환경부 다중시기 토지피복도로 탐지한 토지피복 변화 지역의 정확도 평가 : 구량천 유역을 사례로

박종철,김장수 한국지도학회 2014 한국지도학회지 Vol.14 No.1

지구 표면의 물리적 형태를 표현한 토지피복도는 다양한 연구에 기초자료로 활용되어져 왔다. 따라서 토지피복도의 정확도는 중요한 이슈 중 하나이다. 본 연구는 환경부에서 배포한 2000년과 2009년의 다중시기 국가 토지피복도를 활용하여 전라북도에 위치한 구량천 유역의 토지피복 변화를 탐지하고, 그 결과의 정확도를 평가하였다. 그 결과 토지피복 변화 지역의 전반적인 정확도는 33.2%로 매우 낮게 나타났으며, 시기별 토지피복도의 전반적인 정확도는 44.2%(2000년)와 84.4%(2009년)이었다. 2000년 토지피 복도의 낮은 정확도는 토지피복 변화의 정확도를 떨어뜨리는 원인이었다. 2000년 토지피복도의 정확도가 낮은 원인은 기하보정과 정사보정 같은 원시자료의 전처리 과정에서 발생한 정확도 결여에 있었다. 정확도에 영향을 미친 또 다른 원인으로는 초지와 사력퇴 지역의 오분류가 있었다. 국가토지피복도의 토지피복 변화 정확도를 향상시키기 위해서는 원시자료의 전처리 정확도를 향상시킬 필요가 있으며, 오분류 가능성이 높은 지역에 대한 검증을 강화할 필요가 있을 것이다. The land-cover maps, which represent the physical material at the surface of the earth, have has been used as a fundamental data in various studies. Therefore, the accuracy of land-cover maps is one of important issues. This study assessed the accuracy of the land-cover change area detected with multi-temporal national land-cover maps(2000 and 2009) produced by Korea Ministry of Environment. The study area is 165.2km2 of the Guryang-cheon watershed, which is located in the mountainous area of central South Korea. According to the results, the overall land-cover change accuracy was as low as 33.2%. While the land-cover map 2000 has 44.2% overall accuracy, the land-cover map 2009 has 84.6% overall accuracy. The low accuracy of the land-cover map 2000 affects the low accuracy of land-cover change. The major cause of low accuracy in the land-cover map 2000 was a lack of precision in pre-processing of raw data, such as geometric correction or orthometric correction. Another factor limiting higher accuracy appeared to be difficulty in distinguishing the context of grass and a point bar on the inside of a stream bend. In order to improve land-cover change accuracy of the national land-cover map, accuracy of pre-processing will need to be improved, and it will need to strengthen verification in the area of high probability for possible classification error.

정보배열분석법을 이용한 시계열 토지피복 변화 추출 방법 연구

최진무 국토지리학회 2014 국토지리학회지 Vol.48 No.1

To extract land cover change, land cover data for two periods were usually overlapped. This study proposed a novel change detection method to extract land cover change for multi-temporal land cover data, which could extract both contextual information and spatial locations for the change. Detail processes are as follows. First, land covers are classified from satellite imagery and the unique patterns of land cover change are derived from time-series land cover data. Similarity between those patterns are derived by a sequence alignment method. Based on the similarity, land cover patterns are clustered and analyzed. The proposed method is a time-series analysis of land cover change, which can provide not only the contextual information but also the spatial location of the land cover changes. This method can be used to analyze various time-series data. 토지피복 변화 추출을 위해 기존에는 두 시기의 토지피복 데이터를 중첩하는 이분위 분석법을 사용하였다. 본 연구에서는 여러 시기의 시계열 토지피복 데이터의 변화 분석에 대해 그 변화과정과 더불어 변화가 발생한 공간적인 위치도 도출할 수 있는 새로운 시계열 토지피복 변화 분석 방법을 제시하였다. 구체적인 과정은 다음과 같다. 우선 위성영상으로부터 시기별 토지피복을 분류하고 시계열 토지피복으로부터 고유의 토지피복 변화 패턴들을 도출한다. 도출된 토지피복 패턴들 간의 유사도를 정보배열비교법을 이용하여 도출한다. 토지피복 패턴간 유사도를 바탕으로 패턴들을 군집화하고 그룹별 토지피복 변화 형태를 해석한다. 본 연구에서 제시한 시계열 토지피복 분석 방법은 토지피복의 변화에 대해 맥락적인 변화 과정을 제시함과 동시에 해당 토지피복 변화가 발생한 공간적 위치를 확인할 수 있는 방법으로 토지피복 뿐만 아니라 다양한 시계열 데이터의 분석에 활용할 수 있을 것이다.

2009년 국가 토지피복도와 통계연보의 지목 자료를 활용한 2000년 토지피복별 면적 추정 방법

박종철,김장수 한국지도학회 2014 한국지도학회지 Vol.14 No.2

한국의 환경부에서 제작하여 배포한 국가 토지피복도(2000, 2009년)는 수문, 생태, 자연재해 취약성 평가 등 다양한 연구의 기초정보로 활용되고 있다. 하지만 2000년 국가 토지피복도의 정확도가 부족하기 때문에 국가토지피복도를 활용하여 토지피복 변화를 분석하는데 어려움이 있다. 이에 본 연구는 통계연보의 지목 자료와 환경부의 2009년 토지피복도를 활용하여 2000년 토지피복별 면적 추정 방법을 연구하였다. 이 연구는 본 연구에서 설계한 방법의 타당성을 평가하기 위해 그 방법을 덕유산 인근에 위치한 6개 읍·면의 2000년 토지피복별 면적을 추정하는데 적용하였다. 연구 결과 본 연구에서 추정한 2000년 토지피복별 면적은 통계연보와 전반적으로 6.12km2의 차이를 보였다. 이에 비해 토지피복도를 활용하여 산정한 토지피복별 면적은 통계연보와 전반적으로 13.10km2의 차이를 보였다. 토지피복도만을 이용하여 분석한 2000~2009년 토지피복별 면적 변화 경향은 통계연보와 54.2% 일치하였다. 반면에 본 연구에서 추정한 변화 경향은 통계연보와 95.8% 일치하였다. 이와 같은 결과는 본 연구에서 제안하는 방법이 토지피복도만을 활용했을 때에 비해 2000년 토지피복별 면적을 추정하는데 유용할 수 있다는 것을 보여주었다. The national land-cover maps (2000 and 2009) produced by Korea Ministry of Environment are used as a basic information in various studies such as hydrological, ecological study, and vulnerability assessment of natural hazard. However, the difficulty lies in using the national land-cover maps for analysis of land-cover change due to the lack of accuracy in the national land-cover 2000 map. This study aimed to make a method to estimate the area about each land-cover in the year 2000 using a national land-cover 2009 map and land categories data of statistical yearbooks. We applied the method to estimate the area of each land-cover classification for evaluating the efficiency of the method in 6 sites near the DukYuSan (mountain). In the results, the difference between the estimated area of the year 2000 and the area in a statistical yearbook was overall 6.12 km2, compared to 13.10 km2 between a national land-cover 2000 map and the area in a statistical yearbook. Trends of land-cover changes (2000~2009) in the national land-cover maps correspond to the trends in the statistical yearbooks 54.2%, compared to 95.8% for the estimated changes. The results show that suggesting estimation method in this study can be useful to estimate the area about each land-cover in the year 2000 rather than using only national land-cover maps.

