본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

지형학적 공간구조의 해석을 위한 DEM의 최적격자 선정에 관한 연구

The Optimal Grid Resolution to Interpret the Spatial Structure of Geomorphological Processes over the Landscape

박수진|유근배
한국지형학회 (The Geomorphological Association Of Korea)|2004.09|한국지형학회지 (Journal of The Korean Geomorphological Association)|제11권 제3호|pp. 113-136

0

조회

0

다운로드

13

인용

0

참고문헌

키워드

scale스케일지형분석terrain analysis수치고도모델(DEM)최적격자지형변수세미베리오그램Digital Elevation Model(DEM)Optimal grid sizeterrain parametersSemivariogram.
주제분류지리학

초록

수치고도모델(DEM, Digital Elevation Model)은 지표면의 지형학적, 수문학적, 그리고 생태학적인 제반 작용들의 공간적 분포와 그 특성을 규명하는 중요한 일차자료를 제공한다. 측량의 정확성과 더불어 DEM에서 가 장 중요시 되는 요인은 지표특성을 효과적으로 표현할 수 있는 최적의 격자크기의 문제이다. DEM의 최적격자 선 택은 격자크기에 따른 정보의 양과 저장, 그리고 처리의 효율성이라는 기술적인 측면보다는 필요한 지형정보의 공간구조를 효과적으로 표현할 수 있는가의 관점에서 접근하는 것이 필요하다. 이 연구는 지형특성의 공간적인 분포에는 일반적인 법칙이 내재하고 있다는 전제하에, 각종 지형변수들의 공간구조가 격자크기의 변화에 따라 어 떻게 변하는지를 지구통계적 방법을 통해 분석하였다. 대상이 된 DEM은 국립지리원에서 발행된 1:5,000 수치지형 도로부터 구축되었으며, 사면경사도(slope angle), 지표곡면률(surface curvature), 그리고 사면유역지수(upslope contributing area)를 분석 대상으로 하였다. 격자크기의 증가는 일반적으로 평균경사도의 감소, 지표곡면률의 분산 의 증가, 그리고 평균 사면유역지수의 증가를 가져왔다. 지형변수들의 분포특성과 각종 지구통계학적인 변수들을 고려한 결과, 10m의 격자크기가 지형변수들의 공간구조 특성을 가장 잘 반영하는 것으로 나타났다. 격자크기가 10m보다 작아지는 경우에는 DEM의 구축과정에서 발생하는 각종 오차로 인해, 전체 지형특성의 해석에 부정적인 영향이 강하게 나타난다. 반면 10m 보다 큰 격자의 DEM에서는 지표면의‘평활현상’으로 인해 핵심적인 지형형 성작용의 해석에 한계가 나타나게 된다. 이 결과가 다른 축적의 지형도들에서도 적용이 가능한지에 관해서는 보 다 체계적인 연구가 필요하다.

Abstract

Digital Elevation Models (DEMs) provide vital information to characterize the spatial distribution of geomorphological, hydrological, and ecological processes over the landscape. In addition to the overall accuracy related to the construction of a DEM, the optimal grid resolution is one of main technical issues when a DEM is used to model land surface processes. Optimal grid resolution issues have largely been treated as a trade-off between the amount of information derived from a DEM and its cost of storage and processing. It is necessary, however, to approach this issue from the perspectives of whether the constructed DEM represents appropriate geomorphological characteristics. This paper aims to identify the optimal grid resolution for the DEM derived from the 1:5,000 digital topographical map of Korea. We first identified the characteristics of three terrain parameters (slope angle, upslope constributing area, surface curvature) with the change of grid size, and then applied semivariogram analyses to identify the spatial structure of these parameters. The increase of grid size is corresponding with the decrease of slope angle, the increase of upslope contributing area, and the increase of variance of surface curvature. The range and other geostatistical parameters indicate that the 10m grid resolution is the best grid size to describe geomorphological processes at the study area. When the grid resolution is smaller than 10m, the microvariance and interpolation errors increase, which gives detrimental effects to interpret geomorphological processes from the constructed DEM. On the other hand, the grid size larger than 10m is losing significant amount of geomorphological information due to the ‘smoothing effect’ of the DEM.

참고문헌 (33)

