DOI QR코드

DOI QR Code

Outlook Analysis of Future Discharge According to Land Cover Change Using CA-Markov Technique Based on GIS

GIS 기반 CA-Markov 기법을 이용한 토지피복 변화에 따른 미래 유출량 전망 분석

  • Park, Jin-Hyeog (K-water Institute, Korea Water Resources Corporation) ;
  • No, Sun-Hee (Dept. of Civil Engineering, Chungnam University) ;
  • Lee, Geun-Sang (Dept. of Cadastre and Real Estate, Vision University of Jeonju)
  • 박진혁 (한국수자원공사 Kwater연구원) ;
  • 노선희 (충남대학교 토목공학과) ;
  • 이근상 (전주비전대학교 지적부동산과)
  • Received : 2013.04.24
  • Accepted : 2013.07.23
  • Published : 2013.09.30

Abstract

In this study, the change of the discharge according to the land cover change which acts as one of dominant factors for the outlook of future discharge was analyzed using SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model for Yongdam and Daecheong Dam Watershed in the Geum River Basin. The land cover maps generated by Landsat TM satellite images in the past 1990 and 1995 were used as observed data to simulate the land cover in 2000 by CA-Markov serial technique and after they were compared and verified, the changes of land cover in 2050 and 2100 in the future were simulated. The discharge before and after the change of land cover by using input data of SWAT model was compared and analyzed under the A1B scenario. As a result of analyzing the trend in the elapses of year on the land cover in the Geum River Basin, the forest and rice paddy class area steadily decreased while the urban, bare ground and grassland classes increased. As a result of analyzing the change of discharge considering the future change of the land cover, it appeared that the discharge considering the change of land cover increases by 1.83~2.87% on the whole compared to the discharge not considering the change of land cover.

