Effects of DEM Resolutions in Site Classification

DEM 해상도가 지반분류에 미치는 영향

  • 강수영 (한국해양연구원, 해양위성.관측기술연구부) ;
  • 김광희 (한국해양연구원, 해양위성.관측기술연구부)
  • Received : 2011.01.27
  • Accepted : 2011.02.24
  • Published : 2011.03.31

Abstract

Site conditions affect the magnitude of loss due to geologic hazards including, but not limited to, earthquakes, landslides and liquefaction. Reliable geologic loss estimation system requires site information which can be achieved by GIS-based method using geologic or topographic maps. Slope data derived from DEM can be an effective indicator for classifying the site conditions. We studied and discussed the effect of different DEM resolutions in the site classification. We limited the study area to the south-eastern Korea and used two different resolutions of DEMs to observe discrepancies in the site classification results. Largest discrepancy is observed in the areal coverage of site class C(very dense soil and soft rock) and E(soft soil). Comparison of results shows that more areas are classified as site class B(general rock) or E(soft soil) when we use higher resolution DEM. The comparison also shows that more areas are classified as site class C or D(stiff soil) using lower resolution DEM. The comparison of results using resampled DEMs with different resolutions shows that the areal coverage of site class B and E decreases with decreasing resolutions. On the contrary, areal coverage of site class C and D increase with decreasing resolutions. Loss estimation system can take advantage of higher-resolution DEMs in the area of rugged or populated to obtain precise local site information.

지진, 산사태, 액상화 등으로 인한 지질재해 규모는 지역적 지반상태에 따라 크게 변화하므로, 지질재해예측시스템(Geologic Loss Estimation System)을 구축 운용하기 위해서는 연구대상 전 지역에 대한 지반분류 정보가 필요하다. 이는 GIS에서 지질도 또는 지형도 등을 이용한 간접적인 방법으로 수행될 수 있다. DEM에서 추출한 경사도는 지반분류 고려사항의 하나로 사용될 수 있고, 이때 DEM의 해상력에 따라 그 결과가 다르게 산출될 수도 있다. 본 연구에서 우리나라 동남부 지역을 고해상도와 저해상도의 DEM으로부터 추출된 경사도를 토대로 지반분류한 결과, 두 해상도 간에 지반분류 C(매우 조밀한 토사 또는 연암) 지반과 E(연약한 토사) 지반의 면적에서 현저한 차이가 확인되었다. 지반분류 B(보통암)와 E 지역의 면적은 고해상도의 DEM을 바탕으로 구축한 지반분류도에서 크게 산출되었고, 지반분류 C와 D(단단한 토사) 지역의 면적은 저해상도의 DEM을 바탕으로 구축한 지반분류도에서 크게 산출되었다. GIS에서 다시 제작한 여러 개의 상이한 해상도의 DEM을 이용해 수행한 지반분류 결과에서도 같은 현상을 확인하였다. 우리나라에서 경사도를 지반분류 시 고려사항의 하나로 사용할 경우, 지형의 변화가 심하고 인구나 산업시설이 밀집된 재해 고위험군 지역은 고해상도의 지도를 이용하여 결과의 신뢰성을 확보해야 한다.

