한국토양유실량 및 토양유실위험 지역 분석

김주훈,김경탁,이효정,Kim, Joo-Hun,Kim, Kyung-Tak,Lee, Hyo-Jeong 한국공간정보학회 2009 한국공간정보학회지 Vol.17 No.3

본 연구는 전국 토양유실분포도와 토양유실위험 등급도를 작성하는 것을 목적으로 하였다. 토양유실분포도는 RUSLE를 이용하였고, 강우-유출 침식성인자(R)는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지 (30년간)의 강우량 자료를 이용하여 산정하였다. 빈도분석은 FARD를 이용하였고, 전국 R인자를 빈도별로 산정하였다. 전국 R인자 분석에서 낙동강 유역이 가장 작은 값을 한강유역이 큰 값을 갖는 것으로 분석되었다. 토양유실량 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 전체적으로 약17.2ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 단위면적당 평균토양유실량은 나지와 초지에서 많은 토양유실이 발생하고 있다. 5년빈도 강우특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났다. 토지피복별 면적비를 고려하면 논, 산림, 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 토양유실 위험 등급도 작성은 토양유실위험 등급을 5개 등급으로 구분하여 수행하였다. 분석결과 토양유실위험 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 $1,038km^2$정도인 것으로 분석되었다. 토지피복별로 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 각각 $93.5km^2$, $168.1km^2$, $327.4km^2$ 정도가 심각한 등급의 토양유실 위험지역으로 분석되었다. This study accomplished to draw a soil erosion map and a grade map of soil loss hazard in Korea. RUSLE and Rainfall-runoff (R) factor, which was estimated by using the rainfall data observed in 59 meteorological stations from 1977 to 2006 (for 30 years). FARD was used to analyze the frequency, and the whole country R factor was estimated according to the frequency. In the analysis of estimating the whole country R factor, Nakdong river has the smallest vaule, but Han river has the biggest value. According to the result of analyzing soil loss, soil loss occurred in a grass land, a bare land and a field in size order, and also approximately 17.2 ton/ha soil loss happened on the whole area. The average soil loss amount by the unit area takes place in a bare land and a grass land a lot. The total amount of soil loss in 5-year-frequency rainfall yields 15,000 ton and, what is more, a lot of soil loss happens in a paddy field, a forest and a crop field. The grade map of soil loss hazard is drawn up by classifying soil loss hazard grade by 5. As a result of analyzing soil loss, the moderate area which is the soil loss hazard grade 2 takes up the largest part, 72.8% of the total soil loss hazard area, on the contrary, the severe soil loss hazard area takes up only $1,038km^2$ (1.1%) of the whole area. The severe soil loss hazard area by land cover shows $93.5km^2$ in a bare land, $168.1km^2$ in a grass land and $327.4km^2$ in a crop field respectively.

위성 강우자료를 이용한 해외 유역 홍수량 추정 - 모로코 세부강 유역을 대상으로 -

김주훈,최윤석,김경탁,KIM, Joo-Hun,CHOI, Yun-Seok,KIM, Kyung-Tak 한국지리정보학회 2017 한국지리정보학회지 Vol.20 No.3

본 연구는 계측자료가 부족한 유역을 대상으로 위성강우 활용 및 위성강우의 보정방법을 통해 홍수량 추정의 기술적인 방법을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 연구대상유역은 모로코 세부강 유역을 대상으로 하였다. 세부강 유역 홍수량 추정을 위한 모형은 IFAS(Integrated Flood Analysis System)와 GRM(Grid baed Rainfall-Runoff Model)을 이용하였다. 연구 유역에 대한 강우자료는 일일관측의 지상계측 자료와 시간계측 위성강우자료를 이용하였다. 위성강우를 이용한 홍수분석에서 일일 지상계측 강우량과 위성강우의 시간계측 자료를 합성하여 위성강우자료를 수정하였다. 지형자료는 90m 공간해상도의 Shuttle Radar Topographic Mission DEM(SRTM DEM)과, 1km 공간해상도의 Global map의 토지피복도와 US Food and Agriculture Organization(US FAO)의 Harmonized World Soil Database(HWSD) 토양도를 이용하였다. 과소추정되는 위성강우는 지상계측 자료를 활용하여 보정하였다. 수정된 위성강우를 이용한 유출분석에서는 첨두유출량이 IFAS는 $5,878{\sim}7,434m^3/s$, GRM은 $6,140{\sim}7,437m^3/s$의 유출이 발생하는 것으로 분석되었다. 그러므로 2009~2010년에 발생한 세부강 유역의 첨두홍수량은 $5,800m^3/s$에서 $7,500m^3/s$의 범위에서 발생한 것으로 추정되었다. 보정된 위성강우를 활용한 홍수량 추정결과는 두 모형 모두 유사한 홍수량을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 제시한 위성강우의 보정기법은 계측자료가 부족한 지역의 적정 홍수량 추정에 적용될 수 있을 것으로 사료된다. This paper presents a technical method for flood estimation based on satellite rainfall and satellite rainfall correction method for watersheds lacking measurement data. The study area was the Sebou Watershed, Morocco. The Integrated Flood Analysis System(IFAS) and Grid-based Rainfall-Runoff Model(GRM) were applied to estimate watershed runoff. Daily rainfall from ground gauges and satellite-derived hourly data were used. In the runoff simulation using satellite rainfall data, the composites of the daily gauge rainfall and the hourly satellite data were applied. The Shuttle Radar Topographic Mission Digital Elevation Model(SRTM DEM) with a 90m spatial resolution and 1km resolution data from Global map land cover and United States Food and Agriculture Organization(US FAO) Harmonized World Soil Database(HWSD) were used. Underestimated satellite rainfall data were calibrated using ground gauge data. The simulation results using the revised satellite rainfall data were $5,878{\sim}7,434m^3/s$ and $6,140{\sim}7,437m^3/s$ based on the IFAS and GRM, respectively. The peak discharge during flooding of Sebou River Watershed in 2009~2010 was estimated to range from $5,800m^3/s$ to $7,500m^3/s$. The flood estimations from the two hydrologic models using satellite-derived rainfall data were similar. Therefore, the calibration method using satellite rainfall suggested in this study can be applied to estimate the flood discharge of watersheds lacking observational data.

