KR20180000619A - Soil loss evaluation method based GIS - Google Patents

Soil loss evaluation method based GIS Download PDF

Info

Publication number
KR20180000619A
KR20180000619A KR1020160078876A KR20160078876A KR20180000619A KR 20180000619 A KR20180000619 A KR 20180000619A KR 1020160078876 A KR1020160078876 A KR 1020160078876A KR 20160078876 A KR20160078876 A KR 20160078876A KR 20180000619 A KR20180000619 A KR 20180000619A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soil
slope
factor
erosion
soil loss
Prior art date
Application number
KR1020160078876A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤복선
이근상
Original Assignee
(주)해동기술개발공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)해동기술개발공사 filed Critical (주)해동기술개발공사
Priority to KR1020160078876A priority Critical patent/KR20180000619A/en
Publication of KR20180000619A publication Critical patent/KR20180000619A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10Services
    • G06Q50/26Government or public services
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10Services

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

Disclosed is a method to evaluate a soil loss based on a geographic information system (GIS). According to the present invention, the method comprises: a step of using an image classification method (forest-normalized difference vegetation index (NDVI), water area-near infrared band, rice paddy and field-wetting index, downtown (city)-heat infrared band) by each land cover item, such as a downtown, a farmland (rice paddy, field), a forest, a road, a water area, etc., from the latest Landsat image to construct a land cover map used for soil loss analysis; a step of constructing GIS data, such as a land map, a digital elevation model (DEM), etc., to calculate a revised universal soil loss equation (RUSLE) factor required for an RUSLE model; a step of calculating the amount of soil loss (A); and a step of simulating the amount of soil loss of each small area to check the small area weak at the soil loss. Accordingly, the method is used for establishing a soil loss reduction means by using analysis data of the small area weak at the soil loss in addition to the evaluated amount of soil loss of each small area.

Description

GIS 기반 토사유실 평가 방법{Soil loss evaluation method based GIS}{Technical Field} The present invention relates to a method for evaluating a soil loss based on GIS,

본 발명은 GIS 기반 토사유실 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최신 위성영상(landsat 영상)으로부터 도심지, 농경지(논, 밭), 산림지역, 도로, 수역 등의 토지피복(land cover) 항목별 영상분류[산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 농경지(논과 밭)-습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드] 기법을 활용하여 토사유실 분석에 사용되는 토지피복도를 구축하며, 토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도 등의 GIS 자료를 구축하여 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형에 필요한 RUSLE 인자를 계산한 후 토사유실량을 계산하며, 소유역별 토사유실량을 모의하여 토사유실에 취약한 소유역을 검토하는 토사 유실 평가 방법을 개발하여, 평가한 소유역별 토사유실량을 비롯하여 토사유실에 취약한 소유역 분석자료를 사용하여 토사유실 저감대책을 수립하기 위한, GIS 기반 토사유실 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a GIS-based soil loss assessment method, and more particularly, to a GIS-based soil loss evaluation method for estimating a GIS-based soil loss from a landat image by a land cover item such as a downtown area, agricultural land (rice field, field), forest area, road, Image classification [Land-NDVI, water-near-infrared band, agricultural area (rice fields) - wet index, urban area (urban area) - thermal infrared band] is used to construct a land cover map used for soil loss analysis. The GIS data such as DEM (Digital Elevation Model) and the land cover map were constructed to calculate the RUSLE factor needed for the RISLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model. The soil loss was calculated, We developed an evaluation method of soil loss assessment to examine subwatershed vulnerable to loss, and using the analysis of subwatershed vulnerable to soil loss, And to a GIS-based soil loss assessment method for establishing the GIS.

1.1 토사유실 개요1.1 Overview of earth loss

토사유실은 바람이나 강우에 의해 지각을 구성하고 있는 토양이 지표면으로부터 이완, 분리 및 이송되는 일련의 자연적인 과정이다. 이러한 토사유실 과정은 3가지 큰 주제인 에너지, 저항 그리고 보호로 요약할 수 있다(Hudson, 1977). 여기서 에너지는 토사유실에 영향을 주는 강우유출의 잠재성을 의미한다. 토사는 토사자체가 가지고 있는 물리 화학적 특성에 기초하여 다양한 형태로 침식에 저항한다. 토립자로부터의 분리 및 이송에 대한 토사의 저항력은 토사유실의 중요한 변수가 된다. 물의 침투를 촉진시키는 변수들은 유출을 감소시키게 되며, 그 결과 토사유실을 감소시키는 역할을 하게 된다. 토사붕괴를 유발하는 여러 가지 인위적 행위들은 물의 침투를 증대시키기도 하지만 한편으로는 토사표면을 분쇄하고, 침투를 억제하여 유실을 확대시키는 경향도 있다. 토양 형태들은 인위적 영향에 따라 다양하게 반응한다. 점토의 붕괴는 종종 유실을 감소시키는 역할을 하는 반면, 같은 행위라도 사질토의 경우는 유실을 증가시키는 역할을 한다. 토양의 보호는 식생피복의 존재 여부에 따라 좌우된다. 식생은 강우를 직접적으로 차단하며 유출과 관련하여 유출속도를 감소시키는 효과적인 기능을 수행한다(Dissmeyer와 Foster, 1981). 이러한 식생의 강우차단 효과는 식생밀도에 따라 다양하게 나타나며, 추가로 식생조직 역시 토사유실에 영향을 주는 중요한 변수가 된다.Soil loss is a series of natural processes in which soil constituting the crust by wind or rainfall is relaxed, separated and transported from the surface. This process of soil loss can be summarized in three major themes: energy, resistance and protection (Hudson, 1977). Here, energy implies the potential for rainfall runoff, which affects soil loss. The soil is resistant to erosion in various forms based on the physical and chemical properties of the soil itself. The resistance of soil to separation and transport from soil particles is an important parameter of soil loss. Variables that promote water penetration reduce runoff and, as a result, reduce soil loss. Various anthropogenic activities causing soil degradation increase the penetration of water, but on the other hand there is a tendency to crush the surface of the earth and to suppress the penetration and enlarge the loss. Soil forms respond to a variety of anthropogenic influences. The collapse of clay often plays a role in reducing loss, while in the case of sandy soil, it plays a role in increasing loss. The protection of the soil depends on the presence of vegetation cover. Vegetation is an effective function to directly block rainfall and reduce the rate of runoff associated with runoff (Dissmeyer and Foster, 1981). The effect of rainfall blocking on vegetation varies depending on vegetation density, and vegetation structure is also an important factor affecting soil loss.

좀 더 구체적으로 토사유실을 살펴보면, 토사유실은 토립자로부터의 토양입자 분리와 흐르는 물의 매개체를 통한 입자들의 이송이라는 두 가지 분명한 양상으로 구성되어 있다(Hudson, 1977). To be more specific, the sediment loss consists of two distinct aspects: the separation of soil particles from soil particles and the transfer of particles through the medium of flowing water (Hudson, 1977).

토립자의 분리는 도 1에 도시된 바와 같이 빗방울이 지표에 떨어져 충격을 주었을 때 그 물리적 침식과정의 근원이 시작된다(Lal, 1977; Ritter, 1986; Marsh, 1987). The separation of the soil particles begins with the source of the physical erosion process when raindrops fall on the surface as shown in Figure 1 (Lal, 1977; Ritter, 1986; Marsh, 1987).

도 1은 강우 발생하에서 토양의 공극이 늘어나고 빗물의 중력과 동역학 에너지의 결과로 물이 하류로 흘러가는 것을 보여주고 있다. 빗방울은 토양분리의 가장 중요한 매개체가 된다(Morgan, 1981). 일반적으로 단일 강우사상 동안 1 ㎢ 내에 수백만 개의 빗방울이 떨어지며 많은 강우량과 함께 지속적인 강우에 대한 토양의 장시간 노출은 토양의 연약화를 유발하게 된다. 특히, 열대지방의 토양은 생화학적 과정뿐만 아니라 우기나 건기와 같은 기상학적인 요인에 의해서도 영향을 받는다(Lal, 1977).Figure 1 shows that as the pores of the soil increase under the occurrence of rainfall, the water flows downstream as a result of gravity and kinetic energy of the rainwater. Raindrops are the most important mediator of soil separation (Morgan, 1981). In general, millions of raindrops fall within 1 ㎢ during a single rainfall event, and long-term exposure of the soil to continuous rainfall, along with large amounts of rainfall, causes soil softening. In particular, tropical soils are affected not only by biochemical processes but also by meteorological factors such as wet season and dry season (Lal, 1977).

강우는 토양표면을 파괴하는 힘을 가지고 있지만 동시에 토양 압밀을 촉진시키기도 한다(Morgan, 1995). 즉, 강우는 고결화 및 토양붕괴의 매개체 모두로 동시에 작용하게 된다. 강우에 의한 토양의 압밀은 토양상층에서 더욱 뚜렷하게 나타나는데, 이 과정에서 토양덩어리가 분해된 후 다시 정렬되며 건조후에는 강우발생전보다 더욱 토양이 압밀되는 결과를 가져오기도 한다(Morgan, 1995). 지표토양의 붕괴는 많은 지표흐름을 촉진시킬 수 있는 토양침투를 억제하는 주요한 원인으로 지적된다(Morgan, 1995). Rainfall has the power to destroy soil surfaces, but it also promotes soil consolidation (Morgan, 1995). In other words, rainfall acts simultaneously with both cementation and soil decay mediators. Soil consolidation by rainfall is more pronounced in the upper soil layer, which leads to the resolidification of soil masses and subsequent consolidation of soil after drying (Morgan, 1995). The degradation of surface soils is indicated as a major cause of inhibiting soil penetration which can promote many surface currents (Morgan, 1995).

양토와 사질양토는 토양붕괴에 상당히 피해를 받는 토양형태인 반면 토양 유기물과 점토의 결합특성은 토양붕괴로부터의 저항력을 갖는다(Hudson, 1977). 일반적으로, 굵은 입자의 토양은 그것들이 가지고 있는 자중의 결과로 토양분리에 대해 많은 저항을 갖게 된다. 그리고 점토와 유기물은 점착성을 갖는 화학적 힘의 근원인 전하를 갖는 입자들로 구성되어 있으며, 이러한 인력은 빗방울의 힘에 대해 보호벽을 형성한다(Morgan, 1981; 1995).Raw loam and sandy loam is a form of soil that is severely damaged by soil degradation, whereas binding properties of soil organic matter and clay have resistance from soil degradation (Hudson, 1977). In general, coarse-grained soils have much resistance to soil separation as a result of their weight. Clay and organic matter are composed of particles with charge, which is the source of chemical forces of adhesion, and these forces form a protective barrier against the forces of raindrops (Morgan, 1981, 1995).

경사는 강우에 의한 붕괴효과를 평가하는 중요한 변수가 된다(Wischmeier와 Smith, 1978; Morgan, 1981; 1995; Desmet과 Govers, 1996). 경사각의 증가와 함께, 더 많은 토양입자들이 중력의 결과로 하류로 이동하게 되며 이것은 도 1에 도시된 바와 같이 토양입자들이 하류방향으로 이동하는 결과로서 나타난다. 빗방울에 의한 침식은 지표에서 불규칙하게 발생하며 이러한 조건하에서 잎, 뿌리 그리고 바위에 의해 보호를 받는 지역들이 보호받지 않는 지역에 비해 토양침식면에서 많은 차이가 있음을 알 수 있다. 빗방울의 튀김에 의한 침식은 유역의 경계와 같이 볼록한 지형형태를 보이는 부근의 토양을 이동시키는 결정적인 힘의 근원이 된다(Morgan, 1995).The slope is an important parameter for assessing the effect of rainfall on the collapse (Wischmeier and Smith, 1978; Morgan, 1981, 1995; Desmet and Govers, 1996). With increasing tilt angle, more soil particles will migrate downstream as a result of gravity and this will result in soil particles moving in the downstream direction as shown in Fig. The erosion by raindrops occurs irregularly on the surface, and under these conditions, the areas protected by the leaves, roots, and rocks are much different from the unprotected areas in terms of soil erosion. Erosion by raindrop frying is the source of decisive forces that move the surrounding soil in the form of convex terrain, such as the watershed boundary (Morgan, 1995).

도 2는 "침식과정 : 물과 토양입자들의 운동"을 나타낸 도면이다. Fig. 2 is a view showing the "erosion process: movement of water and soil particles ".

지표수흐름은 도 2에 도시된 바와 같이 암편이나 토양을 느슨하게 하면서 하류방향으로 이동시킨다(Wischmeier와 Smith, 1978; Marsh, 1987). 미세한 지형상의 결과로, 지표수의 첨두유량은 종종 빠른 흐름속도에서 많은 양의 물질들을 이동시킬 수 있는 더 높은 동적 에너지를 가진 결과를 보인다. 지표흐름은 도 2에 도시된 바와 같이 두가지 분명한 패턴인 interrill 침식과 rill침식으로 구분된다(Ritter, 1986; Morgan, 1995). rill 침식의 진보된 단계의 형태는 gully로서 이것은 그림 3.2와 같이 침식이 상당히 진행된 지형에서 눈에 띄게 나타나는 형태들이다(Ritter, 1986; Marsh, 1987). 지표하수는 도 2와 같이 sapping이라고 하는 결과로서 나타낼 수 있다. sapping이 발생하는 곳에서 지표토양은 지표흐름에 더욱 더 큰 피해를 줄만큼 느슨해진다(Marsh, 1987).The surface water flow moves the rock or soil loosely, as shown in Figure 2, in the downstream direction (Wischmeier and Smith, 1978; Marsh, 1987). As a result of fine topography, peak flow rates of surface water often result in higher dynamic energies that can transfer large quantities of material at high flow rates. The surface flow is divided into two distinct patterns, interrill erosion and rill erosion, as shown in Figure 2 (Ritter, 1986; Morgan, 1995). The form of the advanced stage of rill erosion is gully, which is a noticeable form in erosion-prone terrains as shown in Figure 3.2 (Ritter, 1986; Marsh, 1987). The surface sewage can be expressed as a result of sapping as shown in Fig. Where sapping occurs, surface soils become loose enough to cause even greater damage to surface flow (Marsh, 1987).

자연에서 식생이 안정화되었는가 하는 것은 침식이 토지형태를 변경할 수 있는 속도에 영향을 미치는 중요한 요소가 된다(Chonghuan과 Lixian, 1992). 토지피복은 농지나 혹은 산림의 수관 아래에 존재하는 토사의 이동을 억제하는 중간 매개체로서 중요한 역할을 한다. 결과적으로 어떤 조건하에서 식생의 부재는 토양입자를 빠르게 이동시키는 결과를 초래하게 되며, 따라서 식생의 역할은 물리적이고 생물학적인 배경을 두고 논의될 수 있다. 물리적인 관점에서, 식생은 차단과정을 통해 강우에 따른 동역학적 에너지의 완충지역 역할을 수행하게 된다(Wischmeier와 Smith, 1978; Dissmeyer와 Foster, 1981). 따라서, 강우차단은 토양과 빗방울이 접촉하기 전 식물에 의한 강우의 중간매개체 역할로써 표현되며 이를 통해 강우에너지를 상당부분 저감할 수 있기 때문에 토사유실을 저감하는 효과가 있다(Ondro 등, 1995).Whether or not vegetation has stabilized in nature is an important factor affecting the rate at which erosion can change landforms (Chonghuan and Lixian, 1992). Land cover plays an important role as an intermediary medium for restraining the movement of the soil which exists under agricultural or forest water culverts. As a result, the absence of vegetation under certain conditions will result in the rapid transfer of soil particles, and thus the role of vegetation can be discussed in terms of physical and biological background. From a physical point of view, vegetation can act as a cushioning buffer for kinetic energy due to rainfall through interception (Wischmeier and Smith, 1978; Dissmeyer and Foster, 1981). Therefore, rainfall interruption is expressed as the intermediate mediator role of rainfall caused by the vegetation before the contact between the soil and the raindrops, thereby reducing rainfall energy significantly, thereby reducing soil loss (Ondro et al., 1995).

강우차단은 식종, 수관밀도 그리고 인위개변적 활동정도의 결과에 따라 다양한 형태로 나타난다. 잎면적지수(LAI; Leaf Area Index)는 서로 다른 식생들의 차단능력을 비교하는 중요한 지표가 되는데, 여기서 LAI는 식생에 의해 덮여진 총지표면적에 대한 잎이 점유하고 있는 면적이 된다(Marsh, 1987). 지표피복 뿐만 아니라 수관밀도 또한 강우차단에 매우 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다(Wischmeier와 Smith, 1978).Rainfall interception appears in a variety of forms depending on the results of animal species, water density and degree of anthropogenic activity. Leaf Area Index (LAI) is an important indicator for comparing the barrier capacity of different vegetation, where LAI is the area occupied by leaves on the total surface area covered by vegetation (Marsh, 1987) . In addition to land cover, the density of water pipes is also known to have a very large impact on rainfall interception (Wischmeier and Smith, 1978).

식생피복은 종류에 따라 토양을 안정화하는 데에 많은 차이를 가져온다. 잔디의 미세한 뿌리조직 그리고 잔디와 유사한 식물들은 잎이 넓은 식물들과 비교할 때 토양의 안정화에 많은 역할을 한다는 연구가 있다(Wischmeier와 Smith, 1978; Dissmeyer와 Foster, 1981; Morgan, 1981). 또한, 미세한 뿌리조직들은 빗방울이나 지표수 흐름과 같은 침식에 대한 억제역할을 하도록 토양입자를 결속시키는 기능을 한다. 형태론적 의미로 볼 때, 이러한 뿌리들은 밀집되어 있고 회선처럼 말려 있으며 종종 중간토층을 연속적으로 연결해주는 역할을 한다(Ondro 외, 1995). 반대로 열대지방의 콩과 사탕수수와 같이 풀로 구성된 식생들은 뿌리가 매우 적어서 토양이 토양침식에 취약한 결과를 가져오게 된다(Ondro 외, 1995).Vegetation coverings make a lot of difference in stabilizing the soil depending on the species. Studies have shown that grass-like roots and grass-like plants play a major role in soil stabilization compared to leafy plants (Wischmeier and Smith, 1978; Dissmeyer and Foster, 1981; Morgan, 1981). In addition, fine roots function to bind soil particles to act as inhibitors against erosion such as raindrops and surface water flow. From a morphological point of view, these roots are densely packed, curled like a line, and often serve as a continuous connection of the middle soils (Ondro et al., 1995). Conversely, vegetation, such as tropical soybeans and sugar cane, has very low roots and results in soil vulnerable to soil erosion (Ondro et al., 1995).

뿌리는 토양조직을 변화시키며 침투속도에도 직접적인 영향을 준다(Marsh, 1987). 토양침투속도는 토지피복, 기후조건 그리고 토양조직에 기초하여 시간에 따라 변하는 식생피복의 형태나 밀도와 같은 일련의 동적 매개변수에 의해 지배된다(Wischmeier와 Smith, 1978). 식생피복은 보통 농사주기, 목축 그리고 산림과 같은 인위적 활동에 의해 영향을 받는다. 뿌리조직은 강우나 지표유출 등이 자연스럽게 토양에 침투되도록 많은 토양공극을 생성해 주는 역할도 수행한다(Morgan, 1981). 아울러 식생은 굴을 파고 사는 동물들에게 삶의 터전을 제공해주며 그러한 동물들이 판 굴을 통해 물이 토양에 쉽게 침투되어 대규모 토사유실 및 산사태 발생의 원인이 되기도 한다(Hudson, 1977).Roots change the soil texture and have a direct impact on penetration rate (Marsh, 1987). The rate of soil penetration is governed by a series of dynamic parameters such as the shape or density of vegetation cover that varies over time based on land cover, climatic conditions and soil texture (Wischmeier and Smith, 1978). Vegetation cover is usually affected by anthropogenic activities such as agriculture, livestock, and forests. Root tissues also play a role in generating a lot of soil pores so that rainfall and surface runoff can naturally penetrate the soil (Morgan, 1981). In addition, vegetation provides a source of life for the animals that live in oysters, and such animals can easily penetrate the soil through the oysters and cause massive soil loss and landslides (Hudson, 1977).

산림수관의 존재는 건기 동안에 유출을 증가시켜줄 뿐만 아니라 많은 강우사상 동안에는 첨두유량을 감소시켜 주는 역할도 한다. 열대우림들은 많은 양의 비를 차단해주는 상당히 큰 잎면적지수(LAI)를 갖는다. 이러한 식생들은 안개의 형태로 수분을 흡수하고 증발산을 하게 되며, 증발산된 강우는 다시 침식강우로써 지표에 내리게 된다. 건강한 열대우림은 우기의 침식성 강우로부터 토양을 보호해 줄뿐만 아니라 건기 동안에도 피해를 최소화 해준다(Lal, 1977).The presence of forest water pipes not only increases runoff during the dry season, but also reduces peak flow during many storm events. Rainforests have a significantly larger leaf area index (LAI) that blocks large amounts of rain. These vegetation absorb water in the form of fog and evapotranspiration, and the evapotranspiration falls again to the surface as erosion rainfall. Healthy rainforests not only protect the soil from erosive rainfall during the wet season, but also minimize damage during the dry season (Lal, 1977).

그러나, 농업활동으로 산림이 훼손되면서 이러한 자연적인 보호벽이 파괴되었다. 농업이 생계인 많은 열대지역에서는 물을 이용한 농업형태가 지배적이다. 비가 오는 몇 달 동안, 옥수수와 콩 경작지는 산림이나 잡초로 뒤덮이게 되며 농부들은 이러한 잡초와 같은 지표식물을 태운 후 농사를 시작한다. 이러한 활동들은 우기동안 토양을 보호해 주는 모든 토양보호 피복을 실질적으로 제거하는 결과를 가져온다. 추가로 쟁기질이나 파종과 같은 인위적 행태들도 토양표면을 변화시키게 되며, 여러가지 농업형태들은 토양에 대한 침식경향을 증가시키거나 감소시키는 역할을 할 수 있다는 많은 연구들이 있다(Wischmeier와 Smith, 1978; Dissmeyer와 Foster, 1981).However, these natural protection walls were destroyed as the forests were damaged by agricultural activities. In many tropical regions where agriculture is a livelihood, water-based agriculture is dominant. During the rainy months, corn and soybean cultivated lands are covered with forests and weeds, and farmers start farming after picking up weed-like surface plants. These activities result in the substantial removal of all soil protection coatings that protect the soil during the rainy season. In addition, there have been many studies that artificial behaviors such as plowing and planting have also changed the surface of the soil, and that various forms of agriculture can play a role in increasing or decreasing the erosion tendency to soil (Wischmeier and Smith, 1978; Dissmeyer And Foster, 1981).

1.2 토사유실모형의 종류와 선정1.2 Type and selection of soil loss model

1.2.1 개요 1.2.1 Overview

토사유실모형에서 GIS가 중요한 것은 침식결과를 묘사하고 예측하기 위해 필요로 하는 방대한 양의 자료를 저장하고 관리할 수 있다는 것이다. 비록 자료를 저장하고 관리하는 것에는 여러 가지 도구들이 많이 있겠지만, GIS는 시공간 자료를 저장하고 관리하는 점에서 그것들과는 구별된다(Burrough 등, 1988). 토사유실모형에서, GIS의 활용은 유역내에서 토사유실 잠재성과 관련된 시공간적 패턴 연구를 가능하게 해 주었다(Hickey 등, 1994). 토지이용 변화에 따른 반응패턴을 살펴봄으로서 적절한 토양보존대책을 수립할 수가 있다(Laflen 외, 1991).In GIS models, GIS is important because it can store and manage vast amounts of data needed to describe and predict erosion outcomes. Although there are many tools to store and manage data, GIS is distinguished from others in terms of storing and managing spatio-temporal data (Burrough et al., 1988). In the soil loss model, the use of GIS enabled the study of spatio-temporal patterns related to the potential for soil loss in the watershed (Hickey et al., 1994). Appropriate soil conservation measures can be established by looking at the response patterns of land use changes (Laflen et al., 1991).

GIS를 이용한 모형화는 토사유실 연구에서 공간적으로 추론된 복잡한 자료를 중첩하도록 해 주었다(Burrough 외, 1992). 이러한 중첩기능은 특수한 모형의 요구조건에 기초한 다양한 형식을 가정할 수 있다. 토사유실과 관련된 간단한 조작에서부터 복잡한 기능에 이르기까지는 GIS 환경을 통해 수행될 수 있다. 또한, GIS는 3차원 지형정보를 해석하기에 유용하며, 특히 DEM 생성은 침식모형의 수문학적 인자로서 간주되어지는 경사각과 경사길이 등을 계산하는데 이용된다(Desmet과 Govers, 1996). Kuhkman 등(1994)은 ANSWERS(Areal Nonpoint Source Watershed Environmental Response Simulator)와 WEPP(Water Erosion Prediction Project)와 같은 새로운 토사유실 예측모형의 특성을 가진 막대한 양의 자료를 성공적으로 수행하기 위해 GIS를 이용하였다. Modeling using GIS has enabled the overlapping of complex spatial inferred data in soil loss studies (Burrough et al., 1992). These overlapping functions can assume various forms based on the requirements of a particular model. From simple operations related to soil erosion to complex functions can be performed through the GIS environment. In addition, GIS is useful for interpreting 3D terrain information, and in particular, DEM generation is used to calculate the inclination angle and slope, which are considered to be the hydrological factors of the erosion model (Desmet and Govers, 1996). Kuhkman et al. (1994) used GIS to successfully carry out massive quantities of data with characteristics of new soil erosion prediction models such as ANSWERS (Areal Nonpoint Source Watershed Environmental Response Simulator) and WEPP (Water Erosion Prediction Project).

이전의 기법으로는 쉽게 얻지 못했던 결과들을 GIS를 수행함으로써 생성할 수 있다고 하는 인식이 확산되었고, GIS는 사용자의 의사결정에 도움을 주었으며 사용된 자료의 양과 질을 그대로 반영하는 도구라는 사실도 알게 되었다. 이와 같이 적절한 토사유실 모형에 맞는 자료수집과 운영이 모형화의 최종 정확도에 영향을 미치게 된다(Barfield 외, 1989). GIS는 전세계적으로 토사유실에 대한 시공간적 특성을 모형화 하는 도구로서 크게 인기를 얻고 있다(Burrough 외, 1992).It is also recognized that GIS is a tool that helps user decision making and reflects the quantity and quality of the data used. . Data collection and operation for such an appropriate soil loss model will affect the final accuracy of the modeling (Barfield et al., 1989). GIS is gaining popularity as a tool for modeling the spatio-temporal characteristics of soil loss around the world (Burrough et al., 1992).

자료관리 도구로써 GIS를 사용할 때 기존에 이미 구축한 데이터베이스 및 자료관리시스템과 함께 연동하여 사용할 수 있다. 다만, 토사유실 평가 연구에서 GIS 자료를 이용할 경우, GIS 자료의 신뢰성과 정확도가 확보된다면 토사유실모형과 연계하여 신속하고 정확한 분석이 가능하게 된다.When using GIS as a data management tool, it can be used in conjunction with existing database and data management system. However, if the reliability and accuracy of the GIS data are secured by using the GIS data in the soil loss assessment study, it is possible to perform a quick and accurate analysis in connection with the soil loss model.

1.2.2 토사유실모형의 종류1.2.2 Types of soil loss models

1) 개요1) Overview

유역에서 토사유실 과정을 이해하기 위해 적절한 모형을 선정할 때, 그 모형에 입력되는 자료의 유용성과 축척이 결정적인 요소가 된다(Lo 외, 1992). 입력자료가 명확하게 주어지는 경우에 최적의 기능을 수행할 수 있도록 모형을 유도해야 한다. 이러한 모형은 크게 경험적 모형과 결정론적 모형으로 구분할 수 있다. When choosing the appropriate model to understand the process of soil erosion in a watershed, the usefulness and scale of the data entered into the model is a decisive factor (Lo et al., 1992). If input data is given clearly, the model should be derived so that it can perform the optimal function. This model can be divided into empirical model and deterministic model.

경험적 모형은 개념적 또는 이론적 배경 없이 경험적인 자료를 통해 유도된다(Barfield 외, 1989). 경험적 모형은 합리적인 데이터베이스가 구축됐을 때 변수들간의 중요한 통계적 관계에 기초한다(Morgan, 1995). 그러므로, 경험적 모형은 가장 그럴듯한 최적 결과물을 생성해 내고, 주어진 자료의 범위내에서는 의미있는 결과를 가져오지만 자료의 범위를 벗어나는 곳에 적용하기에는 다소 무리가 있다(Morgan, 1995). Empirical models are derived through empirical data without conceptual or theoretical backgrounds (Barfield et al., 1989). Empirical models are based on important statistical relationships between variables when a rational database is constructed (Morgan, 1995). Therefore, the empirical model produces the most plausible optimal results and yields meaningful results within the range of the given data, but is somewhat difficult to apply to areas outside the data range (Morgan, 1995).

또 다른 모형인 결정론적 모형은 물리적인 관계로부터 얻어진 이론적 배경과 수식을 기본으로 하고 있다(Barfield 외, 1989). 결정론적 모형은 침식과정을 수학적인 관계를 기본으로 하여 수치적인 결과물을 산출한다(Barfield 외, 1989). 모형을 선정하는 판단 기준으로는 자료의 이용가능성, 사용 목적 그리고 규모 등을 들 수 있다. Another model, deterministic model, is based on theoretical background and formulas derived from physical relationships (Barfield et al., 1989). The deterministic model yields numerical results based on mathematical relations of erosion processes (Barfield et al., 1989). The criteria for selecting the model are the availability of the data, the purpose of use, and the size of the data.

토사유실 모형 각각의 목적을 인지하는 것이 중요하며, 현장보존활동에 필요한 실용적인 해결책을 찾을 때에는 경험적 모형을 대체로 사용하고, 반면에 토사유실 과정에 대한 전반적인 이해를 위해서는 결정론적 모형이 더 유용하다(Hudson, 1981). It is important to recognize the purpose of each soil loss model, and a heuristic model is generally used when finding practical solutions for field conservation activities, whereas a deterministic model is more useful for an overall understanding of soil loss processes (Hudson , 1981).

2) 토사유실 모형의 종류2) Types of soil loss models

토사유실 모형은 범용토양손실공식(USLE)과 같은 단일경사에서의 토사유실을 계산하는 것으로부터 유역에서의 토사유실 및 퇴사를 연구하는 방향으로 전환되었다. 이러한 전환이 의미하는 바는 의사결정에 적용될 수 있도록 좀 더 보편화하여 침식과정을 설명할 필요가 있다는 것이다. 더 나아가, 이러한 전환은 경험적 토양 침식 모형에서 결정론적 모형으로의 전환을 의미하기도 한다(de Roo 외, 1989). 최근 결정론적 토사유실 모형은 2가지 방향인 집중형과 분산형 인자로 나누어진다. 유역에 적용시켜보면, 결정론적 집중형 모형은 침식에 기여하는 힘에 대한 유역의 전반적인 반응을 평가한다. 반면에 분포형 모형은 공간적으로 변화가 많은 침식과정에서의 면적 분포에 관여하는 정보를 유지하고 관리한다(de Roo 외, 1989).The soil loss model has been shifted from studying soil loss in a single slope, such as the Universal Soil Loss Formula (USLE), to studying soil loss and retirement in the watershed. The implication of this transition is that it is necessary to explain the erosion process to be more generalized so that it can be applied to decision making. Furthermore, this transition also implies a transition from an empirical soil erosion model to a deterministic model (de Roo et al., 1989). Recently, deterministic soil loss models are divided into two types, concentrated and decentralized factors. When applied to watersheds, the deterministic concentration model assesses the overall response of the watershed to the forces contributing to erosion. On the other hand, the distributed model maintains and manages information related to the area distribution in the spatially varying erosive processes (de Roo et al., 1989).

집중형 모형과 분포형 모형 중에서 연구를 위해 적절한 모형을 선정할 경우 연구목표와 목적을 충분히 고려하여 선정해야 한다. When selecting the appropriate models for the study among the centralized and distributed models, the research objectives and objectives should be carefully selected.

가. RUSLE end. RUSLE

RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형의 전신은 USLE 모형으로써 Wischmeier와 Smith(1965)에 의해 대규모 지역을 대상으로 처음 고안되었다가 1978년 오늘날의 식으로 다시 발표되었다(Wischmeier & Smith, 1978). USLE 모형은 농업에 활용하기 위해 설계된 것으로 농부들이 개별 구획에 대한 토사유실을 계산하고 보존계획의 이용을 기반으로 하여 토사유실에서의 모형변화를 예측할 수 있도록 만들어졌다(Wischmeier와 Smith, 1978; Wall 외, 1978). USLE 모형은 경험에 기초한 모형이며 구획규모에 따라 기능이 수행되도록 설계되었다. USLE 모형과 RUSLE 모형 모두 같은 인자를 기반으로 하고 있으며 전체 토양손실을 계산하기 위해 두 개 이상의 인자를 조합하게 된다. The whole body of the RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model was first devised by Wischmeier and Smith (1965) as a USLE model for a large area, and then re-published in 1978 (Wischmeier & Smith, 1978). The USLE model is designed to be used for agriculture and is designed to allow farmers to estimate soil loss for individual compartments and to predict changes in soil loss from the use of conservation plans (Wischmeier and Smith, 1978; Wall et al. , 1978). The USLE model is an empirical model and is designed to perform functions according to the size of the compartment. Both USLE and RUSLE models are based on the same factor and combine two or more factors to calculate the total soil loss.

1970년대 USLE 모형이 나왔을 때, USLE 모형은 침식과정에 대한 더 많은 이해를 위해 변화를 겪고 발전되어졌다(Laflen 외, 1991). 초기에 USLE 모형은 더 많은 예측기능뿐만 아니라 토사유실과정의 일부로서 퇴사를 통합할 필요성을 갖도록 변화되었다. USLE 모형이 ‘비범용적'이라는 비평적인 연구가 많아 Renard 외(1991)에 의해 RUSLE 모형이 개발되었다. USLE 모형을 개발하고 적용하기 위해 사용된 경험적 자료를 기반으로 하여 RUSLE 모형은 많은 진보가 이루어졌고 기능이 향상되었다(Renard 외, 1991). RUSLE 모형에서는 침식사면의 길이인자 L과 경사인자 S를 별도로 간주함으로써 더 정확한 LS 인자를 만들어내어 복잡한 지형조건에서 적합하게 이용될 수 있게 되었다(McCool 외, 1987; Renard 외, 1997). When the USLE model came out in the 1970s, the USLE model underwent change and development for a better understanding of the erosion process (Laflen et al., 1991). Initially, the USLE model has been changed to have more predictive functions as well as the need to integrate retirement as part of the soil erosion process. The RUSLE model was developed by Renard et al. (1991) because there are many criticisms that the USLE model is 'extraordinary'. Based on the empirical data used to develop and apply the USLE model, the RUSLE model has made much progress and improved its function (Renard et al., 1991). In the RUSLE model, the length factor L and the slope factor S of the erosion slope are regarded separately, making it possible to use the LS factor more appropriately in complicated terrain conditions (McCool et al., 1987; Renard et al., 1997).

Figure pat00001
(1)
Figure pat00001
(One)

여기서, A는 침식에 의한 연 평균 토사유실량이며, R은 강우침식인자로써 강우강도와 강우에너지를 나타낸다. 그리고, K는 토양침식인자로써 일정한 조건에서 토양이 침식되기 위한 민감도를 나타내며, LS는 침식사면의 길이인자(L)와 경사인자(S)의 조합이다. 또한 C는 식생피복인자이며 이전의 토지이용, 수관, 지표피복, 표면의 거칠음 정도와 습윤상태에 따른 연간 계절별 토양손실 비율을 나타내며, P는 경작인자로 경작기술, 경작형태, 가축 방목 그리고 도로공사 등을 고려하게 된다.Where A is the annual average soil loss due to erosion and R is the rainfall erosion factor indicating rainfall intensity and rainfall energy. K is a soil erosion factor and indicates sensitivity for soil erosion under certain conditions. LS is a combination of length factor (L) and slope factor (S) of erosion slope. C is a vegetation cover factor and represents the annual seasonal soil loss ratio according to the previous land use, water pipe, surface cover, degree of surface roughness and wetting condition, and P is a tillage factor such as tillage technique, cultivation type, And so on.

USLE 모형이 농업용으로 개발된 반면에, RUSLE 모형은 '유역'에 적용할 수 있도록 다양한 시나리오하에서 개발되었다(Chakroun 외, 1993). RUSLE 모형을 사용하는 이유중 하나는 원격탐측 자료를 효과적으로 조합하여 사용할 수 있다는 것이다(Chakroun 외, 1993). 또한, RUSLE 모형은 GIS 자료처리시스템에서 필요로 하는 자료의 호환성을 생각할 때 많은 장점을 가지고 있으며, 특히, 유역에 적용시 GIS와의 통합이 쉽고 기능적인 면을 이해하고 사용하기 쉽게 된다(Hickey 외, 1994).While the USLE model was developed for agriculture, the RUSLE model was developed under various scenarios to be applied to 'watershed' (Chakroun et al., 1993). One of the reasons for using the RUSLE model is that they can effectively combine the use of telemetry data (Chakroun et al., 1993). In addition, the RUSLE model has many advantages when considering the compatibility of the data required by the GIS data processing system, especially when it is applied to the watershed, it is easy to integrate with the GIS, and it is easy to understand and use functional aspects (Hickey et al. 1994).

격자 기반 GIS와 조합하여 사용시, RUSLE 모형은 격자단위로 토사유실 잠재성을 예측할 수 있게 되며, 이를 통해 유역에서 토사유실의 공간적 유형을 이해하는데 유용하다.When used in combination with grid - based GIS, the RUSLE model can predict the loss potential of the soil in grid units, which is useful for understanding the spatial type of soil loss in the watershed.

나. ANSWERS I. ANSWERS

1980년대초 개발되었던 ANSWERS 모형은 토양분리, 이송 그리고 퇴적과정을 평가할 수 있으며, 토사유실 평가에서 분포형 인자를 기반으로 모델링을 수행한다. ANSWERS 모형은 Huggins와 Monke(1966)가 제시한 지표흐름, 지표하흐름 그리고 하천흐름을 설명하는데 필수적인 몇 개의 하도추적 방정식뿐만 아니라 토사분리와 이송요소 등 침식모형을 포함하는 수문학적 모형을 구성하고 있다(Beasley 외, 1980) 토사유실을 예측하기 위한 도구로써 ANSWERS 모형은 높은 정확성을 가지고 있지만, 모델링에 필요한 자료가 많고 일부 자료는 입수가 어려운 단점도 있다. ANSWERS 모형은 시공간적인 변화 자료를 고려할 수 있는 특징이 있으며, 넓은 유역에서는 정확도가 떨어지는 한계가 있다. ANSWERS 모형을 사용하여 유역의 침식을 모의하기 위해서는 방대한 양의 메모리와 수치계산능력을 필요로 하며 따라서 넓은 유역에 적용하기에는 어려운 점이 있다(Charkroun 외, 1993). The ANSWERS model, which was developed in the early 1980s, can evaluate soil separation, transport, and sedimentation processes, and performs modeling based on distributed factors in soil loss assessment. The ANSWERS model is a hydrological model that includes erosion models such as soil separation and transport elements, as well as several descent trajectory equations that are essential for describing surface, subsurface, and stream flows proposed by Huggins and Monke (1966) (Beasley et al., 1980). The ANSWERS model has high accuracy as a tool for predicting soil loss, but it has many data needed for modeling and some data are difficult to obtain. The ANSWERS model has characteristics that allow for consideration of temporal and spatial variation data, and there is a limit to the accuracy of accuracy in the wider watershed. Using the ANSWERS model to simulate erosion in a watershed requires a large amount of memory and numerical computation capabilities and is therefore difficult to apply to large watersheds (Charkroun et al., 1993).

