구를 함으로써 그 적용성을 검토하였고, 경관단위모델에 대해서는 경영대안에 따른 경관변화의 양상을 수치화, 시각화 하여 비교 분석함으로써 그 적용성을 검토하였다.

Abstract ▼

The scope of this study includes development of simulation models for prediction and evaluation of the changes in stand and landscape caused by forest management activities. At the stand level, we developed a stand stocking control model and an approach to classify the stand development stages based

The scope of this study includes development of simulation models for prediction and evaluation of the changes in stand and landscape caused by forest management activities. At the stand level, we developed a stand stocking control model and an approach to classify the stand development stages based on stand structures. At the landscape level, a prediction model for landscape change to assess ecological impacts of forest management activities based on forest type units, In addition, a visualization model was developed to simulate the changes in forest stands and landscape caused by forest stand growth and thinning or harvesting operations over time. The models were tested for its applicability in simulating forest management activities.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ...19
• 제 1 절 연구개발의 배경 ...19
• 1. 연구개발의 필요성 ...19
• 2. 연구개발의 목표와 내용 ...21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...22
• 제 1 절 국외의 산림경영계획 및 평가모델 ...22
• 1. 산림경영계획모델의 개발동향 ...22
• 2. 시각화 모델 ...25
• 3. 경관 단위 산림평가모델 ...27
• 4. 임분의 발달단계 ...31
• 제 2 절 국내의 산림경영계획 및 평가모델 ...36
• 1. 산림경영계획모델의 개발동향 ...36
• 2. 임분생장모델 ...37
• 3. 산림 시각화 모델 ...38
• 4. 경관변화예측모델 ...39
• 5. 국내의 주요 자료원 ...39
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ...41
• 제 1 절 임상구조변화예측모델의 개발 ...41
• 1. 임상구조변화 예측 모델 ...41
• 가. 모델의 구조 ...41
• 나. 생장예측함수 ...42
• 다. 임분의 수직적 구조특성 해석을 위한 복잡성지수의 산출 ...43
• 2. 모델 적용에 의한 사례 분석 ...44
• 가. 연구대상 임분의 개황 및 분석 내용 ...44
• 나. 임분의 사업체계 ...45
• 3. 결과 및 고찰 ...45
• 가. 임상의 수직적 구조 특성에 의한 복잡성지수 ...45
• 나. 임분생장에 따른 임상구조의 변화 ...47
• 다. 임상구조 변화의 시각화 시뮬레이션 ...49
• 제 2 절 산림시각화 모델의 개발 ...51
• 1. 모델의 개발 ...51
• 가. 산림시각화모델의 구조 ...51
• 나. 세부모듈 ...52
• 2. 모델 적용에 의한 사례분석 ...57
• 가. 자료 ...57
• 나. 수형 설계 ...57
• 다. 산림 시각화 시뮬레이션 ...58
• 3. 결과 및 고찰 ...59
• 가. 임목의 수형 설계 ...59
• 나. 산림시각화 시뮬레이션 ...60
• 제 3 절 HARVEST를 이용한 경관단위 산림수확모델의 개발과 응용 ...64
• 1. 모델의 개요 ...64
• 2. HARVEST를 이용한 경관단위 산림수확모델 ...65
• 3. 모델의 적용 ...67
• 가. 사례적용 대상지 및 평가 내용 ...67
• 나. 선형계획 적용에 의한 경관단위 산림수확계획 ...68
• 다. HARVEST 모델에 의한 수확벌채 공간 분배 제약조건 ...69
• 4. 결과 및 고찰 ...70
• 가. 벌채구획의 최대허용면적에 따른 공간분배 시뮬레이션 ...70
• 나. 벌채 작업종에 따른 공간분배 시뮬레이션 ...72
• 다. 연접임분 벌채 여부에 따른 공간분배 시뮬레이션 ...74
