3.1 연구절차

이 연구는 Fig. 1과 같이 현장조사와 실내조사를 통하여 연구대상지를 설정하였고, 이후 미지형판독에 사용될 판독지표를 선정하였다. 다음으로 선정된 판독인자를 연구대상지에 적용하여 판독을 실시하였으며, 그 결과를 관리도면으로 작성하였다. 최종적으로 이 과정을 미지형 판독 기법으로 체계화하였다.

Fig. 1

Research Procedures

3.2 연구대상지

연구대상지는 2011년 7월 27일 토사재해가 발생한 서울 우면산 일원이다. 재해 당시 우면산 일원에서는 인명피해 67명, 재산피해 주택파손 11세대, 침수 3,687건 등이 발생하였다(Yoo et al., 2014).

이 연구에서는 항공사진 적용의 적합성 판정을 위해 기존의 재해조사보고서 등을 활용하여 1차 판독 개소수를 결정한 후, 현장조사와 항공사진을 통해 개소수를 확정하였다. 그 결과 우면산 일원에는 41개소의 소유역에 걸쳐 126개소의 붕괴지가 식별되어 소유역당 평균 3.1개소 정도의 사면붕괴가 발생된 것으로 파악되었다.

3.3 미지형 판독자료

미지형 판독을 위한 연구 자료는 ① 항공사진, ② 1:5000의 수치지형도 및 ③ 5×5 m 격자 크기의 수치표고모델(DEM)이며, 판독 및 도화는 수치도화기(DPS Master ver. 1.5)를 활용하였다. 항공사진 자료는 2011년 우면산 토사재해 발생 이전과 이후 자료를 확보하여, 각각 사면붕괴 발생의 전조현상(전)과 그에 따른 붕괴여부(후)를 비교할 수 있도록 하였다. 재해발생 전에 촬영된 항공사진은 ADS Line 방식의 항공사진 78도엽으로 스테레오 모델을 형성하였고, 발생 후에 촬영된 항공사진은 CCD Frame 방식의 항공사진 24매로 스테레오 모델을 형성하였다.

4.1 관련연구 사례조사

산지 토사재해 관련 판독지표 선정을 위해 국내외 관련 사례를 조사하였다. 그 결과 일본의 경우 지형학(Suzuki, 1997;Tamura, 1974), 지형공학(Imamura, 2012) 및 미지형판독(Ooishi, 2014)의 선행연구자료가 확인되었다. 또한 일본은 지형(공)학 지식과 기법이 체계화되어 있었으며, 나아가 지형분류도, 토지조건도 등의 광역미지형분류도와 사방기반도, 미지형분류도 등의 상세미지형분류도를 제작하고 있었다(Okimura and Miyagi, 1991; Fukasawa et al., 2011; Iida et al., 2006; Hagiwara and Nobata, 2015). 국내의 경우에는 사방지 및 토사재해지 조사시 미지형 분석 개념이 부분적으로 적용되어지고 있는 것으로 알려져 있다(Kim, 1995).

4.2 선행연구의 판독인자 추출

우리나라 산지에 적용 가능한 지표를 확정하기 위해 일본의 선행연구사례와 미지형분류도로 판독지표를 추출하였다. 일본에서 활용되는 많은 미지형 지표 중 지형형성 특성의 차이에 의해 우리나라에서 나타나지 않는 지표를 제외한 지표군을 구성하고, 이를 기초로 사방공학 분야의 전문가들로부터 자문을 받아 18종의 판독인자와 5종의 필수개념 등 총 23종을 정리하였다(Table 1).

Table 1

Indicators for Micro-topography Interpreting in the Prior Study

4.3 판독인자의 적절성 검토 및 판독지표의 확정

Inagaki and Yanagida(2003)는 토석류와 관련된 지형지표를 상세미지형분류도와 토석류재해도 등에서 확인하여 적절성을 점토하였다. 이때 토석류는 애추(Talus)가 존재하는 지형 및 천급선이 위치하는 요지(Depression), 와지(Hollw)등에서 토석류가 발생하였다(Fig. 2). 따라서 이 연구는 국외사례를 기초로 우면산의 토석류 피해지의 상세미지형분류도와 산사태재해도를 시범 제작하여 판독인자(Table 1)와의 관련성을 확인하였다(Fig. 3). 그 결과 토석류가 주로 발생한 지형은 천급선(Convex knick Line) 아래 위치한 와지로서 지표의 적용이 유효한 것으로 판단되었고, 18종의 판독인자와 5종의 필수개념을 포함하는 총 23종의 판독지표를 확정하고 상세조건을 정리하였다(Table 2).