  1. 김연준·, "“DTED와 1 000 수치지형도에 의한 격자 DEM의 지형매개변수 비교”", 5(3), pp.19-~32. (2002)
  2. 김화환, "“수치고도모형의 정확도 향상방안에관한 연구”" (2000)
  3. 박수진, "“생태환경특성 파악을 위한 지형분류법의 개발”", 39(4) (2004)
  4. 양인태, "“수문해석을 위한 DEM에의한 지형의 경사도분석에서 격자크기의영향”", 15(2), pp.221~230 (1997)
  5. 이근상, "“GSIS 환경에서 DEM의 정확도 분석 및 해상도의 영향평가에 관한연구”", 22, pp.583~590 (2002)
  6. 정인주·, "“DEM에의한 지형인자추출에 따른 격자크기의 영향에 관한 연구”", 10(2), pp.67~75 (2002)
  7. A. E, "“Determination of optimumsampling interval in grid digital elevationmodels", pp.323~330 (1987)
  8. Bloschl,G, "Scale issuesin hydrological modellinga review”", 9, pp.313~330 (1995)
  9. Burrough\,P.A, "Principles of Geographical Information Systems" (1998), Oxford University Press
  10. Lloyd,C.D, "“Scale andthe spatial structure of landform optimisingsampling strategies with geostatistics”", pp.17~ (2002)
  11. Conrad. O, "DiGem-Software for digitalelevation model." (1998), University ofGoettingen
  12. M.C, "amodel of flow over hillslopes for computationof contributing and dispersal area”", pp.1681~1692 (1994)
  13. Desmet, P.J.J, "“Comparisonof routing algorithms for digital elevationmodels and their implications forpredicting ephemeral gullies”", 10, pp.311~331 (1996)
  14. Deutsch, "“Calculating catchment areawith divergent flow based on regulargrid”", pp.413~, Oxford University Press
  15. Gibson,C, "Scaling Issues in the Social Sciences", (1) (1998), IHDP
  16. Hollings, "geometry and dynamics of ecosystems”", ecological mo(graphs), pp.447~502 (1993)
  17. Hutchinson,M.F, "Digitial elevation models and representation of terrain shape”, In: J.P. Wilson and J.C. Gallant (Editors), Terrain Analysis: Principles and Application", pp.29~50 (2000), John Wiley andSons
  18. Kirkby,M.J, "“Scaling upprocess and models”", 15, pp.391~396 (1996)
  19. Meisel,J. E, "“Scaledetection in real and artificial landscapesusing semivariance analysis”", 13, pp.347~362 (1998)
  20. Moore, "Environmental Modeling with GIS", Oxford University Press
  21. O’Callaghan, "“Theextraction of drainage networks fromdigital elevation data”", pp.323~344 (1984)
  22. O’Loughlin, "“Prediction of surfacesaturation zones in natural catchments bytopographic analysis”", pp.794~804 (1986)
  23. Park, S.J.,, "“Sensitivity of SpatialResolution and Flow Routing Algorithm toPredict the Spatial Distribution of SoilProperties”", (v) (2003)
  24. Quinn, P.F.,, "The ln(A?tan?() index:how to calculate it andhow to use it within TOPMODELframework”", 9, pp.161~182 (1995)
  25. Quinn, "“The prediction ofhillslope flow paths for distributedhydrological modelling using digital terrainmodels”", pp.59~79 (1991)
  26. Russo, "“A theoreticalstudy of the estimation of the correlationscale in spatially-variable fields", pp.1257~1268 (1987)
  27. Tarboton, D.G, "“A new method for thedetermination of flow directions andupslope areas in grid digital elevationmodels”", 33, pp.309~319 (1997)
  28. Webster, "StatisticalMethods in Soil and Land Resource Survey" (1990), Oxford University Press
  29. Wilson,J.P, "“Digital Terrain Analysis”, In: Wilson J.P. and Gallant J.C. (eds.), Terrain Analysis: Principles and Application,", pp.1~27 (2000), John Wileyand Sons
  30. Wilson, J.P, "“Effect of data source andflow routing method on computedtopographic attribute””, In: Wilson J.P. and Gallant J.C. (eds.), Terrain Analysis: Principles and Application,", pp.133~161 (2000), John Wileyand Sons
  31. Wise, S.,, "“Assessing the quality forhydrological applications of digitalelevation models derived from contours”", 14, pp.1909-~1929. (2000)
  32. D.M, "“Effects ofdigital elevation model and map scale anddata resolution on a topography-basedwatershed model”", pp.3041~3052 (1994)
  33. Zevenbergen L.W, "“Quantitative analysis of land surfacetopography”", pp.47~56 (1987)

관련 논문AI추천

한반도의 지형패턴 분류를 위한 최적변수 설정에 관한 연구탁한명한국지형학회 · 한국지형학회지2014 · 제21권 제1호우리나라 산지의 형태적 특성과 산지분류에 관한 연구박선엽, 탁한명한국지형학회 · 한국지형학회지2017 · 제24권 제1호지형계측 기법을 적용한 지형분류김남신, 이민부한국지형학회 · 한국지형학회지2004 · 제11권 제4호지형패턴(Geomorphons)을 이용한 새로운 지형분류방법김동은, 성영배, 손학기, 최광희한국지형학회 · 한국지형학회지2012 · 제19권 제4호수치고도모델을 이용한 북한지역의 지형분석김남신, 이민부, 최한성한국지형학회 · 한국지형학회지2004 · 제11권 제1호지형분류를 이용한 산지 토양 예측가능성박수진, 정관용한국지형학회 · 한국지형학회지2015 · 제22권 제3호

이 간행물의 다른 논문 (10건)

미원천 하성단구의 토양특성강영복, 김은주pp. 1-12GIS 기반 베이지안 예측모델을 이용한 보은지역의 산사태 취약성 분석지광훈, 박노욱, CHUNG, Chang-Jo F., 장동호, 김만규pp. 13-24유량-탁도 관계를 이용한 산지 소하천에서의 토사유출량 산정에 관한 연구박종관, 양동윤, 김주용, 김진관pp. 25-36토양피침식력(K-factor)의 다양성-자연강우에서의 토양침식구 실험을 통하여-김진관, 양동윤, 김주용pp. 37-46기반암 하상 하천에서의 퇴적물 특성 변화에 대한 연구-스코틀랜드의 River Etive를 사례로-김종연pp. 47-62
원문 보기