위성영상기반 북한 주요지역 토지피복 현황 및 토지피복도 구축

추장민,이명진,안현준,김대영,최규리,윤지호,홍진성,김용훈,황아영,김남경,박영철 한국환경정책평가연구원 2020 사업보고서 Vol.2020 No.-

Ⅰ. 연구 개요 ❏ 연구 배경 ㅇ 북한은 외화 획득의 주요 수단으로서 라선경제무역지대를 지정하여 외자 유치를 도모하고, 원산금강산국제관광지대 개발을 통해 관광부문을 육성하는 등 적극적인 국토개발을 계획 ❏ 연구 필요성 ㅇ 지속가능한 한반도 국토환경 관리 및 개발계획 수립을 위해 북한지역 개발 현황, 산림면적 변화 등 환경정보를 파악하기 위한 북한지역 공간정보가 필수 ㅇ 현재 북한 관련 자료는 기관별로 다양하게 구축되고 있으나 산림, 농경지 등 특정지역 위주로 구축되어 있거나, 비교적 낮은 해상도의 대분류 토지피복지도로 구축되어 있어 분석·활용에 한계가 있음 ❏ 연구 목적 ㅇ 한반도 종합적인 국토 및 환경계획을 위한 북한지역 토지피복도 분류항목 및 기준, 분류방안을 마련 ㅇ 위성영상을 기반으로 라선경제무역지대 및 원산금강산국제관광지대 지역을 대상으로 토지피복도를 시범 구축하여 북한지역 토지피복 현황을 파악 ㅇ 수치표고모델(DEM), 주요 도로, 시가화·건조지역 등 전제 조건을 토대로 북한의 개발계획 정보 등을 종합하여 두 지역에 대한 개발 압력이 높은 지역을 분석 ❏ 연구 공간적 범위 ㅇ 북한 중분류 토지피복도 구축의 공간적 범위는 라선경제무역지대 16도엽(축척 1:25,000), 원산금강산국제관광지대 36도엽(축척 1:25,000) Ⅱ. 연구 내용 ❏ 남북한 토지피복도 분류체계 통일화 ㅇ 환경부의 「토지피복지도 작성 지침」 중분류 토지피복도 분류체계에 따라 북한지역의 토지피복도 분류체계 마련 ❏ 북한 수치지형도 기반 토지피복도 분류항목 선정 ㅇ 국토지리정보원(2016, 2018)의 ‘북한지역 수치지형도’를 활용하여 최신 위성영상(SPOT 6/7, 1.5m 공간해상도)을 기반으로 토지피복도 22개 분류항목 선정 ❏ 북한 라선경제무역지대, 원산금강산국제관광지대 대상 중분류 토지피복도 시범 구축 ㅇ 최신 위성영상(SPOT 6/7, 1.5m 공간해상도)을 활용하여, 토지피복지도 분류체계(22개 분류항목)에 따라 라선경제무역지대 16도엽 및 원산금강산국제관광지대(개발계획지역) 일대 시범 구축 ❏ 중분류 토지피복도를 바탕으로 개발 압력이 높은 지역 분석 ㅇ 전제 조건(DEM, 주요 도로, 나지, 초지 및 시가화·건조지역 등)을 토대로 토지피복도 분류체계 및 북한의 개발계획 정보 등을 종합하여 라선경제무역지대 및 원산금강산 국제관광지대에서 개발 압력이 높은 지역 분석 Ⅲ. 결론 ❏ 향후 남북한 토지피복지도 연계 분석 및 용이하게 활용할 수 있는 방안 마련 및 적용 ㅇ 남북한 토지피복 데이터 통합 및 일관성 확보를 위해 환경부 중분류 토지피복지도 22개 분류항목을 유지 ㅇ 토지피복도 분류항목의 색상 및 형상을 국내 토지피복지도와의 연계성을 고려하여 선정 ❏ 토지피복도 분류 시 특이 사항은 추가 정보를 구축하여 활용도 제고 ㅇ 22개 분류항목 외에 추가 정보(비포장 도로, 철도, 항만, 방조제, 무입목지, 산간나지, 개간산지, 역사명, 공장명 등)를 구축 ❏ 중분류 토지피복도(라선경제무역지대, 원산금강산국제관광지대) 52도엽 시범 구축 ㅇ 라선경제무역지대 16도엽(축척 1:25,000) 면적 약 2,292km², 원산금강산국제관광지대 36도엽(축척 1:25,000) 면적 약 5,417km² 시범 구축 ❏ 전제 조건(DEM, 주요 도로, 나지, 초지 및 시가화·건조지역 등)을 토대로 개발 압력이 높은 지역 분석 ㅇ 국토교통부의 「토지의 적성평가에 관한 지침」 준용 및 전문가 회의 및 설문조사를 통해 평가항목을 도출하고 가중치를 적용해 개발 압력이 높은 지역을 분석 ㅇ 향후 두 지역에 대한 정확한 행정구역도, 인구정보, 종합개발계획 도면, 라선 람사르습지 지역 및 금강산생물권보호구 등 금강산보호구역의 경계, 그리고 생물다양성 관련 정보를 추가하여 분석함으로써 보다 과학적인 북한의 환경보전 및 지속가능한 한반도 국토환경 관리와 개발계획 수립 자료로 활용될 것으로 기대됨 Ⅰ. Background and Purpose ❏ Background and necessity ㅇ North Korea has selected the Rason Special Economic Zone to attract foreign investment and acquire foreign currency. Furthermore, North Korea plans to actively develop the national territory by fostering the tourism sector via the development of the Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone. ㅇ In order to establish sustainable national land environmental management and development plans for the Korean Peninsula, geospatial data of North Korea are essential for identifying environmental information, such as the current development status and changes in forest area in North Korea. ㅇ Currently, data related to North Korea are being established in various ways by many agencies. However, to date, only specific regional data, such as those of forests and agricultural land, have been secured. Additionally, only the level-1 land cover map with relatively low resolution has been secured. This limits the analysis and utilization of data. ❏ Purpose ㅇ Establishing classification items, standards, and classification measures for land cover mapping in North Korea for comprehensive land and environmental planning of North and South Korea. ㅇ Constructing a pilot land cover map for the Rason Economic and Trade Zone and Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone based on satellite images and identifying the current status of land cover in North Korea ㅇ Analyzing areas with high development pressure in the target areas by integrating information on North Korea’s development plans based on the prerequisites such as DEM, major roads, and urban areas ❏ Spatial scope ㅇ The spatial scope for constructing the level-2 land cover map of North Korea is as follows: 16 map sheets (scale 1:25,000) in the Rason Economic and Trade Zone and 36 map sheets (scale 1:25,000) in the Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone. Ⅱ. Research Content ❏ Unification of the classification systems for land cover maps in South and North Korea ㅇ Establishment of a classification system for land cover maps of North Korea in accordance with the level-2 land cover map classification system presented in the Land Cover Map Preparation Guidelines provided by the Ministry of Environment of Republic of Korea ❏ Selection of land cover map classification items based on North Korea’s digital topographic map ㅇ In this study, 22 classification items of land cover maps were selected based on the latest satellite images (SPOT 6/7, 1.5 m spatial resolution) using the digital topographic map (with the cooperation of the National Geographic Information Institute). ❏ Pilot implementation of the level-2 land cover map for North Korea’s Rason Economic and Trade Zone and Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone ㅇ Using the latest satellite images (SPOT 6/7, 1.5 m spatial resolution), a pilot land cover map of the Rason Economic and Trade Zone (16 maps) and Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone (area planned for development) was implemented according to the land cover map classification system (22 classification items). ❏ Analysis of areas with high development pressure based on the level-2 land cover map ㅇ Based on the prerequisites, (DEM, major roads, bare land, grasslands, and urban areas), the areas with high development pressure in the Rason Economic and Trade Zone and Wonsan-Mount Kumgang Tourist Zone were analyzed by comprehensively taking into account the land cover classification system and information on North Korea’s development plan. Ⅲ. Conclusion ❏ Establishing and applying efficient measures for integrated analysis and utilization of South and North Korea’s land cover maps in the future ㅇ 22 classification items of the level-2 land cover map of the Ministry of Environment were applied to ensure consistency and integration of land cover data of South and North Korea. ㅇ The color and shape of the classification items in land cover maps were selected by taking into account the compatibility with the domestic land cover map of Republic of Korea. ❏ Promoting utilization by establishing additional information for unique items when creating land cover maps ㅇ An additional information database (including unpaved roads, railways, ports, seawalls, unstocked forest land, bare mountain areas, reclaimed mountains, station names, and factory names) was established in addition to the 22 land cover map classification items. ❏ Establishing a pilot level-2 land cover map, composed of 52 maps (Rason Economic and Trade Zone, Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone) ㅇ A pilot level-2 land cover map, composed of 16 maps (scale 1:25,000) of the Rason Economic and Trade Zone (approximately 2,292 km2) and 36 maps (scale 1:25,000) of the Wonsan-Mount Kumgang International Tourist Zone (about 5,417 km2) was constructed. ❏ Analyzing areas with high development pressure based on prerequisites (DEM, major roads, bare land, grasslands, and urban areas) ㅇ Areas with high development pressure were analyzed by applying assessment items and weights selected based on expert meetings, surveys, and guidelines from the Land Suitability Assessment (LSA) of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. ㅇ Further research will be conducted to analyze additional relevant information such as accurate maps of administrative divisions, demographic information, comprehensive development plans, Rason Ramsar Wetlands, the boundary of the Mount Kumgang Biosphere Reserve, and biodiversity. This type of analysis is expected to be used as data for more scientific environmental conservation of North Korea and sustainable land development and management of the Korean Peninsula.