다. WEPP All. WEPP

WEPP 모형은 1989년 Purdue 대학에서 개발하였으며, 현재의 침식과정에 대한 이해를 기반으로 향후 침식을 예측하는 기술에 중점을 두었다(Laflen 외, 1991). 현재의 WEPP 모형은 profile, watershed, grid 라는 세가지 모듈로 구성되어 있다. USLE 모형을 직접적으로 대치하는 기능으로서 WEPP의 profile 모듈은 침식과정 중 중요한 부분으로 현재 받아들여지고 있는 토양으로부터의 유실요소를 예측하는 것을 포함하고 있다. WEPP profile 모듈이 다루는 범위보다 큰 면적을 관리하기 위해 WEPP watershed 모듈이 나왔으며, 이 모듈은 유역 경계내의 공간범위를 조절할 수 있도록 되어 있다. 또한, WEPP watershed 모듈은 산지나 들판 심지어 하천의 침식과정도 설명할 수 있다(Laflen 외, 1991). WEPP 모형의 마지막 모듈인 grid 모듈은 공간적 경계가 서로 다른 유역의 침식과정을 설명할 수 있도록 개발되었다(Laflen 외, 1991). The WEPP model was developed by Purdue University in 1989 and focused on techniques for predicting future erosion based on understanding of the current erosion process (Laflen et al., 1991). The current WEPP model consists of three modules: profile, watershed, and grid. As a function to directly replace the USLE model, the WEPP profile module includes predicting the loss factors from the currently accepted soil as an important part of the erosion process. The WEPP watershed module has been introduced to manage areas larger than the WEPP profile module covers, and this module is able to control the spatial extent within the watershed boundary. In addition, the WEPP watershed module can also explain the erosion process of mountains, fields and even rivers (Laflen et al., 1991). The last module of the WEPP model, the grid module, was developed to explain the erosion process of watersheds with different spatial boundaries (Laflen et al., 1991).

ANSWERS 모형과 같이 WEPP 모형은 수학적 관계를 중요시하는 결정론적 모형이다. 그러나, ANSWERS 모형과 다른 점은 WEPP 모형이 하천과 더불어 하천 내부의 침식과정도 고려하여 제시했다는 것이다. WEPP 모형은 기후, 토양특성, 경사 그리고 식생특성과 같은 4가지 입력 파일로 계산되며, ANSWERS 모형에서 필요로 하는 자료와 많은 유사점을 갖고 있다.Like the ANSWERS model, the WEPP model is a deterministic model that places importance on mathematical relationships. However, it differs from the ANSWERS model in that the WEPP model has taken into account the erosion process alongside rivers. The WEPP model is calculated with four input files, such as climate, soil characteristics, slope and vegetation characteristics, and has many similarities to the data required by the ANSWERS model.

WEPP 모형은 침식과정을 설명하는 최근의 모형으로 ANSWERS 모형과 RUSLE 모형이 수행할 수 없었던 다양한 지형학적 표현이 가능하며 열대지방 유역에 일반적으로 사용되어 진다(Laflen 외, 1991).The WEPP model is a recent model for explaining the erosion process, which can be used for a variety of topographical representations that could not be performed by the ANSWERS and RUSLE models (Laflen et al., 1991).

1.2.3 토사유실모형의 선정1.2.3 Selection of soil loss model

토사유실 예측을 위한 모형을 선정하기 위해서는 대상지역의 공간적 범위, GIS 자료의 구축여부, 최종 분석 성과물의 형태 등을 종합적으로 검토해야 한다. 본 연구 대상지인 낙동강 및 남강댐 유역은 유역 규모의 공간적 범위를 가지고 있으며, GIS 자료 역시 대부분이 잘 구축되어 있다. 따라서 본 연구에서는 대상지의 규모와 GIS 자료의 활용가능성을 종합적으로 검토한 결과, 토사유실 평가를 위한 모형으로 RUSLE 모형을 선정하였다.In order to select the model for predicting the soil loss, the spatial extent of the target area, the construction of the GIS data, and the form of the final analysis result should be considered together. The Nakdong River and Nankang Dam basins, which are the study sites, have a spatial range of the watershed size, and most of the GIS data are well established. Therefore, in this study, the RUSLE model was selected as a model for the evaluation of soil loss after a comprehensive review of the scale of the site and the possibility of using GIS data.

비록 WEPP 모형이 하천과 더불어 하천내부의 침식을 예측할 수 있고 방목효과도 침식과정내에 포함시킬 수 있다는 장점이 있지만, 특성상 WEPP 모형이 GIS를 사용하는데 편리한 환경을 제공하지 못한다는 점에서 GIS 자료로부터 추출 가능한 여러 인자의 다양한 조합이 가능한 RUSLE 모형을 사용하게 되었다. 또한, WEPP 모형은 대상유역내의 특정정보를 필요로 하는데 이러한 정보를 유역내에서 취득하기란 상당히 어렵다는 사실도 RUSLE 모형을 선정한 또 다른 이유이다. 아울러 ANSWERS 모형은 필요한 자료가 엄격하고 너무 방대하며 사건 지향형 토사유실 예측기능을 수행한다는 점에서 일반적인 토사유실을 평가하기 위한 본 연구의 목표와는 부합하지 않는다.Although the WEPP model has the advantage that it can predict the erosion inside the stream along with the river and the grazing effect can be included in the erosion process, the WEPP model does not provide a convenient environment to use the GIS. The RUSLE model is used, which allows various combinations of possible factors. In addition, the WEPP model requires specific information in the watershed, which is another reason for choosing the RUSLE model. In addition, the ANSWERS model does not meet the objectives of this study to assess general soil loss in that the necessary data are rigorous, too vast and perform event-oriented soil loss prediction functions.

인자 기반의 RUSLE 모형은 남강댐 유역의 GIS 자료와 쉽게 연동될 수 있는 구조를 가지고 있으며 RUSLE 모형을 선정하게 된 가장 큰 이유는 다양한 시나리오하에서의 토사유실을 예측할 수 있다는 점이다. 또한, 격자기반의 GIS와 연동하여 RUSLE 모형을 운영함으로써 많은 토사유실 잠재성을 보이는 지역을 격자단위로 질의하여 추출할 수 있고 추출된 지역을 공간적으로 분리하여 확인할 수 있다는 것이다(Wischmeier와 Smith, 1978; Desmet와 Govers, 1996). The argument-based RUSLE model has a structure that can be easily linked to the GIS data of the Nam River dam basin. The main reason for selecting the RUSLE model is that it can predict the soil loss under various scenarios. In addition, by operating the RUSLE model in conjunction with the grid-based GIS, it is possible to query and extract regions of many soil loss potentials in a grid-by-grid manner, and to identify spatially separated regions (Wischmeier and Smith 1978 ; Desmet and Govers, 1996).

최근, GIS와 원격탐사 기술을 통해 구축된 다양한 정보들은 RUSLE 모형의 인자를 계산하는데 매우 유용하며, 특히 침식사면의 길이인자(L) 및 침식사면의 경사인자(S) 그리고 식생피복인자(C)에 대해 상세한 값을 얻는데 큰 도움을 준다(Desmet과 Govers, 1996).Recently, various information constructed through GIS and remote sensing technology are very useful for calculating the factor of RUSLE model. Especially, length factor (L) of erosion slope, slope factor (S) of erosion slope and vegetation cover factor (C) (Desmet and Govers, 1996).

최근, 기후변화에 따른 집중강우로 유역내 산사태 및 토사붕괴 그리고 흙탕물 발생으로 인한 정수처리 문제가 심각한 실정이다. 또한, 하천으로 유입된 토사는 하천의 통수능을 저하시켜 홍수시 침수피해의 원인이 되고 있다. Recently, there has been a serious problem of water pollution due to landslides and landslides in the watershed and muddy water due to concentrated rainfall due to climate change. In addition, the sediments that have flowed into the river have been degraded in the river, causing flooding damage in the flood.

그러므로, 산사태, 토사 붕괴, 토사 유실에 따른 토사 재해 대책을 마련해야 한다. 이러한 토사유실을 저감하기 위해 국가에서는 댐 건설, 밭기반 정비, 피복 개량 등 다양한 대책이 필요한 실정이다. Therefore, it is necessary to prepare earthquake disaster countermeasures according to landslide, soil collapse, loss of soil. In order to reduce such soil loss, various measures such as dam construction, field foundation maintenance, and coating improvement are needed in the country.

종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 토사유실을 저감하기 위해 최신 위성영상(landsat 영상)으로부터 도심지, 농경지(논, 밭), 산림지역, 도로, 수역 등의 토지피복(land cover) 항목별 영상분류[산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 농경지(논과 밭)-습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드] 기법을 활용하여 토사유실 분석에 사용되는 토지피복도를 구축하며, 토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도 등의 GIS 자료를 구축하여 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형에 필요한 RUSLE 인자를 계산한 후 토사유실량을 계산하며, 소유역별 토사유실량을 모의하여 토사유실에 취약한 소유역을 검토하는 토사 유실 평가 방법을 개발하여, 평가한 소유역별 토사유실량을 비롯하여 토사유실에 취약한 소유역 분석자료를 사용하여 토사유실 저감대책을 수립하기 위한, GIS 기반 토사유실 평가 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention to solve the problems of the prior art is to reduce the land cover of urban areas, agricultural lands (rice fields, fields), forest areas, roads, The land cover map used for soil loss analysis is constructed using the image classification by item [forest-NDVI, water-near-infrared band, agricultural land (rice field and field) -wet index, urban area (urban area) -thermal infrared band] (DEM, Digital Elevation Model), and land cover map. The RUSLE factor is calculated for the RISLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model, and the soil loss is calculated. The results of this study are summarized as follows. First, we investigate the subsoil loss assessment method which is vulnerable to the earthquake loss, To provide a loss assessment methods, GIS-based landslide to establish a sense of measure.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, GIS 기반 토사유실 평가 방법은 (a) 최신 위성영상(Lansat 영상)으로부터 도심지(시가지), 농경지(논,밭), 산림, 도로, 수역을 포함하는 토지피복 클래스별 영상분류 기법을 적용하여 토사유실 분석에 사용되는 토지피복도를 구축하는 단계; 및 (b) ArcGIS 소프트웨어를 이용하여 토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도의 GIS 자료를 구축하며, GIS 기반 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형에 필요한 GIS 공간분석 기법을 통해 계산된 RUSLE 인자를 계산한 후 토사유실량(A)을 계산하며, 소유역별 토사유실량을 모의하여 소유역별 RUSLE 인자를 분석함으로써 토양, 지형, 토지피복 측면에서 토사유실에 취약한 소유역을 추출하는 단계를 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, a GIS-based soil loss evaluation method is classified into (a) a land cover class including a city (urban area), a cropland (rice field, field), forest, road, Constructing a land cover map used for soil loss analysis by applying a star image classification technique; And (b) construct GIS data of soil, digital elevation model (DEM), and land cover map using ArcGIS software, and apply the GIS spatial analysis technique required for GIS-based RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) (A), and by analyzing the RUSLE factor for each geographical area, it is possible to extract subwatershed vulnerable to soil erosion in terms of soil, topography and land cover. .

본 발명에 따른 GIS 기반 토사유실 평가 방법은 토사유실을 저감하기 위해 최신 위성영상(landsat 영상)으로부터 도심지, 농경지(논, 밭), 산림지역, 도로, 수역 등의 토지피복(land cover) 항목별 영상분류[산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 농경지(논과 밭)-습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드] 기법을 활용하여 토사유실 분석에 사용되는 토지피복도를 구축하며, 토양도, 수치표고모델(DEM), 토이피복도 등의 GIS 자료를 구축하여 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형에 필요한 RUSLE 인자를 계산한 후 토사유실량(A)을 계산하며, 소유역별 토사유실량을 모의하여 토사유실에 취약한 소유역을 검토하는 토사 유실 평가 방법을 개발하여, 평가한 소유역별 토사유실량을 비롯하여 토사유실에 취약한 소유역 분석자료를 사용하여 토사유실 저감대책을 수립하는데 의사결정 수단으로 사용되는 효과가 있다. The GIS-based soil loss evaluation method according to the present invention is a method for estimating the amount of soil loss according to the land cover items such as urban land, agricultural land (rice field, field), forest area, road, Image classification [Land-NDVI, water-near-infrared band, agricultural area (rice fields) - wet index, urban area (urban area) - thermal infrared band] is used to construct a land cover map used for soil loss analysis. (GIS) data such as elevation model (DEM) and toe cladding were constructed to calculate the RUSLE factor required for the RISLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model, and then the soil loss amount (A) was calculated. And to establish countermeasures to reduce soil erosion by using subwatershed analysis data that is vulnerable to soil erosion including the amount of soil erosion by each site. There is an effect that is used in determining means.

GIS 기반 RUSLE 모델을 통한 소유역별 토사유실량 평가에서는 일 실시예에서 임천 소유역이 163,025 ton/yr로 가장 많은 토사유실량이 모의되었으며, 토사유실 잠재성을 반영하는 단위 토사유실량 분석에서도 임천 소유역이 747 ton/yr㎢으로 가장 높게 모의되어 강우 발생시 토사유실에 가장 취약한 구조를 가지는 유역을 파악하여 토사유실 저감 대책을 마련하게 되었다. In GIS - based RUSLE model, the largest amount of soil loss was simulated at 163,025 ton / yr in the Imcheon subwatershed in one embodiment. In the analysis of unit soil loss, which reflects the potential of soil loss, yr ², which is the most vulnerable to the loss of soil in the event of rainfall.

본 연구에서는 최신 위성영상(landsat 영상)으로부터 도심지, 농경지, 산림지역, 도로, 수역 등의 토지피복 항목별 영상분류기법을 활용하여 토지피복도를 구축하는 연구를 수행하였다. 또한, 토양도, 수치표고모델(DEM) 등의 GIS 자료를 구축하여 RUSLE 모형에 필요한 인자를 계산한 후 토사유실량 계산에 활용하였다. 그리고 소유역별 토사유실량을 모의하여 토사유실에 취약한 소유역을 검토할 수 있었다. In this study, a land cover map was constructed from the latest satellite image (landsat image) by using image classification technique for each land cover item such as urban area, agricultural area, forest area, road area, and water area. Also, GIS data such as digital elevation model (DEM) were constructed for the soil, and the factors required for the RUSLE model were calculated and used for soil loss calculation. And we could examine the subwatershed vulnerable to the earth loss by simulating the amount of soil loss by each site.

따라서, 본 연구에서 평가한 소유역별 토사유실량을 비롯하여 토사유실에 취약한 소유역 분석자료는 토사유실 저감대책 수립을 위한 사업 규모 수립이나 주요 사업지역을 선정하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.Therefore, the subwatershed analysis data, which is vulnerable to soil erosion, including the soil erosion amount by each site, can be very useful for establishing a business scale for establishing measures to reduce earth loss and to select major business areas.

도 1은 "빗방울 : 물리적 침식과정의 근원"을 나타낸 도면이다.
도 2는 "침식과정 : 물과 토양입자들의 운동"을 나타낸 도면이다.
도 3은 Erickson의 K값 추정 삼각형 도표를 나타낸다.
도 4는 "셀의 방향에 따른 등고선 길이 모델"을 나타낸 도면이다.
도 5는 낙동강 일부 지역인 남강댐 유역을 연구대상지로 선정하여 토사유실을 분석하기 위한 남강댐 유역 위치도이다.
도 6은 RUSLE 모형의 인자 및 토사유실 분석을 위해 구축한 남강댐 소유역도이다.
도 7은 남강댐 유역 DEM 분포도이다.
도 8은 GIS 격자 분석을 통해 구축한 남강댐 유역의 경사 분포도이다.
도 9는 남강댐 유역 정밀토양도이다.
도 10은 남강댐 유역 토지피복도이다.
도 11은 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모델을 사용하여 토사유실 평가 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 12는 남강댐 유역 토양침식인자(K)를 나타낸 도면이다.
도 13은 남강댐 유역 침식사면 길이인자(L)를 나타낸 도면이다.
도 14는 남강댐 유역 침식사면 경사인자(S)를 나타낸 도면이다.
도 15는 남강댐 유역 식생피복인자(C)를 나타낸 도면이다.
도 16은 남강댐 유역 식생피복인자(P)를 나타낸 도면이다.
도 17은 남강댐 유역 토사유실량 분포도이다.
1 is a view showing "raindrops: a source of a physical erosion process ".
Fig. 2 is a view showing the "erosion process: movement of water and soil particles ".
Figure 3 shows Erickson's K value estimation triangle plot.
4 is a diagram showing a "contour line length model along the direction of a cell ".
Fig. 5 is the location map of the Namgang dam basin for analyzing the soil loss by selecting the Namgang dam basin as a study area.
Fig. 6 shows the model of the Namcheon Dam constructed for the analysis of factor and soil loss in RUSLE model.
7 is a DEM distribution chart of the Namgang dam basin.
8 is a slope distribution map of the Namgang dam basin constructed through GIS lattice analysis.
Fig. 9 is a detailed soil map of the Nanjang dam basin.
Figure 10 is a land cover map of the Nanjang dam basin.
11 is a view showing a soil loss evaluation process using a RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model.
12 is a view showing the soil erosion factor (K) in the Nam River dam basin.
13 is a view showing the erosion slope length factor (L) of the Namgang dam watershed.
14 is a view showing an erosion slope gradient factor (S) of the Namgang dam watershed.
15 is a view showing the vegetation cover factor (C) of the Nanjang dam basin.
Fig. 16 is a view showing the vegetation cover factor (P) of the Nanjang dam basin.
Fig. 17 is a distribution chart of the amount of soil loss in the Namgang dam watershed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

2. 영상분류 자료 기반 토사유실 분석2. Analysis of soil loss based on image classification data

2.1 연구대상지 2.1 Research subject

토사유실 분석에는 정밀토양도, 수치표고모델(DEM), 경사도, 토지피복도 등 많은 GIS 자료가 필요하다. 또한, 각 자료별로 공간분석에 의한 연산처리를 수행해야 되므로 낙동강 유역 전체에 대해 토사유실을 평가하는 데에는 많은 제약이 있다. 따라서, 본 연구에서는 일 실시예로써 도 5에 도시된 바와 같이 낙동강 일부 지역인 남강댐 유역을 연구대상지로 선정하여 토사유실을 분석하였다.For soil loss analysis, many GIS data such as precision soil map, digital elevation model (DEM), slope, and land cover are required. In addition, there is a lot of limitation in evaluating the soil loss for the entire Nakdong River basin because the calculation processing by spatial analysis is required for each data. Therefore, in this study, as shown in FIG. 5, in this study, the Namchang dam basin, which is a part of the Nakdong River, was selected as a study site and the soil loss was analyzed.

남강댐 유역은 낙동강 합류지점으로부터 약 80㎞ 상류지점인 기존의 남강다목적댐 직하류부에 위치하고 있으며, 유역면적은 2,285㎢로 낙동강 전체 유역면적의 9.6%를 차지하고 있다.The Namgang Dam basin is located in the lower part of the existing Namkang Multipurpose Dam, about 80 km upstream from the Nakdong River confluence point. The basin area is 2,285㎢, accounting for 9.6% of the entire Nakdong River basin area.

연평균 기온은 13℃이며 여름철에 몬순기후와 남해안의 난류가 어우러져 집중호우나 태풍을 동반하는 다우지역으로서 연평균 강우량이 1,416 ㎜나 된다. 남강댐유역의 행정구역은 3도 1시 11군 67개 읍면동에 이르며, 주된 산업은 농업과 임업이고 진주시 일원에 일부 공업이 발달되어 있다(한국대댐회 홈페이지, 2014).The average annual temperature is 13 ℃, and it is the Dow area accompanied by heavy rainfall and typhoon due to the monsoon climate and the southern coast turbulence in summer. The average annual rainfall is 1,416 ㎜. The administrative districts of the Nanjang dam basin are located at 3 o'clock 1 o'clock and 11 o'clock 67 municipalities. The main industry is agriculture and forestry, and some industries are developed in Jinju city.

도 5는 낙동강 일부 지역인 남강댐 유역을 연구대상지로 선정하여 토사유실을 분석하기 위한 남강댐 유역 위치도이다. Fig. 5 is the location map of the Namgang dam basin for analyzing the soil loss by selecting the Namgang dam basin as a study area.

