Development to Prediction Technique of Slope Hazards in Gneiss Area using Decision Tree Model

의사결정나무모형을 이용한 편마암 지역에서의 급경사지재해 예측기법 개발

  • Song, Young-Suk (Geological & Environ. Hazards Division, Korea Inst. of Geoscience and Mineral Res.) ;
  • Chae, Byung-Gon (Geological & Environ. Hazards Division, Korea Inst. of Geoscience and Mineral Res.)
  • 송영석 (한국지질자원연구원 지질환경재해연구부) ;
  • 채병곤 (한국지질자원연구원 지질환경재해연구부)
  • Published : 2008.03.31

Abstract

Based on the data obtained from field investigation and soil testing to slope hazards occurrence section and non-occurrence section in gneiss area, a prediction technique was developed by the use of a decision tree model, which is one of the statistical analysis methods. The slope hazards data of Seoul and Kyonggi Province, which were induced by heavy rainfall in 1998, were 104 sections in gneiss area. The number of data applied in developing prediction model was 61 sections except a vacant value. Among these data, the number of data occurred slope hazards was 34 sections and the number of data non-occurred slope hazards was 27 sections. The statistical analyses using the decision tree model were applied to chi-square statistics, gini index and entrophy index. As the results of analyses, a slope angle, a degree of saturation and an elevation were selected as the classification standard. The prediction model of decision tree using entrophy index is most likely accurate. The classification standard of the selected prediction model is composed of the slope angle, the degree of saturation and the elevation from the first choice stage. The classification standard values of the slope angle, the degree of saturation and elevation are $17.9^{\circ}$, 52.1% and 320 m, respectively.

본 연구에서는 기 조사된 편마암 지역에서의 급경사지재해 발생지역 및 미발생지역에 대한 현장조사자료 및 토질시험자료를 토대로 통계적인 분석방법인 의사결정나무모형을 이용하여 급경사지재해 예측기법을 개발하였다. 편마암 지역에서의 조사된 급경사지재해 자료는 서울 및 경기지역에서 1998년 집중호우로 발생된 104개소구간이다. 이 가운데 예측모델 개발에 활용된 자료수는 결측치를 제외한 61개소로서, 급경사지재해 발생구간 34개소와 미발생구간 27개소이다. 의사결정나무모형을 이용한 통계적인 분석은 카이제곱 통계량, 지니 지수 및 엔트로피 지수를 적용하여 실시하였다. 분석결과 사면경사, 포화도 및 사면고도가 분리기준으로 선택되었으며, 엔트로피 지수를 이용한 의사결정나무모형 예측모델이 정확도가 가장 높은 것으로 나타났다. 선정된 급경사지재해 예측모델의 분리기준은 최상위부터 사면경사, 포화도 및 사면고도의 순서로 선택되었으며, 각각의 분리기준치는 사면경사의 경우 $17.9^{\circ}$, 포화도의 경우 52.1%, 사면고도의 경우 320m로 결정되었다.

Keywords

References

  1. 김원영, 채병곤, 김경수, 기원서, 조용찬, 최영섭, 이사로, 이봉주, 2000, 산사태 예측 및 방지기술연구, 과학기술부, 한국자원연구소, KR-00-(T)-09, 642p
  2. 김원영, 채병곤, 김경수, 조용찬, 최영섭, 이춘오, 이철우, 김구영, 김정환, 김준모, 2003, 산사태 예측 및 방지기 술연구, 과학기술부, 한국지질자원연구원, KR-03-(T)- 03, 339p
  3. 김종규, 사공명, 이준석, 이용주, 2006, 의사결정트리 기법을 이용한 터널 보조공법 선정방안 연구, 대한토목학회논문집, 26(4C), 255-264
  4. 장윤경, 유병섭, 이동욱, 조숙경, 배해영, 2006, 공간 데이터의 분포를 고려한 공간 엔트로피 기반의 의사결정트리 기법, 정보처리학회논문지, 13-B(7), 643-652 https://doi.org/10.3745/KIPSTB.2006.13B.7.643
  5. 채병곤, 김원영, 이춘오, 김경수, 조용찬, 송영석, 2005, 지질조건에 따른 사태물질 이동특성 고찰, 지질공학, 15(2), 185-199
  6. 최기헌, 1995, 데이터 마이닝: 개념 및 기법, 자유아카데미
  7. Biggs, D., de Ville, B. and Ville, E., 1991, A method of choosing multiway partitions for classification and decision tree, Journal of Applied Statistics, 18, 46-62
  8. Brand, E. W., 1981, Some thoughts on rainfall-induced slope failures, Proceedings of 10th International Conference on Soil Mechanics Foundation Engineering, Stockholm, The Netherlands, 373-376
  9. Kass, G., 1980, An exploratory technique for investigating large quantities of categorical data, Applies Statistics
  10. Olivier, M. Bell, F. G. and Jemy, C. A., 1994, The effect of rainfall on slope failure, with examples from the Greater Durban area, Proceedings of 7th intern. Cong. IAEG., 3, 1629-1636