본 연구에서는 금강유역 내 용담댐 및 대청댐을 대상으로 SWAT 모형을 이용하여 미래 유출량 전망에 지배적인 인자로 작용하는 토지피복 변화에 따른 유출량 변화를 분석하였다. Landsat TM 위성영상을 이용하여 과거 1990년 및 1995년 토지피복 자료를 관측 자료로 사용하여 CA-Markov 연쇄기법에 의한 2000년 토지피복도를 모의하여 비교 검증을 한 후 향후 2050년과 2100년의 토지피복변화를 모의하였다. 이를 SWAT모형의 입력 자료로 이용하여 A1B 시나리오하에서 토지피복 변화 전 후의 유출량을 비교 분석 하였다. 금강유역에 대한 토지피복에 대한 경년별 추세 분석결과 산림과 논은 꾸준히 감소하고 주거지, 나지, 초지 등은 증가하는 경향을 나타내었다. 미래 토지피복의 변화를 고려한 유출 변화 분석결과, 토지피복의 변화를 고려한 유출량이 토지피복의 변화를 고려하지 않았을 때보다 전체적으로 1.83~2.87%로 소폭 증가하는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. Ahn, S.R., J.H. Park, H.S. Chae and E.H. Hwang. 2010. Characteristic analysis of hydro meteorologic parameters of Geum River basin considering climate change. Proceedings of the Korean Water Resources Association, pp.1555-1559 (안소라, 박진혁, 채효석, 황의호. 2010. 기후변화를 고려한 금강유역 수문기상인자의 특성분석. 한국수자원학회 학술발표대회논문집. 1555-1559쪽).
  2. Arnold, J.G., R. Srinivasan, R.S. Muttiah and J.R. Williams. 1998. Large area hydrologic modeling and assessment part I : model development. Journal of the American Water Resources Association 34(1):73-89. https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.1998.tb05961.x
  3. Bae, D.H., I.W. Jung and B.J. Lee. 2007. Outlook on variation of water resources in Korea under SRES A2 scenario. Journal of the Korean Water Resources Association 40(12):921-930 (배덕효, 정일원, 이병주 2007. A2시나리오에 따른 국 내 수자원의 변동성 전망. 한국수자원학회논 문집 40(12):921-930). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2007.40.12.921
  4. Clark, S., J. Starr, T.W. Foresman, W. Parince and W. Acevedo. 1997. Development of the temporal transportation database for the analysis of urban development in the Baltimore -Washington region. Processing of ASPRS/ACSM Annual Convention and Exhibition, Baltimore. MD, April 22-24. Vol. 3, pp.101-110.
  5. Joh, H.K., S.B. Kim, H. Cheong, H.J. Shin and S.J. Kim. 2011. Projection of future snowfall by using climate change scenarios. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 14(3):188-202 (조형경, 김샛별, 정혁, 신형진, 김성준. 2011. 기후변화 시나리오를 이용한 미래의 강설량 예측. 한국지리정보학회지 14(3):188-202). https://doi.org/10.11108/kagis.2011.14.3.188
  6. IPCC. 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Forth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, U.K and New York, NY, USA.
  7. Kim, B.S., H.S. Kim, B.H. Seo and N.W. Kim. 2004. Influence of climate change to runoff of Yongdam-Dam basin. Journal of the Korean Water Resources Association 37(3):185-193 (김병식, 김형수, 서병하, 김남원. 2004. 기후변화가 용담댐 유역의 유출에 미치는 영향. 한국수자원학회 논문집 37(3):185-193). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2004.37.3.185
  8. Kim, S.J. and Y.J. Lee. 2007. The effect of spatial scale and resolution in the prediction of future land use using CA-Markov technique. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 10(2):57-69 (김성준, 이용준. 2007. 면적규모 및 공간해상도가 CA-Markov 기법에 의한 미래 토지이용 예측결과에 미치는 영향. 한국지리정보학회지 10(2):57-69).
  9. Kim, W.T., D.R. Lee and C.S. Yoo. 2004. Influence analysis of runoff of Daechung-dam basin according to the climate change. Journal of the Korean Water Resources Association 37(4):305 -314 (김웅태, 이동률, 유철상. 2004. 기후 변화에 따른 대청댐 유역의 유출 영향 분석. 한국수자원학회 논문집 37(4):305-314). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2004.37.4.305
  10. Kwon, H.H., B.S. Kim, B.G. Kim and S.Y. Yoon. 2009. Analysis to spatial and temporal characteristic change of extreme valued rainfall according to the climate change. Proceedings of the Korean Water Resources Association, pp.1152-1155 (권현한, 김병식, 김보경, 윤석영. 2009. 기후변화에 따른 극치강수량의 시공간적 특성 변화 분석. 한국수자원학회 학술발표대회논문집. 1152-1155쪽.).
  11. Lee, G.S., J.Y. Kim, S.R. Ahn and J.M. Sim. 2010. Analysis of suspended solid of Andong and Imha basin according to the climate change. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 13(1):1-15 (이근상, 김정열, 안소라, 심정민. 2010. 기후변화에 따른 안동, 임하호 유역의 부유사량 분석. 한국지리정보학회지 13(1):1-15).
  12. Lee, S.H., J.M. Yun, K.C. Seo, K.W. Nam and S.C. Park. 2004. A study on the urban growth model of Gimhae city using cellular automata. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 7(3):118-125 (이성호, 윤정미, 서 경천, 남광우, 박상철. 2004. 셀룰라 오토마타를 이용한 김해시의 도시성장 모형에 관한 연구 -1987-2001년을 중심으로. 한국지리정보학회지 7(3):118-125).
  13. Lee, Y.J. and S.J. Kim. 2007. A modified CA-Markov technique for prediction of future land use change. Journal of the Korean Society of Civil Engineering 27 (6D):809-817 (이용준, 김성준. 2007. 미래 토지이용변화 예측을 위한 개선된 CA-Markov 기법의 제안 및 적용. 대한토목학회 논문집 27(6D):809-817).
  14. Lim, H.J., H.J. Kwon, D.H. Bae and S.J. Kim. 2006. Analysis of hydrological impact using climate change scenarios and the CA-Markov technique on Soyanggang-dam watershed. Journal of the Korean Water Resources Association 39(5):453-466 (임혁진, 권형중, 배덕효, 김성준. 2006. CA-Markov 기법을 이용한 기후변화에 따른 소양강댐 유역의 수문분석. 한국수자원학회논문집 39(5):453-466). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2006.39.5.453
  15. Mundia, C.N. and M. Aniya. 2006. Dynamics of landuse/cover changes and degradation of Nairobi city Kenya. Land Degradation & Development17(1):97-108. https://doi.org/10.1002/ldr.702
  16. Ministry of Construction & Transportation. 2000. Influencial Evaluation of Water Resource Plan According to the Climate Change (건설교통부. 2000. 기후변화에 따른 수자원계획의 영향 평가).
  17. Park, J.H., H.H. Kwon and S.H. No. 2011. Outloof of discharge for Daechenong and Yongdam dam watershed using A1B climate change scenario based RCM and SWAT model. Journal of the Korean Water Resources Association 44(12): 929-940 (박진혁, 권현한, 노선희. 2011. A1B기후변화시나리오 기반 RCM과 SWAT 모형을 이용한 대청댐 및 용담댐 유역 유출량 전망. 한국수자원학회논문집 44(12):929-940). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2011.44.12.929
  18. Turner, M.G. 1987. Spatial simulation of landscape change in Georgia: a comparison of three transition models. Landscape Ecology 1(1):29-36. https://doi.org/10.1007/BF02275263
  19. Van Liew, M.W., T.L. Veith, D.D. Bosch and J.G. Arnold. 2007. Suitability of SWAT for the conservation effects assessment project: a comparison on USDA-ARS watersheds. Journal of Hydrologic Engineering 12(2):73-189. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0699(2007)12:1(73)

Cited by

  1. Prediction of Land-Use Change based on Urban Growth Scenario in South Korea using CLUE-s Model vol.19, pp.3, 2016, https://doi.org/10.11108/kagis.2016.19.3.075
  2. A tridiagonal parsimonious higher order multivariate Markov chain model vol.231, 2017, https://doi.org/10.1088/1757-899X/231/1/012009
  3. A simplified parsimonious higher order multivariate Markov chain model with new convergence condition vol.231, 2017, https://doi.org/10.1088/1757-899X/231/1/012011
  4. A simplified parsimonious higher order multivariate Markov chain model vol.231, 2017, https://doi.org/10.1088/1757-899X/231/1/012010
  5. Assessment of the Effects of Forest Fires on Flood and Debris Flow in Gangwon-province vol.19, pp.6, 2013, https://doi.org/10.9798/kosham.2019.19.6.75
  6. 시설재배를 고려한 미래 농지이용 변화와 기후변화가 관개 필요수량에 미치는 영향 평가 vol.23, pp.4, 2013, https://doi.org/10.11108/kagis.2020.23.4.120