GIS를 이용한 유역분석

1. 기초 공간 분석

• 유역 단위를 선발·추출하기 위해서는 지리정보체계(Geographic information system, GIS)프로그램을 활용하는 방식과 수치지형도를 분석하여 계류를 중심으로 능선간의 연결로 유역을 구분하는 방식 등으로 다양함
• 지리정보체계(GIS) 프로그램을 활용한 유역분석은 주로 ArcGIS, Qgis, Global Mapper 등 다양한 유·무료 프로그램을 사용하고 있음
• 기초 공간 분석을 위한 면적범위는 사업계획부지 반경 1Km 이상을 대상으로 분석을 실시

 

1) 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network, TIN) 생성

• 불규칙 삼각망 자료는 수치 지면 자료를 이용하여 불규칙삼각망을 구성 및 제작한 3차원 자료를 말하며, TIN을 활용하여 특정 지점에서 고도, 경사도(slope), 향(aspect)분석을 할 수 있어 유역의 선정, 경사분석 등에 활용
• 수치지형도(*.dxf)에서 등고선 및 표고점을 추출)

 

불규칙삼각망 생성 관련 주요 레이어 코드

구분	주요내용
표고점	표고점(F0027217), 삼각점(H0027311), 수준점(H0027312)
등고선	(볼록지)주곡선(F0017111), (볼록지)계곡선(F00171114), (오목지)주곡선(F0017121), (오목지)간곡선(F0017122) 등

 

• 추출된 등고선 및 표고점을 활용하여 불규칙삼각망(TIN)을 생성

TIN 생성 결과 예시

 

2) 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM) 생성

• 수치표고모델은 불규칙삼각망자료를 이용하여 격자형태로 제작한 지표모형으로서 지형의 위치에 대한 표고를 일정한 간격으로 배열한 수치정보를 말하며, DEM은 경사방향, 경사도, 3차원 투시도 등의 지형특성을 표현하는 모델로서 유역의 선정, 경사분석, 보호대상 범위설정 등에 활용
• 불규칙삼각망(TIN)을 이용하여 수치표고모델(DEM)을 생성

DEM 생성 결과 예시

 

2. 산지유역분석

• 유역 단위 추출을 위해 사용되는 주요 프로그램으로는 기초 공간 분석 프로그램으로 언급된 ArcGIS, Qgis, Global mapper 등의 다양한 유·무료의 범용 프로그램을 사용하고 있으며, 구동방식은 대부분 DEM을 이용한 방식이나, 분석과정은 프로그램별로 차이가 있음
• 공간정보를 활용한 다양한 유역 단위 추출방식들 중에서 ArcGis의 Arc Hydro Tools을 이용한 분석방식을 예시로 제시하였으며, 분석 프로그램별 이해도를 높인 후 분석 프로그램을 선택하여 운용해야 함

 

1) Fill Sinks

• Sink는 흐름방향도(Flow Direction) 계산시 8개의 유효한 값들 중 하나로 할당되지 못하여 흐름방향을 알 수 없는 셀 또는 연결된 셀들의 집합을 말함
• Sinks가 있는 DEM은 흐름방향도(Flow Direction) 생성시 오류를 발생시키므로 흐름방향도(Flow Direction)분석에 사용되는 DEM은 Sinks가 제거된 DEM이 필요함

Sinks 개념

 

2) 흐름방향도(Flow Direction)

• 흐름방향도는 격자의 방향값을 갖는 유수의 방향을 8방위로 정하고, 하나의 격자를 중심으로 인접 격자의 고도값을 비교하여 가장 낮은 고도값을 가진 격자의 방향으로 흐름의 방향이 정해지며, 각 격자로부터 최고경사가 발생하는 방향의 방향값을 지니게 된 후, 각 격자의 흐름을 표시

Flow Direction 개념

 

3) 흐름 누적량(Flow Accumulation)

• 흐름 누적량기능은 각 셀의 누적가중치를 이용하여 누적 흐름을 계산하며, 만약 가중치 래스터가 없을 경우, 각 셀은 1의 가중치가 적용
• 높은 흐름누적값을 가진 셀 등은 흐름이 집중된 지역이고, 하도(Stream Channel)를 추출할 때, 흐름 누적삾이 0인 셀들은 주변보다 높은 지형으로 산등성 추출에 사용

Flow Accumulation 개념

 

4) 하천 정의(Stream Definition)

• 흐름 누적(Flow Accumulation)의 값을 이용, 하천을 정의하는 과정으로 임계값의 범위는 사업규모 및 산지 지형에 따라 달라지며, 임계값이 커질수록 유역의 규모는 커지고, 큰 하천만 드러남
• 소규모 개발사업 및 소유역 분석시 5ha 기준으로 분석하나, 현지를 반영하지 못하거나 현저하게 상이할 시 1ha 기준으로 추가 분석

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5) 하천차수 지정(Stream Segentation)

• 하천 정의(Stream Segmantation)에서 정의된 하천을 구간별, 유역별로 분리하는 과정

하천 정의 결과 예시

 

6) 하천 유역 생성(Catchment Grid Delineation)

• 흐름방향도(Flow Direction)와 하천차수 지정(Stream Segmentation)결과를 이용하여 유역을 구분·생성하는 과정

하천 유역 생성 예시

 

7) 유역 라인 생성

• 하천 유역 생성(Catchment Grid Delineation)을 통해 생성된 유역 결과물은 래스터자료이므로 백터자료(Polygon)로 변환하여 선형자료(Polyline)로 변환

유역 라인 생성 예시

 

8) 산지유역추출

• 생성된 선형이 현지에서 맞춰 제대로 생성되었는지 능선 구분을 검토
• 전용하려는 산지에 영향을 미치는 범위 및 전용하려는 산지가 영향을 미치는 범위를 검토
• 가급적 한 개의 유출구에 한 개의 유역이 분포하도록 선정하며, 한 개의 하천이 전용지를 통과하여 상부에서 어골 형태로 변하는 경우에는 별도의 유역으로 분류
• 하천중심선, 비산림, 선형자료를 함께 검토하여 산지유역을 추출
• 유역 하단부의 지형은 비산림을 포함하거나, 능선이 하천을 교차하는 등의 일치하지 않는 부분이 생길 수 있으므로 편집이 필요

산지유역분석 결과 예시

 

출처 : 재해위험성검토의견서 실무매뉴얼