연년 산림통계 산출을 위한 이동평균 기법의 적용 원리와 효율성 및 타 방법과의 비교 분석 doc_id CNTS-00118877835_7

본 연구에서 사용한 연년 산림통계 산출 기법은 이동평균(moving average)이다. 이동평균이란 기준 시점과 인접한 n개의 관측값의 평균을 구할 때 사용하며, 추세의 변동을 알 수 있도록 구간을 옮겨 가면서 구하는 평균을 말한다. 국가산림자원조사는 보통 5년 마다 산림자원의 상태에 대한 보고가 이루어져 왔고, 이는 전체 산림에 대한 조사가 비용과 시간적인 이유로 인해 한 해에 이루어질 수 없는 실정이기 때문이다. 미국 국가산림자원조사 체계인 FIA(Forest Inventory and Analysis)에서는 5년 동안에 수집된 자료의 매년 활용 가능성을 인식하게 되었다. 조사를 시작하고 5년 이후부터는 연년보고서 작성이 가능하다는 것을 알았고, 산림자원조사의 경우에도 시계열 분석에 포함되기 때문에 이동평균을 적용하여 연년 보고서를 작성하도록 하였다. 이동평균은 매년 이루어지는 조사를 보완하기 위해 이용되어지며, 대부분 5년간의 이동평균을 이용한다. FIA의 많은 연구자들은 이 방법이 조사를 통해 얻어진 자료를 분석하고 보고하기에 적절한 방법이라고 평가하였다. 미국 국가산림자원조사 체계인 FIA(Forest Inventory and Analysis)에서는 5년 동안에 수집된 자료의 매년 활용 가능성을 인식하게 되었다. 조사를 시작하고 5년 이후부터는 연년보고서 작성이 가능하다는 것을 알았고, 산림자원조사의 경우에도 시계열 분석에 포함되기 때문에 이동평균을 적용하여 연년 보고서를 작성하도록 하였다. 이동평균은 매년 이루어지는 조사를 보완하기 위해 이용되어지며, 대부분 5년간의 이동평균을 이용한다. FIA의 많은 연구자들은 이 방법이 조사를 통해 얻어진 자료를 분석하고 보고하기에 적절한 방법이라고 평가하였다. 그림 5는 우리나라 제5차 국가산림자원조사와 같이 5년 간격으로 모니터링 조사가 이루어지는 경우의 연년조사 설계 모식도이다. 처음 5년이 지난 이후부터는 최근 5년 동안에 조사되어진 전체에 대한 자료를 매년 얻을 수 있다. 한편 이동평균에서 가중치는 한해에 조사되어지는 표본점의 개수가 같을 때는 각각의 연도에 동일한 가중치를 적용하고, 한해에 조사되어지는 표본점의 개수가 다를 때는 전체 표본점 개수에서 그해 조사된 표본점 개수의 비율만큼 가중치를 적용한다. 이는 조사량에 따른 가중치를 준 것이지 시간적인 가중치를 준 것은 아니다. 이동평균은 5년간의 평균을 나타낼 때는 불편추정(unbiased estimate)이 된다. 그러나 이동평균은 현재의 상태와 같지는 않으며, 만약 이동평균이 현재의 상태를 추정한다면 그것은 불편추정이 될 수 없다. 5개년 모두에 같은 비중을 두면 시간적인 편의가 발생하게 되며, 5년 전의 평균과 같지는 않지만 이때에 가장 적은 편의를 갖게 될 것이다. 이동평균에서는 5개년의 자료에 동일한 가중치를 줄 수도 있고, 가장 최근에 조사된 데이터에 더 큰 가중치를 줄 수도 있다. 그럼에도 불구하고 이동평균에서 같은 가중치를 적용하는 이유는 2003년 Johnson이 FIA의 데이터로 실험한 결과 대부분의 상황에서 같은 가중치를 주었을 때 MSE(mean squared error)를 가장 적게 가졌기 때문이다. 모니터링 조사체계에 적합한 표본조사 방법의 개선 방안을 수립하기 위해 제시한 3가지 표본조사 방법에 대한 통계분석 및 비교를 위해 5개 기본계획구에 포함된 10개 시군의 2006년도 조사 자료를 사용하였다. 분석에 사용된 10개 시군은 충청북도 영동군과 옥천군, 충청남도 연기군과 금산군, 전라북도 무주군, 장수군, 그리고 전주시, 경상북도 김천시와 고령군, 그리고 경상남도의 의령군이다. 본 연구에서 제시한 3가지 표본조사 방안에 대한 통계분석은 실제 2011년에 해당 표본점에 대한 모니터링 조사가 이루어진 후에 실측 자료를 사용해야만 분석이 가능하다. 따라서 현 시점에서는 일종의 예측 기법을 적용하여 현재 기본계획구마다 임상별⋅영급별로 추정되어 있는 재적생장률을 사용하여 2011년의 표본점별 ha당 임목축적을 추정하여 분석에 이용하였다. 본 연구에서 연차별 조사 자료의 갱신과 연년 산림통계를 산출하기 위해 채택한 2가지 통계적 방법인 재적생장률과 이동평균은 이론적으로 문제가 없는 것으로 판단된다. 하지만 2009년 기준의 산림통계를 산출하기 위해 일부 검증자료에 근거하여 분석한 결과 이동평균이 재적생장률에 비해 더 효율성이 높은 것으로 분석되었다. 다만 2가지 통계적 방법의 효율성을 더 정확하게 검증하기 위해서는 제5차 국가산림자원조사가 종료되어 전국의 모든 표본점이 한 번씩 측정된 후 모니터링 조사가 시작되는 2011년 이후에 가능할 것이다. 효율성 이외에 산림통계 추정량의 선정에서 고려하여야 할 다른 점은 추정의 간편성이다. 현 단계에서는 이동평균이 재적생장률을 이용하는 방법에 비해 더 간편한 것으로 평가된다. 결과적으로 이동평균은 효율성과 간편성 측면에서 재적생장률에 비해 우수한 것으로 평가되어 연년산림통계 추정량으로 채택하여도 문제가 없을 것으로 판단된다. 다만 이동평균은 5년 동안 누적된 생장자료를 이용하여 자료를 갱신하기 때문에 제6차 모니터링 조사가 시작되는 2011년부터 적용이 가능하다. 또한 이동평균은 다른 항목의 연년 산림통계 산출 방법으로도 사용이 가능할 것으로 평가된다.