• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.336-336
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• 2018

수문 모형에서 토지이용 자료는 수문해석에서 중요한 환경변수라고 할 수 있으며, 토지이용 자료의 정확도 및 해상도에 따라서도 수문해석 결과가 달라지기도 한다. 특히, SWAT 모형은 수문해석을 위한 알고리즘에서 고려하는 토지이용 관련 매개변수가 다양하며, 수문 모형의 적용성을 평가하는데 토지이용 관련 매개변수를 정확하게 추정하는 것이 중요한 요인이라 할 수 있다. 일반적으로 수문 모형의 검보정을 위해서는 각 년도에 맞는 토지이용자료를 이용하여야 하고, 각 년도별 매개변수를 달리하여 검보정을 실시하여야 하지만 토지이용 자료의 부족함과 수문모형 검보정의 편의성을 위해 특정년도의 토지이용 자료를 이용하여 고정된 매개변수를 이용하고 있다. 특히, 장래 수문변화를 고려하는 연구에서는 장래 토지이용 변화를 고려하여, 토지이용 변화에 따라 변화하는 매개변수를 고려하고 있으나 장래 수문해석에 있어 모든 매개변수를 토지이용 자료로만 추정할 수 없기 때문에 기 검보정에 사용한 매개변수를 일부 수용하여 적용하고 있는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 모형의 검보정에 있어 고정된 매개변수를 사용한 경우 (a)와 토지이용 변화에 따라 변화하는 토지이용 특성과 매개변수 간의 상호 관계를 이용한 경우 (b)를 비교하여 토지이용 변화에 따른 매개변수 변화를 고려한 경우의 수문 모형의 수문모형 해석 결과를 검토하였다. 본 연구에서는 연도별 토지이용 자료를 생산하기 위해서 무료로 공개하는 위성영상 중 자료의 공간해상도와 분광해상도가 상대적으로 좋은 Landsat 위성영상 자료와 Sentinel 위성영상을 고려하였다. 또한 연구대상지는 토지이용 변화를 뚜렷이 확인할 수 있고 유역 말단 부분에 수문 모니터링 (혹은 유량 자료가 구축된 곳)이 이루어지고 있는 지역으로 선정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.144-144
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• 2015

본 연구는 서울과 5대 광역시를 대상으로 (1) 과거추세가 연장되는 시나리오와 (2) 최근 활발하게 논의되고 있는 스마트 성장, 컴펙트 개발 등을 고려한 도시성장 시나리오를 전제로 미래의 토지이용의 변화를 예측하였다. 토지이용 변화 예측에는 로지스틱 회귀 분석을 기반으로 한 CLUE-s(Conservation of Land Use and its Effects at Small regional extent) 모형을 이용하였다. 토지이용 변화예측을 위해 WAMIS(WAter Management Information System)에서 제공하는 1975년부터 2000년까지의 5년 단위의 토지이용별 통계자료와 환경부에서 제공하는 2008년 토지이용도를 구축하였으며, 각 토지이용 항목은 총 6가지(시가지, 수역, 산림, 논, 밭, 초지)로 재분류하였다. 도시성장 시나리오는 지자체 조례에 따른 물리적 개발기준과 국토 환경성 평가 지도를 바탕으로 개발 제한 구역을 설정하고, 미래 인구변화와 토지수요 수요량 추정을 통해 미래 토지이용 변화 예측 시나리오를 구축하였다. 또한 도로망, 하천망과 유효 토심, 토양통 등을 고려한 토양 속성을 토지 피복 변화 예측을 위한 모형의 동적 요소(driving factor)로 대입하였다. 두 가지의 시나리오를 통해 미래 토지 이용 변화 예측결과 각 시나리오에 따라 확연히 다른 양상의 토지이용 변화 패턴을 보였다. 과거추세가 연장되는 시나리오에서는 물리적인 토지개발 기준 범위 내에서 무작위로 토지이용이 변화하며 시가지가 급속하게 성장하는 패턴을 보여주었다. 반면, 도시성장 시나리오를 전제로 하였을 경우 기존의 시가지와 연계하여 인근에 위치한 미개발지가 시가지로 변화하는 양상을 보였으며, 로그 추세로 증가 혹은 감소하는 패턴에 따라 변화폭이 줄어들며 종래에는 각 토지이용의 변화량이 0%로 수렴하는 모습을 보였다. 토지이용 변화 비율은 두 가지 시나리오 모두 주로 산지와 농지가 감소하고 시가지가 증가하는 모습을 보였다. 본 연구를 통해 구축한 미래 토지이용 변화 시나리오는 수문생태계에 큰 영향을 주는 지표의 변화에 대해 회귀분석을 기반으로 정량적인 예측을 가능케 함으로써 기후변화 시나리오 등 다양한 미래 예측 시나리오와의 접목을 통해 미래 수자원 예측 연구에 활용도를 높일 수 있을 것이라 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.170-170
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• 2021

