REMOTE SENSING

QGIS: DEM 래스터 지형 분석

유병혁 2022. 1. 6. 18:49

안녕하세요? 이번 글은 QGIS의 '래스터 지형 분석' 기능들을 학습해 보도록 하겠습니다. 래스터 지형 분석을 통해 DEM으로부터 부가적인 래스터 데이터(경사 방향, 경사, 기복도, 음영기복도, 험상 지수 등)를 생성할 수 있습니다.

 

참고로, 이 기능은 GDAL gdaldem 유틸리티(https://gdal.org/programs/gdaldem.html)라는 도구를 활용하고 있습니다.

 

gdaldem은 일반적으로 x, y, z 단위가 동일하다고 가정합니다. 만약 DEM이 아래 왼쪽과 같이 지리좌표계로 정의되었다면 x, y는 도(degrees), z는 미터(meters) 단위를 가지므로 이에 대한 축척 적용이 필요합니다.

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

적도 근처 위치에서는 1도에 해당하는 거리는 111,120m(즉, scale=111120)로 설정할 수 있습니다. 그러나, 적도 근처가 아닌 위치에서는 gdaldem을 사용하기 전에 gdalwarp로 재투영을 해줘야 합니다. 따라서 래스터 지형 분석 기능을 이용하실 때는 해당 DEM이 투영좌표계로 정의된 상태인지 체크해 보시기 바랍니다.

 

[그림] https://www.ibm.com/docs/en/db2-for-zos/11?topic=systems-geographic-coordinate-system

자, 그럼 래스터 지형 분석 실습을 진행해볼까요?! 실습 데이터는 다음 링크에서 내려받으실 수 있습니다. 지리산국립공원 5km 반경으로 제작된 NASA DEM입니다.

'공간 처리 툴박스 > 래스터 지형 분석'에서 기능을 하나씩 실행해 보겠습니다.

경사방향(Aspect)

경사 방향은 북쪽 방향을 0으로 시작해서 시계 방향으로 도(degrees) 단위로 경사 방향을 계산합니다. Z 비율은 수직 과장(Vertical exaggeration) 값을 뜻합니다.

[그림] https://docs.qgis.org/3.16/ko/_images/aspect.png

경사(Slope)

경사는 각 셀에 대한 경사를 (degrees) 단위로 계산합니다. Z 비율은 수직 과장(Vertical exaggeration) 값을 뜻합니다.

기복도(Relief)

기복도는 기복(고저) 색상을 직접 설정하거나, 알고리즘 기반으로 기복 클래스를 자동 선택할 수 있습니다. Z 비율은 수직 과장(Vertical exaggeration) 값을 뜻합니다. 여기서는 '기복 단계를 자동으로 생성'을 체크해 봅니다.

음영기복도(Hillshade)

음영기복도에서 음영(shading)은 태양 위치에 따라 계산됩니다. 음영 계산을 위해 태양의 수평각(방위각)수직각(태양고도)를 설정하며, 기본 설정값은 horizontal angle (azimuth)300, vertical angle(sun elevation)40인 조건입니다. 픽셀 값은 0(최대 일영)부터 255(최대 일조)까지 밝기값을 나타냅니다.

[그림] https://docs.qgis.org/3.16/ko/_images/azimuth.png

험상 지수(Topographic Ruggedness Index, TRI)

험상 지수는 지형 이질성의 정량적 측정을 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.

 

화소는 3×3 화소 내 고도 변화를 요약하여 계산하며, 그 값에 따라 아래와 같이 분류됩니다: