ROC-곡선 분석을 활용한 산불위험예보 등급 분류 기준 개선 = Improvement of Forest Fire Danger Classification Criteria Using ROC-Curve Analysis

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 최근 10년 간(2015-2024) 일 별, 지역 단위 별 산불위험지수와 실제 산불 발생 데이터를 활용하여 현행산불위험예보 등급 분류 기준의 개선 방안을 제시하였다. 현행 기준은 산불위험지수의 임계값을 넘는 면적(픽셀 수)이 70% 이상을 차지할 때 해당 지역을 특정 등급으로 분류하고 있다. 현행 기준에 따르면 “매우높음” 등급이 전체의 0.06%에 불과하고, “낮음” 등급이 70.54%로 과도하게 높은 특성을 보인다. 또한, 등급 별 산불 발생확률이 “높음”(19.9%) > “매우높음”(8.1%)으로 나타나 등급 체계의 논리적 일관성이 부족함을 확인하였다. 이에 ROC 곡선 분석 및 정확도 분석을 통해 산불위험등급 최적 분류 기준을 도출하였다. “매우 높음”은 위험지수 86 이상인 면적(D4) ≥ 15%이면서 위험지수 66 이상인면적(D3＋D4) ≥ 60% 일 경우, “높음”은 위험지수 66 이상인 면적(D3＋D4) ≥ 60%이면서 “매우높음”의 조건은 충족하지못하는 경우, “다소높음”은 위험지수 51 이상인 면적(D2＋D3＋D4) ≥ 40%인 경우, “낮음”은 그 외의 경우로 변경하였다.
개선된 기준은 등급이 높아질수록 산불 발생률이 증가하는 단조 증가를 보였으며(“낮음” 2.1% < “다소높음” 9.7% < “높음” 15.4% < “매우높음” 27.4%), “매우높음” 등급의 발령 횟수를 증가시켜 산불위험지수의 실효성을 높일 수 있을 것으로기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study proposes improvements to the refined classification criteria for forest fire danger forecasting by using daily regional forest fire danger index forecasts and observed fire occurrence data over a 10-year period (2015-2024). Under the existing criteria, a region is assigned a grade when areas (number of pixels) exceeding the forest fire risk index threshold account for at least 70% of the total area. This approach results in an excessively high proportion of “Low” grades (70.54%) and a very small proportion of “Very High” grades (0.06%). Moreover, the fire occurrence probabilities by grade―High (19.9%) > Very High (8.1%)―reveal a lack of logical consistency in the current scheme. To address this issue, optimal classification criteria were derived using ROC-curve and accuracy analyses. The revised criteria define “Very High” as cases in which areas with a risk index ≥86 (D4) account for at least 15% and areas with a risk index ≥ 66 or above (D3+D4) account for at least 60%; “High” refers to cases in which areas with a risk index of 66 or above (D3+D4) account for at least 60% but not meeting the ‘Very High’ criterion; “Moderately High” (hereafter “Moderate”) includes cases in which areas with a risk index of 51 or above (D2+D3+D4) account for at least 40%. “Low” includes all remaining cases. The revised classification shows a monotonic increase in observed fire occurrence rates with increasing grade (Low 2.1% < Moderate 9.7% < High 15.4% < Very High: 27.4%), demonstrating improved logical coherence and predictive accuracy. By increasing the issuance of “Very High” warnings, the revised criteria are expected to enhance the operational effectiveness of forest fire danger forecasting.