• 한국환경복원기술학회지
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• 제26권6호
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• pp.67-84
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• 2023

In some areas of the Republic of Korea, the designation and management of conservation areas do not adequately reflect regional characteristics and often impose behavioral regulations without considering the local context. One prominent example is the Busan EDC area. As a result, conflicts may arise, including large-scale civil complaints, regarding the conservation and utilization of these areas. Therefore, for the efficient designation and management of protected areas, it is necessary to consider various ecosystem factors, changes in land use, and regional characteristics. In this study, we specifically focused on the Busan EDC area and applied machine learning techniques to analyze the habitat of regional species. Additionally, we employed Explainable Artificial Intelligence techniques to interpret the results of our analysis. To analyze the regional characteristics of the waterfront area in the Busan EDC district and the habitat of migratory birds, we used bird observations as dependent variables, distinguishing between presence and absence. The independent variables were constructed using land cover, elevation, slope, bridges, and river depth data. We utilized the XGBoost (eXtreme Gradient Boosting) model, known for its excellent performance in various fields, to predict the habitat probabilities of 11 bird species. Furthermore, we employed the SHapley Additive exPlanations technique, one of the representative methodologies of XAI, to analyze the relative importance and impact of the variables used in the model. The analysis results showed that in the EDC business district, as one moves closer to the river from the waterfront, the likelihood of bird habitat increases based on the overlapping habitat probabilities of the analyzed bird species. By synthesizing the major variables influencing the habitat of each species, key variables such as rivers, rice fields, fields, pastures, inland wetlands, tidal flats, orchards, cultivated lands, cliffs & rocks, elevation, lakes, and deciduous forests were identified as areas that can serve as habitats, shelters, resting places, and feeding grounds for birds. On the other hand, artificial structures such as bridges, railways, and other public facilities were found to have a negative impact on bird habitat. The development of a management plan for conservation areas based on the objective analysis presented in this study is expected to be extensively utilized in the future. It will provide diverse evidential materials for establishing effective conservation area management strategies.

• 한국지리정보학회지
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• 제25권2호
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• pp.72-87
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• 2022

국토의 지속가능한 개발과 보전을 위해서는 계획적인 개발과 효율적인 환경보전이 수반되어야 한다. 이를 위해서는 기존에 개발된 지역에 대한 분석을 통해 개발에 영향을 준 요인들을 도출하고, 개발압력이 높은 지역에 대하여 적절한 관리방안을 적용함으로써 개발과 보전이 조화를 이룰 수 있도록 유도할 수 있다. 본 연구는 용인시를 대상으로 토지피복이 산림에서 시가화·건조 지역으로 변화된 지역과 여러 가지 사회·지형·제한적 요소 간의 관계를 로지스틱 회귀분석을 통해 회귀식으로 구현하고, 잠재적 개발지를 분석하였다. 잠재 개발지 분석에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 개발제한구역, 보호지역과 같은 제한요소이고, 영향력이 가장 작은 요인은 인구밀도였다. 용인시 산림의 약 148km²(52%)이 잠재적 개발지로 분석되었고, 잠재개발지 중 보호지역에 해당하면서 국토환경성평가지도 1등급으로 환경적 가치가 우수한 지역은 약 13km²으로 도출되었다. 개발 잠재력이 높은 보호지역은 수변구역과 특별대책지역으로 나타나 수변으로 구성된 자연경관이 우수한 지역들이 개발지역으로 선호되고 있었다. 보호지역은 개인의 재산권을 보호하기 위해 일부 행위에 대해 허가를 내주고 있으나 뚜렷한 허가기준이 부재하고, 허가로 인한 환경적 영향을 파악하고 있지 않다. 이는 보호지역이 제 역할을 하지 못하게 하는 요인으로 파악됨에 따라 명확한 예외적 허가기준과 환경영향 모니터링을 통해 관리될 필요가 있다.

• 한국지리정보학회지
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• 제12권2호
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• pp.82-98
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• 2009