• 제 4 절 HARVEST 산림수확모델을 응용한 경관지수 평가 모델의 개발과 응용 ...75
• 1. 개요 ...75
• 2. 평가모델의 개발 ...76
• 가. 평가모델의 개념도 ...76
• 나. 경관지수 평가모델의 구조 ...77
• 3. 모델의 사례 적용 ...79
• 가. 연구대상지 ...79
• 나. 경관단위 산림수확계획 ...81
• 다. 벌채지 공간분배 시뮬레이션 ...81
• 라. 경관지수의 산출 ...81
• 마. 큰오색딱다구리 서식지 적합도 평가 ...81
• 4. 결과 및 고찰 ...82
• 가. 현실 산림의 경관구조 ...82
• 나. 산림수확계획에 따른 임상구조의 변화 ...84
• 다. 산림수확계획에 따른 영급구조의 변화 ...86
• 라. 큰오색딱다구리 서식지 적합도 평가 ...87
• 제 5 절 큰오색딱다구리의 서식지 평가 모델 ...88
• 1. 모델 개발 ...88
• 가. 모델 개발 체계 ...88
• 나. DB 구축 ...89
• 다. 서식지 임상특성 분석 ...90
• 2. 결과 및 고찰 ...92
• 가. 유의인자 추출 ...92
• 나. 서식지 적합도 모델 ...93
• 제 6 절 임분발달단계 정량화 모델의 개발 ...94
• 1. 임상별, 임령별 임분 구조 특성 파악 ...94
• 가. 연구대상지 ...94
• 나. 연구방법 ...95
• 다. 연구결과 ...95
• 2. 임분 구조 및 한국형 산림발달단계 정량화 ...101
• 가. 연구대상지 ...101
• 나. 조사 방법 ...101
• 다. 연구 결과 및 고찰 ...102
• 3. 산림 발달 단계 정량화 기준 제시 ...116
• 가. 연구방법 ...116
• 나. 산림 발달 단계 분류 기준 정량화 ...116
• 다. 모델 적용성 검토 ...118
• 라. 종합고찰 ...120
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...121
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...125
• 1. 추가연구의 필요성 ...125
• 2. 타 연구에의 응용 ...125
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...127
• 제 7 장 참고문헌 ...128
• 표차례
• 표 1. 국외 산림경영계획모델의 기능적 특성 ...24
• 표 2. 주요 시각화 모델 ...26
• 표 3. 경관분석에서 사용되는 경관매트릭스(McGarigal and Marks, 1995) ...28
• 표 4. 경관분석도구의 특성 비교 ...28
• 표 5. 서식지 적합도 모델개발 유형 ...29
• 표 6. 임분 구조의 특성에 따른 임분 발달 단계 구분 ...31
• 표 7. 임령에 따른 임분 발달 단계 구분 사례 ...32
• 표 8. 임분 발달 단계 정리 ...33
• 표 9. 임분 발달 단계 구분에 쓰이는 주요 정량적 인자들 ...34
• 표 10. 노령림 임분 구조의 정량적 특성 ...35
• 표 11. 국내 산림경영계획모델의 성격 및 기능분류 ...36
• 표 12. 국내 생장모델 개발 관련 연구 ...37
• 표 13. 연구수행 관련 FGIS 자료 ...40
• 표 14. 개체목 생장모델의 함수 모형 ...42
• 표 15. 잣나무 생장함수의 추정모수 ...42
• 표 16. 낙엽송 생장함수의 추정모수 ...43
• 표 17. 연구대상지의 임분 현황 ...44
• 표 18. 잣나무 임분 생 장 시뮬레이션의 시나리오 ...45
• 표 19. 수형설계를 위한 임목 부위별 형상 특성변수 ...55
• 표 20. 수확분배 시뮬레이션에 사용되는 주요 경영방침 ...67
• 표 21. 경영방침에 따른 공간분배 시뮬레이션 시나리오 ...69
• 표 22. 모델에서 지원되는 경관지수의 함수식과 내용 ...78
• 표 23. 광릉시험림 임분의 수종 분포 ...80
• 표 24. 산림 기능별 관리목표 및 방향 ...81
• 표 25. 광릉시험림의 영급구조 ...82
• 표 26. 광릉시험림의 임상구조 ...83
• 표 27. 광릉시험림의 기능별 영급구조 ...83
• 표 28. 분기별 성숙림 면적비율 및 활엽수림 중심부 면적비율 ...87
• 표 29. 서식지 적합도 통계값 ...87
• 표 30. 평가분석에 활용한 경관지수 ...91
• 표 31. 출현.비출현 지점에 관한 유의인자 (임상: 활엽수림을 기준으로) ...92
• 표 32. 출현.비출현 지점에 관한 유의인자 (영급: 5영급 이상 산림을 기준으로) ...92
• 표 33. 로지스틱 회귀분석 결과 ...93
• 표 34. 가리왕산 노령림의 수종 밀도, 흉고단면적, 중요도(%) ...97
• 표 35. 조사지별 조사구 구성 ...102
• 표 36. 경기 양평 소나무림의 임분 구조 특성 ...103
• 표 37. 경북 봉화 소나무림의 임분 구조 특성 ...103
• 표 38. 지리산 소나무림의 임분 구조 특성 ...104
• 표 39. 태화산 활엽수림의 임분구조 특성 ...105
• 표 40. 지리산 활엽수림의 임분구조 특성 ...105
• 표 41. 백운산 활엽수림의 임분 구조 특성 ...106
• 표 42. 가리왕산 활엽수림의 임분구조 특성 ...106