본 연구에서는 토지이용변화 예측 모형으로 산출된 토지이용도를 사용하여 용담댐 소유역의 지표유출량을 비교 및 분석하였다. 토지이용예측모형은 DynaCLUE 모형을 사용하였으며, 토지이용 면적 시나리오는 2000년, 2007년 및 2013년 실제 중분류 토지이용도를 기반으로 회귀식을 산정하였다. 모의된 토지이용도는 실제 토지이용도와 공간적인 분포 및 면적 비교를 통해 변환 탄성계수와 변환 행렬을 수정하여 검·보정하였다. DynaCLUE 모형으로 모의된 토지이용도는 공간적인 분포에서 초지가 실제 토지이용도와 차이가 발생하였으나, 각 토지이용별 면적을 비교한 경우 모의 토지이용도와 실제 토지이용도가 매우 유사하게 나타났다. CLUE 모형으로 모의된 토지이용도에서 발생하는 공간적인 불확실성은 복잡한 용담댐 소유역의 토지이용을 반영할 Driving factor가 부족하여 발생하는 것으로 판단된다. 산출된 모의 토지이용도를 SWAT 모형의 입력 자료로 사용하여 2013년 용담댐의 소유역 지표유출량을 모의하였다. SWAT으로 산정된 유출량의 보정은 SWAT-CUP의 SUFI-2 알고리즘을 이용했으며, 보정된 모의 지표유출량과 실제 유량 측정값을 비교한 결과 유의미한 비교 결과가 나타났다. 향후 토지이용예측모형을 이용하여 토지이용 변화를 수문 분석에 반영하는 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1361-1364
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• 2009

최근 몇 년동안 지속가능하고 효과적인 수자원 관리는 전체적인 접근방법이 요구되고 있으며, 사회와 경제발전과 생태계 보호 및 토지이용과 수자원 이용의 적절한 관리와 연결된 개념이 필요하다. 이러한 관점에서 유역을 간단한 고정된 지역적인 문제라고 생각하는 것보다 전체로서의 유역 기능을 개선하는데 노력이 필요하다. 또한 사회와 경제발전으로 인해 도시화, 여가 관광지역 및 사회기반시설의 확장 그리고 자연환경의 변화가 발행하고 있다. 효과적인 토지이용 배분과 자연지역의 보호도 중요하지만 잠재적인 홍수피해 저감도 중요한 문제이다. 토지이용의 변화는 많은 이해관계자들로부터 유발되는 문제이기 때문에 거시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 논문은 다양한 관계자와 자연환경과의 연결과 상호작용 유형을 이해하고 다양한 정책선택과 자연환경 상태가 토지이용 변화에 미치는 영향을 이해하고자 한다. 인간의 활동으로 인해 발생하는 토지이용의 변화를 모의하기 위해서 행위자기반모형(Agent based Model, ABM)으로 접근하고자 한다. ABM은 유역관리의 이해당사자간의 정책과정을 도출하고 다양한 유역관리 대안을 평가하기 위해서 홍수위험, 자연개발 및 비용과 같은 유역관리의 영향을 설명하는 통합된 유역모델이다. 여기서 토지이용은 경제적, 지형학적 상황, 공간계획 및 홍수방어정책에 좌우되며, 토지의 속성과 규칙을 통해 토지이용이 선택되게 된다. 본 모형을 통해 공간적으로 분포된 행위자의 운영을 기반으로 종합적인 토지이용 패턴을 분석하였다, 이를 통해 토지이용 결정에 영향을 주는 인자를 추정하여 통합홍수관리 목적에 맞는 관리 대책의 결정 및 설계를 가능토록 하였다.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2003.04a
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• pp.537-543
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• 2003

도시의 물리적 성장을 분석하기Hl 원격탐사 자료는 매우 유용한 도구를 제공한다 할 수 있다. 도시의 물리적 성장은 도시의 토지이용과 밀접하게 관련되어 있으며 지속 가능한 도시성장을 위하여서는 토지이용을 중심으로 한 성장관리가 필수적이다. 그러나 위성영상을 이용한 도시 토지이용의 분류는 우선 그 기준이 사용자의 관점에 따라 다르고 영상의 해상도 등에 따라 달리 그 기준이 정해질 수 있다. 도시의 성장 분석을 위해서는 다중시기의 위성영상 및 항공사진을 이용하여 토지이용 분류를 수행하고 시기별 토지이용 변화와 양상을 분석함으로써 성장요인을 추출하고 이를 기반으로 향후의 도시 성장을 예측할 수 있는 성장모델 개발이 가능해 진다. 따라서 본 연구에서는 도시성장 예측모델 개발의 전 단계로써 도시의 성장관리를 위해 사용되는 다양한 공간 해상도를 지닌 원격탐사 자료의 국내외 다양한 분류기준의 검토를 통해 토지이용 분류 기준을 도시 성장관리의 측면에서 설정하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.117-117
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• 2012