비점오염원 수문유출모형에 적용 가능한 위성영상의 토지피복 분류항목 설정

서동조(Dong-Jo Seo) 한국콘텐츠학회 2009 한국콘텐츠학회논문지 Vol.9 No.11

비점오염원의 유출량을 파악하기 위하여 대상지의 토지피복 현황을 잘 파악할 수 있는 위성영상자료를 사용하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나 수문 유출모형에 사용되는 인자와 부합되는 토지피복 분류항목이 되지 못한 채 단순한 분류항목으로만 사용되거나, 육안 해석용으로만 적용되는 한계가 있다. 이 같은 상황에서 위성영상으로부터 수문유출 모형에 실질적으로 적용할 수 있는 토지피복 분류항목을 설정하여, 위성영상을 통한 효과적인 비점오염원 관리가 이루어질 수 있도록 하였다. 수문유출 모형에서 사용하고 있는 토지피복 항목을 파악하기 위하여 비점오염원 유출모델의 주요 인자, 선행연구에서 사용된 토지피복 항목, 그리고 국내외 각 기관에서 제시하고 있는 토지피복 분류체계에 대한 내용을 조사하였다. 이를 통해 비점오염원에 의한 원단위, 유출곡선지수의 토지피복 계수, 토양유실량 예측공식의 식생인자, Manning의 조도계수 등의 인자들이 위성영상으로부터 추출하여 적용할 수 있는 토지피복 정보임을 파악할 수 있었다. 이러한 과정을 거쳐 위성영상으로부터 수문유출 모형에 적용할 수 있는 토지피복 분류항목을 설정하였다. 또한 이 결과가 우리나라의 환경에 적절한 것인지를 검증하기 위하여 국내 수문유출모형 관련 기관의 전문가로부터 토지피복 분류항목의 적정성에 대한 자문 과정을 거쳐 결정하였다. 연구대상지는 우리나라의 대표적인 습지로 비점오염원 관리체계가 필요한 우포늪의 토평천 유역을 대상지로 하였다. 토지피복 분류항목을 적용할 위성영상으로는 분광 해상도가 높은 Landsat ETM Plus 영상과 공간 해상도가 높은 SPOT-5 영상을 사용하였다. To measure the amount of nonpoint source pollution, some efforts are tried to utilize satellite imagery. But, as the factors for water models do not relate with the landcover categories for satellite imagery, satellite imagery are adapted to roughly classified thematic map or used only for the image interpretation. The purpose of this study is to establish the landcover categories of satellite imagery to relate with the water models. To establish the categories of the landcover for the water models, it was investigated to get main factors of water flow models for the nonpoint source pollution and to review the existing study and the classification system. For this result, it was convinced that the basic unit on the nonpoint source pollution, landcover coefficients of SCS Curve Number, the crop factor of Universal Soil Loss Equation, Manning's roughness coefficients are the useful parameters to extract information from the satellite imagery. After the setup the categories for the landcover classification, it was finally defined from the the consultation of the water model specialist. Woopo wetland watershed was selected to the study area because it is a representative wetland in Korea and needs the management system for nonpoint source pollution. There were used Landsat ETM Plus and SPOT-5 satellite imagery to assess the result of the image classification.

10. 기본연구보고서 2015-10 : 북한 환경정보 구축 및 활용 방안 연구(1): 토지피복지도 구축을 중심으로

정휘철,윤정호,이명진,김근한,장래익,강병진,김남기,변형균,나성제 한국환경정책평가연구원 2015 기본연구보고서 Vol.2015 No.-

최근 한반도 신뢰 프로세스를 기반으로 한 통일 시대를 준비하기 위해 종합적인 국토 발전방향과 발전전략 수립의 필요성이 제기되고 있다. 이를 위해 정부는 종합적이고 장기적인 한반도 국토발전 마스터플랜을 수립하여 한반도 국토발전 로드맵을 제시하고자 하며, 남북협력사업의 일관성과 지속성을 확보하고 개별사업을 검토할 수 있는 포괄적인 국토발전계획을 마련하고자 한다. 이에 지속 가능한 국토관리를 위한 한반도 국토개발 마스터플랜 구축을 위해서는 객관적이고 과학적 분석에 활용할 수 있는 접근불능지역의 환경공간정보가 필요하다. 하지만 현재 북한의 환경공간정보는 거의 전무하다시피 하며, 그나마 환경부에서 구축한 대분류 토지피복지도가 있지만, 기 구축된 대분류 토지피복지도는 전 국토를 7개 항목으로 토지피복을 구분하고 있고, 공간 및 속성 해상도가 떨어짐에 따라 정책적으로 활용할 수 있는 분야가 한정적이다. 따라서 본 연구에서는 북한지역의 토지피복지도 관련 선행연구 검토결과를 바탕으로 환경정보가 제한적인 북한지역의 중분류 토지피복지도 구축 방법을 검토하였다. 특히 북한지역을 대상으로 한 기존 2009년 환경부 중분류 토지피복지도 시범 구축 연구, 접근불능지역의 도시지역의 토지이용도 구축 관련 선행연구, 산림지역의 대표 사례로 북한지역 산림황폐지 현황분석 연구 및 북한지역 농경지 현황 파악 연구를 검토하였다. 또한 도시확장 예측이나 개발가능지 예측을 위한 도시분야의 토지피복지도 수요를 파악하고, 산림분야와 농업분야에서 연구되고 있는 토지피복지도 관련 내용을 검토하였다. 이러한 선행연구를 기반으로 본 연구에서 구축하고자 하는 토지피복지도의 분류체계(안)을 제안하였으며, 향후 북한지역 토지피복지도 구축을 위한 발전방안을 도출하였다. 우선 본 연구에서 제시된 분류체계의 토지피복지도 구축방안을 검토하기 위해 개성지역 일대를 구축시범지역으로 설정하였으며, 아리랑 3호 영상을 이용하여 각각의 분류체계에 대해 분류 방안을 제시하였다. 본 연구에서 제시하는 북한 토지피복지도의 구축은 크게 아리랑 3호를 이용한 정확한 분류체계의 경계를 바탕으로 블록 경계 기반의 육안분석을 수행하고, 2009년 북한 중분류 토지피복지도 시범 구축 사례와 본 연구에서 활용한 영상 확인 결과 속성 확인이 모호한 부분에 대해서는 정확한 경계 정보를 제공할 수 있는 도시, 산림, 농업, 환경보전 분야에서 활용할 수 있는 속성값을 부여하였다. 예를 들어 시가화지역에서는 주거지역, 상업 지역과 같은 토지이용적 개념의 속성정보는 육안분석만으로 판단하기에는 한계가 있기 때문에 고밀과 저밀시가화로 구분하여 속성을 제공하였다. 산림지역도 활엽수림, 침엽수림, 혼효림과 같은 속성정보 대신 고밀, 저밀산림으로 구분하여 속성을 부여하였다. 그리고 향후 도시, 산림, 농업분야에서 북한지역의 토지피복과 관련하여 분류체계별 세부적인 속성값 도출 연구 및 사업이 진행되어 결과물을 공유할 수 있다면 새롭게 세부적인 분류체계항목으로 토지피복지도의 분류항목을 갱신할 수 있도록 제안하였다. 토지피복지도 시범 구축 결과 아리랑 3호 영상을 이용한 NDVI와 육안분석을 통한 토지피복지도 시범 구축 분류결과의 전체 분류정확도는 95.35%로 산정되었으며, 무감독분류와 기존 환경부의 대분류 토지피복지도와 비교했을 때 경계 및 속성값 정확도의 우수성이 검증되었다. 그리고 기존 2009년 환경부의 선행연구와 비교하여 구축비용 및 구축에 소요되는 일수의 감축이 예상되었으며, 영상처리 및 분석 38.9%, 시가화건조지역 분류 51%, 농업지역 42.6%, 산림지역 36.5%, 기타지역 9.0%의 제작단가 절감을 통해 전체 예산의 35%를 절약할 수 있을 것으로 예상되었다. 원격탐사 자료를 이용한 북한지역의 토지피복지도 구축은 현장 접근이 곤란하고 활용할 수 있는 참조자료가 부족한데다가 자료가 대외비인 관계로 공유 및 활용에 제한이 따르는 등 현실적으로 쉽지 않다. 따라서 기존 환경부의 중분류 토지피복지도 구축과 같이 현장 접근성에 기초한 일반적인 원격탐사 분류 접근 방법과 달리, 정책적 활용 목적과 기술적 가능성 및 효율성을 고려한 협력적이고 단계적인 접근이 필요하다. 특히 분류목적과 방법이 유사한 환경, 농업, 산림 등 자연환경분야의 부처별 연구기관이 상호 협력체계를 구축한다면 자료와 성과물 공유를 통해 북한지역 토지피복분류의 공간 및 속성 선정에 존재하는 불확실성을 보완할 수 있을 뿐 아니라 분류 비용과 시간을 절감하는 데 큰 역할을 할 수 있을 것이다. 또한 각 부처의 정책 목표를 달성하기 위한 다양한 분류체계를 모두 만족시키는 토지피복지도를 작성하는 것은 시간과 비용, 정확도 측면에서 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 1단계로 환경부 중분류 수준 토지피복경계를 추출하여 타 분야에서 공통으로 활용할 수 있도록 제시하고, 2단계로 환경 관련 연구기관의 협력체계를 구축하여 해당 연구기관의 연구 성과물과 방법론 적용을 통한 산림지역, 농업지역, 도시지역의 중분류 경계의 속성 갱신을 유도하는 단계적 접근 방법을 제안하였다. As the necessity of establishing the nation`s improvement direction and improvement strategy for the Korean Peninsula, the Republic of Korea plans to establish masterplan of development for the Korean Peninsula. This kind of development planning requires environmental planning while doing development planning. In order to do that, a variety of environmental information is necessary with objective and scientific methodologies. Although the Ministry of Environment of the Republic of Korea possesses the land cover map with the level 1 classification, this map only has seven classes for the entire Korean Peninsula. As its spatial resolution and property resolution are low, the land cover map can be used only in limited fields. Therefore, this research analyzes (1) assessment methods to set the environmental conservation region in the North Korea, (2) what fields can utilize the land cover map, and (3) some required classes to overcome the limitation of the existing land cover map. Also, this research analyzes required classes in terms of prediction of urban expansion and planned development area and surveys devastated land in the forest area. In addition, the research does demand analysis to understand agricultural land in the North Korea. It provides classification structures of land cover map in order to apply these demand analyses and examines establishment methods for each classification structure. Establishing land cover map with this methodology such as a supervised classification is more efficient compared to a pilot study performed by the Ministry of Environment of the Republic of Korea in 2009. Also, this research suggests forming a consultative group for establishment of land cover map in the North Korea so that all existing information and future information can be shared with other organizations in this group.