도 6은 RUSLE 모형의 인자 및 토사유실 분석을 위해 구축한 남강댐 소유역도이다.Fig. 6 shows the model of the Namcheon Dam constructed for the analysis of factor and soil loss in RUSLE model.

2.2 GIS 자료 구축 2.2 Building GIS Data

토사유실 분석을 위해 본 발명에서 구축한 GIS 자료는 표 1과 같이 DEM, 정밀토양도, 토지피복도를 사용하였다. As shown in Table 1, DEM, precision soil map, and land cover map were used for GIS data constructed in this invention for soil loss analysis.

자 료 명    Name of material 자료 세부 내용        Data details 출 처        source DEM    DEM - 1/5,000 수치지형도 (340도엽)- 1 / 5,000 digital topographic map (340 degree) - 국토지리정보원- National Geographic Information Service 정밀토양도 Precision soil map - 1/25,000 정밀토양도 (20도엽)- 1 / 25,000 Precision Soil (20 sheets) - 농촌진흥청- Rural Development Administration 토지피복도 Land cover - 객체 클래스별 영상분류 기법- Image Classification Method by Object Class - 자체 구축- Build your own

정밀 DEM을 구축하기 위해 국토지리정보원에서 구축한 1/5,000 수치지형도를 이용하였다. 먼저, 1/5,000 수치지형도상에서 등고선 레이어와 표고 레이어를 확인한 후, DXF 포맷의 등고선 및 표고를 ArcGIS 커버리지로 변환하기 위해 ArcGIS 소프트웨어의 dxfarc 명령어를 이용하였다. DXF 포맷의 등고선 및 표고값을 커버리지로 변환시 등고값은 ACODE 그리고 표고값은 XCODE라는 별도의 파일로 생성되므로 Joinitem 명령어를 이용하여 등고선의 경우에는 ACODE 파일을 AAT 파일에 연결하였으며, 표고의 경우에는 XCODE 파일을 PAT 파일에 연결하였다. DXF 포맷으로 된 1/5,000 수치지형도의 등고선과 표고점 레이어로부터 ArcGIS 커버리지를 자동으로 추출하기 위해 AML(Arc Macro Language)로 프로그래밍하였다. 그리고 등고 및 표고로부터 TIN(Triangle Irregular Network)을 구축하였으며, TIN으로부터 10m 해상도의 수치표고모델(DEM)을 구축하였다. To construct a precision DEM, a 1 / 5,000 digital topographic map constructed by the National Geographic Information Institute was used. We first used the dxfarc command in ArcGIS software to check the contour and elevation layers on a 1 / 5,000 digital topographic map and then convert the contours and elevations in DXF format to ArcGIS coverage. When converting the contour and elevation values of DXF format into coverage, ACODE and elevation values are generated as a separate file called XCODE. Therefore, in case of contour line, ACODE file is connected to AAT file. In case of elevation, XCODE You have linked the file to a PAT file. Programmed with AML (Arc Macro Language) to automatically extract ArcGIS coverage from the contour and elevation layers of a 1 / 5,000 digital topographic map in DXF format. The TIN (Triangle Irregular Network) was constructed from the elevation and elevation, and the digital elevation model (DEM) with 10m resolution was constructed from the TIN.

도 7은 남강댐 유역 DEM 분포도로써, 표고분포는 25 ~ 1,911m로 나타났다. 도 8은 GIS 격자 분석을 통해 구축한 남강댐 유역의 경사 분포도이다. Fig. 7 shows the DEM distribution map of the Namgang dam basin. The elevation distribution was 25 ~ 1,911m. 8 is a slope distribution map of the Namgang dam basin constructed through GIS lattice analysis.

도 9는 남강댐 유역 정밀토양도이다. Fig. 9 is a detailed soil map of the Nanjang dam basin.

남강댐 유역의 정밀토양도는 농촌진흥청 농업과학기술원에서 전산화하여 구축한 1/25,000 축척의 정밀토양도를 중첩하여 구축하였다. 정밀토양도 레이어에는 토양명, 토양코드, 토성, 경사, 배수정도, 토지이용, 지질특성 등에 관한 정보가 포함되어 있다. 따라서 이와 같은 토양 속성정보에 기초하여 토양군을 2차적으로 분류함으로서 토사유실모델의 입력인자인 토양침식인자를 계산할 수 있다. The precision soil map of the Nam River dam basin was constructed by superimposing 1 / 25,000 scale precision soil maps constructed by computerization at the Agricultural Science and Technology Center of RDA. The precision soil layer also contains information on soil name, soil code, soil, slope, drainage, land use, and geological characteristics. Therefore, the soil erosion factor, which is the input factor of the soil erosion model, can be calculated by classifying the soil group secondarily based on such soil property information.

도 9는 남강댐 유역의 정밀토양도로서 토양부호별 상세정보는 부록 1에 수록하였다. Fig. 9 is a detailed soil map of the Namgang dam basin. Detailed information on each soil code is shown in Appendix 1.

지표를 구성하는 피복상태는 강우에 따른 토사유실 및 그로 인한 탁수발생에 결정적인 역할을 하게 된다. 따라서, 토지피복도의 정확도와 정밀도가 매우 중요하며 기존의 30m 해상도를 갖는 Landsat 영상의 한계를 극복하고자 본 연구에서는 토지피복 객체 클래스별 영상분류 기법을 통해 구축한 토지피복도를 기반으로 환경부에서 제공하는 토지피복도를 조합하여 도 10과 같이 구축하였다. 도 10은 남강댐 유역 토지피복도이다. The covering condition constituting the indicator plays a decisive role in the loss of soil and the generation of turbid water due to the rainfall. Therefore, in order to overcome the limitation of the Landsat image with the resolution of 30m, the accuracy and accuracy of the land cover is very important. In this study, the land cover map constructed by the image classification technique by the land cover object class, The coatings were combined and constructed as shown in Fig. Figure 10 is a land cover map of the Nanjang dam basin.

남강댐 유역의 토지피복 분석결과는 표 2와 같다. Table 2 shows the results of the land cover analysis for the Nam River dam basin.

시가지(시가화 건조지역), 농경지(농업지역), 산림 지역, 초지, 습지, 나지를 포함하는 토지피복(land cover) 분석결과, 남강댐 유역은 73% 이상이 산림지역으로 구성되어 있었으며, 농업지역은 19.817%, 그리고 시가화건조지역의 비율은 2.382%로 상대적으로 낮게 나타났다. As a result of land cover analysis including urban area (agricultural area), agricultural area (agricultural area), forest area, grassland, marsh area and paddy field, more than 73% of the Namchang dam basin consisted of forest area, 19.817%, and the ratio of urbanization area was 2.382%.

토지피복(대분류)Land cover (major classification) 토지피복(중분류)Land cover (subdivision) 분류항목Categories 코드code 면 적
(㎢)
area
(㎢)
점유비율
(%)
Occupancy rate
(%)
분류항목Categories 코드code 면 적
(㎢)
area
(㎢)
점유비율
(%)
Occupancy rate
(%)
시가화
건조지역
Poetry
Dry area
1010 54.42754.427 2.3822.382 주거지역Residential area 1111 36.27136.271 1.5881.588
공업지역Industrial area 1212 1.521.52 0.0670.067 상업지역Commercial area 1313 3.5863.586 0.1570.157 위락시설지역Amusement facility area 1414 0.1170.117 0.0050.005 교통지역Traffic area 1515 10.29210.292 0.450.45 공공시설지역Public utility area 1616 2.6412.641 0.1160.116 농업지역Agricultural area 2020 452.753452.753 19.81719.817 Rice field 2121 303.166303.166 13.26913.269 field 2222 85.9685.96 3.7623.762 고랭지밭A highland field -- 30.13730.137 1.3191.319 하우스재배지House plantation 2323 6.7876.787 0.2970.297 과수원orchard 2424 19.81919.819 0.8670.867 기타재배지Other plantations 2525 6.8846.884 0.3010.301 산림지역Forest area 3030 1677.2271677.227 73.41173.411 활엽수림Broad-leaved forest 3131 599.348599.348 26.23326.233 침엽수림Coniferous forest 3232 760.479760.479 33.28633.286 혼효림Mixed forest 3333 317.4317.4 13.89213.892 초지Grassland 4040 23.55623.556 1.0311.031 자연초지Natural grassland 4141 11.03211.032 0.4830.483 골프장golf course 4242 기타초지Other grasslands 4343 12.52412.524 0.5480.548 습지marsh 5050 20.04220.042 0.8770.877 내륙습지Inland wetland 5151 20.04220.042 0.8770.877 나지Me 6060 22.95322.953 1.0051.005 채광지역Mining area 6161 1.9571.957 0.0860.086 기타나지Others 6262 20.99620.996 0.9190.919 수계water system 7070 33.74233.742 1.4771.477 수계water system 7171 33.74233.742 1.4771.477 system 2284.7㎢(100%)2284.7㎢ (100%)

GIS 기반 토사유실 평가 방법은 (a) 최신 위성영상(Lansat 영상)으로부터 도심지(시가지), 농경지(논,밭), 산림, 도로, 수역을 포함하는 토지피복 클래스별 영상분류 기법을 적용하여 토사유실 분석에 사용되는 토지피복도를 구축하는 단계; 및 (b) ArcGIS 소프트웨어를 이용하여 토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도의 GIS 자료를 구축하며, GIS 기반 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형에 필요한 GIS 공간분석 기법을 통해 계산된 RUSLE 인자를 계산한 후 토사유실량(A)을 계산하며, 소유역별 토사유실량을 모의하여 소유역별 RUSLE 인자를 분석함으로써 토양, 지형, 토지피복 측면에서 토사유실에 취약한 소유역을 추출하는 단계를 포함한다. The GIS based soil loss assessment method consists of (a) applying the image classification technique by land cover class including the urban (urban), agricultural (rice field, Establishing a land cover used for analysis; And (b) construct GIS data of soil, digital elevation model (DEM), and land cover map using ArcGIS software, and apply the GIS spatial analysis technique required for GIS-based RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) (A), and by analyzing the RUSLE factor for each geographical area, it is possible to extract subwatershed vulnerable to soil erosion in terms of soil, topography and land cover. .

상기 단계 (a)에서, 상기 토지피복 클래스별 영상분류는 상기 위성영상으로부터 산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 농경지(논과 밭)-습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드로 분류하며, 상기 산림은 근적외선 밴드와 적색 밴드를 조합한 정규식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)를 적용하여 추출하고, 상기 수역(물)은 가장 민감하게 반응하는 근적외선(Nir)을 적용하여 수역을 분류한 후, 강우에 의한 수위변화의 영향을 고려하기 위해 셀 확장기법을 적용함으로써 수역 레이어를 추출하며, 상기 농경지(논과 밭)는 습윤지수를 사용하여 추출하고, 상기 도심지(시가지)는 열적외선 밴드를 사용하여 추출하는 것을 특징으로 한다. In the step (a), the image classification by the land cover class is classified into the forest-NDVI, the water-near-infrared band, the agricultural land (paddy field) -the wet index, and the urban (urban) -thermal infrared band from the satellite image, Forests are extracted by applying a Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) in combination with a near-infrared band and a red band, and the water bodies are classified by applying the most sensitive NIR , The water layer is extracted by applying a cell expansion technique to take into account the influence of the water level change due to the rainfall, the agricultural land (paddy field) is extracted using the wetting index, and the urban area .

상기 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형을 사용하여 토사유실을 평가하기 위한 프로세스는 각각의 RUSLE 인자들을 평가하기 위해 이용되는 GIS DB로는 정밀토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도를 사용하며, The process for evaluating the soil loss using the RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model is based on the GIS DB used for evaluating the respective RUSLE factors including the precision soil map, the digital elevation model (DEM) Using a coating,

상기 RUSLE 인자들은 강우침식인자(R), 토양침식인자(K), 침식사면의 길이인자(L), 침식사면의 경사인자(S), 식생피복인자(C) 그리고 경작인자(P)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The RUSLE factors include rainfall erosion factor (R), soil erosion factor (K), erosion slope length factor (L), erosion slope factor (S), vegetation cover factor (C) .

2.3 RUSLE 모형2.3 RUSLE model

RUSLE 모형을 이용하여 토사유실량(A)을 계산하는 식은 (2)와 같다. The equation for calculating the soil loss (A) using the RUSLE model is shown in (2).

토사유실량 A는 ton/ha/yr의 단위를 가지며, 강우침식인자(R), 토양침식인자(K), 침식사면의 길이인자(L), 침식사면의 경사인자(S), 식생피복인자(C) 그리고 경작인자(P)들의 곱으로 표현된다.Soil loss A has units of ton / ha / yr and is composed of rainfall erosion factor (R), soil erosion factor (K), length factor of erosion slope (L), slope factor of erosion slope (S) C) and cultivation factors (P).

Figure pat00002
(2)
Figure pat00002
(2)

2.3.1 강우침식인자(R)2.3.1 Rainfall erosion factor (R)

강우침식인자(R)는 강우량과 강우강도에 영향을 받는데, 강우량보다는 강우강도가 강우침식인자에 더 큰 영향을 미치며 일정 강우강도 이하에서는 상대적으로 비침식성 결과를 보이는 것으로 알려져 있다. 연구를 통해 제시된 결과를 보면, 침식이 기대되는 강우강도는 대략 25 ㎜/hr라고 되어 있다. 또한, 온대기후에서는 대략 95%의 강우가 비침식성 강우강도를 갖는 반면, 열대지역에서는 대략 60%의 강우가 비침식성 강우강도를 갖는 것으로 알려져 있다(Hudson, 1977). Rainfall erosion factor (R) is influenced by rainfall and rainfall intensity. It is known that rainfall intensity has more influence on rainfall erosion factor than rainfall amount and relatively non - erosion result below constant rainfall intensity. From the results of the study, the rainfall intensity expected to erode is about 25 ㎜ / hr. Also, in temperate climates, approximately 95% of rainfall has non-erosive rainfall intensity, while in tropical regions approximately 60% of rainfall is known to have non-erodible rainfall intensity (Hudson, 1977).

강우침식인자(R)를 산정하는데 있어서 강우량 또는 강우강도를 이용하는 방식으로 구분된다. 본 연구에서는 강우량을 사용하였다. The rainfall erosion factor (R) is calculated by using rainfall or rainfall intensity. Rainfall was used in this study.

강우침식인자(R)는 모의기간 동안의 강우에너지의 합과 30분 최대 강우강도의 곱으로 나타내며 강우에너지, E는 식 (3)으로 표현된다(정필균 외, 1983).Rainfall erosion factor (R) is the product of the sum of the rainfall energy during the simulation period and the maximum rainfall intensity of 30 minutes. Rainfall energy, E, is expressed by Eq. (3).

Figure pat00003
(3)
Figure pat00003
(3)

여기서, E는 주어진 강우강도 X에서의 운동에너지(mt/ha/cm), X는 강우강도(cm/hr)이다. 식 (3)을 에너지 단위로 환산하기 위해 강우량을 곱한 후 호우사상에 대해 구간별로 계산한 식 (4)을 이용하면 특정 호우사상에 대한 강우침식인자를 평가할 수 있다.Where E is kinetic energy (mt / ha / cm) at a given rainfall intensity X and X is rainfall intensity (cm / hr). The rainfall erosion factor for a specific storm event can be evaluated by using Equation (4), which is calculated for each storm after the rainfall multiplied by Equation (3) in energy units.

Figure pat00004
(4)
Figure pat00004
(4)

여기서, R은 강우침식인자(J/㎡)이며,

Figure pat00005
은 30분 지속 최대강우강도(cm/hr)이다. Where R is the rainfall erosion factor (J / m < 2 >),
Figure pat00005
Is the maximum rainfall intensity (cm / hr) sustained for 30 minutes.

강우침식인자(R)에 대한 국내의 연구는 정필균 등(1983)에 의해 진행되었으며, 기상청 산하 관측소 중 51개소를 택하여 1979년~1981년까지 3년에 걸쳐 강우침식인자를 결정한 바 있다.The study on rainfall erosion factor (R) was carried out by Jeong Pil Kyun et al. (1983). Rainfall erosion factors were determined over three years from 1979 to 1981 by selecting 51 out of the stations under the Korea Meteorological Administration.

2.3.2 토양침식인자(K)2.3.2 Soil erosion factor (K)

토양침식인자(K)와 토립자 입경분포와의 관계는 범용토양손실공식 연구의 선구자인 Wischmeier와 Smith에 의해 삼각형 도표 형태로 제시되어 있다. 이를 Erickson(1997)이 보완하여 도 3과 같은 삼각형 도표를 완성하였으며 이로부터 구한 토양침식인자는 0.02 ~ 0.69 범위의 값을 갖는다.The relationship between soil erosion factor (K) and soil particle size distribution is presented in triangulated form by Wischmeier and Smith, pioneer of general soil loss formula studies. Erickson (1997) complements this and completes the triangle diagram shown in Fig. 3, and the soil erosion factor obtained from this is in the range of 0.02 to 0.69.

도 3은 Erickson의 K값 추정 삼각형 도표이다. 3 is Erickson's K-estimated triangular plot.

기존 연구에서는 1/250,000 축척의 개략토양도에 기초한 토양침식인자(K)값을 주로 사용하였으나, 개략토양도의 경우 정밀한 토양침식인자 분포 형태를 표현하기에는 다소 한계가 있는 것이 사실이다. 특히 국내 유역은 대부분 지형기복이 유사하다는 점을 감안할 때 토양특성이 갖는 비중은 그만큼 토사유실량에 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 본 연구에서는 1/25,000 정밀토양도에 기초한 토양군으로부터 Erickson의 K값 추정 삼각형 도표를 이용하여 토양도별 토양침식인자 K를 계산하였다.In the previous studies, the value of soil erosion factor (K) based on the rough soil map of 1 / 250,000 scale was mainly used, but it is true that there is a limit to express the distribution of precise soil erosion factor in the rough soil map. Especially, considering the similarity of topographical relief in the domestic watershed, the proportion of the soil characteristics has a great influence on the soil loss. Therefore, in this study, soil erosion factor K was calculated from the soil group based on 1 / 25,000 precision soil map by using Erickson 's K - value triangle chart.

2.3.3 지형인자2.3.3 Topographical factors

지형인자는 침식사면의 길이인자(L)와 침식사면의 경사인자(S)로 구분된다. 먼저, 침식사면의 길이인자(L)는 단위구획 경사길이인 22.13m에 대한 수평경사길이의 비를 나타내며, 이를 계산하기 위해 제시된 경험식은 많이 있으나 그 중 최근 유역에 적용하기 위해 발표된 대표적인 경험식은 Renard 식과 Desmet & Govers 식이 있다. 먼저, Renard 등(1997)은 식 (5)를 개발하였다.The topographic factor is divided into the length factor (L) of the erosion slope and the slope factor (S) of the erosion slope. First, the length factor (L) of the erosion slope represents the ratio of the horizontal slope to the slope of 22.13m, which is the slope of the unit slope. There are many empirical equations presented to calculate this, but the representative empirical equation There are Renard and Desmet & Govers expressions. First, Renard et al. (1997) developed equation (5).

Figure pat00006
,
Figure pat00007
Figure pat00006
,
Figure pat00007

m은 침식사면 길이의 멱지수이고,

Figure pat00008
는 침식사면의 경사각이다.m is the exponent of the erosion slope length,
Figure pat00008
Is the inclination angle of the erosion slope.

Figure pat00009
(5)
Figure pat00009
(5)

Figure pat00010
는 셀에 대한 침식사면의 길이인자이며,
Figure pat00011
는 셀크기다.
Figure pat00010
Is the length factor of the erosion slope for the cell,
Figure pat00011
Is the cell size.