Fig. 2

Study Case by Inagaki and Yanagida (2003)

Fig. 3

Validity of Micro-topography Interpreting Index

Table 2

Twenty-three Types of Micro-topography Interpreting Indicators

5.1 판독환경의 구축

일반적으로 지형판독은 대상지의 항공사진, 스테레오 모델 및 지형도, DEM 등의 자료를 활용하여 진행한다. 이 중에서 스테레오 모델은 항공사진의 중복도를 이용하여 형성하며, 입체시에 의해 입체감을 얻게 된다. 이 논문에서는 이러한 스테레오 모델을 이용하여 판독환경을 구축하였으며, 그 절차는Fig. 4와 같이 항공사진 및 데이터 입력, 정사보정, 스테레오모델 형성, 지형도와의 중첩, 도화 순으로 진행되었다.

Fig. 4

Procedure for Construction of Digital Aerial Photos Database

5.2 지형판독에 이용되는 주요 요소

일반적으로 자원 및 환경 등의 조사에 이용되는 사진판독의9요소는 색조(tone), 형태(pattern), 질감(texture), 크기(size), 형상(shape), 음영(shadow)의 6개 기본요소와, 과고감(vertical exaggeration), 상태(situation), 위치(location)의 3개 보조요소로 구성된다(Kang et al., 1993; Kim, 1976). 이 연구에서는 이들 9요소를 활용하였으며, 특히 크기, 형상, 과고감을 주로 조합하여 미지형 판독을 실시하였다.

5.3 판독의 절차

지형판독은 연구대상지 전체에 대한 개황판독과 상세판독으로 구분된다. 먼저 개황판독에 의해 우면산 일원의 표고, 지세, 능선과 곡의 위치와 발달 방향을 파악하고 이를 기반으로 소유역을 구분하였다. 다음은 소유역 단위의 침식지형, 변형지형, 인공지 등 토사재해 관련지표를 판독하였고, 소유역을 산지사면을 제외한 판독인자의 판독 기본단위로 설정하였다.

지형 판독을 실시한 결과 18종의 판독인자 5종의 필수개념 중 9종의 판독인자가 판독되었고, 4종의 필수개념이 확인되었다(Table 3).

Table 3

Results of Micro-topography Interpretation

5.3.1 산지사면의 판독

산지사면의 판독은 능선, 골짜기, 직선형 사면 순으로 진행하였다. 능선형사면은 산정부에서 산맥을 따라 아랫방향으로 판독하였으며, 골짜기형 사면은 유역의 시작 기준점으로부터 산정부 방향으로 판독하였다(Fig. 5). 직선형 사면은 능선형사면과 골짜기형사면 사이에 위치하나, 우면산을 대상으로는 거의 판독되지 않았다.

Fig. 5

Examples of Interpreting the Micro-topography(Slope)

산지사면의 판독시 주로 과고감, 상태, 위치 등의 요소를 활용하였으며, 능선형사면과 골짜기형 사면의 경계는 능선에서 골짜기로 변환되는 지점의 경사변환선으로 결정하여 판독하였다.

6.1 판독인자의 기호화

판독인자를 점·선·면으로 기호화하여 도화하는 것은 판독인자를 활용하고 분석하기 위해 매우 중요한 절차이다. 판독인자의 기호화는 판독인자의 특징을 상상할 수 있도록 고안하는 것이 일반적이며 이해와 식별이 쉽고 형태가 단순하고 분명해야한다(Beom. 2013). 지형요소의 기호화에 관련된 선행연구는 Kim et al.(2014)에 의해 제시되었다. 선행연구는 산지와 관련된 지형요소를 점, 선, 면으로 구분하여 도면화하였다. 선행연구에서 판독지표의 기호를 확인한 결과 와지, 오목사면, 볼록사면, 하천 등을 확인할 수 있었다. 선행연구에서는 이 판독지표를 점 또는 선으로 표기하였으나, 이 연구에서는 면적산출과 형태의 확인을 위해 경사변환선과 수계를 제외한 판독지표를 면의 형태로 제시하였다(Table 4).

Table 4

Symbol of Micro-topography

6.2 관리도면의 제작 및 활용

관리도면은 수치도화기에 연동된 CAD 프로그램을 활용하여 제작하였다. 또한 관리도면의 기호는 6.1 판독인자의 기호화에서 제시된 기호를 활용하였으며, 기호는 수치도화기의 기능을 이용하여 면의 형태로 지정해 주었다(Fig. 9).

Fig. 9

Overlaped Screen of the Stereo Model and Digital Terrain Map

Fig. 6

Examples of Interpreting the Micro-topography (Eroded Land, Deformed Land and Artificial Structures)

Fig. 7

Decision of the 0, 1 Stream

Fig. 8

Setting The Turning Point of Slope

관리도면은 대상으로 하는 산지의 토사재해의 가능성이 있는 인자들이 포함되어 있어 추가적인 지형분석 및 통계작업에 활용 될 것으로 판단되었다(Fig. 10). 또한 대상으로 하는 산지의 개략적인 지형과 지형인자들의 관계를 파악할 수 있어 산지 관리에 활용 될 것으로 판단된다.

Fig. 10

Example of Interpretation Map (Mt. Umyeon)