• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.19 no.3
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• pp.75-88
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• 2016

In this study, we used the CLUE-s model to predict the future land-use change based on the urban growth scenario in South Korea. The land-use maps of six classes (water, urban, rice paddy, upland crop, forest, and grass) for the year 2008 were obtained from the Ministry of Environment (MOE), and the land-use data for 5-year intervals between 1980 and 2010 were obtained from the Water Resources Management Information System (WAMIS), South Korea. For predicting the future land-use change, the MOE environmental conservation value assessment map (ECVAM) was considered for identifying the development-restricted areas, and various driving factors as location characteristics were prepared for the model. The predicted results were verified by comparing them with the land-use statistics of urban areas in each province for the year 2008. The prediction error rates were 9.47% in Gyeonggi, 9.96% in Gangwon, 10.63% in Chungbuk, 7.53% in Chungnam, 9.48% in Jeonbuk, 6.92% in Jeonnam, 2.50% in Gyeongbuk, and 8.09% in Gyeongnam. The sources of error might come from the gaps between the development of political decisions in reality with spatio-temporal variation and the mathematical model for urban growth rate in CLUE-s model for future scenarios. Based on the land-use scenario in 2008, the land-use predictions for the year 2100 showed that the urban area increased by 28.24%, and the rice paddy, upland crop, and forest areas decreased by 8.27, 6.72, and 1.66%, respectively, in South Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.189-193
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• 2008

본 연구는 충주댐 유역을 대상으로 미래의 기후변화, 그에 따른 식생상태, 그리고 미래의 토지이용 변화를 고려한 상태에서 SWAT-K 모형에 의한 수문순환인자들의 변화가 댐의 유입량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. SWAT 모형의 검보정은 6년간($2000{\sim}2006$, 2001년 제외)의 댐유입량 자료를 이용하여 실시하였으며, Nash_Sutcliffe 모형효율은 $0.52{\sim}0.88$의 범위로 검보정되었다. 기후변화 시나리오는 IPCC에서 제공하고 있는 GCM들 중에서 CCCma CGCM2의 A2, B2 시나리오를 이용하였으며, 댐유역의 기후변화를 모의하기 위하여 과거 30년간($1977{\sim}2006$)의 기상자료 통계정보를 기준으로 Change Factor Downscaling 기법을 적용하여 2030년, 2060년, 2090년 전후의 각 30년간의 미래 정보를 재생산하였다. 미래의 식생정보는 7년($2000{\sim}2006$)간의 MODIS 위성 영상에 의한 엽면적 지수를 월단위로 구축하여 엽면적 지수와 평균기온간의 상관회귀식을 도출하여 미래 기후변화에 따른 식생의 활력도를 예측하였다. 미래의 토지이용 변화는 CA-MArkov 기법을 개선, 적용하여 총 9개의 토지이용 항목에 대하여 각 항목별 예측을 실시하였다. 2000년의 기상자료 및 댐유입량을 기준으로 이상의 미래기후, 식생, 토지이용 에측 정보를 적용하여 미래의 댐유입량을 모의한 결과를 분석하였다. 그 결과 강수량 및 온도의 변동이 가장 크게 영향을 주어 유입량의 변화가 모의되었으며, 이에 따른 수문인자의 변동은 2000년 기준으로 증발산량, 토양수분의 변동을 분석하였다. 미래의 수문순환에 가장 큰 영향을 주는 수문인자는 토양수분으로 나타나, 미래에는 산림지역 및 토지이용 개발에 따른 토양수분의 함양량 유지를 위한 유역관리가 중요한 요인이 될 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.50 no.3
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• pp.277-287
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• 2015

This paper addresses limitations of land-change modeling application in the context of REDD (Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation). REDD is an international conservation policy that aims to protect forests via carbon credit generation and trading. In REDD, carbon credits are generated only if there is measurable quantied carbon sequestration activities that are additional to business-as-usual (BAU). A "reference level" is defined as simulated baseline carbon emissions for the future under a BAU scenario, and predictive land-change modeling plays an important role in constructing reference levels. It is tested in this research how predictive accuracies of two land-change models, namely Geographic Emission Benchmark (GEB) and GEOMOD, vary with respect to different spatial scales: Xishuangbanna prefecture and Yunnan province. The accuracies are measured by Figure of Merit. In this Chinese case study, it turns out that GEB's better performance is mainly due to quantity (e.g., how many hectares of forest will be converted to agricultural land?) rather than spatial allocation (e.g., where will the conversion happen?). As both quantity and allocation are crucial in REDD reference level setting it appears to be fundamental to systematically analyze accuracies of quantity and allocation independently in pursuit of accurate reference levels.