이 공식은 관측셀로 유입되는 셀의 수를 이용하며 세그먼트의 총경사길이를 결정하기 위해 다중흐름 알고리즘으로써 셀의 길이를 이용한다. 경사길이를 계산하기 위한 이와 같은 셀 기반 기법은 Foster와 Wischmeier(1974)의 세그먼트 공식으로부터 유도된 것이다. 셀 기반 알고리즘의 활용은 경사가 시작되고 끝나는 곳을 주관적으로 정의할 수 밖에 없는 기존의 평가기법 보다 객관적이다. 이 방법은 흐름의 분기점과 합류점 그리고 복잡한 자연지형도 고려할 수 있고, 특히 GIS 셀 기반모델을 활용하여 효과적으로 추출할 수 있는 장점이 있다. This formula uses the number of cells entering the observation cell and uses the length of the cell as a multiple flow algorithm to determine the total slope of the segment. This cell-based technique for calculating slope lengths is derived from the segment formulas of Foster and Wischmeier (1974). The use of cell-based algorithms is more objective than the existing evaluation techniques that can only define subjectively where the slope starts and ends. This method can take into account the bifurcation and confluence of the flow and the complex natural topography. Especially, it can extract effectively using GIS cell based model.

침식사면의 길이인자(L)을 계산하기 위해 Desmet과 Govers(1996)는 식 (6)을 개발하였다.Desmet and Govers (1996) developed Equation (6) to calculate the length factor (L) of the erosion slope.

Figure pat00012
(6)
Figure pat00012
(6)

Figure pat00013
는 셀에 대한 침식사면의 길이인자,
Figure pat00014
는 셀에 유입되는 상류기여면적,
Figure pat00015
는 셀크기,
Figure pat00016
는 흐름방향에 직교하는 등고선 길이로 (
Figure pat00017
)),
Figure pat00018
는 셀의 방향이다. 이 공식에서, 흐름방향에 직교하는 등고선 길이
Figure pat00019
는 도 4와 같다.
Figure pat00013
Is the length factor of the erosion slope for the cell,
Figure pat00014
Is the upstream contribution area into the cell,
Figure pat00015
Cell size,
Figure pat00016
Is a contour line length orthogonal to the flow direction (
Figure pat00017
)),
Figure pat00018
Is the direction of the cell. In this formula, contour lengths perpendicular to the flow direction
Figure pat00019
Is shown in FIG.

도 4는 셀의 방향에 따른 등고선 길이 모델을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing a contour line length model along the direction of a cell.

여기서, 관측셀로 유입되는 상류기여면적 A는 식 (7)과 같이 계산된다.Here, the upstream contribution area A flowing into the observation cell is calculated as shown in equation (7).

Figure pat00020
(7)
Figure pat00020
(7)

여기서,

Figure pat00021
는 관측셀 i에 대한 기여면적, A는 이용 가능한 상류기여면적,
Figure pat00022
는 이웃한 셀의 경사,
Figure pat00023
는 가중인자(직교방향은 0.5, 대각선 방향은 0.354)이며
Figure pat00024
는 하류방향의 셀수이다.here,
Figure pat00021
Is the contribution area for observation cell i, A is the available upstream contribution area,
Figure pat00022
Is the slope of the neighboring cell,
Figure pat00023
Is a weighting factor (0.5 in the orthogonal direction and 0.354 in the diagonal direction)
Figure pat00024
Is the number of cells in the downstream direction.

Desmet과 Govers식은 관측셀로 유입되는 셀의 수를 이용하며, 그것은 Renard 식과 유사하나 셀로 유입되는 흐름방향도 고려하는 다중흐름 방향모델로써 현실과 유사한 토사유실과정까지도 효과적으로 간주할 수 있다는 장점이 있다. 또한 Desmet과 Govers식은 단순히 유역전체에 대한 계산방식이 아닌 GIS하에서 일정 셀 단위로 결과값을 효과적으로 추출할 수 있다는 장점이 있다. The Desmet and Govers equation uses the number of cells entering the observation cell, which is similar to the Renard equation, but it is a multi-flow direction model considering the direction of flow into the cell. The Desmet and Govers equations also have the advantage of being able to efficiently extract the results of a given cell unit under GIS, rather than just the entire watershed.

침식사면의 경사인자(S)는 토사유실에 대한 사면경사의 영향을 나타낸다. 침식사면의 경사인자(S)는 침식사면의 길이인자(L)에 비해 토사유실에 민감한 반응을 나타내게 되며 경사와 토사유실량과의 관계는 식생의 밀도와 흙입자의 크기에 영향을 받는다. The slope factor (S) of the erosion slope indicates the effect of the slope slope on the slope failure. The slope factor (S) of the erosion slope is sensitive to the soil loss factor compared to the length factor (L) of the erosion slope. The relationship between the slope and the soil loss depends on the density of the vegetation and the size of the soil particles.

농경지에 대한 침식을 예측했던 USLE에서는 농경지가 일반적으로 균등한 경사분포를 보이므로 S인자의 평균값을 사용해도 그렇게 무리는 없었으나 유역에 대한 침식을 예측하는 RUSLE의 경우는 유역의 지형변화가 심하다는 점을 고려하면 S인자를 지역적으로 평가할 수 있는 셀 형태의 값을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 셀 기반 S값의 제공은 GIS의 도입으로 보다 빠른 시간내에 효과적으로 처리할 수 있게 되었다(Andrew, 1998).In the USLE, which predicted erosion on agricultural land, the average value of the S factor was not unreasonable because the agricultural land generally showed an even slope distribution. However, in case of RUSLE which predicts erosion on the watershed, Considering the point, it is desirable to use a cell-type value that can evaluate the S factor locally. The provision of cell-based S values can be effectively handled more quickly by the introduction of GIS (Andrew, 1998).

USLE에서 침식사면의 경사인자(S)를 매우 높게 평가하는 데에서 기인하는 과잉 토사유실문제를 해결하기 위해, McCool 등(1987)은 식 (8)을 이용한 RUSLE 모델을 개발하였다. McCool et al. (1987) developed a RUSLE model using Eq. (8) to solve the problem of excess soil loss caused by the very high evaluation of slope factor (S) of erosion slope in USLE.

Figure pat00025
(8)
Figure pat00025
(8)

여기서, θ는 침식사면의 경사각이다.Here,? Is the inclination angle of the erosion slope.

식 (8)은 20개의 연구지역을 선정하여 벌판과 하천에서의 경사효과를 고려하여 개발된 것이다. 대상지역의 경사는 0.1%에서 32%의 경사 범위를 갖고 있으나 실제로 이 공식은 18%이하 경사를 보이는 지역에만 적용하기 위해 개발되었다. McCool이 제시한 이 식은 경사 50%이상, 즉 26.6°이상의 경사를 갖는 지역에는 적용하지 않았다. Liu의 연구에 의하면 9~50%의 경사를 갖는 지역에서는 경사각에 따라 토사유실이 선형적으로 증가한다고 제시하였다. 방정식의 형태로 결과값을 표현하기 위해 Liu 등(1994)은 9~50%의 경사지역에 대해 식 (9)를 제시하였다.Equation (8) was developed by considering 20 study areas and taking into consideration the slope effect in the field and river. The slope of the target area has a slope range of 0.1% to 32%, but this formula is actually developed for applications where slope is less than 18%. McCool's formula does not apply to areas with a slope greater than 50%, ie, a slope greater than 26.6 °. According to Liu 's study, it is suggested that the soil slope increases linearly with the inclination angle in the slope region of 9 ~ 50%. Liu et al. (1994) proposed equation (9) for the slope region of 9 to 50% in order to express the result in the form of an equation.

Figure pat00026
(9)
Figure pat00026
(9)

Nearing(1997)은 식 (8)과 (9)를 광범위한 지역에 적용하여 25% 미만의 경사에 적용되었던 기존의 선형함수를 일반화하여 RUSLE 모델에 활용 가능한 식 (10)을 제시하였다. 또한, 이 공식은 경사가 25%를 초과하는 경우에도 McCool 외(1987)와 Liu 외(1994)는 식 보다 더 좋은 결과를 나타냄을 확인하였다. Nearing (1997) proposed equation (10) that can be applied to the RUSLE model by generalizing the existing linear functions applied to slopes of less than 25% by applying Eqs. (8) and (9) This formula also confirmed that McCool et al. (1987) and Liu et al. (1994) show better results than those of equations even when the slope exceeds 25%.

Figure pat00027
(10)
Figure pat00027
(10)

2.3.4 식생피복인자(C)2.3.4 Vegetation Covering Factor (C)

식생피복인자(C)는 토사유실에 대한 식생피복 및 작물상태 효과를 반영한 인자이다. 지표면의 피복상태가 토사유실에 미치는 영향은 식생으로 인한 빗방울의 운동에너지 경감, 지표류의 유속감소로 인한 토립자의 이송경감 및 퇴적증진, 식생의 뿌리로 인한 토양 덩어리의 이동억제 및 공극증대, 식물의 증산작용과 토양내에서 생물학적 활동증진에 따른 토양수분감소 등이 있다. 식생으로 인한 영향은 계절별, 작물별, 작물 성장별로 다르게 나타나게 되므로 단기간의 토사유실이나 유사량의 추정에는 계절별로 이것을 고려해야 하나, 장기간 모델에서는 연평균적인 영향만을 고려하는 것으로 충분하리라고 생각된다. The vegetation cover factor (C) is a factor that reflects vegetation cover and crop condition effects on soil loss. The effect of the covering condition of the surface of the earth on the soil loss is due to the reduction of the kinetic energy of the raindrops caused by vegetation, the reduction of the transport of soil particles due to the reduction of the flow rate of the surface currents and the enhancement of sedimentation, the inhibition of movement of soil mass by the vegetation roots, And the reduction of soil moisture due to the enhancement of biological activity in the soil. Since the effects of vegetation vary by season, crops, and crop growth, this should be considered seasonally for estimating short-term soil loss or sediment loss, but it may be sufficient to consider only the annual average effect in long-term models.

토지피복은 도시지역, 농경지, 산림지역, 도로, 수면 등으로 구분될 수 있으며, 인위적인 변화가 많은 도시지역이나 도로를 제외하면 식생과 밀접한 관계를 갖게 된다.Land cover can be classified into urban area, agricultural area, forest area, road, sleep, etc., and it is closely related to vegetation except for urban areas and roads where there are many artificial changes.

토사유실인자 중 강우침식인자(R), 토양침식인자(K), 지형인자와 관련된 자연현상 및 자연조건을 인위적으로 조절하는 것은 불가능하다. 그러나, 식생피복인자(C)는 인위적인 조절이 어느 정도 가능하다는 점에서 토사유실을 억제하는 기능이 있으며, 이러한 기능은 인위적인 산림 조성을 통하여 토사유실에 강한 구조로 변화시킬 수 있다. It is impossible to artificially control natural phenomena and natural conditions related to rainfall erosion factor (R), soil erosion factor (K), and topographic factor among the soil loss factors. However, the vegetation cover factor (C) has the function of suppressing the soil loss in that anthropogenic regulation is possible to some extent, and this function can change into a structure resistant to the soil loss through artificial forest formation.

식생피복의 영향은 시간이 경과하면서 변화한다. 특정지역에서의 식생피복인자 값들은 식생의 종류, 식생이 성장하는 상태, 경작형태와 관리 요소들에 의하여 좌우된다. 식생피복인자 C값의 비율은 식생이 성장하기 전의 맨땅에서와 같은 지역에서는 약 1.0으로 높은 값을 가지며, 삼림이 밀집된 지역이나 곡물의 밀도가 높은 지역에서는 낮은 값을 갖는다. The effect of vegetation cover changes over time. The values of vegetation cover factors in a particular area depend on the type of vegetation, the state of vegetation growth, the type of cultivation and management factors. The ratio of the vegetation cover factor C value is about 1.0 in the same area as in the ground before vegetation growth, and is low in dense forested areas and high grain density areas.

신계종(1999)은 표 3과 같은 토지피복별 식생피복인자값을 제시하였다. 그러나, 신계종이 제시한 식생피복인자는 논과 밭의 값에 비해 산림이나 초지 등의 값들이 너무 과대하게 설정되어 있다. 특히 경작인자 P를 계산하는데 토지피복이 함께 이용되면서 논과 밭 그리고 수계지역을 제외한 나머지 지역들을 등고선 경작방식으로 분류하게 되는데, 이 경우 식생피복인자(C)와 경작인자(P)를 모두 고려시 산림지역이 논과 밭에 비해 토사유실이 크게 나타나는 모순이 발생하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 미국 농무성 등에서 발표된 표 4의 식생피복인자(C) 값을 활용하였다(박경훈, 2003). 특히, 표 4는 표 3에 비해 세분화된 토지피복 형태를 고려할 수 있기 때문에 본 연구에서 구축한 중분류 체계의 토지피복도를 적용할 수 있기 때문에 보다 정밀한 분석이 가능하다. (1999) suggested the values of vegetation cover factor for each land cover as shown in Table 3. However, the vegetation cover factor suggested by the New Territories is set too high for the values of forest and grassland compared to the values of paddy field and field. In particular, the land cover is used to compute the tillering factor P, and the remaining areas except the paddy field, the field and the water level area are classified by the contour tillering method. In this case, considering the vegetation covering factor (C) There is a contradiction in the area where the soil loss is larger than the rice field and the field. Therefore, in this study, the value of vegetation cover factor (C) of Table 4 published by the US Department of Agriculture was used (Park, Kyung-Hoon, 2003). In particular, since Table 4 can consider the subdivision of land cover form as compared with Table 3, it is possible to apply the land cover of the subdivision system constructed in this study more precisely.

표 3은 토지피복은 시가지, 논, 밭, 산림, 초지, 나대지로 분류된 분류토지피복별 식생피복인자값(신계종, 1999)을 제시하였다.Table 3 shows the value of vegetation cover factor for each type of land cover classified as urban area, paddy field, field, forest, grassland,

토지피복 형태 Land cover type 식생피복인자 (C)Vegetation Covering Factor (C) 시가화 지역Shiga Area 0.010.01 Rice field 0.300.30 field 0.400.40 산림Forest 0.100.10 초지Grassland 0.200.20 나대지Nagai 0.500.50 수계water system 0.000.00

표 4는 시가지, 농경지, 산림, 초지, 나대지로 분류된 토지피복별 식생피복인자(미국 농무성)을 나타낸다. Table 4 shows the vegetation cover factor (US Department of Agriculture) for each land cover classified as urban, agricultural, forest, grassland, or inland.

토지피복 형태 Land cover type 식생피복인자 (C)Vegetation Covering Factor (C) 대분류Main Category 중분류Middle class 시가지City 저밀도Low density 0.0020.002 고밀도High density 0.0010.001 공업지역Industrial area 0.0000.000 교통지역Traffic area 0.0000.000 농경지Farmland field 0.4000.400 Rice field 0.3000.300 과수원orchard 0.2000.200 산림Forest 침엽수softwood 0.0090.009 활엽수Hardwood 0.0040.004 혼효림Mixed forest 0.0070.007 초지Grassland 공원, 묘지, 목초지Park, cemetery, pasture 0.0500.050 나대지Nagai 나대지Nagai 1.0001,000 수역Water 하천, 저수지Rivers and reservoirs 0.0000.000

2.3.5 경작인자(P)2.3.5 Cultivation factors (P)

경작인자(P)는 논이나 밭과 같은 경작지 형태와 경작지 경사에 따른 영향을 고려하는 것으로 경작지 형태로는 등고선 경작(Contouring), 등고선 대상경작(Cropping), 테라스 경작(Terracing) 등이 있다. 이와 같은 경작지 형태는 토사유실을 조절하는 중요한 역할을 하며, 지역적인 특성에 따라 경작지 형태가 다양하게 나타난다. 일반적으로 밭은 등고선 대상경작 형태를 그리고 논은 테라스 경작 형태를 보인다. 그러나, 밭의 경우 지역에 따라 다양한 형태를 보이는 만큼 현지조사를 통해 그 지역에서 주로 이용하는 경작형태를 파악해야만 한다.The cultivation factor (P) considers the effects of cultivated land types such as paddy fields and fields and slopes of cultivated land. Contained cultivars include contouring, contouring, and terracing. This type of cultivated land plays an important role in regulating soil loss, and the variety of cultivated land varies depending on local characteristics. Generally, the field shows the contour plot type and the rice field shows the terrace plot type. However, in the case of field, it is necessary to understand the type of cultivation that is mainly used in the area through field survey as it shows various forms according to the region.

등고선 경작방식은 일정한 방향과 경사를 갖는 경작형태로 강우 발생시 곧바로 토사이송을 초래한다는 점에서 토사유실이 가장 높다고 평가할 수 있다. 이 경작방식은 경작지 상부로부터 하부까지 일정한 경사로 이루어진 판상형태로써, 안정성을 고려할 때 가장 침식이 발생하기 쉬운 경작형태다. 등고선 대상경작은 등고선 경작과 유사하나 등고선을 따라 이루어졌다는 점에서 등고선 경작방식 보다는 비교적 비침식성이다. 테라스 경작방식은 계단과 같은 형태로 경작지내에서 짧은 거리와 급격한 경사각을 이용하여 토사유실을 가장 효과적으로 경감시킬 수 있다. 침식된 토사는 사면을 따라 하류로 이동하게 되는데, 이때 테라스를 만날 경우 테라스내에서 침식이 급격히 감소되며 테라스 내에 토사가 쌓이게 된다. 테라스가 존재하지 않을 경우, 여러 갈래로 이송되어온 토사가 하나의 유출구로 모이게 되어 산사태와 같은 재난을 유발하게 되나 테라스가 존재할 경우 여러 갈래로 이송되어온 토사가 하나의 유출구로 모이게 되는 집중적인 운동에너지를 분산시키고 여러 갈래로 유출구를 유도한다는 점에서 갑작스런 토사붕괴 등의 재난을 최소화하게 된다. The contour line cultivation method is a cultivated form with constant direction and slope, and it can be estimated that soil loss is the highest in that it causes the soil transfer immediately in case of rainfall. This type of tillage is a plate form with a constant slope from the top to the bottom of the cultivated land, and it is the most likely form of erosion when considering stability. Contour cultivation is similar to contouring but it is relatively non-erosive rather than contour tiller because it is along contour lines. The terraced tillage method is the most effective way to alleviate soil loss by using a short distance and a steep slope angle within the cultivated land in the form of stairs. The erosive soil is moved downstream along the slope, where the erosion in the terrace is drastically reduced when the terrace is encountered and the soil is accumulated on the terrace. If terraces do not exist, then the multitude of tofu transported to a single outlet will cause disasters such as landslides, but if the terraces are present, the multitude of tofu transported to one outlet will provide intensive kinetic energy Disruption and induction of multiple outflows minimizes catastrophic disasters such as sudden landslides.

이와 같이 경작인자 P는 경작형태와 사면경사에 따라 좌우되며 그 값은 표 5와 같다(신계종, 1999). 표 5는 경작 형태 및 경사에 따른 경작 인자(P)를 나타낸다. Thus, the tillering factor P depends on the cultivation type and the slope slope, and the values are shown in Table 5 (Shin et al., 1999). Table 5 shows the cultivation factors (P) according to the cultivation type and slope.

경 사(%)slope(%) 등고선Contour 등고선대상Contour target 테라스Terrace 0.0 ~ 7.00.0 to 7.0 0.550.55 0.270.27 0.100.10 7.0 ~ 11.37.0 to 11.3 0.600.60 0.300.30 0.120.12 11.3 ~ 17.611.3 to 17.6 0.800.80 0.400.40 0.160.16 17.6 ~ 26.817.6 to 26.8 0.900.90 0.450.45 0.180.18 26.8 이상26.8 or higher 1.001.00 0.500.50 0.200.20

상기 경작인자(P)는 경작 형태 및 경사에 따른 경작 인자(P) 값[표 5]을 사용하고, 0.0~7.0 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.55, 등고선 대상 경작 0.27, 테라스 경작 0.10을 사용하며, 7.0~11.3 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.60, 등고선 대상 경작 0.30, 테라스 경작 0.12를 사용하고, 11.3~17.6 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.80, 등고선 대상 경작 0.40, 테라스 경작 0.16을 사용하며, 17.6~26.8 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.90, 등고선 대상 경작 0.45, 테라스 경작 0.18을 사용하고, 26.8% 이상의 경사의 경우 등고선 경작 1.00, 등고선 대상 경작 0.50, 테라스 경작 0.20 인 경작인자(P) 값을 사용한다. The tillering factor (P) used was 0.55 for contour line cultivation, 0.27 for contour line cultivation, and 0.10 for terrace cultivation in the case of 0.0 to 7.0 slope (%) using the cultivating factor (P) , Contour line cultivation 0.60, contour line cultivation 0.30, and terraced cultivation 0.12 were used for the slope of 7.0 ~ 11.3 slope (%), 0.80 for contour line contouring 0.30 for contour line 11.3 ~ 17.6, , Contour line cultivation (0.90), contour line cultivation (0.45) and terrace cultivation (0.18) were used for slope (17.6 ~ 26.8) ) Value.

