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2009-Feb

범용토양손실공식(USLE)에서 경사면 및 경사인자(LS) 구하는 방법

작성자: 김한국 IP ADRESS: *.129.59.114 조회 수: 33123

예전에 아는 사람의 요청으로 만들었던 문서입니다.
그 중에서 경사인자(L, S) 값을 구하는 방법을 ArcGIS로 정리한 내용입니다.

별건 없는데 혹시나 도움이 될까해서 올립니다.

 

범용토양손실공식 USLE(Universal Soil Loss Equation)

개요:
    USLE는 Wischmeier와 Smith(1965)에 의해 처음 제안되었는데 이 모형이 개발될 당시 강우에 의한 토립자의 이탈 및 운송에 의한 개념을 기초로 하여 강우에 의한 침식성(R)에 보다 많은 연구가 집중되었다.
    경사가 완만하고 경사길이가 짧은 경우에는 강우에 의한 토립자의 이탈과정이 주요한 침식기작이 될 수도 있지만 실제 유역에서는 이와 같은 환경만이 존재하는 것은 아니다.
    이러한 문제점을 해결하기 위하여 수정한 방정식이 RUSLE로서 다양한 시나리오하에서 유역이라는 광범위한 지역에 적용될 수 있게 되었다.


RUSLE 침식모형식은 다음 방정식으로 표현된다.
A = R×K×L×S×C×P

    -A는 연평균 토양침식량
    -R은 강우에 의한 침식성(erosivity)
    -K는 토양에 의한 침식성(erodibility)
    -L은 경사길이, S는 경사도
    -C는 식생피복인자
    -P는 토양보전 대책인자.

(나머지 인자는 생략하고 경사면 및 경사인자 추출하는 과정만 정리함)

경사면 및 경사인자(LS): LS = (X/22.3)× (0.065+0.045S+0.0065S2)    
    - X는 사면장
    - S는 %경사도
    - m은 지면경사도 
            지면경사도는 S에 따라 변하는데 추천 값은 다음과 같음
            S>5%일 때             m=0.5
            3%            1%            S<1% 일때             m=0.2


사면장이란?

DEM의 중심점에서 인접한 DELL까지의 거리
그림으로 설명을 하면...

1,3,5,7 방향과 2,4,6,8 방향의 길이가 다른다.
(사용된 격자 크기는 10×10m인경우)

1,3,5,7 방향 사면장 = 10m        
2,4,6,8 방향 사면장 = 10m * √2 (대각선 방향이므로 뉴트2 곱해줌)


LS구하는 과정 ===========================================================

절차 1. 경사도 구하기(경사도 구하는 툴 사용법은 설명을 따라 안드립니다.^^)

%단위로 그려야 하므로 Percent를 체크


절차 2. 경사도 재분류

Reclassify 의 NewValue에 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 값을 입력해야하지만 실수 입력이 안되기 때문에 우선 정수로 입력하고 이후에 나누기 10해서 m 값을 만듬



아래는 결과

위 결과에는 곱하기 10이 되어 있는 상황이기 때문에 10으로 나눠준다



[m_value] / 10.0 식을 이용하여 m_value 계산
(* [m_value] / 10 식을 이용하면 안됨! 분모를 소수점형태로 변환하여야 됨)

절차 3. 사면장 구하기

사면장을 구하기 위해 먼저 방향성 분석실시(ArcHydro 툴의 Flow Direction)   (ArcHydro  사용법은 여기 참고 http://www.biz-gis.com/bbs/zboard.php?id=paper&page=2&sn1=&divpage=1&sn=off&ss=on&sc=on&select_arrange=headnum&desc=asc&no=19)







  

1, 4, 16, 64방향의 길이는 직각이기 때문에 길이(시면장)는 셀의 크기와 동일
하지만
2, 8, 32, 128방향의 길이는 대각선이기 때문에 길이(사면장)는 셀의 크기*

1, 4, 16, 64방향은 2(셀의 크기가 2이기때문에)
2, 8, 32, 128방향은 2.828(2 * √2)로 Reclassify

위에서 얘기했듯이 Reclassify는 실수가 안되기 때문에 우선
1, 4, 16, 64방향은 2000으로
2, 8, 32, 128방향은 2828 (2 *√2)으로 일반화 후에 1000으로 나누자








[x_value] / 1000.0 식을 이용하여 m_value 계산   ([x_value] / 1000.0 식을 이용하면 안됨! 분모를 소수점형태로 변환)




경사면 및 경사인자(LS): LS = (X/22.3)m(0.065+0.045S+0.0065S2)





Pow(([X] / 22.3), [M]) * (0.065 + 0.045 * [slope] + 0.0065 * ([slope] * [slope]))



결과화면




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biz-gis.com 운영진입니다.

첨부
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김한국

2009.02.18 16:23
*.129.59.114
제가 작성을 하고도 정리가 잘 된건지 걱정이 됩니다
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강세경

2009.02.19 10:59
*.238.252.147
언제나 감사합니다...영자님...ㅋㅋ 잘 계시져??ㅎㅎ
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김영우

2009.02.19 13:14
*.85.206.59
잘보았습니다~
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무릉도원

2009.03.23 01:01
*.70.172.86
잘봤어요. ^^
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최용진

2009.04.07 13:50
*.36.210.208
감사합니다~~잘봤습니다~
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김현준

2009.05.07 13:06
*.54.130.234
감사합니다. 잘봤습니다.
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김한국

2009.07.24 09:04
*.129.59.114
수식이 잘못된 부분이 있어 수정하였습니다.
profile

김한국

2009.07.24 09:06
*.129.59.114
출처를 문의하신 분이 있으시네요... -> 원본 파일 첨부합니다.

국가 GIS 사업의 수자원분야 활용지원 고도화 방안 연구
2002. 10. 연구기관 / 한국건설기술연구원
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이남희

2009.09.07 18:12
*.47.198.27
잘 봤습니다..나중에 차근차근 읽어보며 따라해 봐야겠네요...
그동안은 LS를 대강 했었는데..ㅎㅎ
역시나 고마운 자룝니다..
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hy

2013.04.26 17:01
*.145.142.151

좋은 정보 너무 감사드립니다.

그럼 L=(x/22.3)m 이 맞는거죠?

제가 위에 내용을 따라서 해봤는데 마지막 raster calculator을 하면 계속 error 0110267:syntax error in parsing grid epression이라는 메세지가 뜹니다.

cell size는 모두 다 1m로 같게 하였구요...

해결 방법을 도무지 찾지를 못하여...ㅠㅠ 질문 남깁니다.

부탁드립니다.

빠쁘시겠지만 아시는 분 꼭 좀 도와주시기 바랍니다.

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