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DEM을 이용한 지형/수문 분석 데이터 구축 및 서비스

Construction of Topographic/Hydrologic Data using DEM and its Service

초록

본 연구에서는 수치지형모델(DEM)을 이용하여 다양한 지형/수문 분석을 통해 지형 분석도 10종, 수문 분석도 10종을 구축하였다. 구축 범위는 남한 전체이며 해상도는 30m이며 좌표계는 UTM-K 좌표이다. 구축된 자료 형태는 ASCII, ARCGIS GRID, GEOTIFF 등 3가지 형태로 제공된다. 또한 모든 데이터는 남한 통판 자료와 행정구역별로 위의 3가지 자료 형태로 제공된다. 이러한 모든 지형/수문 분석 데이터는 환경빅데이터 플랫폼(www.bigdata-environment.kr)에서 무료로 다운로드 가능하다.

Abstract

In this study, 10 types of terrain analysis maps and 10 types of hydrology analysis maps were constructed through various topographic/hydrological analysis using a digital topographic model (DEM). The construction range is for the entire South Korea, the resolution is 30m, and the coordinate system is UTM-K coordinates. The constructed data format is provided in three formats: ASCII, ARCGIS GRID, and GEOTIFF. In addition, all data is provided in the form of the above three data format for whole of South Korea and each administrative district. All of these topographic/hydrological analysis data can be downloaded for free from the environment big data platform (www.bigdata-environment.kr).

1. 서론

본 연구에서는 DEM(Digital Elevation Model)을 이용하여 다양한 지형/수문 분석 데이터를 생산/구축하였다. 이러한 지형 및 수문 분석 데이터는 산사태, 홍수 등 자연재해 분석, 지하수 개발 및 오염 예측, 지표수 관리, 적지 선정 등 다양한 분야에 서 활용될 수 있다. 그리고 이렇게 구축된 각종 지형 및 수문 분석 데이터를 활용하기 위해 환경 비즈니스 빅데이터 플랫폼을 통해 대국민 서비스할 수 있게 하였다. 여기서 환경 비즈니스 빅데이터 플랫폼은 빅데이터 플랫폼 구축으로 환경 데이터 축 적, 유통을 통한 데이터 시장 활성화와 데이터 기반 환경 비즈니스 육성 및 새로운 일자리 창출로 사회적 가치 실현을 목적으 로 하며, 물환경, 생활환경, 자연환경 등 환경부, 소속·산하기관 및 민간에 흩어져 있는 매체별 환경데이터를 체계화해 한곳 에 모아 환경 데이터 허브를 구축하고, 이를 통해 누구나 쉽게 접근하여 활용할 수 있도록 쉽게 가공해 활용도가 높은 정보로 재생산하고 유통할 수 있도록 한 웹 기반의 플랫폼 시스템이다.

2. 본론

지형/수문 분석도 구축을 위해 먼저 국토공간정보포털에서 제공하는 수치표고모델(DEM)을 확보하였다. 이러한 DEM(Digital Elevation Model)은 수치표고모델의 약어이며, 수치지면자료(또는 불규칙삼각망자료)를 이용하여 격자 형태로 제작한 지표 모형을 말한다. 즉, 실 세계 지형 정보 중 건물, 수목, 인공 구조물 등을 제외한 지형 부분을 표현하는 수치 모형이다. 따라서 DEM은 지형의 위치에 대한 고도를 일정한 간격으로 배열한 수치정보이다.

지형/수문분석도는 이러한 DEM을 활용하여 지형/수문 정보를 분석하고 공간적인 분포를 지도로 나타낸 것이다. 지형 및 수문 분석도작성을 위해 SAGA GIS 분석프로그램(Conrad et al., 2015)을 사용하였다. 지형분석도로는 경사 방향 (Aspect), 지형곡률분류(Curvature Classification), 지형 특성(Morphometric Features), 경사 높이(Slope Height), 지형 경사(Slope), 지 표면적(Surface Area), 지표거칠기지수(Terrain Ruggedness Index), 지형위치지수(Topographic Position Index), 계곡 깊이 (Valley Depth) 수렴 지수(Convergence Index), 지형 구배(Gradient), 질량 균형 지수(Mass Balance Index), 지형 곡률 (Convexity) 정규화된 높이(Normalized Height) 등의 지표 특성을 DEM을 이용하여 계산하고 이를 도면으로 구축하였다. 이 러한 지형 분석도 각각에 대한 설명은 Table 1과 같다.