2.4 토사유실 분석2.4 Earth Loss Analysis

도 11은 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모델을 사용하여 토사유실을 평가하기 위한 프로세스를 나타낸다. 각각의 RUSLE 인자들을 평가하기 위해 이용되는 GIS DB로는 정밀토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도가 있다. 특히, 경작인자(P)를 평가하기 위해서는 경사도가 활용되므로 DEM 자료로부터 일정 해상도별로 경사도의 분포특성도 함께 평가하였다.Figure 11 shows a process for evaluating soil loss using a RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model. The GIS DB used to evaluate each RUSLE factor includes precision soil, digital elevation model (DEM), and land cover map. In particular, since the slope is used to evaluate the tillage factor (P), the distribution characteristics of the slope are also evaluated from the DEM data by a certain resolution.

강우침식인자(R)는 강우량과 강우강도를 적용하는 두 가지 방법이 있다. 본 연구에서는 강우량 자료를 활용하는 방법을 사용하였으며, 이를 위해 수자원관리종합정보시스템(WAMIS; Water Management Information System)을 검색하여 표 6과 같이 남강댐 유역의 진주 강우관측소에 대한 최근 10년간 월별 강우량 자료를 조사하였다. 그리고 이를 이용하여 연평균 강우량을 계산하여 식 (2.1) 에 적용함으로써 강우침식인자(R)를 계산할 수 있었다.Rainfall erosion factor (R) has two methods to apply rainfall and rainfall intensity. In this study, we used the method to utilize the rainfall data. For this purpose, we searched WAMIS (Water Management Information System) to find the monthly precipitation data for the last 10 years for the Pearl River Observation Station Respectively. The rainfall erosion factor (R) can be calculated by applying the equation (2.1) to the annual mean rainfall using this method.

Figure pat00028
(2.1)
Figure pat00028
(2.1)

여기서,

Figure pat00029
은 연강우량(㎜/yr)이다. here,
Figure pat00029
Is the annual rainfall (mm / yr).

관측년Year of observation 월별 강우량 (㎜/month)Monthly rainfall (mm / month) 합계Sum 1월January 2월February 3월In March 4월April 5월In May 6월June 7월In July 8월August 9월September 10월October 11월November 12월December 20132013 2020 7777 5858 7575 251251 9191 202202 136136 5656 8484 5353 1One 1,1041,104 20122012 77 1212 130130 172172 4747 5252 277277 376376 462462 4444 6060 7474 1,7131,713 20112011 00 00 3434 258258 168168 244244 737737 450450 5858 9393 147147 33 2,1922,192 20102010 2929 141141 131131 189189 198198 5353 375375 364364 304304 7070 55 2020 1,8791,879 20092009 1212 5959 7979 114114 144144 181181 695695 104104 3535 4141 3131 2828 1,5231,523 20082008 4444 1010 3838 7171 105105 307307 8383 114114 2828 3030 99 22 841841 20072007 1One 5757 8686 2121 100100 4040 208208 519519 432432 9292 00 3232 1,5881,588 20062006 00 00 7474 131131 274274 163163 1,0121,012 139139 9090 3535 00 00 1,9181,918 20052005 1010 4646 8787 9999 9191 114114 240240 299299 5656 88 3434 00 1,0841,084 20042004 00 5454 3636 9797 129129 164164 212212 355355 189189 77 7373 3434 1,3501,350

토양침식인자(K)는 정밀토양도를 이용하여 토양도별 표토층의 모래(Sand), 실트질토(Silt), 점토(Clay)의 함량을 분석한 후 Erickson의 다이어그램에 적용하여 계산하였다. 또한, 지형인자(LS)는 DEM 자료를 기반으로 Desmet & Govers 식과 Nearing 식을 이용하여 평가하였고, 특히 침식사면의 길이인자(L)는 다중흐름 알고리즘이 적용되어 보다 현실적으로 토양침식을 모의하도록 구현하였다. 식생피복인자(C)는 본 연구에서 토지피복 객체 클래스별 영상분류 기법을 통해 분석한 결과와 환경부의 중분류 토지피복도를 조합하여 평가하였으며, 경작인자(P)는 DEM에서 추출한 경사도와 토지피복도에서 논, 밭 그리고 기타지역으로 분류한 도면을 공간 중첩하여 계산하였다. The soil erosion factor (K) was calculated by applying the Erickson diagram after analyzing the contents of sand, silt, clay (Clay), and sand in the soil surface by using the precision soil map. In addition, the topographic factor (LS) was evaluated using Desmet & Govers equation and Nearing equation based on DEM data. In particular, the length factor (L) of the erosion slope was implemented to simulate soil erosion more realistically . The vegetation cover factor (C) was evaluated by the combination of the results of the analysis by the image classification technique of the land cover object class and the middle class land cover of the environment part in this study. The tillage factor (P) , Field, and other areas.

표 7은 남강댐 유역의 RUSLE 인자 분석결과이며, 도 12 ~ 16은 RUSLE 인자 분포도를 나타낸 것이다.Table 7 shows the results of the RUSLE factor analysis for the Nam River dam basin, and Figures 12 to 16 show the RUSLE factor distribution.

인자factor 최 소at least 최 대maximum 평 균Average 표준편차Standard Deviation KK 0.0000.000 0.5050.505 0.3220.322 0.0920.092 LL 0.2480.248 3.3943.394 1.4441.444 0.8780.878 SS 0.0490.049 15.12815.128 6.5096.509 4.1164.116 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0700.070 0.1300.130 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.8000.800 0.3150.315

도 12는 남강댐 유역 토양침식인자(K)를 나타낸 도면이다. 12 is a view showing the soil erosion factor (K) in the Nam River dam basin.

도 13은 남강댐 유역 침식사면 길이인자(L)를 나타낸 도면이다. 13 is a view showing the erosion slope length factor (L) of the Namgang dam watershed.

도 14는 남강댐 유역 침식사면 경사인자(S)를 나타낸 도면이다. 14 is a view showing an erosion slope gradient factor (S) of the Namgang dam watershed.

도 15는 남강댐 유역 식생피복인자(C)를 나타낸 도면이다. 15 is a view showing the vegetation cover factor (C) of the Nanjang dam basin.

도 16은 남강댐 유역 식생피복인자(P)를 나타낸 도면이다. Fig. 16 is a view showing the vegetation cover factor (P) of the Nanjang dam basin.

표 8과 표 9와 같은 남강댐 소유역별 RUSLE 인자의 분포특성을 분석하기 위해 각 소유역별로 Zone 그리드를 구성하여 평가한 결과는 다음과 같다.In order to analyze the distribution characteristics of the RUSLE factor for each Namgang dam owned area as shown in Tables 8 and 9, the Zone grid for each subwatershed was constructed and evaluated as follows.

토양침식인자(K)는 덕천강하류 소유역이 0.377로 가장 높게 나타났으며, 함양위천합류점 소유역이 0.297로 가장 낮게 나타났다. 따라서 함양위천합류점 소유역의 토양 특성이 강우침식에 강한 구조로 되어 있는 것으로 나타났으며, 덕천강하류 소유역이 강우에 의한 토사유실에 취약한 토양 특성을 보이는 것으로 나타났다.The soil erosion factor (K) was the highest at 0.377 in the subwatershed downstream of the Deokcheon River, and the lowest at 0.297 at the confluence of the Yiwon and Wichon rivers. Therefore, the soil characteristics of the subwatersheds at Yiwang Yiechen confluence area were found to be resistant to rainfall erosion, and the downstream subwatershed of Deokcheon river showed soil characteristics vulnerable to rainfall.

침식사면의 길이인자(L)는 시천천 소유역이 1.583으로 가장 높게 나타났으며, 남강댐 소유역이 1.326으로 가장 낮게 나타났다. 또한, 침식사면의 경사인자(S)는 덕천강상류 소유역이 8.900으로 가장 높게 나타났으며, 남강댐 소유역이 4.862로 가장 낮게 나타났다. The length factor (L) of the erosion slope was the highest at 1.583 in the Sichon subwatershed and the lowest in the Namchang dam subwatershed at 1.326. In addition, sloping factor (S) of erosion slope was highest at 8.900 in the upstream area of the Deokcheon River and lowest at 4.862 in the Namgang Dam subwatershed.

소유역명Own Station Name 인자factor 최 소at least 최 대maximum 평 균Average 표준편차Standard Deviation 남강댐
(165.623㎢)
Namgang Dam
(165.623㎢)
KK 0.0000.000 0.5050.505 0.3020.302 0.1380.138
LL 0.2490.249 3.3673.367 1.3261.326 0.7950.795 SS 0.0490.049 15.08515.085 4.8624.862 4.0194.019 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0670.067 0.1260.126 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7430.743 0.3180.318 남강댐상류
(70.840㎢)
Upstream of Namgang Dam
(70.840㎢)
KK 0.0000.000 0.5000.500 0.3360.336 0.1110.111
LL 0.2510.251 3.3723.372 1.4051.405 0.8380.838 SS 0.0490.049 15.03215.032 5.0305.030 4.0634.063 CC 0.0000.000 0.4000.400 0.0840.084 0.1400.140 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7250.725 0.3400.340 남강상류
(160.053㎢)
Upper Nam River
(160.053㎢)
KK 0.0000.000 0.4450.445 0.3020.302 0.0560.056
LL 0.2490.249 3.3653.365 1.4391.439 0.8940.894 SS 0.0490.049 15.11615.116 7.5757.575 4.0104.010 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0810.081 0.2090.209 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.8530.853 0.2740.274 덕천강상류
(105.322㎢)
Upstream of the Deokcheon River
(105.322㎢)
KK 0.0000.000 0.4500.450 0.3670.367 0.0860.086
LL 0.2530.253 3.3673.367 1.5771.577 0.9330.933 SS 0.0490.049 14.92714.927 8.9008.900 3.6793.679 CC 0.0000.000 0.8900.890 0.0270.027 0.0880.088 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.9300.930 0.1200.120 덕천강하류
(142.971㎢)
Down the Deokcheon River
(142.971㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3770.377 0.0850.085
LL 0.2510.251 3.3513.351 1.4571.457 0.8740.874 SS 0.0490.049 14.90414.904 5.9745.974 4.0914.091 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0760.076 0.1380.138 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7750.775 0.3300.330 람천
(264.108㎢)
Shimcheon
(264.108㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3350.335 0.0780.078
LL 0.2480.248 3.3943.394 1.4611.461 0.8770.877 SS 0.0490.049 15.12815.128 6.1656.165 4.2204.220 CC 0.0000.000 0.8900.890 0.1070.107 0.2170.217 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7740.774 0.3380.338 산청수위표
(195.674㎢)
Sancheong water mark
(195.674㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3270.327 0.0970.097
LL 0.2480.248 3.3593.359 1.4231.423 0.8740.874 SS 0.0490.049 15.11115.111 6.3696.369 4.1614.161 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0830.083 0.1420.142 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7690.769 0.3290.329

소유역명Own Station Name 인자factor 최 소at least 최 대maximum 평 균Average 표준편차Standard Deviation 시천천
(106.255㎢)
Sichuan cloth
(106.255㎢)
KK 0.0000.000 0.4600.460 0.3380.338 0.1000.100
LL 0.2480.248 3.3573.357 1.5831.583 0.9350.935 SS 0.0490.049 15.12715.127 8.4008.400 3.5223.522 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0300.030 0.0940.094 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.9210.921 0.2060.206 신등천
(172.173㎢)
New spring
(172.173㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3110.311 0.0890.089
LL 0.2480.248 3.3653.365 1.4031.403 0.8630.863 SS 0.0490.049 15.11615.116 5.7395.739 3.9033.903 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0870.087 0.1500.150 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7600.760 0.3390.339 양천
(252.530㎢)
Yangcheon
(252.530㎢)
KK 0.0000.000 0.5050.505 0.3010.301 0.0890.089
LL 0.2490.249 3.3763.376 1.4091.409 0.8590.859 SS 0.0490.049 15.11115.111 6.4966.496 4.0884.088 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0690.069 0.1280.128 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.8030.803 0.3170.317 양천합류점
(99.951㎢)
Yangcheon Junction
(99.951㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3060.306 0.0940.094
LL 0.2480.248 3.3783.378 1.4551.455 0.8840.884 SS 0.0490.049 15.11615.116 6.0296.029 3.9613.961 CC 0.0000.000 0.8900.890 0.0690.069 0.1310.131 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7940.794 0.3110.311 임천
(218.217㎢)
Imcheon
(218.217㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3340.334 0.0970.097
LL 0.2480.248 3.3933.393 1.5221.522 0.9200.920 SS 0.0490.049 15.12315.123 7.5277.527 3.6963.696 CC 0.0000.000 1.0001,000 0.0640.064 0.1480.148 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.8570.857 0.2790.279 함양위천
(177.939㎢)
Yi Yang
(177.939㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.3010.301 0.0680.068
LL 0.2480.248 3.3923.392 1.4211.421 0.8740.874 SS 0.0490.049 15.11615.116 6.4876.487 4.0794.079 CC 0.0000.000 0.8900.890 0.0870.087 0.1620.162 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7840.784 0.3200.320 함양위천합류점
(161.765㎢)
Hamyang Weichon Junction
(161.765㎢)
KK 0.0000.000 0.4900.490 0.2960.296 0.0660.066
LL 0.2520.252 3.3403.340 1.4021.402 0.8590.859 SS 0.0490.049 14.98614.986 5.9835.983 4.0264.026 CC 0.0000.000 0.8900.890 0.0930.093 0.1550.155 PP 0.1000.100 1.0001,000 0.7550.755 0.3360.336

남강댐 소유역은 가장 하류에 위치하고 있어 상대적으로 지형기복과 경사특성이 완만하여 강우에 의한 토사유실에 강한 지형적 특성을 보이는 것으로 나타났다. 식생피복인자(C)는 람천 소유역이 0.107로 가장 높게 나타났으며, 덕천강상류 소유역이 0.027로 가장 낮게 나타났다. 이를 통해 람천 소유역은 토사유실에 취약한 농경지가 다른 소유역들에 비해 많이 분포하고 있음을 알 수 있었으며, 덕천강상류 소유역은 토사유실에 강한 산림이 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다. Namkang Dam subwatershed is located in the most downstream area, and relatively topographical relief and slope characteristics are gentle, indicating that the geomorphic characteristics are strong against rainfall. The vegetation cover factor (C) was highest at 0.107 in the Lamcheon subwatershed and 0.027 in the upstream area of the. From this result, it can be seen that the farm area of Ramsun subwatershed is more distributed than other subwatersheds.

경작인자(P)는 덕천강상류 소유역이 0.930으로 가장 높게 나타났으며, 남강댐상류 소유역이 0.725로 가장 낮게 나타났다. 경작인자(P)는 경작형태와 지형경사에 좌우되는 인자로서, 이를 통해 덕천강상류 소유역의 경작 상태 및 지형경사가 토사유실에 취약한 형태를 가지고 있음을 알 수 있었다.The cultivating factor (P) was the highest in the subcatchment area of the Deokcheon River at 0.930 and the lowest at 0.725 in the upstream area of the Namgang Dam. Tillage factor (P) is a factor which depends on the cultivation type and terrain slope. It is found that the cultivation condition and topography of the upstream area of the Duckcheon River are vulnerable to soil loss.

GIS 공간분석 기법을 통해 계산된 RUSLE 인자로부터 토사유실량을 계산하였다. 도 17은 남강댐 유역의 토사유실량 분포도이며, 표 10은 토사유실 분석결과를 나타낸 것이다. Soil loss was calculated from the RUSLE factor calculated by GIS spatial analysis. FIG. 17 is a distribution chart of the soil loss amount in the Nam River dam basin, and Table 10 shows the results of the soil loss analysis.

구 분division 최 소at least 최 대maximum 평 균Average 표준편차Standard Deviation
(ton/ha)
value
(ton / ha)
00 10,44310,443 2525 9292

표 11의 소유역별 토사유실 특성을 분석하기 위해 각 소유역별로 Zone 그리드를 구성하였다.The Zone grid was constructed for each subwatershed in order to analyze the soil erosion characteristics according to the possessing area in Table 11.

분석 결과, 임천 소유역이 163,025 ton/yr로 가장 많은 토사유실량이 모의되었으며, 남강댐상류 소유역이 29,341 ton/yr로 가장 낮은 토사유실량을 나타냈다. 단위면적당 토사유실량을 평가하는 것은 토사유실 잠재성 평가를 위한 자료가 된다. 단위 토사유실량 평가에서도 임천 소유역이 747 ton/yr㎢으로 가장 높게 나타났으며, 남강댐상류 소유역이 414 ton/yr㎢으로 가장 낮게 나타났다.As a result, the largest amount of soil loss was simulated at 163,025 ton / yr in the subcatchment area of Imcheon subwatershed and 29,341 ton / yr in the upstream area of Namchang Dam. The assessment of soil loss per unit area is the basis for evaluating the potential for soil loss. In the estimation of unit soil loss, the area of Imcheon subwatershed was the highest at 747 ton / yr2 km, and the upstream area of Namchang Dam was the lowest at 414 ton / yr2 km.

소유역명Own Station Name 토사유실 (ton/ha)Soil loss (ton / ha) 토사유실량
(ton/yr)
Soil loss
(ton / yr)
단위
토사유실량
(ton/yr㎢)
unit
Soil loss
(ton / yrkm2)
최 소at least 최 대maximum 평 균Average 표준편차Standard Deviation 남강댐
(165.623㎢)
Namgang Dam
(165.623㎢)
0 0 7,820 7,820 19 19 75 75 69,695 69,695 421 421
남강댐상류
(70.840㎢)
Upstream of Namgang Dam
(70.840㎢)
0 0 1,767 1,767 18 18 50 50 29,341 29,341 414 414
남강상류
(160.053㎢)
Upper Nam River
(160.053㎢)
0 0 8,012 8,012 30 30 130 130 108,923 108,923 681 681
덕천강상류
(105.322㎢)
Upstream of the Deokcheon River
(105.322㎢)
0 0 4,095 4,095 20 20 59 59 47,186 47,186 448 448
덕천강하류
(142.971㎢)
Down the Deokcheon River
(142.971㎢)
0 0 8,955 8,955 29 29 117 117 94,329 94,329 660 660
람천
(264.108㎢)
Shimcheon
(264.108㎢)
0 0 4,492 4,492 23 23 76 76 139,140 139,140 527 527
산청수위표
(195.674㎢)
Sancheong water mark
(195.674㎢)
0 0 7,721 7,721 29 29 102 102 129,838 129,838 664 664
시천천
(106.255㎢)
Sichuan cloth
(106.255㎢)
0 0 8,241 8,241 23 23 88 88 55,731 55,731 525 525
신등천
(172.173㎢)
New spring
(172.173㎢)
00 8,775 8,775 24 24 82 82 95,783 95,783 556 556
양천
(252.530㎢)
Yangcheon
(252.530㎢)
00 7,980 7,980 25 25 82 82 141,062 141,062 559 559
양천합류점
(99.951㎢)
Yangcheon Junction
(99.951㎢)
00 2,677 2,677 21 21 57 57 48,804 48,804 488 488
임천
(218.217㎢)
Imcheon
(218.217㎢)
00 10,443 10,443 33 33 130 130 163,025 163,025 747 747
함양위천
(177.939㎢)
Yi Yang
(177.939㎢)
00 3,607 3,607 29 29 86 86 115,671 115,671 650 650
함양위천합류점
(161.765㎢)
Hamyang Weichon Junction
(161.765㎢)
00 3,338 3,338 25 25 71 71 90,808 90,808 561 561
합 계Sum 1,329,3371,329,337

최근, 기후변화에 따른 집중강우로 유역내 산사태 및 토사붕괴 그리고 흙탕물 발생으로 인한 정수처리 문제가 심각한 실정이다. 또한 하천으로 유입된 토사는 하천의 통수능을 저하시켜 홍수시 침수피해의 원인이 되고 있다. 이러한 토사유실을 저감하기 위해 국가에서는 사방댐 건설, 밭기반 정비, 피복 개량 등 다양한 대책을 수립중에 있다.Recently, there has been a serious problem of water pollution due to landslides and landslides in the watershed and muddy water due to concentrated rainfall due to climate change. In addition, the sediment that has flowed into the river has decreased the flowability of the river, causing flood damage in the flood. In order to reduce such loss of soil, the government is establishing various measures such as construction of the dam, construction of the field foundation, improvement of the cloth.