본 연구에서는 용담댐 상류의 동향과 천천 유역을 대상으로 고탁수 발생에 영향을 주는 부유사량을 분석하기 위해 SWAT 모델을 적용하였다. DEM, 토지피복도, 토양도와 같은 GIS 자료 및 기상자료 등을 SWAT 모델의 입력자료로 활용하였으며 동향과 천천 수위국의 수위-유량 곡선식과 유량-유사량 곡선식을 관측자료로 이용하였다. 유량 분석 결과, 동향 지점의 결정계수($R^2$)와 모델효율성지수(EI)는 0.87과 0.87로 나타났으며, 천천 지점의 $R^2$과 EI는 모두 0.95로 높게 나타났다. 또한 유사량 평가에서는 동향지점의 $R^2$과 EI는 0.77과 0.76으로 나타났으며, 천천 지점의 $R^2$과 EI는 0.86과 0.80으로 높게 나타났다. SWAT 모델을 이용시 2003년의 부유사량이 강우량 및 강우강도의 영향으로 가장 높은 결과를 나타낸 것으로 판단된다. 본 연구에서 모의된 부유사량 분석결과는 저수지 관리를 위한 토양침식 가능성 및 탁수발생 잠재성을 평가하기 위한 의사결정지원 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권1호
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• pp.91-106
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• 2014

본 연구는 다변량 통계분석기법을 이용하여 한국 수자원단위지도의 전국 795개 표준유역에 대하여 수문학적 군집화를 수행하였다. 국내 유역의 종합적인 특성인자 산정을 위해 지형, 하천, 기상, 토양, 토지이용 및 수문학 관련 유역특성인자 30개를 선정하였다. 다변량 통계기법인 요인분석을 통해 유역특성인자들 간의 상관관계를 분석하여 16개의 대표 유역특성인자들을 추출하였으며, 유역의 특징을 결정짓는 인자는 토양특성, 유역위치, 유역크기, 기상 및 수문특성에 관련된 인자들로 나타났다. 군집분석을 위해 전국의 기상, 강우, 수위관측소의 자료를 수집하고 양질의 자료보유현황을 검토하여 73개의 계측 유역을 구분하였다. 이 73개의 계측유역을 기준으로 하여, 나머지 미계측 유역 간에 16개의 대표 유역특성인자들과의 유클리드 거리를 계산함으로써 수문학적 군집화를 수행하였다. 그 결과 각 권역별로 동일권역 내 표준유역 사이의 유사성은 한강이 87%, 낙동강이 69%, 금강이 41%, 섬진강이 52%, 영산강이 27%로 분석되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_1호
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• pp.1185-1193
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• 2023

위성 영상을 활용하여 정확한 토양 수분도를 산정하는 연구는 원격탐사 응용 분야에 포함되는 중요한 기본 연구 주제 중 하나이다. 이 연구의 목적은 KOMPSAT-3/3A 영상과 KOMPSAT-5 SAR 영상을 적용하여 시험 지역에 대하여 토양수분도를 제작하고 산정된 결과를 정확도 검증 차원에서 미국 NASA에서 제공하는 Soil Moisture Active Passive (SMAP)의 토양수분 자료와 정량 비교하는 것이다. 한편 농림 식생 지대를 중심으로 토양수분도를 산정하기 위하여 환경공간정보서비스에서 제공하는 토지피복지도를 연구에 적용하였다. 시험 연구 지역은 이 연구에 적용한 수분 구름 모델(Water Cloud Model)에 기반한 토양수분 산정 알고리즘 적용에 필요한 입력 자료가 모두 가용한 제주 서부 지역을 선정하였다. 토양수분도 제작에 사용한 Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상은 KOMPSAT-5 HV와 Sentinel-1 VV 영상이며, 식생지수는 KOMPSAT-3 영상의 지표반사도를 사용하였다. 이 연구에서 산출한 토양수분도 산정 결과와 SMAP (L-3) 자료를 차분 연산으로 비교하면 차이 값이 평균 4.13±3.60p%의 높은 일치도를 보이는 것으로 나타났고, SMAP (L-4) 자료와의 차분 연산 결과는 평균 14.24±2.10p% 수준의 일치도를 보였다. 이 연구를 통하여 향후 우리나라 위성영상과 공공 제공자료를 이용하여 정확도가 높은 정밀 토양수분도를 제작할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권3호
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• pp.283-295
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• 2023