환경평가 지원을 위한 지역 환경현황 분석 시스템 구축 및 운영 : 개발사업에 따른 생물 서식지의 질적 변화 Ⅲ

전동준 한국환경연구원 2021 사업보고서 Vol.2021 No.-

Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 □ 금강 및 영산강 중·하류 지역은 내륙으로는 농업지역이 광범위하게 분포하고 있으며, 해안으로는 갯벌이 잘 발달되어 있음. 금강 및 영산강 중·하류 지역을 포함한 주변 지역은 갯벌, 논, 호소, 하천 등의 습지가 매우 잘 발달되어 있어 다수의 법정보호종을 포함한 이동성 조류의 중간 기착지인 동시에 중요 철새도래지 중 한 곳이며, 습지서식 생물을 포함하여 다양한 동·식물들의 서식공간이 분포하고 있음 □ 금강 및 영산강 중·하류 지역은 매립사업과 간척사업은 물론 산업단지개발사업, 도시 개발사업등의 다양한 개발사업이 추진된 바 있으며, 지금도 다양한 개발사업 계획이 수립되고 있어 추진 시 친환경적인 개발과 보전이 필요한 공간임 □ 본 연구에서는 1980년대 이후 금강 및 영산강 중·하류 지역을 중심으로 해당 공간의 시대별 토지피복 변화를 알아보고, 생물 서식지의 변화를 시기별로 분석하여 개발계획 수립 시 생물 서식공간과의 조화를 위한 생물보전 전략을 모색하고자 함 □ 또한 토지이용 변화에 대한 시나리오별 분석을 토대로 금강 및 영산강 중·하류 지역의 미래 토지피복 변화를 예측하고, 생물 서식지의 질 및 탄소저장량의 변화를 예측함으로써 지속가능한 관리정책의 수립을 위한 정책 지원 자료를 제공하고자 함. 특히 탄소 중립을 위한 국가적 기후정책과 기후영향평가 도입 및 분석의 사례를 제공하고, 연구 대상지가 보유하고 있는 시대별 탄소저장량의 변화와 시뮬레이션을 통해 net-zero를 지향하는 환경평가 정책의 과학적 도구를 제공하자 함 1. 연구 내용 및 방법 □ 본 연구에서는 토지피복 변화 분석을 위해 환경부 국토환경정보센터 정보시스템15)에서 제공하는 대분류 토지피복도를 활용함. 최근의 대분류 토지피복도는 2019년 전후 공간정보를 토대로 2020년에 제공되어 이를 활용함 □ 생물 서식지 질 분석은 InVEST Habitat Quality Model(3.6.0)을 활용하여 실시함. 생물 서식지 질 분석에 적용한 서식지 적합성, 민감성, 접근성, 위협요인, 최대영향거리 등의 여러 입력변수에 대한 가중치는 이현우 외(2015)에서 제시된 값들을 이용함 □ 탄소저장량 분석은 InVEST Carbon Model(3.6.0)을 사용함. Carbon Pool 계수는 추인교 외(2021)의 연구에서 제시된 자료를 입력자료로 활용함 Ⅱ. 금강 및 영산강 중·하류 지역의 겨울철 조류 동시 센서스 결과 □ 금강 중·하류 겨울철 조류 동시 센서스 조사지역 중 장항해안, 유부도, 금강하구, 옥녀 저수지, 옥구저수지, 만경강, 백산지, 능제, 동진강, 조류지, 청호저수지, 고마제 등 12개 조사지역을 대상으로 분석하였음. 영산강 중·하류 겨울철 조류 동시 센서스 조사지역 중 압해도, 영산호, 영암호, 금호호, 랑초저수지, 고천암호, 군내간척지 등 7개 조사지역을 대상으로 분석하였음 1. 금강 중·하류 지역의 겨울철 조류 도래 현황 분석 □ 2010년 이후 금강 중·하류 지역에 대한 겨울철 조류 동시 센서스 조사 결과를 전체 조사대상지역과 비교하여 살펴보면, 금강하구, 만경강 및 동진강의 경우 매년 2만여 개체에서 9만 여에 가까운 개체가 도래하는 것으로 확인되었음. 금강하구, 만경강 및 동진강의 경우 매년 20여 종에서 60여 종에 이르는 조류종이 도래하는 것으로 나타났음 2. 영산강 중·하류 지역의 겨울철 조류 도래 현황 분석 □ 2010년 이후 영산강 중·하류 중 영암호, 금호호, 영산호, 고천암호의 경우 매년 적게는 5만여 개체에서 50만에 가까운 개체가 도래하는 것으로 확인되었음. 금강하구, 만경강 및 동진강의 경우 매년 30여 종에서 70여 종이 넘는 조류종이 도래하는 것으로 나타났음 Ⅲ. 금강 및 영산강 중·하류 지역의 토지이용 변화 1. 금강 및 영산강 중·하류 지역의 토지이용 변화 □ 금강 중·하류 지역 연구대상지는 낙동강과 한강의 하류·하구 지역과 비교하여 토지피복의 변화가 크게 나타나지 않음(전동준 외, 2019; 전동준, 2020). 특히 유형별 토지 피복의 변화 중 낙동강 및 한강과 비교하여 농경지의 면적 감소가 크지 않음. 다만 수역의 면적 감소에 비례하여 농경지의 면적이 늘어나고 있어 간척사업 등으로 인한 새로운 농경지의 조성에 원인이 있는 것으로 판단됨 □ 영산강 중·하류 지역의 경우 금강 중·하류 지역과 비교하여 습지의 면적 감소가 두드러지게 나타나고 있음. 이러한 토지피복의 변화는 1990년대 후반 농경지 면적의 증가와 지속적인 시가화용지의 증가 추세가 반영된 것으로, 하류·하구지역의 습지가 농지 혹은 개발용지로 개발·전용됨으로써 나타난 현상이라고 판단됨 2. 시나리오 분석을 통한 토지이용 변화 예측 □ 금강 및 영산강 중·하류 지역에 대한 미래의 토지피복 변화를 예측하기 위해 InVEST Scenario Generator를 이용하였으며, 총 6개의 시나리오를 적용하였음 ○ 개발사업 증가에 따른 미래 시가화건조지역의 확대를 10%, 20%, 30%로 설정하여 각각 적용하였음 ○ 보호지역에 대한 행정규제를 현재와 같이 적용하여 보호지역의 개발 가능성을 배제한 경우와 보호구역에 대한 개발행위가 가능할 경우를 적용하였음 Ⅳ. 금강 및 영산강 중·하류 지역의 생태계서비스 분석 및 예측 1. InVEST를 활용한 생물 서식지 질 평가 및 탄소저장량 평가 □ 본 연구에서 활용한 생물 서식지의 질 분석(Habitat Quality Analysis) 모델은 InVEST 모델의 하위 모델로서 생물 서식지에 대한 공간계량화가 가능하며, 토지피복 및 토지이용을 연동하여 생물 서식지의 민감도와 생물 서식환경에 미치는 위협요인을 입력변수로 하여 생물 서식지 질을 공간정보화하여 표현하게 됨. 생물 서식지 질 평가는 토지피복 유형별 서식지로서의 적합성과 각 서식지를 위협하는 위험요인에 반응하는 민감도 및 접근성 등에 따라 분석됨 □ InVEST 모델의 여러 하위 모델 중 InVEST Carbon 모델은 토지피복도와 토지이용별 탄소계수를 토대로 하여 탄소저장량을 추정하는 모델임. InVEST Carbon 모델은 토지피복도를 기반으로 하고 있어 과거 대상지역이 보유하고 있는 탄소저장량을 산출할수 있을 뿐만 아니라 토지피복의 미래 변화 예측을 기반으로 대상지역의 탄소저장량 변화를 예측할 수 있어 기후영향평가의 도구로 활용이 가능함 2. 시대별 금강 및 영산강 중·하류 지역의 생물 서식지 질 평가 □ 2019년 전후 금강 중·하류 지역의 생물 서식지 질의 경우 상대적으로 우수한 5등급 지역은 전체 연구대상지역 면적 대비 11.1%를 차지하고 있으며, 그다음으로 4등급 지역은 44.5%를 차지하는 것으로 나타났으며 대부분이 해양과 하천을 모두 포함하는 수역에 해당함. 수역의 면적 감소는 새만금에서 현재 진행 중인 대규모 간척사업 때문인 것으로 판단됨 □ 2019년 전후 영산강 중·하류 지역의 생물 서식지 질은 1998년 전후 시기와 비교하여 등급별 면적의 변화가 크게 없으며, 1등급 지역이 다소 증가된 것이 특징임. 생물 서식지 질이 상대적으로 우수한 5등급 지역의 경우 전체 연구대상지역 면적 대비 29.8%를 차지하고 있으며, 이전과 비교하여 큰 면적 변화는 없는 것으로 판단됨 3. 시나리오 분석을 통한 금강 및 영산강 중·하류 지역의 생물 서식지 변화 예측 □ 금강 및 영산강 중·하류 지역의 생물 서식지 질적 평가를 위해 사용된 InVEST 모델의 하위 모델인 InVEST Habitat Quality Model의 분석 결과를 살펴보면 연구대상지역 의 생물 서식지 그룹 중 질적으로 가장 우수한 생물 서식지인 5등급 지역의 경우 해안가에 연접한 5등급 지역이 생물 서식지 질이 가장 나쁜 1등급 지역으로 변경될 것으로 예측되었음 4. 시대별 금강 및 영산강 중·하류 지역의 탄소저장량 평가 □ 금강 중·하류 연구대상지의 1988년 전후 탄소저장량은 757만 5,936.19Mg of C로 산출되었으며, 2008년 전후 682만 8,760.83Mg of C로 다소 줄어들었으나 최근 2019년 전후 730만 8,642.25Mg of C로 다시 탄소저장량이 늘어난 것으로 분석되었음. 이러한 탄소저장량의 시대별 증감 현상은 연구대상지인 금강 중·하류 특히 새만금에서의 토지이용이 시대에 따라 변화하고 있는 것에 기인하는 것으로 판단됨 □ 영산강 중·하류 연구대상지의 1988년 전후 탄소저장량은 1,313만 7,060.86Mg of C로 나타났으며 1998년 전후는 1,251만 1,916.82Mg of C, 2008년 전후는 1,248만 5,021.60Mg of C로 산출되었음. 2019년 전후의 최근 탄소저장량은 1,250만 5,506.45Mg of C로 분석되어 연구대상지의 탄소저장량이 전반적으로 감소하는 추세가 확인되었음 5. 시나리오 분석을 통한 금강 및 영산강 중·하류 지역의 탄소저장량 변화 예측 □ 금강과 영산강의 중·하류 지역에 대한 탄소저장량의 미래 변화 시뮬레이션은 개발사업의 증가에 따른 시가화건조지역이 10%와 20% 각각 증가한다는 가정을 설정하고 분석을 실시하였음. 연구대상지의 특성상 시가화건조지역이 차지하는 비율이 전체 연구대상지 면적과 비교하여 크지 않아 탄소저장량의 변화는 상대적으로 크지 않은 것으로 분석되었음 □ 금강 중·하류 연구대상지의 2019년 전후 토지피복으로부터 시가화건조지역이 10%와 20% 각각 증가한다고 가정할 때, 토지피복 변화에 따른 탄소저장량은 718만 4,175.00Mg of C와 709만 108.70Mg of C로 각각 산출되었음 □ 영산강 중·하류 연구대상지 역시 2019년 전후를 기준으로 시가화건조지역이 10%, 20% 각각 증가한다고 가정했을 때, 탄소저장량은 각각 1,242만 3,217.65Mg of C와 1,235만 4,422.01Mg of C로 예측되었음 Ⅴ. 결론과 제언 □ 본 연구에서는 1980년대 이후 금강 및 영산강 중·하류 지역을 중심으로 연구대상지에 도래하는 이동성 조류의 시기별 변화를 분석하고, 해당 지역 토지피복의 시계열적 변화와 함께 생물 서식지의 질적 변화를 시대별로 분석하였으며, 각 시대별 연구대상지의 탄소저장량 변화를 분석하여 개발에 따른 조류군집, 생물 서식공간의 질 및 탄소저장량의 변화를 확인하였음. 또한 토지피복에 대한 시나리오 분석을 토대로 변화가 예상되는 금강 및 영산강 중·하류 지역의 토지이용을 예측하고, 생물 서식지의 절적 변화와 탄소저장량의 정도를 분석하고 예측하고자 하였음 □ InVEST 모델의 Scenario Generator를 활용하여 토지피복의 미래 변화를 분석한 결과 금강 및 영산강 중·하류 지역은 향후 개발의 정도에 따라 시가화건조지역이 점진적으로 증가할 것으로 분석되었음. 이는 생물 서식공간의 축소, 특히 조류의 취·서식 공간인 갯벌지역, 호소 및 하천습지 그리고 농업지역의 면적이 축소되는 것을 의미하는 것으로 판단됨. 향후 이 지역에서 조류를 비롯한 다양한 생물들의 서식환경의 질저하가 예상되고 있어 대책이 필요함. 