레이더 위성영상을 활용한 침수피해 지역 파악 및 완화방안 연구

이명진 ( Moung Jin Lee ),명수정 ( Soo Jeong Myeong ),전성우 ( Seong Woo Jeon ),원중선 ( Joong Sun Won ) 한국환경정책평가연구원 2009 환경정책연구 Vol.8 No.2

본 연구는 레이더 위성영상을 활용한 침수피해 지역 파악 및 그 완화방안의 도출을 위해 실제 침수지역을 대상으로 레이더 위성 영상의 침수피해에의 활용가능성을 살펴보았다. 이를 위하여 시계열 레이더 위성영상 자료를 활용하여 홍수에 취약한 침수 지역을 추출하고, 동일지역의 토지이용도에 대한 GIS 중첩분석을 통하여 토지이용 현황별 침수피해를 분석하였다. 사례 분석지역의 경우 침수피해가 심한 토지이용 형태는 농경지와 숲으로 나타났다. 본 연구는 레이더 위성영상을 활용하여 구축 가능한 침수피해 지도를 바탕으로 침수피해 완화를 위한 대응정책도 함께 논의하였다. 침수가 발생할 경우 긴급복구와 같은 위기대응적 접근도 중요하지만 무엇보다도 침수피해 지도와 같은 자료를 기반으로 위험한 지역에 건물의 입지를 제한하는 등 상습 침수피해 지역이 개발되지 않도록 예방적 차원에서의 토지이용적 접근을 하여야 할 것이다. 본 연구에서 제안한 방안은 레이더 위성 영상의 환경 분야 활용과 침수피해를 최소화하는 방안의 일부이며, 레이더 위성영상은 대규모 홍수와 같은 재해문제 이외에도 다양한 환경 분야에 있어 활용잠재력이 높으므로 향후 다양한 지역을 대상으로 레이더 위성영상을 여러 환경문제에 적용하는 연구가 계속되어야할 것이다. This study applied satellite radar imagery to identify flooded areas and examined post-flooding conditions using time-series satellite radar imagery for the development of flood damage mitigation strategies. Using time-series satellite radar images, this study constructed a map delineating areas vulnerable to frequent flood damage. The extracted flooded areas were combined with reference land use maps to examine flood damage by land use type. Major landuse types with severe flood damage were agricultural and forested areas. The analysis of the damage conditions, in terms of land use, served as the basis for developing flood damage mitigation policies, in conjunction with land use planning. The policies for flood damage mitigation can be summarized as land use regulations, land use planning, and flood damage mapping. A preventive measure to minimize flood damage of properties, which regulates developing areas with high flooding potential, is highly recommended. Although this study suggested a number of policies for flood damage mitigation, they represent only a small number of possible policies useful for mitigating flood damage and other environmental problems. Based upon the results of this study, it may be concluded that satellite radar imagery has great potential in providing basic data for large-scale environmental problems such as flooding and oil spills. Nevertheless, further examinations should be conducted and the application of satellite radar imagery should be used to examine other environmental problems.

연안지역 홍수피해자료 분석을 통한 홍수취약성 평가

이종석,최현일 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.2

Flood damage occurs nationwide in the Korean Peninsula and it causes more severe impacts in coastal areas due to regional climate characteristics. This study has therefore performed the flood vulnerability assessment for 74 administrative districts in coastal areas by analysis of 17-year historical flood damage data. Three flood damage indicators were constructed from flood damage data collected separately for the two occurrence causes of typhoon and rainstorm events, such as casualty losses, property damage, and inundated areas to represent social, geographic, and economic aspects, respectively, for understanding of flood damage features in coastal areas. Three flood damage indicators were also normalized by rank order for each indicator and then integrated by Euclidean distance function as typhoon flood vulnerability index, rainstorm flood vulnerability index, and typhoon/rainstorm flood vulnerability index, respectively, for flood vulnerability assessment by damage occurrence causes. This study has proposed a methodology for flood vulnerability assessment by flood damage data from occurrence causes, which is expected to provide the basic information for development of flood damage assessment and mitigation plans in coastal areas. 우리나라는 전국적으로 홍수피해가 발생하고 있으며, 지역적인 기후특성에 의하여 연안지역에서 보다 심각한 피해양상을 나타내고 있다. 따라서 본 논문에서는 전국 74개 연안 시군구를 대상으로 과거 17개년 동안의 홍수피해자료를 분석하여 연안지역의 홍수취약성을 평가하였다. 연안지역의 홍수피해특성 파악을 위해 사회적, 경제적, 그리고 지형적 요소를 대표하는 인명피해, 재산피해, 그리고 침수피해의 3개 홍수피해자료를 태풍 및 호우의 발생원인별로 수집하여, 3개의 홍수피해지표로 구축하였다. 또한 각 지표별 홍수피해의 상대순위에 따라 3개 홍수피해지표를 표준화하고 유클리드 거리 공식에 의해 3개 평가지표를 종합한 태풍 홍수취약성지수, 호우 홍수취약성지수, 그리고 태풍/호우 홍수취약성지수를 피해 발생원인별 홍수취약성 평가를 위하여 각각 산정하였다. 본 논문에서 제시한 발생원인별 홍수피해자료를 이용한 홍수취약성 평가방법은 연안지역의 홍수피해 평가기술 및 저감대책 개발에 기초정보를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