Keywords

References

  1. 강수영, 김광희, 2009, "GIS 기반의 지질.지형 자료를 활용한 경상도지역의 지반분류 사례", 한국지리정보학회지, Vol.12, No.4, pp.136-145.
  2. 김연준, 신계종, 2002, "DTED와 1:50,000 수치지형도에 의한 격자 DEM의 지형 매개변수 비교", 한국지리정보학회지, Vol.5, No.3, pp.19-32.
  3. 박진형, 이관수, 이삼노, 2004, "DEM의 정확도 분석에 의한 도시 소유역의 유출해석", 한국지리정보학회지, Vol.7, No.1, pp.28-38.
  4. 박찬수, 이성규, 서용철, 2007, "수치지형도를 이용한 DEM 자동 생성 기법의 개발", 한국지리정보학회지, Vol.10, No.3, pp.113-122.
  5. 백태경, 신용은, 2003, "수치지도를 활용한 주제도 작성에 관한 연구", 한국지리정보학회지, Vol.6, No.4, pp.99-108.
  6. 신진민, 이규석, 1999, "GIS Software를 이용한 한국 산악 지형의 경사도 산출 정확도에 관한 연구-원자료의 등고선 간격과 해상력을 중심으로", 한국GIS학회지, Vol.7, No.1, pp.1-12.
  7. 이근상, 고덕구, 김우구, 2004, "수치지형도를 활용한 홍수지도 제작용 지형자료의 효과적인 구축방법 연구", 한국지리정보학회지, Vol.7, No.1, pp.52-61.
  8. 이봉주, 조민조, 강필종, 1992, "수치지형고도자료의 영상처리", 지질공학회지, Vol.2, No.2, pp.141-146.
  9. 조은래, 김경환, 유환희, 2009, "고해상도 위성영상을 이용한 토지이용변화 분석", 한국지형공간정보학회지, Vol.17, No.1, pp.3-11.
  10. 황재홍, 지광훈, 한종규, 연영광, 류근호, 2007, "지질 자료의 수요조사 및 상관성 분석", 한국지리정보학회지, Vol.10, No.1, pp.60-72.
  11. Allen, T.I. and D.J. Wald, 2009, "On the Use of High-Resolution Topographic Data as a Proxy for Seismic Site Conditions(Vs30)", Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.99, No.2A, pp.935-943. https://doi.org/10.1785/0120080255
  12. ASTER GDEM, 2010, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global Digital Elevation Model. http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/index.jsp, last visited on November 16, 2010.
  13. Bortherdt, R.D., C.M. Wentworth, A. Janssen, T.E. Fumal, and J. Gibbs, 1991, "Methodology for Predictive GIS Mapping of Special Study Zones for Strong Ground Motion in the San Francisco Bay Region", in proceedings of the Fourth International Conference on Seismic Zonation.
  14. Fumal, T.E. and J.C. Tinsley. 1985, "Mapping Shear-wave Velocities of Near-surface Geologic Materials", Ziony Ji(ed) United States Geological Survey Professional Paper, Vol.1360, pp.101-126.
  15. GeoCommunity. 2010. http://data.geocomm.com/catalog/index.html, last visited on November 16, 2010.
  16. KOSIS, 2011, 국가통계포털, http://www.kosis.kr/, last visited on February 16, 2011.
  17. Iwahashi, J., I. Kamiya, and M. Matsuoka, 2010, "Regression Analysis of Vs 30 using Topographic Attributes from a 50-m DEM". Geomorphology, Vol.117, pp.202-205. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.11.004
  18. Lee, C.T., C.T. Cheng, C.W. Liao, and Y.B. Tsai. 2001, "Site Classification of Taiwan Free-Field Strong-Motion Stations". Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.91, No.5, pp.1283-1297.
  19. NASA, 2010, http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/, last visited on August 09, 2010.
  20. NIMA(현 NGA), 2010, National Imagery and Mapping Agency(현 National-Intelligence A g e n c y ) . https://www1.nga.mil/Pages/Default.aspx, last visited on August 09, 2010.
  21. USGS, 2010a, Custom Vs30 Mapping, http://earthquake.usgs.gov/vs30/, last visited on August 09, 2010.
  22. USGS, 2010b, Global 30 Arc-Second Elevation (GTOPO30), http://eros.usgs.gov/#/Find_ Data/Products_and_Data_Available/GTOPO30, last visited on November 10, 2010.
  23. USGS, 2010c, National Elevation Dataset(NED), http://seamless.usgs.gov/ned1.php last visited on November 10, 2010.
  24. Wald, D.J. and T.I. Allen. 2007, "Topographic Slope as a Proxy for Seismic Site Conditions and Amplification". Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.97, No.5, pp.1379-1395. https://doi.org/10.1785/0120060267