QGIS 3.4의 래스터 지형 분석 기능 소개

안녕하세요? 이번 글은 QGIS 3.4의 래스터 지형 분석 기능을 정리해 보겠습니다.

수치표고모델(digital elevation model, 줄여서 DEM) 데이터는 지형 분석을 통해

부가적인 래스터 데이터를 만들 수 있는데요, 단계별로 직접 결과물을 확인해 보겠습니다.

실습을 위한 DEM 데이터는 아래 글에서 확보한 슬로베니아 일원의 데이터를 사용합니다.

QGIS 3.4에서 SRTM Downloader 플러그인 사용하기 | http://blog.daum.net/geoscience/1298

현재 실습 데이터의 좌표계는 EPSG:4326으로 정의되어 있는데요, 이 지리좌표계를

투영좌표계로 변환하겠습니다. 상단 메뉴에서 '래스터 > 투영 > 워프(재투영)'을 실행합니다.

왜 좌표계를 변환하는지 궁금하실 텐데요, QGIS의 지형 분석 기능은 GDAL의 gdaldem

유틸리티를 이용한 것입니다. gdaldem의 안내를 보시면 그 이유가 안내되어 있습니다.

GDAL: gdaldem | https://www.gdal.org/gdaldem.html

gdaldem은 일반적으로 x, y, z 단위가 동일하다고 가정하지만 지리좌표계를 사용할 경우

x, y는 도(degrees), z는 미터(meters) 단위를 갖게 되므로 이에 대한 축척을 적용해야 합니다.

적도 근처 위치에서는 1도에 해당하는 거리를 111,120m (즉, scale=111120)로 설정할 수 있습니다.

그러나 적도 근처가 아닌 위치에서는 gdaldem을 사용하기 전에 gdalwarp로 재투영을 해줘야 합니다.

개념 이해에 도움이 될 만한 이미지를 소개 드립니다. 하단에 출처를 표기하였습니다.

[이미지 출처] https://www.e-education.psu.edu/geog160/node/1918

[이미지 출처] http://www.ga.gov.au/cocky/distance.jsp

[이미지 출처] https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/en/SSEPEK_11.0.0/spatl/src/tpc/spatl_csb3022a.html

자, 그럼 '래스터 > 투영 > 워프(재투영)'을 실행해 보겠습니다.

아래와 같이 입력 레이어를 지정하고,

대상 좌표계를 아래와 같이 WGS 84 / UTM zone 33N(EPSG: 32633)으로 정의하겠습니다.

산출 밴드 용 NODATA 값은 0으로 설정하는데요, 이렇게 하면 재투영될 때 발생되는 0값 영역이 NODATA로 인식됩니다.

자, 이제 아래와 같이 워프(재투영)을 실행해볼까요?!

아래와 같이 SRTM 레이어가 재투영되었습니다.

OpenStreetMap XYZ Tile을 중첩(아래 글 참조)해 본 화면입니다. 

QGIS 3.4에서 Vworld 지도서비스 이용하기 | http://blog.daum.net/geoscience/1295

자, 이제 래스터 지형 분석 기능을 살펴 보겠습니다. 실행은 상단 메뉴에서 '래스터 > 분석' 하부 기능을 선택하거나, 

'공간 처리 툴박스'에서 '래스터 지형 분석' 하부 기능을 이용하셔도 됩니다.

Raster terrain analysis | https://docs.qgis.org/testing/en/docs/user_manual/processing_algs/qgis/rasterterrainanalysis.html

[1] 경사 방향(Aspect): 북쪽 방향을 0으로 시작해서 시계 방향으로 도(degrees) 단위로 경사 방향을 계산합니다.

[이미지 출처] https://docs.qgis.org/testing/en/_images/aspect.png

아래 '경사 방향' 창에서 Z 비율은 수직 과장(Vertical exaggeration) 값입니다.

[2] 경사도(Slope): 각 셀에 대한 경사도를 도(degrees) 단위로 계산합니다.

[3] 기복(Relief): 기복(고저) 색상을 직접 설정하거나, 알고리즘 기반으로 기복 클래스를 자동 선택할 수 있습니다.

[4] 음영기복도(Hillshade): 음영기복도에서 음영(shading)은 태양 위치에 따라 계산됩니다.

[이미지 출처] https://docs.qgis.org/testing/en/_images/azimuth.png

음영기복도는 아래와 같이 태양의 수평각(방위각)과 수직각(태양고도)를 설정할 수 있습니다.

기본 설정값은 horizontal angle (azimuth)이 300, vertical angle(sun elevation)이 40입니다.

음영기복도는 0(최대 일영)부터 255(최대 일조)까지 밝기값을 가집니다. 음영기복도는 보통 지역 기복을 보다 잘 이해하는데 사용됩니다.

[5] 험상 지수(Topographic Ruggedness Index, TRI): 지형 이질성의 정량적 측정을 계산을 계산하며 Riley et al. (1999)에 의해 정의되었습니다.

Riley, S. J., S. D. DeGloria and R. Elliot (1999). A terrain ruggedness index that

quantifies topographic heterogeneity, Intermountain Journal of Sciences, vol. 5, No. 1-4,1999.

각 화소는 3×3 화소 내에 고도 변화를 요약하여 계산하며, 그 값에 따라 아래와 같이 분류합니다.