빈도비 모델과 GIS을 이용한 침수 취약 지역 예측 기법 개발 및 검증

이명진 ( Moung Jin Lee ),강정은 ( Jung Eun Kang ) 한국지리정보학회 2012 한국지리정보학회지 Vol.15 No.2

본 연구에서는 지리정보시스템(GIS)과 빈도비 모델(frequency ratio model)을 이용하여 부산남구 및 연제구 지역의 침수 지역 예측 기법을 적용하여 취약성도를 작성 및 검증하고자 한다. 침수 피해와 관련된 요인으로는 지질도, 지형도(경사도, 표고, 곡률 및 하천), 토양도(토양 배수, 유효토심 및 토성), 임상도(경급, 영급, 소밀도 및 수종) 및 토지이용(불투수층 및 그린인프라)등의 자료를 선정하여 GIS 기반의 공간 데이터베이스로 구축하였다. 2009년 160개소의 침수지역 중 50%(80개소)는 침수 관련 항목들간의 상관관계를 분석하는데 활용되었고, 50%(80개소)는 작성된 검증을 위하여 사용하였다. 침수 관련 항목들간의 상관관계는 불투수층 지역에서는 교통지역이 가장 높았으며, 경사도 11∼15°및 표고 15m 등에서 높았다. 분석된 상관관계를 GIS중첩분석을 수행하여 침수 취약성도를 작성하였다. 계산된 침수 취약성은 기존 침수 관련 항목들간의 관계를 정량적으로 설명하고 표현하여 취약성 지수가 높을수록 향후 침수피해가 많은 것을 의미한다. 침수 취약성도는 관련된 재해를 줄이고, 토지이용 및 건설과 같은 도시계획 분야에서 사용될 수 있다. For predictive flooded area susceptibility mapping, this study applied and verified probability model and the frequency ratio using a geographic information system (GIS) and frequency raio. Flooded areas were identified in the study area of field surveys, and maps of the topography, geology, landcover and green infrastructure were constructed for a spatial database. The factors that influence flooded areas occurrence, such as slope gradient, slope, aspect and curvature of topography and distance from darinage, were calculated from the topographic database. Lithology and distance from fault were extracted and calculated from the geology database. The frequency ratio coefficient is overlaid for flooded areas susceptibility mapping as each factor`s ratings. Then the flooded areas susceptibility map was verified and compared using the existing flooded areas. As the verification results, the frequency ratio model showed 82% in prediction accuracy. The method can be used to reduce hazards associated with flooded areas and to plan land use.

도시특성을 고려한 홍수취약성 평가기법 개발 : 대구광역시를 대상으로

송영석(Song, Youngseok),박종표(Park, Jongpyo),김하룡(Kim, Hayong),정상만(Jeong, Sangman),박무종(Park, Moojong) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6