센서 및 위성 기술의 발전에 따라 전세계적으로 다양한 고해상도 다중대역 위성영상이 활용 가능해지고 있다. 다중대역 센서가 가지는 파장에 기인한 고유한 반사, 투과, 산란 특성에 따라 다중대역 위성영상은 지구 관측에 대한 다양한 상호보완적 지표정보를 제공한다. 특히, short-wave infrared (SWIR) 대역은 긴 파장으로 인해 가시광 대역에 비해 Rayleigh 산란에 적게 영향을 받으며, 이로 인해 특정 대기입자를 투과할 수 있다는 특징을 지닌다. 산불, 폭발 등에 의해 발생된 짙은 연기는 가시광 대역의 영상의 가시성을 저하시키고 일부 지역에 대한 지표를 차폐시키는데, SWIR 대역은 이러한 연기에 의해 가려진 지역에 대한 지표정보를 추가로 제공해주기도 한다. 본 연구에서는 이러한 SWIR 대역과 가시광 대역의 영상 정보를 융합하는 다중해상도 변환 기반의 영상 융합 기법을 제안하였다. 제안된 융합 기법의 목적은 상호보완적 관계에 있는 가시광 대역에서의 고해상도 세부적 배경정보와 SWIR 대역에서의 연기 지역에 대한 지표정보를 모두 내포하고 있는 단일 영상을 생성하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 라플라시안(Laplacian) 피라미드 기반의 다중해상도 변환 기법을 가시광-SWIR 영상 융합에 적용하였다. 다중해상도 변환 기법은 영상 융합에 널리 활용되는 대표적인 영상분해 기반의 방법론으로, 각각의 원 영상을 다양한 스케일로 분해하여 융합하는 기법이다. 또한, 본 연구는 다중해상도 변환 기법에 haze-guided weight map을 융합한 방법론을 제안하였다. Haze-guided weight map은 SWIR 대역이 연기와 같은 특정 대기입자를 투과하여 지표에 대한 정보를 제공해줄 수 있다는 사전지식에 기반하여 제안된 알고리즘으로 다중해상도로 분해된 두 영상을 융합하는 기준이 되는 가중치 지도로써 활용되었다. 제안된 방법론은 가시광 및 SWIR 대역을 포함하고 있는 고해상도 다중대역 위성영상인 Worldview-3 위성영상을 활용하여 검증되었다. 실험 데이터는 주변 산불로 인해 연기가 발생하여 제한된 가시성을 지닌 연기 지역을 포함하고 있으며, 제안된 방법론의 투과 특성을 검증하기 위해 선정되었다. 제안된 기법에 대한 실험결과는 영상 품질 평가 지표를 활용한 정량평가 및 시각평가를 통해 분석되었으며, 결과분석을 통해 연기 지역에 대한 지표정보를 내포하는 SWIR 대역의 밝은 특징값과 가시광 대역 내의 고해상도 정보가 손실없이 최종 융합 영상에 내포됨을 확인할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권4호
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• pp.467-473
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• 2007

Although the dominant land use at the Imha-dam watershed is forest areas, soil erosion has been increasing because of intensive agricultural activities performed at the fields located along the stream for easy-access to water supply and relatively favorable topography. In addition, steep topography at the Imha-dam watershed is also contributing increased soil erosion and sediment loads. At the Imha-dam watershed, outflow has increased sharply by the typhoons Rusa and Maemi in 2002, 2003 respectively. In this study, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was evaluated for simulation of flow and sediment behaviors with long-term temporal and spatial conditions. The precipitation data from eight precipitation observatories, located at Ilwol, Subi and etc., were used. There was no significant difference in monthly rainfall for 8 locations. However, there was slight differences in rainfall amounts and patterns in 2003 and 2004. The topographical map at 1:5000 scale from the National Geographic Information Institute was used to define watershed boundaries, the detailed soil map at 1:25,000 scale from the National Institute of Highland Agriculture and the land cover data from the Korea Institute of Water and Environment were used to simulate the hydrologic response and soil erosion and sediment behaviors. To evaluate hydrologic component of the SWAT model, calibration was performed for the period from Jan. 2002 to Dec. 2003, and validation for Jan. 2004 to Apr. 2005. The $R^2$ value and El value were 0.93 and 0.90 respectively for calibration period, and the $R^2$ value and El value for validation were 0.73 and 0.68 respectively. The $R^2$ value and El value of sediment yield data with the calibrated parameters was 0.89 and 0.84 respectively. The comparisons with the measured data showed that the SWAT model is applicable to simulate hydrology and sediment behaviors at Imha dam watershed. With proper representation of the Best Management Practices (BM Ps) in the SWAT model, the SWAT can be used for pre-evaluation of the cost-effective and sustainable soil erosion BMPs to solve sediment issues at the Imha-dam watershed. In Korea, the Universal Soil Loss Equation (USLE) has been used to estimate the soil loss for over 30 years. However, there are limitations in the field scale mdel, USLE when applied for watershed. Also, the soil loss changes temporarily and spatially, for example, the Imha-dam watershed. Thus, the SW AT model, capable of simulating hydrologic and soil erosion/sediment behaviors temporarily and spatially at watershed scale, should be used to solve the muddy water issues at the Imha-dam watershed to establish more effective muddy water reduction countermeasure.