합성개구레이더 영상을 이용한 하천내 DEM 개선 방안

김주훈,노희성,Kim, Joo-Hun,Noh, Hui-Seong 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.11

본 연구에서는 하천구역에 대해 SAR 영상 분석에 의한 수면적 범위를 이용한 DEM을 개선하는 방법을 제안하고, 북한과 같은 비접근 지역에 적용 가능한 위성 기반의 3차원 하천 공간정보 구축 방법을 제시함을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 접근 가능한 남한의 낙동강 지류인 남강 유역을 대상으로 연구를 진행하였다. 위성영상은 유럽항공우주국에서 제공하고 있는 Sentinel-1A/B 자료에 대해 2021년 1년간의 SAR 위성영상 자료를 수집하여 각 시기별의 수체면적을 추출하였다. 지상관측 수위는 WAMIS의 1시간 간격의 자료를 수집하였다. SAR영상 분석에 의해 추출한 수체면의 최저면적부터 최고면적까지 자료에 대해 지상의 계측 수위를 조합하여 수체면 변화에 따른 하천내 고도를 분석하여 DEM을 개선하였다. DEM 개선 후 하천구역내 고도가 매우 다양한 값을 나타내고 있어 기존의 DEM보다 비교적 자연스러운 형태의 하천 DEM을 구성하고 있는 것으로 판단된다. 개선된 DEM에 대한 정확도 검증을 위해 현장에서 측정한 지형 고도자료가 필요하나 자료의 부재로 인해 정확도 검증은 수행하지 못하였다. 다만 본 연구에서는 기존의 DEM과 SAR 영상 분석에 의해 분석된 수체면의 수위를 이용하여 DEM을 개선하는 방법을 제시하였다. 향후 정확도 검증에 대한 추가 연구를 수행한 후 다른 지역에 대한 적용성 검토 및 북한과 같은 미계측/비접근 지역에 적용할 수 있는 방법론을 추가로 제시하는 연구를 진행할 계획이다.

위성강수 GPM IMERG, GSMaP, CMORPH 정확도 비교

김주훈 ( Joo-hun Kim ),최윤석 ( Yun-seok Choi ),김경탁 ( Kyung-tak Kim ) 한국지리정보학회 2020 한국지리정보학회지 Vol.23 No.3