본 연구에서는 대구광역시를 대상으로 도시지역의 홍수취약성 평가기법을 개발하고 홍수피해에 대한 저감대책을 제공하고자한다. 홍수취약성 평가를 위한 대리변수는 기존의 선행연구와 부처에서 제공하는 DB 등을 고려하여 도시지역에 적합한대리변수를 선정하였다. 따라서, 본 연구에서는 지역별 중요도를 나타내는 지역중요성 지수(RSI)와 홍수피해 자료에 대한피해가능성 지수(DPI)를 이용하여 도시지역의 홍수취약성 지수(FVI)를 제시하였다. 지역중요성 지수(RSI)는 인적요소에 인구밀도와 취약인구 비율, 물적요소에 자산밀도와 주요시설물 면적으로 4개의 대리변수를 선정하였다. 피해가능성 지수(DPI)는지형요소에 저지대 면적비와 불투수 면적비, 재해요소에 내수재해위험지구 후보지 현황과 풍수해 이력 발생 현황으로 4개의대리변수를 선정하였다. 선별된 8개의 대리변수는 승법형 효용함수를 이용하여 종합적인 도시지역의 홍수취약성 지수를산정하였다. 산정결과 대구광역시의 홍수취약성 지수는 도시 중심지역과 하천인근 지역에서 높게 평가되었다. 본 연구결과는도시지역의 홍수취약성 평가 및 저감대책수립에 활용될 것으로 기대한다. This study intends to develop a flood vulnerability assessment method and flood damage reduction measures in urban areas for Daegu Metropolitan City. The proxy variables for the flood vulnerability assessment were calculated using the previously investigated proxy variables for urban areas. The Flood Vulnerability Index (FVI) of the urban area was proposed using the Regional Significance Index (RSI), which indicates the importance of each region, and the Damage Possibility Index (DPI) for flood damage data. The RSI selected four proxy variables: population density, vulnerable population ratio, property density, and area ratio of major facilities. The DPI also selected four proxy variables: area ratio of low land, the impervious area ratio, status of domestic disaster risk district, and flood occurrence record. Eight proxy variables were selected and the FVI of urban areas calculated using multiplicative utility functions. As a result of the calculation, the FVI of Daegu Metropolitan City was found to be high in the central urban areas and by the streams. The results of this study are expected to be used for flood vulnerability assessments in urban areas and establishing flood damage reduction measures.

Estimation of the Flood Area Using Multi-temporal RADARSAT SAR Imagery

Sohn, Hong-Gyoo,Song, Yeong-Sun,Yoo, Hwan-Hee,Jung, Won-Jo Korean Society of Surveying 2002 Korean journal of geomatics Vol.2 No.1

Accurate classification of water area is an preliminary step to accurately analyze the flooded area and damages caused by flood. This step is especially useful for monitoring the region where annually repeating flood is a problem. The accurate estimation of flooded area can ultimately be utilized as a primary source of information for the policy decision. Although SAR (Synthetic Aperture Radar) imagery with its own energy source is sensitive to the water area, its shadow effect similar to the reflectance signature of the water area should be carefully checked before accurate classification. Especially when we want to identify small flood area with mountainous environment, the step for removing shadow effect turns out to be essential in order to accurately classify the water area from the SAR imagery. In this paper, the flood area was classified and monitored using multi-temporal RADARSAT SAR images of Ok-Chun and Bo-Eun located in Chung-Book Province taken in 12th (during the flood) and 19th (after the flood) of August, 1998. We applied several steps of geometric and radiometric calculations to the SAR imagery. First we reduced the speckle noise of two SAR images and then calculated the radar backscattering coefficient $(\sigma^0)$. After that we performed the ortho-rectification via satellite orbit modeling developed in this study using the ephemeris information of the satellite images and ground control points. We also corrected radiometric distortion caused by the terrain relief. Finally, the water area was identified from two images and the flood area is calculated accordingly. The identified flood area is analyzed by overlapping with the existing land use map.

북한 황강댐 유출량에 따른 임진강유역 홍수 피해 지역 시뮬레이션

박성재,이창욱 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.6

In Korea, every year during the summer season, typhoons and torrential rains cause floods and damage to property. In particular, the Imjin River basin is characterized by steep slopes, narrow upstream areas, and low flat downstream areas, which are vulnerable to floods. In addition, damages occurred due to unauthorized discharge in the Hwanggang Dam, a large dam upstream of the Imjin River in North Korea. In order to prevent such flood damage, Korea is constructing the Gunnam Flood Control Site in 2010 to prevent flood damage. However, even after the construction of the flood control zone, the flood control capacity is only 20% of the maximum water level of the Hwanggang dam. This study used LAHARZ_py program to calculate flood damage area in the northern part of Gyeonggi province. As a result, when the discharge of Hwanggang dam exceeding the flood control ability of Gunnam flood control zone occurs, damage to Yeoncheon-gun and Paju-si of Gyeonggi-do was expected. This study will be useful as a material to prepare for flood damage. 우리나라는 매년 여름철마다 태풍과 집중호우가 함께 발생하는 홍수로 인해 인명 및 재산피해가 발생한다. 특히 임진강 유역은 급경사와 좁은 하도인 상류부와, 낮은 평지인 하류부로 되어 있어 홍수에 취약한 지형을 가지고 있다. 게다가 북한 지역의 임진강 상류에 위치한 대형 댐인 황강댐에서 여름철 마다 무단방류로 인하여 피해가 발생하였다. 이런 홍수 피해를 방지하기 위해 우리나라에서는 2010년 군남홍수조절지를 건설하여 홍수피해를 방지하고 있다. 하지만 홍수조절지의 건설 이후에도 홍수조절능력이 황강댐의 최대 저수량의 20%밖에 미치지 못한다. 이에 이 연구에서는 경기북부지역의 집중호우시 발생할 수 있는 홍수 피해 위험지역을 산정하기 위하여 LAHARZ_py 프로그램을 이용하여 피해예상지역을 산출하였다. 그 결과 군남홍수조절지의 홍수조절능력을 넘는 황강댐의 방류가 발생할 시에 경기도 연천군과 파주시에 피해가 예상되었다. 추후 이 연구는 홍수 피해를 대비하기 위한 자료로 유용할 것으로 판단된다.

