Estimation of Fractal Dimension According to Stream Order in the leemokjung Subbasin

이목정 소유역의 하천차수를 고려한 프랙탈 차원의 산정

  • Published : 1998.10.01

Abstract

Researchers have suggested that the fractal dimension of the stream length is uniform in all the streams of the basin and the estimates of the fractal dimension are in between 1.09 and 1.13 which may be considerably large values. In this study, the fractal dimension for the Ieemokjung subbasin streams in the Pyungchang River basin which is one of the IHP representative basins in Korea are estimated for each stream order using three scale maps of a 1/50,000, 1/25,000, and 1/5,000. As a result, the fractal dimension of the stream length is different by stream order and the fractal dimension of all streams shows a lower value in comparison to that of the previous studies. As a result of the fractal dimension estimation for the Ieemokjung subbasin streams, we found that the fractal dimension of the stream length shows different estimates in stream orders. The fractal dimension of 1st and 2nd order stream is 1.033, and the fractal dimension of 3rd and 4th order stream is 1.014. This result is different from the previous studies that the fractal dimension of the stream length is uniform in all streams of the basin. The fractal dimension for a whole stream length is about 1.027. Therefore, the previous estimates of 1.09 and 1.13 suggested as the fractal dimension of the stream length may be overestimated in comparison with estimated value in this study.

기존의 연구자들은 하천길이의 프랙탈 차원은 유역내 전체 하천에 대해 균일하며 그 수치도 1.09~1.13로 상당히 크게 보았다. 그렇지만 국제수문개발계획의 대표유역중 하나인 평창강수계내 이목정 소유역을 대상으로 1/50,000, 1/25,000, 1/5,000의 3개 축척 지형도를 이용하여 프랙탈 차원을 산정한 결과 하천차수별로 서로 다른 프랙탈 차원을 갖는 것을 발견하였고, 또한 전체 하천으로 보아도 기존 연구자들이 제안한 수치보다 작은 수치를 보였다. 이목적 소유역내 하천의 프랙탈 차원을 산정한 결과에 의하면 기존의 국내외의 연구가 전체 하천을 균일한 프랙탈 차원을 갖는 것으로 보는 것과 달리 1차, 2차 하천은 1.033, 이보다 하천차주가 높은 3차, 4차 하천을 1.014의 값을 보이는 등 하천차수별로 프랙탈 차원이 다르게 산정되었다. 또한 전체적인 하천길이에 대한 프랙탈 차원도 1.027로서 국내외에서 제시된 기존의 하천길이에 대한 프랙탈 차원인 1.09~1.13 사이의 수치는 실제보다 너무 과대평가된 것으로 추정된다.

Keywords

References

  1. 서울공대 no.11.12월 Fractal과 Chaos 구윤모
  2. 박사학위논문, 서울대학교 유역의 자기상사성을 이용한 수문지형학적 응답의 해석 성기원
  3. 대한토목학회논문집 v.12 no.4-1 지형도 축척에 따르는 하천 수로망과 본류 하천길이에 관한 Fractal Dimension 전민우;조원철
  4. Fractals Feder, J.
  5. Journal of Geophysical Research v.66 no.4 Interrelationships of watershed characteristics Gray, D.M.
  6. Scale problems in hydrology Gupta, V.K.;Rodriguez-Iturbe, I.;Wood, E.F.
  7. Water Resources Research v.29 no.8 On the use of digital elevation model data for Hortonian and fractal analyses of channel networks Helmlinger, K.R.;Kumar, P.;Foufoula-Georgiou, E.
  8. Water Resources Bulletin v.24 Fractals and the river length-catchment area ratio Hjelmfelt, A.T.
  9. Eos. Trans. AGU v.68 no.44 The fractal geometry of river networks La Barbera, P.;Rosso, R.
  10. Water Resources Research v.25 no.4 On the fractal dimension of stream network La Barbera, P.;Rosso, R.
  11. Water Resources Research v.26 no.9 Reply La Barbera, P.;Rosso, R.
  12. The fractal geometry of nature Mandelbrot, B.B.
  13. Water Resources Research v.26 no.5 On the fractal interpretation of the mainstream length-drainage area relationship Robert, A.;Roy, A.G.
  14. Water Resources Research v.27 no.3 Fractal relation of mainstream length to catchment area in river networks Rosso, R.;Bacchi, B.;La Barbera, P.
  15. Water Resources Research v.24 no.8 The fractal nature of river networks Tarboton, D.G.;Bras, R.L.;Rodriguez-Itrube, I.