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Table 1

지형분석도 데이터

GEODATA-2-2-36_T1.tif

수문분석도로는 집수 면적(Catchment Area), 집수 경사(Catchment Slope), 물흐름누적도(Flow Accumulation), 물 흐름 경 로 길이(Flow Path Length), 경사 길이와 기울기(Slope Length and Steepness(LS) Factor), 경사 길이(Slope Length), 지형습 윤지수(Topographic Wetness Index), 격자 균형(Cell Balance), 하천강도지수(Stream Power Index(SPI)), 위쪽 경사면 면적 (Upslope Area) 등의 지표 특성을 DEM을 이용하여 계산하고 이를 도면으로 구축하였다. 이러한 수문 분석도 각각에 대한 설명은 Table 2와 같다.

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Table 2

수문 분석도 데이터

GEODATA-2-2-36_T2.tif

3. 결과

본 연구에서 구축된 지형분석도는 Fig. 1과 같다. 구축된 수문분석도는 Fig. 2와 같다. 지형/수문 분석도 구축 범위는 남한 전체이며, 해상도는 30m이며, 좌표계는 UTM-K 좌표이다. 구축된 자료 형태는 ASCII, ARCGIS GRID, GEOTIFF 등 3가지 형 태로 제공된다. 또한 모든 데이터는 남한 전체 자료와 행정구역 별로 위의 3가지 자료 형태로 제공된다. 데이터의 목록은 아래와 같다. 이러한 모든 지형/수문 분석 데이터는 환경빅데이터 플랫폼(www.bigdata-environment.kr)에서 무료로 다운로 드 가능하다.

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Fig. 1

지형분석도

GEODATA-2-2-36_F1.tif
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Fig. 2

수문분석도

GEODATA-2-2-36_F2.tif

4. 결론 및 토의

본 연구에서 생성 및 제공되는 지형/수문 분석데이터는 대학, 엔지니어링, 건설업체 등에서, 연구/교육용, 실무용등으로 사용될 수 있다. 이러한 데이터가 활용될 수 있는 분야는 산사태, 홍수, 지진, 지반침하 등 지질재해 분석 및 관리, 하천, 지표수, 지하수 등 수자원 분석 및 관리, 도시, 토지, 도로, 철도, 공항 등 각종 개발예정지, 쓰레기 매립지, 골재 개발지 등 각종 적지 선정, 다양한 생태 서식지 분석 및 관리 등 매우 다양하다. 따라서 본 연구에서 생성 및 제공되는 지형/수문 분석 데이터는 기초데이터로서 매우 다양하고 활발히 이용될 수 있으므로 관련 분야에서 적극 활용함으로써, 관리 및 분석의 효율 을 높일 수 있다. 향후 본 연구에서 생성 및 제공된 20종의 지형/수문 분석데이터 이외에도 보다 많은 지형/수문 분석데이터 를 생산하고 제공하여, 관련 분야에서 적극 활용할 수 있게 해야 한다.

5. 사사

본 연구는 환경 비즈니스 빅데이터 플랫폼 및 센터 구축 사업과 국토교통부 / 국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되 었음 (과제번호 20DCRU-B158151-01).

References

1. 

Conrad O, Bechtel B, Bock M, Dietrich H, Fischer E, Gerlitz L, Wehberg J, Wichmann V, Böhner J (2015) System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) v. 2.1.4. Geoscientific Model Development 8:2271-2312. https://doi.org/10.5194/gmdd-8-2271-2015

7. 데이터셋에 대한 메타데이터

GEODATA-2-2-36_A1.tif


투고일Submission Date
2020-11-23
수정일Revised Date
2020-12-11
게재확정일Accepted Date
2020-12-14

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