산사태 위험도 예측을 위한 GIS 기반 시뮬레이션 연구 : GIS-based Simulation for Predicting Debris Flow Risk
- 주제(키워드) 도움말 산사태 , 로지스틱 회귀모형 , 토석류 , 시뮬레이션 , Random walk model , 피해 예측
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 강성락
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 공간정보협동과정
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011366
- UCI I804:42001-000000011366
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
전 세계적인 기후 변화로 폭우 빈도 및 강도가 증가하면서 토사 재해 위험도 또한 높아지고 있다. 이 연구는 산사태 발생 가능성이 큰 지점을 예측하고 토석류 경로를 시뮬레이션하여, 이를 바탕으로 예상되는 피해를 정량화하고 지도에 표현하는 기법을 제시하고 있다. 산사태 발생 지점 예측에는 로지스틱 회귀모형이 활용되었다. 다양한 지형 인자, 토양 인자, 임상 인자를 사전 검토하여 다른 인자와 상관성이 높거나 예측력이 낮은 인자를 제외하였고, 선택된 인자들을 독립변수로 하는 회귀분석을 수행하여 최적 모형을 찾아내었다. 이 과정에서 Topographic Position Index(TPI)와 경사도를 결합한 새로운 인자 TPI-Slope Index(TSI)를 고안하여 모형에 사용하였다. 분석 결과 TSI, 고도, 유효 토심, 사면향 등 네 가지 인자를 사용한 모형의 적합성이 가장 좋은 것으로 나타났다. 모형의 확장성을 검토하기 위해 제작된 모형을 타 지역에 적용하는 실험도 수행되었다. 토석류 경로 예측에는 Random Walk Model(RWM)을 사용하였다. 실험을 통해 RWM 개선방안을 제안하였고, 기존 연구에서 사용된 방향 예측식의 적합성에 대한 논의도 담았다. RWM 시뮬레이션을 통해 제작된 토석류 위험지도와 수치지형도를 중첩하여 시설물 위험도를 평가하였다. 평가 대상 시설물은 관련 법령정보를 참고하여 선정하였고, 시설물 레이어 구조에 따라 적합한 피해 산정 기법을 적용하였다. 마지막으로 예측된 피해량, 즉 위험도를 해당 객체의 속성정보와 결합함으로써, 피해가 예상되는 객체 목록 작성과 각종 통계 도출, 그리고 각 시설물의 위험도를 지도에 표현할 수 있는 체계를 마련하였다. 본 연구에서 제안된 로지스틱 회귀모형은 충분한 표본을 활용하여 개발된 것이 아니기 때문에 국내 산지에 보편적으로 적용하기 어렵다. 그러나 보다 상세하고 정확한 강수량 자료가 뒷받침된다면 다양한 지역의 표본을 활용하여 모형을 개선하여 확장성을 향상시킬 수 있을 것이다. 본 연구는 이해하기 쉬운 시뮬레이션 알고리즘을 사용하여, 위험도 평가 결과를 다양한 형태로 출력할 수 있는 틀을 마련하였다. 이러한 점에서 본 연구 성과가 토석류 위험도 평가 체계를 사용자 친화적으로 발전시키는 데 도움이 될 것으로 기대한다.
more목차 도움말
I. 서 론 1
1. 연구 배경 1
2. 연구 목적 2
3. 연구 범위 2
4. 연구 내용 및 구성 4
II. 문헌 조사 6
1. 산사태 발생 지점 예측 6
2. 토석류 흐름 시뮬레이션 8
3. 토석류 피해 예측 13
III. 산사태 발생 지점 예측 15
1. 연구 방법 15
2. 산사태 인자 분석 16
1) 지형 인자 16
2) 토양 인자 21
3) 임상 인자 23
3. 로지스틱 회귀분석 24
1) 모형 추정과 비교 24
2) 모형 제작 및 선택 25
3) 모형 확장 28
4. 논의 30
IV. 토석류 흐름 시뮬레이션 33
1. RWM 알고리즘 33
2. RWM 개선 35
3. 논의 40
V. 토석류 피해 예측 43
1. 피해 예측 방법 43
2. 수치지형도 43
3. 시설물 피해 예측 45
4. 논의 50
VI. 결 론 52
참고문헌 55
부록 60
Abstract 63