• Spatial Information Research
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• v.5 no.2
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• pp.177-183
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• 1997

S1he concept of a class in the land-use classification system can be equally applied to a class in the land-use-change classification. The maximum likelihood method using linear discriminant function and Markov transition matrix method were integrated to a synthetic modeling effort in order to project spatial allocation of land-use-change and quantitative assignment of that prediction as a whole. The algorithm of both the multivariate discriminant function and the Markov chain matrix were discussed and the test of synthetic model on the study area was resulted in the projection of '90 year as well as '95 year land -use classification. The accuracy and the issue of modeling improvement were discussed eventually.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.945-945
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• 2012

본 연구에서는 낙동강 수계의 안동댐 유역을 대상지역으로 선정하여 미래 기후변화 시나리오에 따른 댐 유역의 수환경 영향을 예측해 보고자 하였다. 특히 미래기후에 대한 수환경 평가는 기후자료를 입력 값으로 요구하는 강우-유출모형을 이용하거나 유량 이외에 유사, 영양물질과 같은 수질인자를 동시에 모의할 수 있는 유역모형을 이용하여 평가하는 것이 일반적이다. 이를 위해 선행연구로 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 AR4 시나리오의 RCM 자료를 ANN(Artificial Neural Network)기법을 이용하여 안동댐 유역의 총 4개 기상관측소에 대한 과거 20년(1991~2010) 실측자료를 바탕으로 미래 강수 및 습도 그리고 온도에 대해 상세화 하여 미래 기후 시나리오를 생산하였다. 또한 안동댐 유역 단위의 수질을 예측하기 위해 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 수문-수질 모의가 가능한 유역모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하였다. 과거의 기상자료와 수질자료를 이용하여 유역모델의 검 보정을 실시하였으며 모형의 보정 및 검증결과에 따른 적합성과 상관성을 판단하기 위해 결정계수($R^2$)와 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)를 사용하였으며, 모형의 효율성 검증으로는 Nash and Sutcliffe(1970)가 제안한 모형효율성계수(NSE)를 사용하였다. 최종적으로 기후 시나리오에 대해서 전망된 지역상세기후를 유역모형의 입력자료로 이용하여 안동댐 유역의 미래수문 및 수질을 예측하고자 하였다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.52 no.1
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• pp.123-141
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• 2017

This study predicted urban green spaces for 2020 based on two scenarios keeping or freeing the green-belt in the Daegu metropolitan city using a hybrid Cellular Automata(CA)-Markov model and analyzed the spatial dynamics of urban green spaces between 2009 and 2020 using a land cover change detection technique and spatial metrics. Markov chain analysis was employed to derive the transition probability for projecting land cover change into the future for 2020 based on two land cover maps in 1998 and 2009 provided by the Ministry of Environment. Multi-criteria evaluation(MCE) was adopted to develop seven suitability maps which were empirically derived in relation to the six restriction factors underlying the land cover change between the years 1998 and 2009. A hybrid CA-Markov model was then implemented to predict the land cover change over an 11 year period to 2020 based on two scenarios keeping or freeing the green-belt. The projected land cover for 2009 was cross-validated with the actual land cover in 2009 using Kappa statistics. Results show that urban green spaces will be remarkably fragmented in the suburban areas such as Dalseong-gun, Seongseo, Ansim and Chilgok in the year 2020 if the Daegu metropolitan city keeps its urbanization at current pace and in case of keeping the green-belt. In case of freeing the green-belt, urban green spaces will be fragmented on the fringes of the green-belt. It is thus required to monitor urban green spaces systematically considering the spatial change patterns identified by this study for sustainably managing them in the Daegu metropolitan city in the near future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1097-1101
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• 2008

본 연구에서는 SLURP 수문모형을 이용하여 미래기후와 예측된 토지이용자료 및 식생의 활력도를 고려한 상태에서 하천유역의 유출 및 증발산량에 미치는 영향을 분석하였다. 경안천 상류유역($260.04\;km^2$)을 대상유역으로 선정하여 4개년(1999-2002) 동안의 일별 유출량 자료를 바탕으로 모형의 보정(1999-2000)과 검증(2001-2002)을 실시하였다. 모형의 보정 및 검정 결과 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.79에서 060의 범위로 나타났다. 미래 기후자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 A1B 기후변화시나리오의 MIROC3.2 hires, ECHAM5-OM, HadCM3 모델의 결과값을 이용하였다. 먼저 과거 30년 기후자료(1977-2006, baseline)를 바탕으로 각 모델별 20C3M(20th Century Climate Coupled Model)의 모의 결과값을 이용하여 강수와 온도를 보정한 뒤 Change Factor Method로 Downscaling하였다. 미래 기후자료는 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 세 기간으로 나누어 분석하였다. 미래 토지이용은 과거 시계열 Landsat 토지이용도를 이용하여 CA-Markov기법으로 예측된 토지이용을 사용하였으며, 미래의 식생정보 예측을 위하여 NOAA/AVHRR 위성영상으로부터 추출된 월별 NDVI(1998-2002)와 월평균기온간의 선형 회귀식을 도출하여 미래의 식생지수 정보를 추정하였다. 모형의 적용결과, 미래기후변화에 따른 연평균 하천유출은 현재보다 최대 2020s는 23.9%, 2050s는 40.7%, 2080s는 39.5% 증가하였다. 봄 강수량 패턴의 변화로 유출량 증가하는 것으로 나타났으며 여름에는 유출량은 감소하고 증발산량은 증가하는 결과를 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.421-421
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• 2015