본 연구에서는 도시화가 진행중인 경안천($561.1km^2$)유역과 안성천($909.1km^2$) 유역을 대상으로 토지이용 변화를 분석하고 그에 따른 유출특성을 파악하는데 있다. 경안천과 안성천 유역의 과거(1975, 1980, 1985, 1990, 1995, 2000)의 토지이용 분석결과 도시지역 면적이 각각 6.9%와 8.3%씩 증가하였다. 본 연구에서는 미래토지이용 예측을 위하여 CLUE-S (Conversion of Land Use Change and its Effects)모델을 이용하였다. 과거 토지이용 변화 특성을 분석하여 토지피복의 변화와 전이 특성값을 결정하였고, 이를 바탕으로 토지면적 시나리오, 변화 제한지역, 회귀식 결과와 토지이용 변화 특성 값을 CLUE-S 모델에 입력하여 미래의 토지이용변화를 모의하였다. 예측된 토지이용 정보를 가지고 2040s (2020-2059)와 2080s (2060-2099)의 기간으로 나누어 수문모의가 가능한 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형에 적용 및 그에 따른 유출특성을 파악하였다. SWAT 모형의 적용성 평가를 위하여 안성천과 경안천 유역을 대상으로 1998~2005의 기간 동안 일별 유출, 자료에 대한 보정 및 검증을 실시하였다. 미래의 토지이용 변화에 따른 유역의 유출특성의 영향은 도시의 비율이 큰 유역에서 더 많이 나타날 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1002-1006
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• 2009

본 연구에서는 물리학적인 모형에서 사용되고 있는 토지이용도를 이용하여 공간적인 해상도의 차이에 따른 유출량의 변화를 비교해 보았다. 현재 수문모형에서 주로 사용되고 있는 토지이용도는 국가 수자원관리종합정보 시스템 (WAMIS)에서 제공하고 있는 위성영상을 기반으로 한 토지이용자료이다. 이 토지이용 자료는 공간적으로 30 m ${\times}$ 30 m의 해상도를 갖고 있어 소유역에 대해 세밀한 분석을 위해서는 보다 세밀한 토지이용 자료와의 비교 검토가 필요하다. 이에 본 연구에서는 WAMIS에서 제공하고 있는 2000년도 토지이용도와 개별적으로 제작한 정밀한 토지이용도를 이용하여 학의천 유역의 유출량을 비교해 보았다. 정밀한 토지이용도는 2000년에 작성된 수치지도와 1 m ${\times}$ 1 m의 공간해상도를 갖는 Ikonos 위성영상을 바탕으로 제작되었으며, 유출량 모의는 토지이용도를 반영할 수 있는 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) 모형을 이용하였다. 본 연구에서 HSPF 모형을 통하여 모의한 유출량에 있어서는 토지이용의 해상도의 따른 차이는 거의 발견할 수 없었다.

• 한국지형공간정보학회:학술대회논문집
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• 2001.04a
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• pp.1-15
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• 2001

본 연구는 도시토지이용의 적합성분석을 실시하는 데 있어 GSIS와 인공신경망의 유기적인 결합을 시도해 보았다. 인공신경망은 학습이라는 과정을 통해 신경망 노드(node)간의 연결강도를 합리적으로 결정할 수 있는 이점이 있다. 이러한 점에서 공간분석에서 요구되는 인자간의 경중률과 신경망의 연결강도는 대체가 가능하리라 판단된다. 본 연구를 수행하기 위해 두 종류의 신경망을 구성하였다. 1차 신경망은 토지이용별 적합성 분석에 적용했으며, 2차 신경망은 최적의 토지이용패턴을 분석하기 위해 구성하였다. 이들 신경망은 C++로 작성된 프로그램에 의해 구현된 최급강하법에 의한 역전파 알고리즘에 의해 학습을 실시하였으며, 활성화 함수는 시그모이드 함수를 사용하였다. 분석결과는 현행 용도지역제에서 주거, 상업, 공업, 녹지에 대한 토지이용 적합도면과 4가지 유형의 토지이용에 대한 대상지역의 최적토지이용패턴을 제시한 도면으로서 Arc/Info의 Grid 형식으로 작성하였다. 또한 토지이용별 적합도면상에 나타난 적합지역과 최적토지이용패턴은 위치적인 면과 공간 구성에 있어 실제의 도시토지이용계획의 이론적인 개념에 매우 합치되는 분포형태를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.561-561
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• 2015