또한 토지피복의 변화로 인한 탄소저장량의 감소도 예상되므로 ‘2050 탄소중립’을 달성하기 위해 보다 적극적인 보전 대책이 요구됨 Ⅰ. Background and Aims of Research □ In the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River, agricultural areas are widely distributed inland and tidal flats are well developed along the coast. The middle and lower reaches of the Geum and Yeongsan Rivers and the surrounding areas are well-developed wetlands such as tidal flats, paddy fields, lakes, and rivers. The habitats of various animals and plants, including those living in wetlands, are distributed. □ Various development projects such as industrial complexes and urban development, as well as reclamation projects, have been carried out in the middle and lower reaches of the Geum and Yeongsan Rivers. □ This study aims to investigate changes in land cover in the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River since the 1980s, analyze the changes in habitats by period, and seek a biodiversity conservation strategy for harmonization with the living habitats when establishing a development plan. □ In addition, by predicting future land cover in the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River through scenario analysis of land use changes, and predicting changes in habitat quality and carbon storage, we intend to provide policy support data for the establishment of sustainable management policies. Ⅱ. Migratory Birds Census Results in the Middle and Lower Reaches of the Geum River and Yeongsan River 1. Migratory bird census results in the middle and lower reaches of the Geum River □ According to the results of the census of migratory birds in the middle and lower reaches of the Geum River since 2010, it was confirmed that between 20,000 and 90,000 individuals arrive each year in the Geum River Estuary, Mangyeong River, and Dongjin River. In the case of the Geum River Estuary, Mangyeong River, and Dongjin River, 20 to 60 bird species were found to visit these areas every year. □ Since 2010, it has been confirmed that from 50,000 at least to close to 500,000 individuals arrive at Yeongam, Geumho, Yeongsan, and Gocheonam lakes every year. It was found that between 30 and 70 bird species visit the Yeongsan River Estuary, Yeongam lake, and Geumho lake every year. Ⅲ. Land Use Changes in the Middle and Lower Reaches of the Geum River and Yeongsan River 1. Land use change in the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River □ There is no significant change in land cover in the middle and lower reaches of the Geum River. However, the area of agricultural land is increasing in proportion to the decrease in the area of water bodies. It is believed that new agricultural land was created through reclamation projects. □ In the middle and lower reaches of the Yeongsan River, the area of wetlands is significantly decreasing. This change in land cover reflects the increase in agricultural land area and the continuous increase in urban areas in the late 1990s. Wetlands in the downstream and estuary areas were developed as farmland or development land. 2. Land use change simulation according to scenario analysis □ The InVEST Scenario Generator was used to predict land cover changes in the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River, and a total of six scenarios were analyzed. Ⅳ. Analysis and Prediction of Ecosystem Services in the Middle and Lower Reaches of the Geum and Yeongsan Rivers 1. Assessment of habitat quality and carbon storage using InVEST □ Habitat quality evaluation is analyzed according to the suitability of each type of land cover as a habitat and the sensitivity and accessibility to respond to risk factors that threaten each habitat. □ The InVEST Carbon model is a model that estimates the amount of carbon storage based on land cover and carbon coefficients for each land use. 2. Assessment of habitat quality in the middle and lower reaches of the Geum and Yeongsan Rivers □ In 2019, grade 5 regions, where the quality of biological habitats in the middle and lower reaches of the Geum River is relatively excellent, took up 11.1% of the total area of the study area. The next grade 4 areas accounted for 44.5%, and most of them were waters containing both oceans and rivers. □ In 2019, the quality of habitats in the middle and lower reaches of the Yeongsan River did not change significantly by grade compared to the past. It is characterized by a slight increase in the 1st grade area. The grade 5 area with a relatively high quality of biological habitat occupies 29.8% of the total area of the study area. It is analyzed that there is little change in area compared to the past. 3. Scenario analysis of habitat changes in the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River □ It was predicted that the coastal area among the 5th grade areas with the best biological habitat quality would be changed to the 1st grade zone with the worst biological habitat quality. 4. carbon storage in the middle and lower reaches of the Geum and Yeongsan Rivers □ Assuming that the urbanized land in the middle and lower reaches of the Geum River study site increases by 10% and 20%, respectively, the carbon storage according to the land cover change was analyzed as 7,184,175.00Mg of C and 7,090,108.70Mg of C, respectively. □ Assuming that the urbanized land in the middle and lower reaches of the Yeongsan River increases by 10% and 20%, respectively, the carbon storage amount was analyzed as 12,423,217.65Mg of C and 12,354,422.01Mg of C, respectively. Ⅴ. Conclusion and Suggestions □ Qualitative changes in biological habitats were analyzed along with changes in land cover in the area. Changes in the bird community, habitat quality, and carbon storage in the study site were confirmed. In addition, land use changes were predicted in the middle and lower reaches of the Geum and Yeongsan Rivers through land cover scenario analysis, and changes in habitat quality and carbon storage were analyzed. □ According to the analysis of the future changes in land cover using the InVEST Scenario Generator, urbanization areas will gradually increase according to future development in the middle and lower reaches of the Geum River and Yeongsan River. This means the reduction of living habitats, especially the areas of tidal flats, lakes and river wetlands, and agricultural areas, which are the feeding areas of birds. □ In the future, as the quality of the habitats of various living creatures including birds is expected to decrease in this area, a conservation policy is required. In addition, since a decrease in carbon storage is expected due to changes in land cover, more active conservation measures are required to achieve 2050 carbon neutrality.

