TWI(Topograhpic Wetness Index) 주제도 제작하기

1. Topographic Wetness Index(TWI)는

 

 지형과 지하수의 관계를 분석하기 위한 지표 중 하나로서, 지형의 경사와 관측된 강수량 정보를 결합하여 지하수의 존재와 분포를 예측하는 데 사용됩니다. TWI는 일반적으로 토양 수분 상태, 토지 이용 및 토지 특성에 대한 예측 및 분석에 활용됩니다.

TWI는 일반적으로 다음과 같은 수식을 통해 계산됩니다. TWI = ln(a / tan β) 여기서 a는 물이 흐르는 경로의 누적 경사 길이이며, tan β는 지형 경사 각도입니다.

TWI는 일반적으로 높은 값은 지형이 더 습하다는 것을 나타내며, 낮은 값은 지형이 더 건조하다는 것을 나타냅니다. TWI는 물이 흐르는 경로를 결정하는 데 사용되며, 이를 통해 지형이 수분이 부족한 상태에서 어떻게 영향을 받는지, 또한 지형이 수분이 많은 상태에서는 어떻게 영향을 받는지 등을 분석할 수 있습니다.

TWI는 환경 연구 및 관리, 수자원 관리, 자연재해 예측 및 관리, 농업 생산성 예측 및 관리 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 특히, TWI는 지형의 습윤성과 연관되어 있기 때문에, 지하수 수리적 특성 및 지형이 물에 노출되는 경우의 영향 등 지형과 수분 상태와 관련된 많은 정보를 제공하므로, 수분 관리 및 자연재해 관리 분야에서 매우 유용합니다.

 

TWI 산식은 다음과 같다.

 

2. ArcGIS에서 제작하는 방법은 다음과 같다.

 

1) DEM -> Fill DEM -> Flow direction -> Flow accumulation -> slope in degree -> Radians of slope(Slopt in degree * 1.570796) / 90 -> Tan slope = con(slope > 0, tan(slope_radian), 0.001) -> Flow accumulation scaled=(flow accumulation +1)*cell size -> TWI=Ln(Flow accumulation scaled/Tan slope)

 

3. Flow Accumulation 이해하기

해당 픽셀 주변의 8방향으로 높낮이를 비교해서 가장 낮은 해발고도로 물이 흐른다고 가정한다. 

아래에 있는 가장 왼쪽의 그림에서 156의 높이에서 주변으로 물이 흐르는데 주변에서 가장 낮은 134의 높이로 흐른다.

다음 134는 주변에서 가장 낮은 106으로 흐르고 106에서 주변에 가장 낮은 88로 흐르고 다음 74로 흐른다.

이런 방식으로 모든 픽셀의 흐름을 방향을 나타내는 Flow Direction을 산출하고 이를 바탕으로 Flow Accumulation로 산출한다.

가장 오른쪽 그림에서 0의 값은 0으로 흘러들어오는 물이 없다는 의미인다.  다음 1은 왼쪽상단의 셀 하나와 연결되어 있기 때문에 1로 계산하고 2는 바로 위의 0과 대각선 방향에 있는 0의 두개의 셀과 연결되어 있기 때문에 2이다.