비점오염원은 불특정 장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원을 의미한다. 비점오염원은 주로 강우에 의해 하천에 유입되며, 토지이용별로 다른 유출특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 환경부에서는 토지이용별 비점오염 유출 특성을 파악하기 위하여 단일토지피복에 대한 모니터링을 오랜 기간 실시하고 있다. 하지만 복합토지피복 유역에서 각 토지이용의 비점오염 기여 특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 복합토지피복 유역을 대상으로 비점유출 모니터링을 실시하고, 유량가중평균농도 (EMC) 등을 활용해 토지이용에 따른 비점오염원의 유출 특성을 분석하고자 한다. 연구대상지로는 청미천 상류 유역을 선정하였고, 상류에서 하류 방향으로 4개 지점을 모니터링 지점으로 선정하였다. 유역 특성 파악을 위해 GIS를 이용하여 모니터링 지점별 집수구역의 토지이용을 분석하였고, 통계자료를 통해 주거, 축산 등의 유역현황 자료를 구축하였다. 또한 원단위를 이용하여 모니터링 지점별 배출부하량을 산정하였다. 각 모니터링 지점에서 유량 및 수질모니터링을 실시하였으며, 분석된 자료를 바탕으로 BOD, T-N, T-P의 강우사상별 EMC 및 유출부하량을 계산하였다. 모니터링 지점별 EMC는 각 집수구역의 토지이용과 비교하여 분석하였고, 유출부하량은 유역의 토지이용 및 원단위를 이용해 산정한 배출부하량과 비교하여 청미천 상류 유역의 토지이용에 따른 비점오염원 유출 특성을 분석하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 복합토지이용유역에서의 토지이용별 비점유출 영향 분석 및 저감 대책 수립의 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.635-635
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• 2012

최근 공공분야 및 민간분야에서 고해상도 위성영상의 활용이 높아짐에 따라 이를 이용하여 수자원 분야의 치수계획 및 안전도 평가, 유역 홍수대응기술 분야에서의 다양한 활용이 비약적으로 증대되고 있는 실정이다. 고해상도 위성영상의 활용은 국지적 규모의 토지이용 변화 및 대기 상태의 모니터링을 위한 효과적인 기술로 인식되어 왔다. 우리나라의 KOMPSAT-2 위성은 GSD(Ground Sample Distance) 1m급의 전정색 영상과 4m급의 다중분광 영상을 동시에 제공하는 고해상도 위성이다. 그러나 다중분광센서의 복잡성과 보안성에 의해 영상이 제한적으로 제공되고 있어 KOMPSAT-2 위성영상을 이용한 다양한 연구가 미흡한 실정이다. 한편, 토지이용도의 제작은 다중분광 영상을 제공하는 위성영상을 이용하여 제작된다. 다중분광 영상이 제공하는 분광정보 및 공간정보 등으로 토지이용분류를 수행하거나 멀티센서 자료의 통합을 통한 토지이용분류 기법을 개발하여 제작하였다. 그러나 대부분 GSD 10m급 이상의 중 저해상도 위성영상을 이용하여 제작이 이루어져 수평위치 정확도 및 세부정보의 제공이 낮으며, 정보의 최신성이 결여되어 있다. 특히, 유역 치수안전도 평가를 위한 토지이용도 작성은 매우 중요한 부분을 차지하고 있으므로 이에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 섬강유역을 대상으로 KOMPSAT-2 영상을 이용하여 유역 치수안전도 평가 및 치수계획 수립기술을 위한 토지이용도를 작성하고자 한다. 토지이용 분류방법은 감독분류와 무감독분류 방법을 조합하여 분류정확도를 개선시키는 하이브리드분류(hybrid classification) 방법을 이용하였으며, 분류기준의 선정은 환경부 토지이용분류 기준을 참고하여 1단위와 2단위 분류체계를 혼용하였다. 또한, 분류 후 후처리를 통하여 잡음을 제거하고 환경부의 토지이용도를 참조하여 육안판독으로 오분류된 지역을 보정하였다. 새롭게 작성된 토지이용도는 기존의 토지이용도와 비교 분석하여 토지이용변화 상황을 파악하고, 이를 통하여 KOMPSAT-2 영상의 토지이용도 개선 가능성을 검토하였다.