역사지도 데이타베이스 구축을 통한 한국 비무장지대(DMZ)와 독일 그뤼네스반트의 토지이용 및 토지피복 변화 분석 (II)

( Oh Seok Kim ),( Marco Neubert ) 한국환경정책평가연구원 2019 기본연구보고서 Vol.2019 No.-

본 연구는 한반도의 비무장지대(Demilitarized Zone, 이하 DMZ)와 독일의 그뤼네스반트 또는 그린벨트(Grünes Band 또는 Green Belt, 이하 GB) 일부 및 인근 지역의 토지이용 및 토지피복 변화를 비교·분석하는 것이 주된 목적이다. 비교연구를 통해 인간과 자연 간의 지속가능한 공존 가능성을 살펴보는 것이 궁극적인 목표이다. 한반도와 독일은 각각 국가 분단을 경험한 역사적 공감대가 있다. 한국과 북한 사이에는 DMZ가 1953년부터 놓여져 있어 왔고, 과거 구동독과 구서독 사이에는 ‘죽음의 띠’ 또는 ‘철의 장막’이라 불리우는 무장지대가 있었다. 1990년, 독일의 재통일 이후 해당 지역은 GB로 탈바꿈해 현재에 이르기까지 체계적으로 보존되어 왔다. 하지만, DMZ는 군사적 목적에 의해 아직 접근이 어려울 뿐이지 체계적인 보존 대책이 아직 존재하지 않는다. 전년도 연구는 한반도와 독일의 분단 상황에서의 경관변화를 분석하였다면, 금년도 연구는 활발한 교류 또는 통일 상황 하에서 예상되는 경관변화를 비교·분석하였다. 독일의 경우와는 다르게 한반도는 아직 통일이 되지 않았으므로 여기에 미래 토지이용 및 토지피복 변화를 전망할 수 있는 모델링을 적용해 미래의 상황을 체계적으로 유추할 필요가 있다. 모델링 기법 적용 시 다양한 토지이용 시나리오를 도입하면, 미래의 불확실한 상황을 모의하는데 있어 더 유리한 점이 있다. 단 하나의 경우만 고려하기에 DMZ의 미래가 너무 불분명하기 때문이다. 한편, 독일의 경우는 재통일이 된지 30년 가까이 지났으므로 변화탐지분석을 적용하여 경관변화를 분석할 수 있다. 연구질문은 아래와 같다. 첫째, 독일 재통일 이후, 25년 간 세 시점(1990, 2000, 2014년)의 토지피복지도를 근·현대지도와 위성영상에 근거해 구축하고 시계열 변화를 분석해 본 결과, 구동독과 구서독 중 어느 지역이 더욱 많이 변화하였는가? 둘째, 재통일 이전·이후의 변화 패턴이 같은가? 만약 다르다면, 어떻게 다른가? 마지막으로 셋째, 전년도에 구축한 1951년과 2015년 시점의 토지피복지도에 근거하여, 50년 이후의 DMZ 미래를 ‘현 상태 유지’와 ‘독일 그뤼네스반트’ 시나리오로 모의했을 때, DMZ의 토지이용 및 토지피복 변화는 각각 어떻게 나타나는가? 분석결과, 독일은 재통일 이후에도 구동독의 토지이용 및 토지피복 변화가 구서독보다 활발한 것으로 나타났다. 재통일 이전과 이후의 변화 패턴은 변화감지분석 결과만 고려하였을 때 별다른 차이가 없었다. 하지만, 겉으로 드러난 토지이용 및 토지피복 변화 패턴이 비슷해 보여도 문헌조사, 현지답사, 인터뷰 등을 통해 정성적으로 조사해 본 결과, 구동독의 경관변화를 야기하는 시기별 기저요인은 각기 다른 것으로 나타났다. 재통일 이전에는 공산·사회주의 체제 하의 집단농장 구축과 군사진지화로 인한 경관변화가 주를 이루었다. 재통일 이후에는 시장경제로 인하여 기존의 농지가 대농장화되면서 많은 변화가 발생하였다. 시가화지역은 재통일과 크게 상관없이 꾸준히 증가해왔고, 습지는 꾸준히 감소해왔다. 재통일 이후에 발생한 주된 변화는 크게 두 가지이다. 먼저, 과거 구동독과 구서독의 접경지역이었던 ‘죽음의 띠’ 또는 ‘철의 장막’이 GB로 변화한 것을 토지피복지도를 통해 확인할 수 있다. 그 다음으로, 이를 가로지르는 고속도로(아우토반)이 개통된 것이 커다란 변화인데, GB를 지나는 구간에 터널을 설치하여 자연환경의 훼손을 최소화한 점이 괄목할 만하다. 한반도 연구지역에 시나리오 모델링을 적용한 결과를 제시하기에 앞서, 본 연구에 사용한 토지이용 및 토지피복 변화 모델의 수리적인 알고리즘과 미래 토지이용변화 시나리오에 대한 세부적인 내용을 요약하면 아래와 같다. 모델의 이름은 Land Change Modeler(이하, LCM)로 미국 클락대학교의 지리공간정보분석연구소인 클락랩스(Clark Labs)에서 개발한 털셋(TerrSet)의 토지이용 및 토지피복 변화 시뮬레이션을 담당하는 모듈이다. LCM은 변화의 면적과 위치를 양분하여 미래의 상황을 모의한다. 면적의 총량은 마코프 체인(Markov Chain)에 근거해 전망하였고, 변화 위치 정보는 다층퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron)을 활용하여 파악하였다. 다층퍼셉트론의 입력자료로 철도, 주요 도로, 해발고도, 경사도, 향, 토지피복 등을 고려하였다. ‘현 상태 유지(Business-As-Usual, 이하 BAU)’ 시나리오는 한반도 분단 이후로 부터 현재에 이르기까지의 토지이용 경향을 미래 상황에 투영한 것이다. 환경영향평가를 생략한 개성공단 제2,3,4지구 완공, 경의선 및 국도 제1호선 개보수 등이 여기에 포함된다. 더 나아가, 고려시대 역사유적인 나성 성곽 및 그 주변 지역과 DMZ에 행위제한 법제가 존재하지 않는 시나리오이다. 기존의 지속가능하지 않은 개발의 압력을 저감할 수 없는 상황을 의미한다. 이와 대비되는 상황인 ‘독일 그뤼네스반트(Grünes Band Deutschland, 이하 GBD)’ 시나리오는 DMZ와 고려시대 유적지에 행위제한을 설정해 해당 토지이용변화를 전적으로 지양하는 내용이 주를 이룬다. 이것은 독일의 튜링기아(Thuringia) 주정부에서 GB를 국가자연기념물(National Nature Monument)로 지정해 보존하고 있는 점을 벤치마킹한 것이고, 이는 국제적 차원에서 IUCN(International Union for Conservation of Nature) 보호지역 범주에 포함된다. 고려시대의 수도였던 개성은 2013년 다수의 문화유적지를 UNESCO(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization) 세계유산으로 등재하였고, 나성 성곽도 이에 포함된다. GBD 시나리오는 DMZ와 나성 성곽에 법제를 통한 엄격한 행위제한을 가정해 온전히 보존하는 상황을 가정한다. 더 나아가, 대규모 개발사업인 개성공단의 나머지 계획을 전면 백지화한 상황을 가정해 미래 토지이용 및 토지피복 변화를 모의하였다. 그 결과, BAU 시나리오 하에서는 DMZ 내에 지속해서 경관변화가 발생하는 것으로 나타나 추가적인 환경훼손의 가능성이 높아질 것으로 예상된다. 기존 개성 시 가지는 개성공단 제3지구와 연계되어 개발이 집중될 것으로 나타났다. 고려 나성성곽은 이들 지역 사이에 위치하고 있으므로 현 상태의 개발경향이 계속 유지된다면 추가적인 훼손이 불가피한 것으로 보인다. GBD 시나리오 하에서는 DMZ와 나성 성곽은 변하지 않으므로 이들과 관련해서는 추가적인 환경훼손의 가능성이 낮을 것으로 예상된다. 그러나, 법제를 통해 행위제한을 엄격하게 제한한 공간역을 벗어나면 바로 난개발이 만연할 것으로 분석되었다. 특히, 개성공단 제1지구와 DMZ 사이 지역이 개발에 매우 취약한 것으로 나타나는데, 이 지역은 개성공단 제1지구 뿐만 아니라 경의선, 국도 제1호선과도 인접해 있고 대부분이 평지로 이루어져 있어 개발하는 데 있어 유리하기 때문이다. 한편, 해당지역은 DMZ와 인접하는바 환경적으로도 민감한 지역이라고도 볼 수 있으므로 이는 개발과 보전이 상충하는 공간역의 대표적인 예시인 셈이다. 본 연구가 정책적인 측면에서 시사하는 바를 요약하면 다음과 같다. 개발을 중요하게 여기는 BAU 시나리오와 환경보존을 중하게 여기는 GBD 시나리오 모두 DMZ와 인근의 자연환경 및 역사경관을 효과적으로 보전하는 데 있어 각자의 한계점을 드러냈다. 남북 관계가 개선되는 가운데 본 연구에서 적용한 시나리오의 한계를 보완한 지속가능한 DMZ 토지이용 계획 마련이 시급하다. 미래의 계획은 최우선적으로 남북이 동의할 수 있는 내용이어야 하는바, 이를 위해서는 한국과 북한의 개발수요와 환경보전 수요를 균형있게 고려하는 것이 필수적이다. 국제연합(United Nations, UN)의 지속가능 개발목표(Sustainable Development Goals, 이하 UN SDGs)는 국제사회 차원에서 이미 합의를 본 내용이므르 UN SDGs에 명시된 틀을 활용해 DMZ와 인접 지역에 지속가능한 토지이용 계획을 마련하는 것이 필요하다. This study mainly compares and analyzes land-use and land-cover changes in the Demilitarized Zone (DMZ) on the Korean peninsula and in parts of the German Green Belt (GB). The Korean peninsula and Germany have the historical similarity that they have both experienced divisions of the state. The DMZ has been emplaced between South Korea and North Korea since 1953. In the past, there was a strongly fortified border zone called the “Death Strip” or the “Iron Curtain” between East Germany and West Germany. In 1990, after German reunification, the area was converted into the so-called “Green Belt” and is still conserved systematically to the present day. However, no systematic conservation measures yet exist for the DMZ. Our 2018 study analyzed landscape changes in the situation of the separated Korea and Germany. In this follow-up report, the landscape changes are compared and examined under the condition of reunification. Unlike in the case of Germany, the Korean peninsula has not yet been reunified, so it is necessary to apply a predictive modeling approach to forecast future land-use and land-cover changes and infer the future situation systematically. The introduction of land-use scenarios in the application of modeling techniques has the advantage of simulating multiple futures, given that the DMZ’s future is too unclear to consider only one prediction. In contrast, it has been already 30 years since the German reunification. That is, for the German case, a predictive modeling approach is not required, so a change detection analysis can be applied instead. The research questions are as follows: (1) Which part of Germany (either former East or West) has experienced more change than the other, after the reunification based on the three land-cover maps of 1990, 2000, and 2014? (2) Before and after the reunification, do the change patterns differ? If so, how? (3) Based on the Korean land-cover maps of 1951 and 2015, the two scenarios, namely “Business-as-usual” and “Grünes Band Deutschland”, are simulated for the next 50 years for the case on the Korean peninsula. How do the simulated land-use and land-cover changes of the