Application of GIS to the Universal Soil Loss Equation for Quantifying Rainfall Erosion in Forest Watersheds

산림유역의 토양유실량(土壤流失量) 예측을 위한 지리정보(地理情報)시스템의 범용토양유실식(汎用土壤流失式)(USLE)에의 적용

The Universal Soil Loss Equation (USLE) has been widely used to predict long-term soil loss by incorporating several erosion factors, such as rainfall, soil, topography, and vegetation. This study is aimed to introduce the LISLE within geographic information system(GIS) environment. The Kwangneung Experimental Forest located in Kyongki Province was selected for the study area. Initially, twelve years of hourly rainfall records that were collected from 1982 to 1993 were processed to obtain the rainfall factor(R) value for the LISLE calculation. Soil survey map and topographic map of the study area were digitized and subsequent input values(K, L, S factors) were derived. The cover type and management factor (C) values were obtained from the classification of Landsat Thematic Mapper(CM) satellite imagery. All these input values were geographically registered over a common map coordinate with $25{\times}25m^2$ ground resolution. The USLE was calculated for every grid location by selecting necessary input values from the digital base maps. Once the LISLE was calculated, the resultant soil loss values(A) were represented by both numerical values and map format. Using GIS to run the LISLE, it is possible to pent out the exact locations where soil loss potential is high. In addition, this approach can be a very effective tool to monitor possible soil loss hazard under the situations of forest changes, such as conversion of forest lands to other uses, forest road construction, timber harvesting, and forest damages caused by fire, insect, and diseases.

토양침식에 영향을 미치는 강우, 토양, 지형, 식생 등을 종합적으로 고려하여 단위면적당 토양유실량(土壤流失量)을 예측하는 범용토양유실식(汎用土壤流失式)(Universal Soil Loss Equation)을 지리정보(地理情報)시스템(GIS)에 접목시켰다. 경기도 광릉 임업연구원 시험림을 연구지역으로 선정하여 이곳에서 지난 12년 동안 측정된 시간별 강우자료를 이용하여 강우인자(强雨因子)(R) 값을 산출하였고, 토양도, 지형도, 위성자료 등을 이용하여 USLE 계산에 필요한 다른 인자들의 값을 $25{\times}25m^2$의 격자마다 입력하여 디지털공간정보 데이터베이스를 구축하였다. 각 격자단위로 USLE에 의하여 토양유실량이 계산된 후 그 결과를 종합하여 토양유실의 정도를 공간적으로 살펴볼 수 있는 디지털지도가 산출되었다. GIS에 의한 USLE의 적용은 일정한 테두리 안의 산림유역(山林流域)에서 발생되는 강우에 의한 토양유실량을 추정할 수 있을 뿐만아니라, 주변지역과 비교하여 토양유실의 위험이 높은 특정지점을 공간적으로 파악할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 접근 방법은 임지전용(林地轉用), 임도(林道)개설, 벌채, 산불 및 병충해에 의한 임지의 변화가 토양침식에 미치는 영향을 효과적으로 분석할 수 있는 도구로 사용될 수 있을 것이다.