유역분석 (Watershed Analysis)
쉽게 풀면
비가 내리면 물이 어디로 모이는지를 계산해서 하나의 물줄기 권역을 그려내는 방법이다. 예를 들어 DEM 자료로 물의 흐름 방향을 계산하면 빗물이 어느 하천으로 모이는지를 알 수 있고, 이를 통해 하나의 유역 경계를 자동으로 그릴 수 있다. 빗물 한 방울이 땅에 떨어져 어느 하천, 어느 강으로 흘러가는지를 지형 경사만으로 추적하는 것이 유역분석의 핵심 원리이다.
왜 중요한가
홍수위험지도 작성, 댐·저수지 입지 검토, 비점오염원 관리계획 수립 등 수자원 관리 실무에서 핵심적으로 활용되는 GIS 지형분석 기법으로, DEM으로부터 흐름방향과 흐름누적을 계산해 유역경계를 자동 산출합니다. 댐 건설이나 하수도 설계처럼 물의 흐름을 예측해야 하는 모든 토목·수자원 사업에서 기초 자료로 쓰인다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
유역분석은 흐름방향과 흐름누적량 계산을 거쳐 하천망과 유역경계를 도출하는 일련의 수문지형학적 절차이다.
유역분석은 흐름방향과 흐름누적 계산을 기반으로 하므로 DEM의 정확도가 낮으면 실제 지형과 다른 유역 경계가 산출될 수 있다.
조금 더 깊게 보면
유역분석 결과는 DEM의 해상도와 정확도에 크게 의존하므로, 특히 평탄한 지형에서는 미세한 고도 오차만으로도 유역경계와 하천망 산출 결과가 크게 달라질 수 있어 DEM 품질 검증이 선행되어야 합니다. 유역분석은 각 셀의 물이 8개 이웃 셀 중 어디로 흘러가는지 정하는 흐름방향 알고리즘(D8 등)과, 그 결과를 누적해 하천이 형성될 지점을 판정하는 흐름누적 계산의 두 단계로 이루어진다. 물이 흘러갈 방향이 여러 갈래로 보이는 평탄한 지형에서는 흐름방향 계산이 불안정해져 전처리로 인위적인 미세 경사를 부여하기도 한다. 유역 경계는 하나의 큰 하천유역 안에 여러 단계의 작은 소유역이 포함되는 위계적 구조를 이루며, 어느 단계의 유역을 기준으로 삼느냐에 따라 분석 규모가 달라진다.
주의할 점
저해상도 DEM을 사용하면 미세한 지형기복이 반영되지 않아 실제와 다른 유역경계가 산출될 수 있다.
인공적으로 조성된 배수로나 지하 우수관은 지표 DEM만으로는 반영되지 않아, 도시지역의 실제 배수 경로와 분석 결과가 다를 수 있다.