• 표 43. 홍천 활엽수림의 임분구조 특성 ...107
• 표 44. 지리산 구상나무림의 임분구조 특성 ...107
• 표 45. 계방산 침엽수림의 임분구조 특성 ...108
• 표 46. 태화산 침엽수조림지의 임분 구조 특성 ...108
• 표 47. 임상별 임분 구조 특성 ...109
• 표 48. 임령별 소나무 자연림 임분 구조 특성 ...112
• 표 49. 임령별 활엽수 자연림 임분 구조 특성 ...113
• 표 50. 임분발달단계별 임분 구조 특성 ...114
• 표 51. 임분발달단계에 따른 분류 함수 ...117
• 표 52. 판별분석에 따른 분류행렬 ...117
• 표 53. 판별분석에 따른 오분류율 ...118
• 표 54. 임분발달단계에 따른 구분 기준 항목 변화 ...118
• 그림차례
• 그림 1. LMS 체계도 ...30
• 그림 2. SIDAS 모델 ...38
• 그림 3. 장기경영계획 적용 제주도 한남시험림 경관모델링 ...38
• 그림 4. 임분변화예측모델의 구조 ...41
• 그림 5. 임목의 위치와 수고를 이용한 불규칙 삼각망 ...43
• 그림 6. 잣나무림과 낙엽송림의 임상 특성 및 수직구조 ...46
• 그림 7. 무시업의 시나리오 1의 경우 예측되는 임상구조의 변화 ...47
• 그림 8. 간벌시업을 적용하는 시나리오 2의 경우 예측되는 임상구조의 변화 ...48
• 그림 9. 임분시업 시나리오에 따른 임분 수직구조 복잡성지수의 변화 패턴 ...49
• 그림 10. 잣나무임분의 구조변화에 따른 경관 시각화 시뮬레이션의 사례 ...50
• 그림 11. 산림 시각화 구현 모델의 구조 ...52
• 그림 12. 산림 시각화모델의 알고리즘 ...53
• 그림 13. Onyx Tree Professional을 이용한 수형 설계 과정 ...54
• 그림 14. 수종별, 임목 상태별 수형 템플릿 구축 ...54
• 그림 15. 2D texture 이미지 교차 기법에 의한 3D 수형 DB 구축 과정의 예시 ...55
• 그림 16. VRML 기반 ElevationGrid node ...56
• 그림 17. GIS 및 VRML을 연계한 산림시각화 시뮬레이션 모식도 ...57
• 그림 18. 개체목 DB와 그래픽 DB를 연계한 산림시각화 구현 모식도 ...58
• 그림 19. 산림시각화 시뮬레이션 수행 단계 ...59
• 그림 20. 잣나무 경급별 수형설계 ...59
• 그림 21. 잣나무임분의 구조변화에 따른 경관 시각화 시뮬레이션의 사례 ...61
• 그림 22. 시나리오 2: 잣나무임분의 간벌, 수확 및 갱신 등에 의한 임상구조변화 시각화 시뮬레이션의 사례 ...62
• 그림 23. 벌채시업에 따른 잣나무임분의 경관 시각화 시뮬레이션의 사례 ...63
• 그림 24. HARVEST 모델을 이용한 산림수확계 획 ...65
• 그림 25. HARVEST의 수확분배 시뮬레이션 알고리즘 ...66
• 그림 26. Model II 선형계획 수식모형 ...68
• 그림 27. 최대 벌채구획 크기에 따른 공간분배 시뮬레이션 결과 ...71
• 그림 28. 벌채구획의 최대면적 제한에 따른 벌채 임분의 개수와 벌채구획의 평균면적 비교 ...72
• 그림 29. 벌채 작업종에 따른 공간분배 시뮬레이션 결과 ...73
• 그림 30. 연접임분 벌채 제한에 따른 공간분배 시뮬레이션 결과 ...74
• 그림 31. 경관지수 평가에 의한 산림수확계획의 개념도 ...76
• 그림 32. 경관지수 평가 모델의 구조 ...77
• 그림 33. 광릉시험림 임소반구분에 의한 기능구분도 ...79
• 그림 34. 광릉시험림 임분의 영급 분포 ...80
• 그림 35. 광릉시험림의 분기별 임상구조 변화 패턴 ...85
• 그림 36. 목재생산에 따른 영급 패치구조의 변화 ...86
• 그림 37. 분기별 큰오색딱따구리의 분기별 서식지 적합도 ...88
• 그림 38. 모델 개발 체계도 ...89
• 그림 39. 큰오색딱따구리 출현지점 비출현지점에 대한 공간 DB 구축 ...90
• 그림 40. 모델 정확도 분석 ...93
• 그림 41. 연구대상지 ...94
• 그림 42. 경북 봉화군 소나무림의 영급별 임분구조 특성 ...96
• 그림 43. 가리왕산 노령림의 주요 수종의 흉고직경 분포 ...98
• 그림 44. 가리왕산 노령림의 주요 수종의 수고 분포 ...99
• 그림 45. 가리왕산 노령림의 고사목의 직경 분포 ...99
• 그림 46. 잣나무림 주요 수종의 흉고직경 분포 ...100
• 그림 47. 잣나무림 주요 수종의 수고 분포 ...100
• 그림 48. 연구 조사지 위치 ...101
• 그림 49. 임상과 임분 발달단계에 따른 임분 구조 특성 ...110
• 그림 50. 임분발달단계에 따른 임분 구조 특성 ...115
• 그림 51. 광릉지역 소나무자연림, 활엽수자연림, 잣나무조림지의 ha당 임분 밀도와 임분의 평균 흉고직경 ...119
• 그림 52. 광릉지역 소나무자연림, 활엽수자연림, 잣나무조림지의 ha당 밀도와 대경목(DBH $\geq$ 40cm) 밀도 ...119
• 그림 53. 광릉지역 소나무자연림, 활엽수자연림, 잣나무조림지의 ha당 밀도와 음수비율 ...120