본 연구는 위성강수에 대한 정확도를 비교함으로써 미계측 혹은 비접근 지역에 대한 적용성을 판단하는 것을 목적으로 하고 있다. 정확도 평가 결과 전체적인 강수의 공간분포는 세 개의 이벤트 모두 지상계측강우와 위성강수가 유사한 것으로 분석되었다. 1개월간의 강수의 경우 지상계측강수(ASOS)와 위성강수의 1시간의 시간해상도에서 상관계수는 0.42~0.46정도로 분석되었다. 강수가 집중된 기간에 대한 평가에서 1시간의 시간해상도에 대한 상관계수가 IMERG는 0.55~0.66, GSMaP는 0.56~0.67로 분석되었다. 세 개의 이벤트에 대한 관측소별 총강우의 분석결과 상관계수는 IMERG와 GSMaP이 CMORPH 보다 상대적으로 우수한 것으로 분석되었고, 바이어스는 상대적으로 CMORPH가 우수한 것으로 분석되었다. 그러나 3개 위성강수 모두 지상계측강수와 비교하여 과소하게 추정되고 있는 것으로 분석되었다. 향후에는 본 연구를 통해 얻어진 결과를 반영하여 북한을 포함한 한반도 전체에 대한 강수량을 추정하는 연구를 수행할 계획이다. This study aims to determine the applicability of satellite precipitation to the ungauged or inaccessible areas by comparing the accuracy of satellite precipitation. The accuracy assessment showed that the overall spatial distributions of ground-based rainfall and satellite precipitation were similar in all three events. For one-month precipitation with one-hour temporal resolution, the correlations between ground-based precipitation (ASOS) and satellite precipitation were analyzed to be between 0.42 and 0.46. In the evaluation during the period in which precipitation was concentrated, the correlation coefficients for one-hour temporal resolution data were analyzed as 0.55 to 0.66 for IMERG and 0.56 to 0.67 for GSMAP. According to the total rainfall analysis of each rainfall station for the three events, the correlation coefficients of IMERG and GSMaP were relatively better than CMORPH, and the bias of CMORPH data was relatively better than IMERG and GSMaP. However, all the three satellite precipitation were underestimated compared to the ground-based precipitation. In the future, a study will be carried out to estimate precipitation across the Korean Peninsula, including North Korea, reflecting the results from this study.

위성영상을 이용한 두만강 유역 홍수범위 분석

김주훈(Kim, Joo Hun),최윤석(Choi, Yun Seok) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

위성강우를 이용한 메콩강 유역 침수지 추정

김주훈(Kim, Joo Hun),최윤석(Choi, Yun Seok),김경탁(Kim, Kyeong Tak) 대한토목학회 2018 대한토목학회 학술대회 Vol.2018 No.10

MUSLE를 이용한 분포형 토사발생량 추정

김주훈(Kim Joo Hun),정승권(Jung Seung Kwon),연규방(Yeon Gyu Bang) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

광역 지형자료를 활용한 해외유역 침수추정

김주훈(Kim, Joo Hun),최윤석(Choi, Yun Seok),김경탁(Kim, Kyeong Tak) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10

클라우드 및 HyGIS기반 토양유실분석 시스템 개발

김주훈 ( Joo Hun Kim ),김경탁 ( Kyung Tak Kim ),이진원 ( Jin Won Lee ) 한국지리정보학회 2011 한국지리정보학회지 Vol.14 No.4

본 연구는 사전재해영향성평가에서 토양유실 분석을 위한 모형을 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. 토양유실 분석모형은 클라우드 컴퓨팅 개념을 도입한 인터넷기반 토양유실 분석 시스템과 HyGIS와 연계한 독립형(stand alone) 형태로 개발하였다. 인터넷기반 토양유실 분석 시스템은 사용자가 별도의 SW라이센스의 요구없이 또한 DEM, 토지피복도 등의 기본데이터를 구비할 필요없이 사용자가 직접 강우인자 등의 여러 인자를 적용하여 토양유실 분포도를 작성할 수 있도록 하였다. 또한 HyGIS와 연계한 토양유실 분석 모형의 개발 툴은 GEOMania GMMap2009의 Add-on 형태로 개발하였고, OECD에서 제안한 토양유실 위험 등급도도 작성할 수 있도록 개발하였다. 두 모형에 대한 토양유실 분석 적용 결과 두 모형 모두 사용상 매우 편리하게 개발된 것으로 판단된다. 향후 다수의 관측소 자료를 이용한 R값 계산, 유역 출구로 이송되는 토양을 분석하는 연구를 통해 본 모형을 지속적으로 개선할 계획이다. This study purposes to develop a model to analyze soil loss in estimating prior disaster influence. The model of analyzing soil loss develops the soil loss analysis system on the basis of Internet by introducing cloud computing system, and also develops a standalone type in connection with HyGIS. The soil loss analysis system is developed to draw a distribution chart without requiring a S/W license as well as without preparing basic data such as DEM, soil map and land cover map. Besides, it can help users to draw a soil loss distribution chart by applying various factors like direct rain factors. The tools of Soil Loss Anaysis Model in connection with HyGiS are developed as add-on type of GMMap2009 in GEOMania, and also are developed to draw Soil Loss Hazard Map suggested by OECD. As a result of using both models, they are developed very conveniently to analyze soil loss. Hereafter, these models will be able to be improved continuously through researches to analyze sediment a watershed outlet and to calculate R value using data of many rain stations.

위성강우를 이용한 글로벌 홍수해석 프로그램 개발

김주훈(Kim, Joo Hun),최윤석(Choi, Yun Seok),김경탁(Kim, Kyeong Tak) 대한토목학회 2019 대한토목학회 학술대회 Vol.2019 No.10