• 한국지리정보학회지
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• 제14권1호
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• pp.12-25
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• 2011

도시 및 환경계획에서는 국지적 기후에 미치는 부정적인 영향을 줄이고 긍정적인 영향을 지속시킬 수 있는 계획 도출이 필요하다. 본 연구는 서울의 도시 및 환경계획 수립을 위해 국지 기온과 바람의 흐름을 고려하여 현실적인 기후분석지도의 개발을 목적으로 수행되었다. 서울기후분석(Climate Analysis Seoul, CAS) 지도는 서울의 도시환경 구조 변화 양상을 적시에 반영하기 위하여 도시기후 분석 및 기후지도 프로세스를 갖춘 전자지도(digital map)이다. 지면의 피복과 기복에 대한 분석자료와 중규모 기상모델인 MetPhoMod의 모의수행 분석결과를 바탕으로 찬공기 생성 이동 정체, 바람흐름, 열적 환경 등을 정량적으로 분석한 결과가 CAS 지도에 담겨있다. 본 연구에서 개발된 CAS를 이용함으로써 도시 개발이 기후에 미치는 영향의 분석 및 평가가 용이하게 되었다. 도시기후분석지도를 통해 도시 및 환경 분야의 계획 과정에서 삶의 질 향상을 위한 기후요소의 활용이 더욱 편리해 질 것으로 기대한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제22권6호
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• pp.666-678
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• 2008

최근 한국에서는 각종 개발계획에서 자연환경과 생태계를 구체적으로 고려할 수 있는 실천방안으로서 비오톱에 대한 관심이 높아지면서 각 지자체마다 비오톱지도 작성에 대한 요구가 빠르게 확산되고 있다. 하지만, 아직 통일된 비오톱 유형 및 분류체계, 분류기준에 대한 표준안이 없으며, 지자체마다 서로 다른 방법론이 적용되고 있는 실정이다. 이러한 문제의식 속에서 우선 지금까지 선행된 국내 외사례의 비오톱 유형 및 분류체계, 분류기준 등을 비교 검토하여, 비오톱 유형분류 및 분류체계의 초안을 작성하였다. 또한, 선정된 대표지역의 현장조사와 자문회의 등의 계속적인 피드백 과정을 통하여 한국에 적합한 비오톱 유형 및 분류체계를 개발하고자 하였다. 조사결과 국내사례의 비오톱 유형분류체계는 2단계나 3단계 분류체계가 혼합되어 있으며, 주로 대분류, 소분류의 2단구조로 구성되어있다. 또한, 일반적으로 적용되고 있는 비오톱 유형분류기준으로는 토지이용, 토양피복율, 녹피율, 식생 등 이었다. 본 연구에서는 비오톱 유형분류를 위해 대분류(biotope class), 중분류(biotore group), 소분류(biotope type), 세분류(sub-biotope type)의 4단계 분류체계를 제시하였으며, 대분류 13개 유형, 중분류 45개 유형, 소분류 127개 유형으로 비오톱유형을 분류하였다. 하지만, 비오톱 유형분류는 지역의 특성이 고려되어야 하므로, 본 연구에서 제안한 분류체계를 기반으로 하여 소분류 및 세분류 단계에서 새로운 유형들이 계속적으로 추가 보완되어야 할 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제105권3호
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• pp.284-293
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• 2016

도시화에 의해 고립된 임지의 식생특성 변화를 파악하기 위하여, 부산광역시 황령산을 대상으로 1996년과 2015년에 식물사회학적 방법으로 식생조사를 실시하였다. 식생유형(종조성기준)은 군락군수준에서는 거의 변화가 없었으나 군락수준이하에서는 다소 변화가 나타났다. 단위면적당($/100m^2$) 총피도와 평균종수는 각각 1996년 175%, 17종에서 2015년 191%, 19종으로 다소 증가하였다. 구성종의 상대중요치는 아교목층 이하에서 한반도 잠재자연식생인 신갈나무, 졸참나무 등 참나무류는 감소한 반면, 난대 및 상록성 식물인 비목나무, 때죽나무, 구골나무 등과 생태적 적응 범위가 넓은 국수나무가 크게 증가하였다. 생활형 조성은 전체적으로 1996년과 2015년 모두 $MM-R_5-D_4-e$로 변화가 없었으나, 휴면형의 경우 반지중식물(H)과 일년생 식물(Th)이 감소한 반면 관목성인 미소지상식물(N)은 상대적으로 높은 증가율을 나타내었고, 종자 산포형의 경우 풍수산포형($D_1$)은 다소 감소한 반면, 동물산포형($D_2$)은 70%이상의 증가율을 나타내었다. 상관식생 유형의 공간적 분포 특성의 변화를 대축척(1/5,000) 정밀상관식생도를 작성하여 비교하였다.