최근 전국적으로 해양에서의 선박사고, 자연재해 및 해안가 침수 등의 피해가 지속적으로 발생하고 있다. 특히 지구온난화의 현상으로 평균해수면이 지속적으로 상승하여 연안 주변의 시설물과 간척지, 매립지의 침수발생 위험도가 증가하고 있는 실정이다. 현재 우리나라의 육·해상 수직기준은 사용목적에 따라 각각의 기준을 마련하여 활용하고 있으며, 해상과 육상의 높이 기준이 달라 해안가 주변의 방파제 공사 및 연육교 설계 등과 같은 연안지역 시설물 개발에 문제점이 발생할 수 있는 상황이다. 본 연구에서는 해수면상승 분석, 선박안전을 위한 해도의 수직기준면으로 활용하기 위한 기초자료인 기본수준면의 현황 및 산정방법을 조사하였다. 또한, 지역에 따라 각각 다른 기본수준면과 지역평균해수면의 관계를 나타내는 조석모델을 공간보간법을 이용하여 구축하고 정확도를 검증하였다. 연구대상지역으로는 조차의 크기 및 지형적 특성에 따라 동해, 서해, 남해안을 구분하여 대상구역을 선정하고, 세부적으로 각 기준조위관측소 및 선박이 많이 통행하는 주요 무역항을 지정하였다. 실험방법은 기본수준점 성과자료인 점(point) 속성의 자료를 공간보간법을 적용하여 선(line), 면(polygon) 형태의 조석모델로 구축하고 임의지점에서의 기본수준면과 지역평균해수면의 관계를 도출하였으며, 실제 관측자료와 비교하여 정확도 검증을 실시하였다. 본 연구에 사용된 공간보간법은 IDW 보간법, Kriging 보간법, Spline 보간법, Radial Basis Function 보간법이다. 실험결과 동해안의 경우 실제 관측값과 공간보간법을 통한 추정값이 3cm 미만의 편차를 나타내었으며, 남해안은 관측값과 추정값이 10cm 미만의 편차를, 서해안은 15cm 미만의 편차를 나타내었다. 동해지역은 조석의 편차가 작아 적용한 공간보간법이 모두 높은 정밀도를 보였으며, 남해 및 서해의 경우 조석 및 해안선, 도서지역, 해저지형 등의 인한 영향으로 오차가 크게 발생한 것으로 판단되었다. 세부적으로 각 기준조위관측소 및 무역항에 대한 관측값과 추정값의 교차검증결과, 오차가 가장 크게 발생한 검산항을 제외하고 오차에 대한 RMSE의 값이 각각 IDW 6.80cm, Kriging 6.73cm, Radial Basis Function 6.42cm, Spline 6.33cm의 정확도가 나타났으며, 4가지 공간보간법 중 Spline보간법이 가장 안정적인 결과로 나타났다. 본 연구를 통하여 우리나라 연안 기본수준점을 이용한 조석모델을 구축하고 조석편차에 대한 특성을 알 수 있었으며, 향후에는 해안선, 해저지형, 도서지역을 고려한 정밀한 조석모델의 개발이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
Recently, there are many accidents such as natural disaster, costal flood and vessel accident in the ocean all around country. Because global warming causes mean sea level to rise, the flood risk in facilities near the coastline. In korea, vertical datum would be used in different way depending on ground or sea. Therefore, it may occur many problems in coastal facilities development such as breakwaters and bridges construction. On this study, in terms of analysis in sea-level rising and vessel security, we carried on our study in datum level status and calculating methods for vertical datum. Also, we construct tidal model using spatial interpolation which shows relating datum level depending on region with local mean sea level and validating accuracy of tidal model. The object region of this study was selected by tidal gap and geographic feature classified in the East, West and South sea. In details, standard tidal observation and main trade harbor was also considered the object region in this study. In terms of the methods of experiments, through spatial interpolation with point data, built tidal model in the form of line and polygon. Also we reasoned out a relationship between datum level and local mean sea level in arbitrary areas and executed accuracy verification in comparison survey data. The spatial interpolations we used in this study is IDW interpolation, Kriging interpolation and Spline interpolation In the result of test, there are deviation under 3cm between real survey value and estimate value through spatial interpolation in East sea, under 10cm of deviation between survey value and estimate value in South sea, and under 15cm of deviation between survey value and estimate value in West sea. In the East sea, all of spatial interpolation has high accuracy because of low tidal derivation. In case of South sea and West sea, there have more error than East sea, because of effect on tidal, coastline, islands, underwater geography etc. The result of Cross-validation about each spatial interpolation data, RMSE about data error is separately IDW 6.80cm, kriging 6.73cm, radial basis function 6.42cm, spline 6.33cm except gumsanhang which have biggest error. In this test, we could analyze accuracy of estimate value and we could derive suitable spatial interpolation for datum level as RMSE. In four spatial interpolations, Spline has most stable result. On this study, we can recognize about tidal derivation and construct tidal model using datum level in Korea. After that, there need development of specific tidal model considered coastline, underwater geography, and islands etc.
목차
제1장 서 론 1제1절 연구의 배경 및 목적 1제2절 선행연구 동향 4제3절 연구방법 및 범위 8제2장 이론적 배경 10제1절 기본수준면의 개념 101. 해상 수직기준체계 112. 기본수준면 산정방법 14제2절 공간보간법 191. 공간보간법의 기초 192. 공간보간법의 종류 203. 공간보간법의 특성 24제3장 공간보간법을 이용한 기본수준면 산정 실험 27제1절 실험개요 271. 실험대상지역 272. 실험데이터 293. 실험절차 30제2절 자료처리 321. 해안별 대상지역 자료처리 322. 기준조위관측소별 대상지역 자료처리 713. 주요 무역항별 대상지역 자료처리 81제4장 기본수준면 산정의 정확도 평가 91제1절 실험결과 분석 91제2절 공간보간법 적용특성과 시사점 95제5장 결 론 96참 고 문 헌 98ABSTRACT 101감사의 글 103