예를 들면, 토지 피복(land cover) 항목은 도심지(시가지), 농경지(논, 밭), 산림지역, 도로, 수역을 포함한다. For example, land cover items include urban areas (urban areas), agricultural lands (rice fields), forest areas, roads, and water bodies.

본 발명에서는 최신 위성영상(Lansat 영상)으로부터 도심지, 농경지, 산림지역, 도로, 수역 등의 토지피복 항목별 영상분류[산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 논과 밭-습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드] 기법을 활용하여 토지피복도를 구축하는 연구를 수행하였다. 또한, 토양도, 수치표고모델(DEM), 토지피복도 등의 GIS 자료를 구축하여 RUSLE 모형에 필요한 인자를 계산한 후 토사유실량 계산에 활용하였다. 그리고, 소유역별 토사유실량을 모의하여 토사유실에 취약한 소유역을 검토할 수 있었다. In the present invention, the image classification (forest-NDVI, water-near-infrared band, paddy field-wetting index, urban area-urban-rural area) of the land covering items such as urban area, agricultural area, forest area, road, Thermal infrared band] technique to construct a land cover map. In addition, the GIS data such as the soil elevation, the DEM, and the land cover map were constructed to calculate the factors required for the RUSLE model and then used for calculating the soil loss. And, we could review the subwatershed vulnerable to the loss of soil by simulating the amount of soil loss by each station.

따라서, 본 연구에서 평가한 소유역별 토사유실량을 비롯하여 토사유실에 취약한 소유역 분석자료는 토사유실 저감대책 수립을 위한 사업 규모 수립이나 주요 사업지역을 선정하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.Therefore, the subwatershed analysis data, which is vulnerable to soil erosion, including the soil erosion amount by each site, can be very useful for establishing a business scale for establishing measures to reduce earth loss and to select major business areas.

[결 론][conclusion]

본 연구에서는 최신 위성영상(Lansat 영상)으로부터 토지피복 클래스(도심지(시가지), 농경지(논,밭), 산림, 도로, 수역)별 영상분류(산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 논과 밭 -습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드) 기법을 적용하여 토지피복도를 구축하였으며, 이를 ArcGIS 소프트웨어를 이용하여 GIS 기반 RUSLE 모델에 연계하여 토사유실량을 분석하였다. 본 연구의 주요결과 및 결론은 다음과 같다.In this study, we propose an image classification (forest - NDVI, water - near - infrared band, paddy field and wet - wetland) of land cover class (urban area, (City - area) - thermal infrared band), and the land cover was constructed by using the ArcGIS software and analyzed with the GIS - based RUSLE model. The main results and conclusions of this study are as follows.

1. 최근에 촬영된 위성 영상(landsat 영상)으로부터 토지피복 클래스별 영상분류 기법을 적용함으로써 토사유실 분석에 활용되는 토지피복도의 최신성을 확보할 수 있었다. 1. By applying the image classification technique according to the land cover class from the recently taken satellite image (landsat image), it was possible to secure the up-to-date property of the land cover used for the analysis of soil loss.

특히, 수역(물)에 가장 민감하게 반응하는 근적외선(Nir)을 적용하여 수역을 분류한 후, 강우에 의한 수위변화의 영향을 고려하기 위해 셀 확장기법을 적용함으로써 수역 레이어를 효과적으로 추출할 수 있었다. Especially, after classifying the water by applying NIR which is most sensitive to water (water), we could effectively extract the water layer by applying the cell expansion technique to consider the influence of the water level change by rainfall .

또한, 산림은 근적외선(Nir) 밴드와 적색 밴드를 조합한 정규식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)를 적용하여 추출할 수 있었다. In addition, forests could be extracted by applying Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), which is a combination of NIR band and red band.

농경지(논과 밭)는 습윤지수를 사용하여 추출하고, 도심지(시가지)는 열적외선 밴드를 사용하여 추출할 수 있었다. Cropland (paddy fields) could be extracted using the wetting index, and urban areas (urban area) could be extracted using thermal infrared bands.

2. RGB 밴드에 의한 도심지의 영상 오분류 문제를 개선하기 위해 열적외선밴드를 활용하여 도심지를 추출하였으며, 분류 결과를 환경부 토지피복도와 비교함으로써 열적외선밴드에 의한 도심지 영상분류 기법의 효용성을 제시할 수 있었다. 또한, 농경지(논과 밭)는 모내기 전후의 영상으로부터 밴드 조합기법에 의한 습윤지수를 적용하여 추출할 수 있었다.2. In order to solve the problem of misclassification of urban images by RGB band, we extract the downtown area using thermal infrared band and compare the classification result with that of the Ministry of Environment to prove the effectiveness of the urban image classification technique by thermal infrared band I could. In addition, farmland (paddy field) could be extracted from the images before and after planting by applying the wetting index by band combining technique.

3. 토지피복 클래스별 영상분류[산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 논과 밭 -습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드]를 통해 구축한 토지피복도와 2002년 이전의 환경부 토지피복도를 비교함으로써 낙동강 유역의 6~8년간의 토지피복 변화 특성을 분석할 있었다. 분석결과 수역, 산림, 논이 각각 2.53%, 0.37%, 4.52% 감소하였으며, 시가지(도심지)와 밭은 각각 3.71%와 6.00% 증가한 것으로 나타났다. 따라서, 도시화가 진행되면서 산림과 논의 면적이 감소되고, 시가지의 면적이 크게 증가한 것으로 판단된다.3. Comparison of Land Cover Classes According to Image Classification [Land-NDVI, Watershed-Near Infrared Band, Rice Field-Wet Index, Urban Area (Urban Area) - Thermal Infrared Band) We analyzed the characteristics of land cover change in Nakdong River basin for 6 ~ 8 years. As a result of analysis, water area, forest, and paddy fields decreased by 2.53%, 0.37% and 4.52%, respectively. Urban areas and fields increased by 3.71% and 6.00%, respectively. Therefore, as the urbanization progressed, the area of the forest and the area of the discussion decreased, and the area of the city area increased greatly.

4. 수치표고모델(DEM), 정밀토양도 그리고 영상분류를 통해 구축한 토지피복도를 활용하여 GIS 기반 RUSLE 입력인자를 계산할 수 있었다. 또한, Zone 그리드를 구성하여 소유역별 RUSLE 인자를 분석함으로써 토양, 지형, 토지피복 측면에서 토사유실에 취약한 소유역을 효과적으로 분석할 수 있었다.4. GIS-based RUSLE input factors could be calculated using DEM, precision soil map, and land cover map constructed by image classification. In addition, by analyzing the RUSLE factor for each zone by constructing the Zone Grid, it was possible to effectively analyze subwatershed vulnerable to soil loss in terms of soil, topography, and land cover.

5. GIS 기반 RUSLE 모델을 통한 소유역별 토사유실량 평가에서는 임천 소유역이 163,025 ton/yr로 가장 많은 토사유실량이 모의되었으며, 토사유실 잠재성을 반영하는 단위 토사유실량 분석에서도 임천 소유역이 747 ton/yr㎢으로 가장 높게 모의되어 강우 발생시 토사유실에 가장 취약한 구조를 가지는 유역임을 알 수 있었다.5. Analysis of soil loss by GIS-based RUSLE model In the estimation of soil loss by each station, the largest amount of soil loss was simulated at 163,025 ton / yr in the subcatchment area of Imcheon subwatershed. And it was found that the watershed is the most vulnerable to the soil loss in the event of rainfall.

전술한 바와 같이 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다. As described above, the method of the present invention can be implemented as a program and recorded on a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, memory card, hard disk, magneto-optical disk, storage device, etc.) Lt; / RTI >

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.

A: 토사유실량(ton/ha/yr)
R: 강우침식인자,
K: 토양침식인자,
L: 침식사면의 길이인자,
S: 침식사면의 경사인자,
C: 식생피복인자
P: 경작인자
A: Dust loss (ton / ha / yr)
R: rainfall erosion factor,
K: soil erosion factor,
L: Length factor of erosion slope,
S: slope factor of erosion slope,
C: vegetation covering factor
P: Cultivation factor

Claims (12)

(a) 최신 위성영상(Lansat 영상)으로부터 도심지(시가지), 농경지(논,밭), 산림, 도로, 수역을 포함하는 토지피복 클래스별 영상분류 기법을 적용하여 토사유실 분석에 사용되는 토지피복도를 구축하는 단계; 및
(b) ArcGIS 소프트웨어를 이용하여 토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도의 GIS 자료를 구축하며, GIS 기반 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형에 필요한 GIS 공간분석 기법을 통해 계산된 RUSLE 인자를 계산한 후 토사유실량(A)을 계산하며, 소유역별 토사유실량을 모의하여 소유역별 RUSLE 인자를 분석함으로써 토양, 지형, 토지피복 측면에서 토사유실에 취약한 소유역을 추출하는 단계;
를 포함하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
(a) Applying the image classification technique of each land cover class including the urban area (urban area), agricultural land (rice field, field), forest, road and water area from the latest satellite image (Lansat image) Building; And
(b) By using ArcGIS software, we construct GIS data of soil, digital elevation model (DEM), and land cover map, and by using GIS spatial analysis technique required for RISLE (Revised Universal Soil Loss Equation) Extracting the subwatershed vulnerable to soil erosion in terms of soil, topography, and land cover by analyzing the RUSLE factor by calculating the calculated RUSLE factor and calculating the soil loss amount (A)
Based on the GIS-based method.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서, 상기 토지피복 클래스별 영상분류는
상기 위성영상으로부터 산림-NDVI, 수역-근적외선 밴드, 농경지(논과 밭)-습윤지수, 도심지(시가지)-열적외선 밴드로 분류하며,
상기 산림은 근적외선 밴드와 적색 밴드를 조합한 정규식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)를 적용하여 추출하고,
상기 수역(물)은 가장 민감하게 반응하는 근적외선(Nir)을 적용하여 수역을 분류한 후, 강우에 의한 수위변화의 영향을 고려하기 위해 셀 확장기법을 적용함으로써 수역 레이어를 추출하며,
상기 농경지(논과 밭)는 습윤지수를 사용하여 추출하고,
상기 도심지(시가지)는 열적외선 밴드를 사용하여 추출하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method according to claim 1,
In the step (a), the image classification according to the land cover class
From the satellite image, it is classified into forest-NDVI, water-near-infrared band, agricultural land (paddy field) - wet index, urban (urban)
The forest is extracted by applying Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) in combination with a near-infrared band and a red band,
In order to consider the influence of the water level change due to rainfall, a water layer is extracted by applying a cell expansion technique to the water (water) by classifying the water using the most sensitive NIR,
The agricultural land (paddy field) is extracted using a wetting index,
Wherein the urban area (city area) is extracted using a thermal infrared band.
제1항에 있어서,
상기 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형을 사용하여 토사유실을 평가하기 위한 프로세스는 각각의 RUSLE 인자들을 평가하기 위해 이용되는 GIS DB로는 정밀토양도, 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model), 토지피복도를 사용하며,
상기 RUSLE 인자들은 강우침식인자(R), 토양침식인자(K), 침식사면의 길이인자(L), 침식사면의 경사인자(S), 식생피복인자(C) 그리고 경작인자(P)를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method according to claim 1,
The process for evaluating the soil loss using the RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) model is based on the GIS DB used for evaluating the respective RUSLE factors including the precision soil map, the digital elevation model (DEM) Using a coating,
The RUSLE factors include rainfall erosion factor (R), soil erosion factor (K), erosion slope length factor (L), erosion slope factor (S), vegetation cover factor (C) And the GIS-based soil loss evaluation method.
제3항에 있어서,
상기 RUSLE 모형을 이용하여 토사유실량(A)은 ton/ha/yr의 단위를 가지며,
Figure pat00030
식(2)에 의해
강우침식인자(R), 토양침식인자(K), 침식사면의 길이인자(L), 침식사면의 경사인자(S), 식생피복인자(C) 그리고 경작인자(P)들의 곱으로 토사유실량을 계산하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
Using the RUSLE model, the soil loss volume (A) has units of ton / ha / yr,
Figure pat00030
By equation (2)
The soil loss factor was calculated as the product of rainfall erosion factor (R), soil erosion factor (K), length factor of erosion slope (L), slope factor of erosion slope (S), vegetation cover factor (C) And calculating a GIS-based soil loss.
제3항에 있어서,
상기 강우침식인자(R)는 강우량 자료를 사용하였으며, 이를 위해 수자원관리종합정보시스템(WAMIS; Water Management Information System)을 검색하여 강우관측소에 대한 최근 10년간 월별 강우량 자료를 조사하였고, 그 강우량 자료를 이용하여 연평균 강우량을 계산하여
Figure pat00031
[여기서,
Figure pat00032
은 연강우량(㎜/yr)] 식 (2.1)에 적용함으로써 강우침식인자(R)를 계산하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
The rainfall erosion factor (R) used rainfall data. For this purpose, the WAMIS (Water Management Information System) was searched for monthly rainfall data for the last 10 years for rainfall observatories. To calculate the average annual rainfall
Figure pat00031
[here,
Figure pat00032
Wherein the rainfall erosion factor (R) is calculated by applying the equation (2.1) to the annual rainfall (mm / yr).
제3항에 있어서,
상기 토양침식인자(K)는 1/25,000 정밀토양도에 기초한 토양군으로부터 토양도별 표토층의 모래(Sand), 실트질토(Silt), 점토(Clay)의 함량을 분석한 후 Erickson의 K값 추정 삼각형 도표를 이용하여 토양도별 토양침식인자 K를 계산하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
The soil erosion factor (K) was determined by analyzing the content of sand, silt and clay in the topsoil layer from the soil group based on 1 / 25,000 precision soil map and then calculating the Erickson K value Wherein the soil erosion factor K is calculated for each soil level using a triangle chart.
제3항에 있어서,
지형인자(LS)는 침식사면의 길이인자(L)와 침식사면의 경사인자(S)로 구분되며, 상기 침식사면의 길이인자(L)는 단위구획 경사길이인 22.13m에 대한 수평경사길이의 비를 나타내며, 이를 계산하기 위해 Renard 식과 Desmet & Govers 식을 사용하며,
Figure pat00033
,
Figure pat00034

m은 침식사면 길이의 멱지수이고,
Figure pat00035
는 침식사면의 경사각이며,
Figure pat00036
Renard 식 (5)
Figure pat00037
는 셀에 대한 침식사면의 길이인자이며,
Figure pat00038
는 셀크기,
이 공식은 GIS 셀 기반의 관측셀로 유입되는 셀의 수를 이용하며 세그먼트의 총경사길이를 결정하기 위해 다중흐름 알고리즘으로써 셀의 길이를 이용하며, 이 방법은 흐름의 분기점과 합류점 그리고 복잡한 자연지형도 고려하고,
상기 침식사면의 길이인자(L)을 계산하기 위해 Desmet과 Govers(1996)는 식 (6)을 사용하며,
Figure pat00039
(6)
Figure pat00040
는 셀에 대한 침식사면의 길이인자,
Figure pat00041
는 셀에 유입되는 상류기여면적,
Figure pat00042
는 셀크기,
Figure pat00043
는 흐름방향에 직교하는 등고선 길이로 (
Figure pat00044
)),
Figure pat00045
는 셀의 방향이며, 이 공식에서, 흐름방향에 직교하는 등고선 길이
Figure pat00046
는 [도 4 셀의 방향에 따른 등고선 길이 모델]과 같이 나타나며,
여기서, 관측셀로 유입되는 상류기여면적 A는 식 (7)과 같이 계산되고,
Figure pat00047
(7)
여기서,
Figure pat00048
는 관측셀 i에 대한 기여면적, A는 이용 가능한 상류기여면적,
Figure pat00049
는 이웃한 셀의 경사,
Figure pat00050
는 가중인자(직교방향은 0.5, 대각선 방향은 0.354)이며
Figure pat00051
는 하류방향의 셀수이며,
상기 Desmet과 Govers 식(6)은 관측셀로 유입되는 셀의 수를 이용하며, 그것은 상기 Renard 식(5)과 유사하나 셀로 유입되는 흐름방향도 고려하는 다중흐름 방향모델로써 Desmet과 Govers식은 GIS 기반의 일정 셀 단위로 결과값을 추출하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
The topographical factor LS is divided into a length factor L of the erosion slope and a slope factor S of the erosion slope, and the length factor L of the erosion slope is the horizontal slope of 22.13 m, R, and Desmet & Govers equations are used to calculate the ratio,
Figure pat00033
,
Figure pat00034