2007년 IPCC 4차 기후변화 평가보고서 발간 이후, 최근 제 5차 기후변화 평가보고서에 표준 온실가스 시나리오를 대표농도경로(Representative Concentration Pathway, RCP)로 새롭게 선정하여 발간되었다. 이러한 기후변화 시나리오를 적용하여 수자원변화를 예측하는 연구들이 진행되었다. 그러나 기후변화 모델을 제공하는 기관이 많고 전지구적인 스케일로 제공되고 있어 모델의 선택여부와 지역적인 특성으로 인해 발생하는 스케일 불일치 등 다양한 불확실성을 포함하고 있다. 또한, 본 연구 대상지역인 도암댐 유역은 상류에 고랭지 밭이 다수 위치해 있으며 2018년 동계올림픽을 유치하는 평창에 속해있어 2011년 이후로 급격한 개발이 이루어졌고 지속적으로 토지 이용변화가 일어나는 유역이다. 따라서 본 연구에서는 RCP 4.5와 8.5시나리오를 대상으로 총 20개의 기후변화 모델 자료를 수집하였고 지역오차보정을 통해 지역적인 스케일의 불일치를 개선하고 미래시나리오에 대해서는 비정상성을 고려한 비정상성 분위사상법을 통해 미래 시나리오의 정확성을 높였다. 과거 토지이용변화추세를 반영하여 5가지의 미래토지이용변화 시나리오를 생성하고 이를 유역모형인 SWAT모형에 적용하여 미래기후변화와 토지이용변화를 모두 고려하여 도암댐 유역에서의 유출을 전망하였다.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.40 no.4
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• pp.261-273
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• 2022

This study aims to predict the land use demand of Seongnam-city using system dynamics and to simulate the effect of changes in family structure and land use density adjustment policy on land use demand. This study attempted to construct causal loop diagrams and an analysis model. The changes in land use demand over time were predicted through simulation results. As a result of the analysis, as of 2035, an additional supply of 2.08 km² for residential land and 1.36 km² for commercial land is required. Additionally, the current supply area of industrial land can meet the demand. Three policy experiments were conducted by changing the variable values in the basic model. In the first policy experiment, it was found that when the number of household members decreased sharply compared to the basic model, up to 7.99 km² of additional residential land were required. In the second policy experiment, if the apartment floor area ratio was raised from 200% to 300%, it was possible to meet the demand for residential land with the current supply area of Seongnam-city. In the third policy experiment, it was found that even if the average number of floors in the commercial area was raised from four to five and the building-to-land ratio in the commercial area was raised from 80% to 85%, the demand for commercial land exceeded the supply area of the commercial area in Seongnam-city. This study is meaningful in that it proposes a new analytical model for land use demand prediction using system dynamics, and empirically analyzes the model by applying the actual urban planning status and statistics of Seongnam-city.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2008.06a
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• pp.101-108
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• 2008

본 연구의 목적은 분포형 추문모형에 있어 공간변수의 디테일함을 고려하기 위해 GIS와 결합된 SCS-CN 값 산정 모형을 개하는데 있다. 모형은 (주)한국공간정보통신의 GIS 소프트웨어 개발도구인 IntraMap/Objects를 사용하였고 마이크로소프트사의 닷넷 플랫폼 개발 언어인 C#으로 개발하였다. 모형의 입력자료인 토지이용도와 토양도의 지형학적 가공을 위해 클립(Clip), 디졸브(Dissolve), 인터섹션(Intersection)과 같은 지형전처리 모듈(GeoPreprocessing Module)을 개발하였다. 또한 전처리된 토지이용도(토지이용항목필드)와 토양도(추문학적 토양그룹필드)를 CN 값 기준도표에 매치시킴으로서 유역의 선행토양함수조건에 따른 분포형 CN 값 및 개략적인 유출량을 산정하는 모형을 개발하였다. 본 연구의 모형은 지형, 토양도 토지이용도, 토지피복도 변화에 따른 미래 유출량을 예측하는데 사용될 수 있을 것이다.