two scenarios differ? Following reunification, land-use and land-cover changes in East Germany have been more intensive than those in West Germany. Change patterns showed little difference before and after the reunification, only when the results of the change detection analysis were considered. However, even though the patterns of landuse and land-cover changes seemed to be similar, qualitative investigations through literature reviews, field trips, and interviews showed that the underlying forces causing the changes in East Germany were different over time. Before the reunification, the land-use and land-cover changes in the East German border region were mainly caused by the establishment of collective farms and by the expansion of military border fortification under the communist and socialist regimes. After the reunification, a market economy and capitalism were introduced. The introduction changed the underlying forces, and the change triggered the conversion from older collective farming to privatized large-scale agriculture, which uses lands intensively. Besides, settlement areas have been steadily increasing, but wetlands have been steadily decreasing regardless of separation and reunification. Two major changes have been noticeable since the reunification. The changedetection analysis showed that the protective strip―or so-called “Death Strip”― was converted into a GB largely. The other major change was the opening of the highway (Autobahn) across the former border region, and, remarkably, the damage to the natural environment was minimized by installing a tunnel in the section passing through the GB. Before presenting the results of the scenario modeling application to the study area on the Korean peninsula, the details and scenarios of modeling land-use and land-cover changes are summarized as follows. Developed by Clark Labs, the Land Change Modeler (LCM), an analytical module that simulates the land-use and land-cover changes, was used to simulate the future of the study area. LCM divides land-use and land-cover changes into two components: the amount of change and the spatial allocation of change. The former was estimated based on the Markov Chain, while the latter (the spatial allocation) was identified using a multi-layer perceptron (a type of an artificial neural network). Input data include railways, major roads, elevation, slope, and aspect, in addition to the land-cover maps for two points in time. The two land-use scenarios are applied in this research and explained as follows. The Business-As-Usual (BAU) scenario reflects the historical trend of land use projected to the future. This scenario considered the pro-development tendency of the Korean peninsula. The BAU scenario includes completing the 2nd, 3rd, and 4th districts of the Kaesong Industrial Complex as planned and renovating the existing railways and major roads. It is likely that a proper environmental impact assessment will be omitted. Furthermore, this BAU scenario assumes no law enforcement regarding the conservation of the DMZ and historical castle walls. It means that the pressure of existing unsustainable development cannot be reduced. In contrast, the Grünes Band Deutschland (GBD) scenario consists mainly of setting restrictions on the DMZ and the ruins of the Goryeo Dynasty to limit the changes in land use and land cover in the region. This idea was borrowed from the state of Thuringia, Germany, as that state legally designated the GB as a National Nature Monument, which is also regarded as the protected area by the International Union for Conservation of Nature (IUCN). In 2013, Kaesong, the capital of the Goryeo Dynasty, was registered as World Heritage by the United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). The GBD scenario assumes that the DMZ and ruins of the Goryeo Dynasty are fully preserved under strict legal protection. Furthermore, we assumed that the remaining plans of the Kaesong Industrial Complex were no longer taking place. As a result, under the BAU scenario, land-use and land-cover changes continue to occur within the DMZ, which is expected to increase the possibility of further environmental damage. The existing built areas of Kaesong downtown will be expanded further as these will connect with the 3rd district of Kaesong Industrial Complex. Such a connection will lure more concentrated development than when not connected. Because the ruins of the Goryeo Dynasty are located between downtown Kaesong and the 3rd district of Kaesong Industrial Complex, further damage appears inevitable. Under the GBD scenario, the DMZ and historical sites remain unchanged because they are legally well protected, so little damage would be expected in these areas. However, unplanned development will prevail for those areas that are not under legal protection. In particular, the region between the 1st district of Kaesong Industrial Complex and the DMZ appears to be genuinely vulnerable to development. This region is flat in nature, is adjacent to existing development such as the Kaesong Industrial Complex, and is close to the major transportation network that cuts through the DMZ, connecting the two Koreas. However, this region is essential in an environmental sense because of its adjacency to the DMZ. That is, the region is a clear illustration of conflicts between conservation and development. The research outcomes demonstrate a vital policy implication. Both scenarios, whether one is pro-conservation or not, were not able to conserve the landscape of the DMZ successfully. As inter-Korean relations improve, it is critical to develop a sustainable land-use plan of the DMZ region that complements the limitations of the two scenarios applied in this research. A future plan cannot be realized without a consensus between the two Koreas, and it is essential to balance the needs of South Korea and North Korea, both conservation and development-wise. As the United Nations Sustainable Development Goals (UN SDGs) provide a compelling list of agendas and have already reached an agreement at the international level, making good use of the UN SDGs may be beneficial to both South and North Korea. If successful, we may indeed be able to come up with a sustainable land-use plan for the DMZ and adjacent areas.

