The Relationship Analysis between the Epicenter and Lineaments in the Odaesan Area using Satellite Images and Shaded Relief Maps

The purpose of this paper is to analyze the relationship between the location of the epicenter of a medium-sized earthquake(magnitude 4.8) that occurred on January 20, 2007 in the Odaesan area with lineament features using a shaded relief map(1/25,000 scale) and satellite images from LANDSAT-8 and KOMPSAT-2. Previous studies have analyzed lineament features in tectonic settings primarily by examining two-dimensional satellite images and shaded relief maps. These methods, however, limit the application of the visual interpretation of relief features long considered as the major component of lineament extraction. To overcome some existing limitations of two-dimensional images, this study examined three-dimensional images, produced from a Digital Elevation Model and drainage network map, for lineament extraction. This approach reduces mapping errors introduced by visual interpretation. In addition, spline interpolation was conducted to produce density maps of lineament frequency, intersection, and length required to estimate the density of lineament at the epicenter of the earthquake. An algorithm was developed to compute the Value of the Relative Density(VRD) representing the relative density of lineament from the map. The VRD is the lineament density of each map grid divided by the maximum density value from the map. As such, it is a quantified value that indicates the concentration level of the lineament density across the area impacted by the earthquake. Using this algorithm, the VRD calculated at the earthquake epicenter using the lineament's frequency, intersection, and length density maps ranged from approximately 0.60(min) to 0.90(max). However, because there were differences in mapped images such as those for solar altitude and azimuth, the mean of VRD was used rather than those categorized by the images. The results show that the average frequency of VRD was approximately 0.85, which was 21% higher than the intersection and length of VRD, demonstrating the close relationship that exists between lineament and the epicenter. Therefore, it is concluded that the density map analysis described in this study, based on lineament extraction, is valid and can be used as a primary data analysis tool for earthquake research in the future.

위성영상과 음영기복도를 이용한 오대산 지역 진앙의 위치와 선구조선의 관계 분석

본 연구에서는 LANDSAT 8호, KOMPSAT 2호 위성영상과 1/25,000 수치지형도를 기반으로 작성된 음영기복도를 이용하여 2007년 1월 20일 오대산 지역에서 발생한 약 4.8의 중규모 지진과 선구조선의 관계를 분석하였다. 대부분의 선행연구는 지체구조와 관련된 선구조선 분석 연구를 하였으며, 주로 2차원의 위성영상과 음영기복도를 활용하였기에 지형의 기복 등에 대한 판독이 어려워 선구조선 추출이 제한적이었다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위해 수치표고모델(Digital Elevation Model; DEM)을 기반으로 작성한 3차원 입체 영상과 수계망 분석을 통해 지형의 기복, 수계의 연결성 등을 판독해 선구조선을 추출하여, 2차원 영상에서 나타나는 시각적인 판독에 의한 오류를 최소화한 선구조선 판독도를 작성하였다. 또한 진앙에 대한 선구조선의 통계 요소별 밀도를 추정하기 위해 spline 내삽법을 이용하여 선구조선의 빈도, 교차점, 길이에 대한 밀도를 계산하였다. 그리고 진앙에서의 선구조선 밀도가 얼마나 밀집되어 있는지 정량적으로 표현하기 위하여 각 격자 내의 선구조선 밀도에 대해 최대 선구조선 밀도로 나누는 상대밀도 값(Value of the Relative Density; VRD)을 계산하는 알고리즘을 개발하여 밀도도(density map)를 작성하였다. 각 영상의 진앙에서의 VRD는 최소 약 0.60에서 최대 약 0.90으로 나타났지만, 각 영상별 광원의 고도각과 방위각이 차이가 있어 영상별 VRD보다 통계 요소별 VRD의 평균치를 사용하였다. 그 결과, 빈도의 평균 VRD는 약 0.85로 교차점과 길이의 평균 VRD보다 약 21% 높게 나타나, 선구조선의 빈도 요소가 진앙의 위치와의 관계가 가장 밀접함을 확인하였다. 이와 같이 3차원 영상의 선구조선 추출을 통한 밀도 분석 기술은 향후 지진 발생 가능 지역 분석에 기초자료로써의 의미가 있을 것으로 기대된다.