저수지 침수구역의 식물군집 및 수질영향 평가

이요상 ( Yo-sang Lee ),김호준 ( Ho-joon Kim ),최광순 ( Kwang-soon Choi ),이승윤 ( Seung-yoon Lee ) 한국환경기술학회 2013 한국환경기술학회지 Vol.14 No.5

대상지역에 대한 식생조사 결과, 주암댐 주변에 분포하는 대표적인 식물군락은 갈대, 돌피, 개밀, 삿갓사초 등으로 나타났다. 가장 넓게 분포하는 식물은 삿갓사초 군락으로 88.55%의 면적을 차지하였고, 돌피 군락이 6.86%의 면적을 차지하였다. 그러나 호수 주변은 강우사상에 따라 수위 변화가 매년 다르게 나타나며, 식물종도 변하게 된다. 이로 인해 침수 면적과 침수식물의 변화가 다양하다. 우점식물의 면적산출은 식생군락이 최대로 형성되는 6월과 7월의 평균 수위(95.8 m)를 최저기준으로 하였고, 연중 수위가 가장 높은 8월과 9월의 평균수위(105.7 m)를 최고 수위기준으로 하였다. 침수된 식물종류는 갈대, 개밀, 돌피, 삿갓사초로 나타났으며, 삿갓사초가 1,836,317.7 m2으로 가장 넓게 나타났고, 돌피는 175,478.0 m2, 버드나무는 15,827.7 m2 로 나타났다. 이는 전체 수몰면적의 20.35%에 해당하였다. 침수식물의 수질 영향을 평가하기 위하여 영양염 용출실험을 실시한 결과, COD은 삿갓사초가 6.6 mgCOD/g로 가장 높게 나타났고, T-N 및 T-P는 돌피가 3.1 mgT-N/g, 0.28 mgT-P/g으로 가장 큰 용출특성을 나타내었다. 부하산정결과, 삿갓사초는 COD는 23,153.0 kg, T-N은 6,838.5kg, T-P는 952.5 kg으로 전체부하 중 약 95%를 차지하는 것으로 나타났다. 식물에 의해 용출되는 부하를 댐 유역 배출부하와 비교해 보면, T-N은 0.98% 기여하는 것으로 산정되었으며 T-P는 1.44% 인 것으로 나타났다. 이는 침수식물로 인하여 부하가 발생되기는 하지만, 전체배출부하에 대한 기여도는 낮은 것으로 산정되었다. This study carried out flooded area in Dam reservoir. It includes species classification of plant, survey of community structure, examination of pollutant load and assessment of water quality impact. The vegetation of flooding area in Juam reservoir was 7 communities :Carex dispalata, Phragmites communis, Echinochloa crusgalli, Agropyron tsukushiense var. transiens, Salix gracilistyla, Salix. Sp.(include Salix koreensis, Salix subfragilis, Salix chaenomeloides), Veronica peregrina-Echinochloa crusgalli. Carex dispalata(88.55%) was dominant and Echinochloa crusgalli(6.86%) was subdominant. However, the flooded area will appear differently each year depending on rainfall, plant species are also changed. For this reason, the flooded area and species of plant changes varies. To calculate the area of plant distribution, the minimum level was used average water level of the plant growing up in June and July(95.8 m), the highest level was used average water level of in August and September(105.7 m). Submerged plant are surveyed Phragmites communis, Agropyron tsukushiense var. transiens, Echinochloa crusgalli and Carex dispalata. Carex dispalata was occupied most area to 1,836,317.7 m2 and then Echinochloa crusgalli occupies an area of 175,478.0 m2, Salix koreensis was investigated in the area of 15,827.7 m2. Over an area shows corresponding to 20.35% of the total flooded area. In order to evaluate the water quality effect of submerged plant, nutrient release experiments were conducted. The experimental results, Carex dispalata shows the most high COD release rate at 6.6 mgCOD/g. Echinochloa crusgalli shows the most high T-N release rate at 3.1 mgT-N/g and T-P release rate at 0.28 mgT-P/g. Discharged T-N load of submerged plant was estimated to be 0.98% by comparison of total load on watershed and discharged T-P load of submerged plant was estimated to be 1.44% by it. As a result of this view, the load in flooded plants compared to the total discharge load contribution is estimated to be low.