m is the exponent of the erosion slope length,
Figure pat00035
Is the inclination angle of the erosion slope,
Figure pat00036
Renard equation (5)
Figure pat00037
Is the length factor of the erosion slope for the cell,
Figure pat00038
Cell size,
This formula uses the number of cells entering the GIS cell-based observation cell and uses the cell length as a multiple-flow algorithm to determine the total slope of the segment, which measures the bifurcation and confluence of the flow and the complex natural topography Considering,
Desmet and Govers (1996) use Equation (6) to calculate the length factor (L) of the erosion slope,
Figure pat00039
(6)
Figure pat00040
Is the length factor of the erosion slope for the cell,
Figure pat00041
Is the upstream contribution area into the cell,
Figure pat00042
Cell size,
Figure pat00043
Is a contour line length orthogonal to the flow direction (
Figure pat00044
)),
Figure pat00045
Is the direction of the cell, and in this formula, the contour line length perpendicular to the flow direction
Figure pat00046
(A contour line length model according to the direction of the cell of Fig. 4)
Here, the upstream contribution area A flowing into the observation cell is calculated as shown in equation (7)
Figure pat00047
(7)
here,
Figure pat00048
Is the contribution area for observation cell i, A is the available upstream contribution area,
Figure pat00049
Is the slope of the neighboring cell,
Figure pat00050
Is a weighting factor (0.5 in the orthogonal direction and 0.354 in the diagonal direction)
Figure pat00051
Is the number of cells in the downstream direction,
The Desmet and Govers equation (6) uses the number of cells entering the observation cell, which is similar to the Renard equation (5), but is a multiple flow direction model considering the flow direction into the cell. And the resultant value is extracted in units of predetermined cells of the GIS.
제3항에 있어서,
상기 침식사면의 경사인자(S)는 토사유실에 대한 사면경사의 영향을 나타내며, 상기 침식사면의 경사인자(S)는 상기 침식사면의 길이인자(L)에 비해 토사유실에 민감한 반응을 나타내게 되며 경사와 토사유실량과의 관계는 식생의 밀도와 흙입자의 크기에 영향을 받으며, 농경지에 대한 침식을 예측했던 USLE에서는 농경지가 일반적으로 균등한 경사분포를 보이므로 S인자의 평균값을 사용해도 무리가 없으며, 유역에 대한 침식을 예측하는 RUSLE의 경우는 유역의 지형변화가 심하다는 점을 고려하면 S인자를 지역적으로 평가할 수 있는 GIS의 도입으로 셀 기반 S값을 사용하거나, 또는
USLE에서 침식사면의 경사인자(S)는 과잉 토사유실문제를 해결하기 위해, 연구지역을 선정하여 벌판과 하천에서의 경사효과를 고려하여 개발된 McCool 등(1987)은 식 (8)을 사용하거나, θ가 침식사면의 경사각 일때
Figure pat00052
(8), 또는
Liu 등(1994)의 연구에 의하면 9~50%의 경사를 갖는 지역에서는 경사각에 따라 토사유실이 선형적으로 증가한다고 제시하였으므로, 9~50%의 경사지역에 대해 식 (9)를 사용하며,
Figure pat00053
(9), 또는
식 (8)과 (9)를 광범위한 지역에 적용하여 25% 미만의 경사에 적용되었던 기존의 선형함수를 일반화하여 RUSLE 모델에 활용 가능한 Nearing(1997) 식 (10)을
Figure pat00054
(10)
사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
The slope factor S of the erosion slope represents the influence of the slope inclination against the soil erosion slope and the slope factor S of the erosion slope is more sensitive to the soil erosion than the length factor L of the erosion slope The relationship between slope and soil loss is influenced by vegetation density and soil particle size. In the USLE, which predicted erosion on agricultural land, the agricultural land has a generally uniform slope distribution. In the case of the RUSLE, which predicts erosion of the watershed, considering the fact that the watershed topography change is severe, use the cell-based S value as the introduction of the GIS that can evaluate the S factor locally, or
The slope factor (S) of the erosion slope in the USLE was calculated by using Eq. (8), which was developed by considering the slope effect in the field and river by selecting the study area to solve the problem of excess soil erosion. , &thetas; is the inclination angle of the erosion slope
Figure pat00052
(8), or
According to Liu et al. (1994), the slope angle increases linearly with the slope angle in the region of 9 ~ 50% slope. Therefore,
Figure pat00053
(9), or
Applying Equations (8) and (9) to a wide area, we can approximate the existing linear function applied to the slope of less than 25% to approximate the Nearing (1997) equation (10)
Figure pat00054
(10)
Wherein the GIS-based soil loss evaluation method comprises the steps of:
제3항에 있어서,
상기 식생피복인자(C)는 미국 농무성이 발표한 시가지, 농경지, 산림, 초지, 나대지로 분류된 토지피복별 식생피복인자(C) 값[표 4]을 사용하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
The vegetation cover factor (C) is a GIS-based soil-soil loss (CIS) value using the value of the vegetation cover factor (C) for each land cover classified into city area, agricultural area, forest, grassland, Assessment Methods.
제3항에 있어서,
상기 경작인자(P)는 경작 형태 및 경사에 따른 경작 인자(P) 값[표 5]을 사용하고, 0.0~7.0 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.55, 등고선 대상 경작 0.27, 테라스 경작 0.10을 사용하며, 7.0~11.3 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.60, 등고선 대상 경작 0.30, 테라스 경작 0.12를 사용하고, 11.3~17.6 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.80, 등고선 대상 경작 0.40, 테라스 경작 0.16을 사용하며, 17.6~26.8 경사(%)의 경우 등고선 경작 0.90, 등고선 대상 경작 0.45, 테라스 경작 0.18을 사용하고, 26.8% 이상의 경사의 경우 등고선 경작 1.00, 등고선 대상 경작 0.50, 테라스 경작 0.20 인 경작인자(P) 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
The method of claim 3,
The tillering factor (P) used was 0.55 for contour line cultivation, 0.27 for contour line cultivation, and 0.10 for terrace cultivation in the case of 0.0 to 7.0 slope (%) using the cultivating factor (P) , Contour line cultivation 0.60, contour line cultivation 0.30, and terraced cultivation 0.12 were used for the slope of 7.0 ~ 11.3 slope (%), 0.80 for contour line contouring 0.30 for contour line 11.3 ~ 17.6, , Contour line cultivation (0.90), contour line cultivation (0.45) and terrace cultivation (0.18) were used for slope (17.6 ~ 26.8) ) Is used as the GIS-based soil loss evaluation method.
제10항에 있어서,
상기 경작인자(P)는 농경지의 논이나 밭의 경작지 형태와 경작지 사면 경사에 따라 좌우되며, 상기 경작지 형태는 등고선 경작(Contouring), 등고선 대상경작(Cropping), 테라스 경작(Terracing)이 있으며, 이와 같은 경작지 형태는 토사유실을 조절하는 중요한 역할을 하며, 지역적인 특성에 따라 경작지 형태가 다양하게 나타나며, 밭은 등고선 대상경작 형태를 그리고 논은 테라스 경작 형태를 보이며, 그러나 밭의 경우 지역에 따라 다양한 형태를 보이는 만큼 현지조사를 통해 그 지역에서 주로 이용하는 경작형태를 파악해야 하며,
상기 등고선 경작은 일정한 방향과 경사를 갖는 경작형태로 강우 발생시 곧바로 토사이송을 초래한다는 점에서 토사유실이 가장 높다고 평가할 수 있으며,
상기 등고선 대상경작은 상기 등고선 경작과 유사하나 등고선을 따라 이루어졌다는 점에서 등고선 경작방식 보다는 비교적 비침식성이며,
상기 테라스 경작방식은 계단과 같은 형태로 경작지내에서 짧은 거리와 급격한 경사각을 이용하여 토사유실을 가장 효과적으로 경감시킬 수 있으며, 침식된 토사는 사면을 따라 하류로 이동하게 되는데, 이때 테라스를 만날 경우 테라스내에서 침식이 급격히 감소되며 테라스 내에 토사가 쌓이게 되고, 상기 테라스가 존재하지 않을 경우, 여러 갈래로 이송되어온 토사가 하나의 유출구로 모이게 되어 산사태와 같은 재난을 유발하게 되나 테라스가 존재할 경우 여러 갈래로 이송되어온 토사가 하나의 유출구로 모이게 되는 집중적인 운동에너지를 분산시키고 여러 갈래로 유출구를 유도한다는 점에서 갑작스런 토사붕괴의 재난을 최소화하게 되는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.
11. The method of claim 10,
The cultivating factor (P) depends on the type of cultivated land in farmland, the type of cultivated land in the field and the inclination of the slope of the cultivated land. The cultivated land types include contouring, contouring and terracing, The same type of cultivated land plays an important role in regulating the soil loss, and the cultivated land forms vary according to the regional characteristics. The field shows the cultivation type of the contour line and the rice field shows the terraced cultivation type. However, As a result of the field survey, it is necessary to identify the type of cultivation that is mainly used in the region,
The above-mentioned contour line cultivation is a cultivation type having a certain direction and inclination, and it can be estimated that the soil loss is the highest in that it causes the soil transfer immediately in the event of rainfall,
The above-mentioned contour line cultivation is similar to the contour line cultivation but is relatively non-erosive rather than the contour line cultivation method in that it is formed along contours,
The terraced tillage method can reduce the soil loss by using a short distance and a sharp inclination angle in the cultivated land in the form of a stair, and the eroded soil is moved to the downstream along the slope. At this time, The erosion is rapidly reduced and the soil is accumulated on the terrace. If the terrace does not exist, the soil that has been transported for several times is collected into a single outflow, causing a disaster such as a landslide. The method according to claim 1, characterized in that the transferred soil is dispersed in intensive kinetic energy gathered in a single outflow port and is guided to several outlets to minimize the sudden disaster of landslides.
제3항에 있어서,
상기 경작인자(P)를 평가하기 위해서는 경사도가 활용되며, DEM 자료로부터 일정 해상도별로 경사도의 분포특성도 함께 평가하는 것을 특징으로 하는 GIS 기반 토사유실 평가 방법.

The method of claim 3,
Wherein the slope is used for evaluating the tillage factor (P), and the distribution characteristic of the gradient is also evaluated from the DEM data at a predetermined resolution.

KR1020160078876A 2016-06-23 2016-06-23 Soil loss evaluation method based GIS KR20180000619A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160078876A KR20180000619A (en) 2016-06-23 2016-06-23 Soil loss evaluation method based GIS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160078876A KR20180000619A (en) 2016-06-23 2016-06-23 Soil loss evaluation method based GIS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180000619A true KR20180000619A (en) 2018-01-03

Family

ID=61002181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160078876A KR20180000619A (en) 2016-06-23 2016-06-23 Soil loss evaluation method based GIS

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180000619A (en)

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109580915A (en) * 2019-01-23 2019-04-05 长江水利委员会长江科学院 A kind of water erosion migration process physical simulating device and analogy method
CN109656211A (en) * 2018-12-21 2019-04-19 王武荣 Urban vegetation cover wisdom managing and control system based on GIS
CN110210438A (en) * 2019-06-10 2019-09-06 南京林业大学 Northern soil Mountainous Area soil loss monitoring Land Use/Cover Classification method
CN111027810A (en) * 2019-11-18 2020-04-17 天津大学 Mountain torrent disaster distribution driving force evaluation method in super-large area
CN111178786A (en) * 2020-01-08 2020-05-19 中科宇图科技股份有限公司 Emission source position determining method and system for guaranteeing regional air quality
CN112381301A (en) * 2020-11-18 2021-02-19 华南理工大学 City path image generation method combining questionnaire survey and street view picture
CN113313358A (en) * 2021-04-30 2021-08-27 西安理工大学 River basin water and soil conservation measure configuration method adaptive to river sediment transport amount
CN113486809A (en) * 2021-07-08 2021-10-08 中国矿业大学 Mining area influence boundary identification method
CN113640497A (en) * 2021-08-12 2021-11-12 北京江河中基工程咨询有限公司 Building engineering water and soil loss monitoring content and method
CN113740332A (en) * 2021-07-28 2021-12-03 南昌工程学院 Water and soil conservation test system and method
CN113901640A (en) * 2021-09-10 2022-01-07 中国矿业大学 Cellular automaton-based soil nutrient loss simulation method
KR102351117B1 (en) * 2021-03-25 2022-01-13 아주대학교산학협력단 Method for providing sand loss information, server and system using the same
CN114154401A (en) * 2021-11-16 2022-03-08 华中师范大学 Soil erosion modulus calculation method and system based on machine learning and observation data
CN114217047A (en) * 2021-12-01 2022-03-22 西北农林科技大学 Measurement method for alpine meadow plaque formation driven by water erosion
CN114943404A (en) * 2022-03-30 2022-08-26 北京师范大学 Wetland water shortage ecological risk assessment method based on ecosystem service balance
CN115689395A (en) * 2022-12-29 2023-02-03 中国科学院地理科学与资源研究所 Ecological system adjustment service value accounting method
CN116012733A (en) * 2022-12-14 2023-04-25 兰州大学 Method for repairing severe degradation alpine grassland bare spot by using species combination of native grass
CN116148445A (en) * 2023-04-19 2023-05-23 中国环境科学研究院 Method for quantitatively reducing influence of splash erosion on soil structure of paddy field ecological system
CN116431954A (en) * 2023-06-14 2023-07-14 中国环境科学研究院 Method for quantitatively contributing rainfall splash erosion to farmland ecological system nutrient runoff loss
CN116429723A (en) * 2023-04-04 2023-07-14 中国水利水电科学研究院 Method for evaluating carbon sequestration of soil by soil and water conservation cultivation measures
CN116703031A (en) * 2023-06-08 2023-09-05 重庆市规划和自然资源调查监测院 Method for analyzing big data of paddy field site selection by using GIS
CN116934753A (en) * 2023-09-18 2023-10-24 南四湖(山东)船业有限公司 Water and soil conservation monitoring method based on remote sensing image
CN116934166A (en) * 2023-07-28 2023-10-24 山东慧宇航空遥感技术有限公司 Natural resource soil value accounting system
CN117558105A (en) * 2023-10-27 2024-02-13 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 High-density urban yellow mud water phenomenon early warning method and system

Cited By (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109656211A (en) * 2018-12-21 2019-04-19 王武荣 Urban vegetation cover wisdom managing and control system based on GIS
CN109580915A (en) * 2019-01-23 2019-04-05 长江水利委员会长江科学院 A kind of water erosion migration process physical simulating device and analogy method
CN109580915B (en) * 2019-01-23 2023-09-29 长江水利委员会长江科学院 Physical simulation device and simulation method for hydraulic erosion migration process
CN110210438A (en) * 2019-06-10 2019-09-06 南京林业大学 Northern soil Mountainous Area soil loss monitoring Land Use/Cover Classification method
CN110210438B (en) * 2019-06-10 2023-07-14 南京林业大学 Northern soil Dan Shanou water and soil loss monitoring land utilization/coverage classification method
CN111027810A (en) * 2019-11-18 2020-04-17 天津大学 Mountain torrent disaster distribution driving force evaluation method in super-large area
CN111178786A (en) * 2020-01-08 2020-05-19 中科宇图科技股份有限公司 Emission source position determining method and system for guaranteeing regional air quality
CN111178786B (en) * 2020-01-08 2023-04-25 中科宇图科技股份有限公司 Emission source position determining method and system for guaranteeing regional air quality
CN112381301A (en) * 2020-11-18 2021-02-19 华南理工大学 City path image generation method combining questionnaire survey and street view picture
CN112381301B (en) * 2020-11-18 2022-06-14 华南理工大学 City path image generation method combining questionnaire survey and street view picture
KR102351117B1 (en) * 2021-03-25 2022-01-13 아주대학교산학협력단 Method for providing sand loss information, server and system using the same
CN113313358A (en) * 2021-04-30 2021-08-27 西安理工大学 River basin water and soil conservation measure configuration method adaptive to river sediment transport amount
CN113313358B (en) * 2021-04-30 2023-10-31 西安理工大学 River basin water and soil conservation measure configuration method adapting to river sand conveying amount
CN113486809A (en) * 2021-07-08 2021-10-08 中国矿业大学 Mining area influence boundary identification method
CN113740332A (en) * 2021-07-28 2021-12-03 南昌工程学院 Water and soil conservation test system and method
CN113640497A (en) * 2021-08-12 2021-11-12 北京江河中基工程咨询有限公司 Building engineering water and soil loss monitoring content and method
CN113901640A (en) * 2021-09-10 2022-01-07 中国矿业大学 Cellular automaton-based soil nutrient loss simulation method
CN113901640B (en) * 2021-09-10 2024-05-28 中国矿业大学 Soil nutrient loss simulation method based on cellular automaton
CN114154401A (en) * 2021-11-16 2022-03-08 华中师范大学 Soil erosion modulus calculation method and system based on machine learning and observation data
CN114217047A (en) * 2021-12-01 2022-03-22 西北农林科技大学 Measurement method for alpine meadow plaque formation driven by water erosion
CN114217047B (en) * 2021-12-01 2024-04-26 西北农林科技大学 Measuring method for driving formation of alpine meadow plaque by water erosion
CN114943404A (en) * 2022-03-30 2022-08-26 北京师范大学 Wetland water shortage ecological risk assessment method based on ecosystem service balance
CN116012733B (en) * 2022-12-14 2023-09-29 兰州大学 Method for repairing degenerated alpine grassland bare spot by utilizing species combination of native grass
CN116012733A (en) * 2022-12-14 2023-04-25 兰州大学 Method for repairing severe degradation alpine grassland bare spot by using species combination of native grass
CN115689395B (en) * 2022-12-29 2023-09-05 中国科学院地理科学与资源研究所 Ecological system regulation service value accounting method
CN115689395A (en) * 2022-12-29 2023-02-03 中国科学院地理科学与资源研究所 Ecological system adjustment service value accounting method
CN116429723A (en) * 2023-04-04 2023-07-14 中国水利水电科学研究院 Method for evaluating carbon sequestration of soil by soil and water conservation cultivation measures
CN116429723B (en) * 2023-04-04 2023-09-05 中国水利水电科学研究院 Method for evaluating carbon sequestration of soil by soil and water conservation cultivation measures
CN116148445A (en) * 2023-04-19 2023-05-23 中国环境科学研究院 Method for quantitatively reducing influence of splash erosion on soil structure of paddy field ecological system
CN116148445B (en) * 2023-04-19 2023-07-28 中国环境科学研究院 Method for quantitatively reducing influence of splash erosion on soil structure of paddy field ecological system
CN116703031A (en) * 2023-06-08 2023-09-05 重庆市规划和自然资源调查监测院 Method for analyzing big data of paddy field site selection by using GIS
CN116703031B (en) * 2023-06-08 2024-04-26 重庆市规划和自然资源调查监测院 Method for analyzing big data of paddy field site selection by using GIS
CN116431954A (en) * 2023-06-14 2023-07-14 中国环境科学研究院 Method for quantitatively contributing rainfall splash erosion to farmland ecological system nutrient runoff loss
CN116431954B (en) * 2023-06-14 2023-08-18 中国环境科学研究院 Method for quantitatively contributing rainfall splash erosion to farmland ecological system nutrient runoff loss
CN116934166A (en) * 2023-07-28 2023-10-24 山东慧宇航空遥感技术有限公司 Natural resource soil value accounting system
CN116934753B (en) * 2023-09-18 2023-12-01 南四湖(山东)船业有限公司 Water and soil conservation monitoring method based on remote sensing image
CN116934753A (en) * 2023-09-18 2023-10-24 南四湖(山东)船业有限公司 Water and soil conservation monitoring method based on remote sensing image
CN117558105A (en) * 2023-10-27 2024-02-13 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 High-density urban yellow mud water phenomenon early warning method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180000619A (en) Soil loss evaluation method based GIS
Trimble et al. Soil conservation and the reduction of erosion and sedimentation in the Coon Creek Basin, Wisconsin
Alatorre et al. Regional scale modeling of hillslope sediment delivery: A case study in the Barasona Reservoir watershed (Spain) using WATEM/SEDEM
Andualem et al. Impact of land use land cover change on stream flow and sediment yield: a case study of Gilgel Abay watershed, Lake Tana sub-basin, Ethiopia
da Cunha et al. Assessment of current and future land use/cover changes in soil erosion in the Rio da Prata basin (Brazil)
Ali et al. Morphometric analysis of Gilgit river basin in mountainous region of Gilgit-Baltistan Province, Northern Pakistan
Ibrakhimov Spatial and temporal dynamics of groundwater table and salinity in Khorezm (Aral Sea Basin), Uzbekistan
Kundu et al. The use of GIS and remote sensing techniques to evaluate the impact of land use and land cover change on the hydrology of Luvuvhu River catchment in Limpopo Province: Report to the Water Research Commission
Ashaolu et al. Effect of Land Use/Land Cover Change on Groundwater Recharge in Osun Drainage Basin, Nigeria
Campbell et al. Using natural resource inventory data to improve the management of dryland salinity in the Great Southern, Western Australia
Desta Reservoir siltation in Ethiopia: Causes, source areas, and management options
Nikolova Soil erosion modeling using Rusle and Gis on Republic of Macedonia
Asserup et al. Estimation of the Soil Moisture Distribution in the Tamne River Basin, Upper East Region, Ghana
Leyew et al. Soil and Water Conservation Technology and Sediment Retention Assessment
Thalacker Mapping techniques for soil erosion: Modeling stream power index in eastern North Dakota
Fernández et al. A sapping erosion susceptibility model for the southern Cantabrian Range, North Spain
Kumar Estimation of Soil Erosion Using Rusle And Arcgis In Dholpur District...
Yudono et al. Erosion and Flood Discharge Plans Analysis on The Capacity of The Dead River Lake
Mukherjee et al. Topographic characteristics of ramganga river basin: Digital elevation model and GIS based study
Petersen The hydrology of the Sudd: hydrologic investigation and evaluation of water balances in the Sudd swamps of southern Sudan
Priyanto SWAT for Land Vulnerability Assessment in Wonogiri Dam Catchment
Meneses Hydrologically Significant Surface Depressions on Grassy Land Surfaces, Solar Photovoltaic Farms, and Porous Parking Lots: Identification and Quantification Using Terrestrial Laser Scanning Point Cloud and Triangulated Irregular Network
Hans Assessing the effect of the Kars Wetland on flow attenuation in the Cape Agulhas, South Africa
Herzfeld Effects of Spatially Distributed Stream Power on Check Dam Function in Small Upland Watersheds: A Case Study of the Upper Laja River watershed, Guanajuato, Mexico
Tetford Assessing Geomorphic Processes and Their Potential Relationship with Archaeological Artifact Exposure: NE Peloponnese, Greece

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application