토지피복 분류 체계에 따른 비점오염원 부하량 분석

권헌각,김경훈,나승민,윤현정,신동석,임태효 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.6

본 연구에서는 금호강 유역 중 중・상류부에 해당하는 유역을 대상유역으로 토지피복분류군에 따른 비점오염원 발생부하량 변화를 L-Thia 모형을 이용하여 분석하였다. 토지피복의 분류는 수질오염총량제에 적용되는 5가지 지목으로 분류된 자료(Scenario_1)와 장기모니터링을 통해 산정된 중분류 토지피복으로 분류된 자료(Scenario_2)를 활용하였으며 각각의 자료를 이용하여 산정된 부하량 비교를 통해 향후 토지피복체계의 변화 필요성을 평가하고자 하였다. L-Thia 모형을 이용하여 대상유역 전체를 기준으로 산정된 발생부하량은 5개 지목으로 구분된 토지피복을 적용하였을 때의 부하량이 BOD 1780.2 ㎏/day, T-N 735.3 ㎏/day, T-P 147.9 ㎏/day 로 산정되었다. 23개 중분류 토지피복 기준을 적용하였을 때는 BOD 1045.7 ㎏/day, T-N 392.2 ㎏/day, T-P 179.2 ㎏/day 로 산정되었다. 두가지 토지피복 구분에 따른 발생부하량 산정 결과, 중분류 토지피복을 적용하여 산정한 발생부하량이 BOD, T-N 항목의 경우 각각 41.3%, 46.7% 감소하는 것으로 조사되었으며, T-P 항목의 경우 21.2% 증가하는 것으로 조사되었다. 토지피복별로 구분하여 비교해 본 결과, 피복분류 체계에 따라 가장 큰 차이를 나타낸 토지피복은 농경지(전)로서 수질항목별 평균 400% 정도의 차이를 나타내었다. 그에 반해 시가화지역(대지)의 경우 평균적으로 80% 정도 차이가 발생되었다. In this study, The Nonpoint sources load changes were analyzed using the L-Thia model in the one of Gumho River Basin in which midstream and upstream. Classification of land cover used the Level-2 land cover and land cover applied to the TMDL. To evaluate the need for changes in land cover system using the estimated load for the land cover. Result estimated by using the model about scenario_1 was BOD 1780.2 ㎏/day, T-N 735.3 ㎏/day, T-P 147.9 ㎏/day. And result of scenario_2 was BOD 1045.7 ㎏/day, T-N 392.2 ㎏/day, T-P 179.2 ㎏/day. And 2nd scenario was investigated by 41.3% and 46.7% reduction calculated loads. For T-P item, it was investigated by increasing 21.2% over. Compared to distinguish land cover, It showed the greatest differences in agricultural land depending on the Cover Classification System. Conversely, urbanization area was 80% difference was calculated.

LP 최적화에 의한 토지피복도 기반 토지계 발생부하 원단위 산정

박경옥,이창희 한국습지학회 2016 한국습지학회지 Vol.18 No.3

토지이용에 따른 수질에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 토지피복기반의 토지계 발생부하 원단위가 필요하다. 실측자료를 기반으로 토지피복기반 원단위를 도출하기에는 많은 인력과 시간을 필요로 한다. 이에 본 연구에서는 최적화를 통해 토지피복기반의 원단위 도출 방법을 제안하였다. 최적화란 주어진 조건 안에서 가장 좋은 최적해를 구하는 과정이며, 본 연구에서는 상용 프로그램인 Microsoft Excel에서 제공하고 있는 Excel Solver를 이용하여 최적화를 수행하였다. 공주시와 서천군의 2010년 위성영상 기반으로 작성된 2012년 환경부 중분류 토지피복도를 활용하여, BOD, T-N, T-P에 대한 토지피복기반 원단위를 도출하였다. 본 연구에서 수행한 토지피복기반 원단위 산정 연구는 국토 이용에 따른 오염원 발생변화를 보다 명확히 판별할 수 있을 것으로 판단된다. Land Generated Waste Load Unit(LGWLU) estimation based on land use data is required to understand the impact of land use on water quality. The method of estimating LGWLU based on the monitoring data requires a lot of time and manpower. In this study, we propose a method of land pollution unit load estimation based on land use data with LP optimization. Optimization is the process to obtain the best possible optimal solution in a given condition. This study carried out optimization by using excel solver in Microsoft Excel. This study derived LGWLU of BOD, T-N, T-P in Gongju-Si and Seocheon-Gun by using the 2012 land use map made by ministry of environment based on 2010 satellite image. This study about LGWLU estimation is expected to be able to determine more clearly the water pollution caused by land use changes.