Numerical Analysis of Flood Risk Change due to Obstruction

김형준,이진우,Kwang-Seok Yoon,조용식 대한토목학회 2012 KSCE Journal of Civil Engineering Vol.16 No.2

Accurate flood risk assessment is useful for mitigating the hazards of dam break floods. Flood inundation may cause serious damage to human lives, property, and river environments. In many countries, flood risks are assessed to establish flood mitigation plans against unexpected flood events. Flood risk maps are based on inundation depth and maximum flow velocity obtained from numerical models based on shallow-water equations. Flood intensity, defined as the product of flood depth and velocity, is used to assess risk in vulnerable areas of many European countries. The inundation flow is affected by structures such as buildings and houses. In this study, changes in water depth, velocity, and flood intensity that are associated with arrangements of structures are numerically investigated. A numerical model is formulated using a finite volume approach and is first verified for available test problems. The effects of structures are then tested by measuring flood characteristics in an experimental basin in which various arrangements of model structures are placed. The measured flood characteristics are then compared to the numerical results.

2차원 침수모형 K-Flood를 이용한 농경지 침수해석

송인혁 ( Inhyeok Song ),임희성 ( Heesung Lim ),안현욱 ( Hyunuk An ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

Since the 2000s, the increase in abnormal climatic phenomena both domestically and internationally has led to escalating flood damages in South Korea. While urban areas, due to their high population density and critical infrastructure, have seen active research on flood impacts, agricultural areas, despite their significance in agriculture, have comparatively lacked studies, resulting in substantial annual damages. This research utilized K-Flood to simulate internal flooding in agricultural areas and validate its reliability. The study focused on a flood case in Sindaedong, Heungdeok-gu, Cheongju-si on July 16, 2017. The study focused on a flood case in Sindaedong, Heungdeok-gu, Cheongju-si on July 16, 2017. K-Flood requires site-specific runoff data as input, making it difficult to construct solely from simple rainfall data. Therefore, EPA SWMM was employed to generate runoff data by simple rainfall data. The predicted outcomes of K-Flood were compared and analyzed with the flood trace map provided by the MOIS(Ministry of Public Administration and Security). The results demonstrated the high reliability of K-Flood in simulating flood extents and depths. This research proposes the essential data and forecasting methods for predicting flood damages in agricultural areas.

다변량 분석을 이용한 서울의 상습침수지역 유형화

박창열,신상영,손은정,Park. Changyeol,Shin. Sang Young,Son. Eun Jung 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.2

본 연구에서는 다변량 통계분석을 이용하여 서울시의 상습침수지역을 유형화하였으며, 유형별 특성을 파악하여 각각의 유형에 맞는 우선적인 수방전략상의 시사점을 도출하였다. 이를 위해 서울시의 침수흔적도를 분석하여 34개 상습침수지역을 선정하였으며, 유역특성을 나타내는 관련 영향인자를 선정하여 군집분석과 판별분석을 실시하였다. 그 결과, 서울시 상습침수지역은 크게 3가지 유형으로 구분되었으며, 관련 영향인자 중 단독주택지 비율, 녹지 및 오픈스페이스 비율, 공동주택지 비율, 하천계획홍수위 이하 지역 비율, 유역평균경사 순으로 영향력이 크게 나타남을 알 수 있었다. 주요 영향인자들을 근거로 각 유형별 특성을 정리하였으며, 각 특성에 맞는 우선적인 홍수방어전략을 도출하였다. 본 연구에서 제시한 분석방법과 수방대책상의 우선순위 설정을 위한 전략적 시사점은 지역특성을 고려한 맞춤형 수방대책을 제시함으로써 침수재해에 보다 탄력적으로 대응할 수 있는 기초가 될 수 있을 것으로 기대된다. The purpose of this study is to classify repetitive flood prone areas of Seoul using multivariate statistical analyses, and to suggest the customized flood control strategies for each areal type. 34 flood prone areas are selected based on inundation trace maps in the past years. A number of factors that influence the inundation damage are used to categorize the flood prone areas according to catchment characteristics. The flood prone areas are classified three groups from the results of clustering and discriminant analyses, The factors, such as green and open spaces, lowland area rate, slope, apartment houses and detached houses, mainly influence on the categorization. Flood mitigation strategies based on the characteristic of each group are suggested. The customized flood control measures suggested by this study could be helpful to prevent more fundamentally flood risk and damage of repetitive flood prone areas.