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문제 정의
- 본 연구에서는 우리나라에서 가장 급속히 성장하고 있는 지역에 속하는 경기도 남부에 위치한 중부고속도로와 그 주변 농촌지역을 대상으로 인구 및 토지 이용변화 특성을 분석하는데 그 목적을 두었으며, 이를 위하여 도로주변 일정거리 이내의 공간적 분석과 주변 농촌 지역의 면단위 행정구역별 분석을 병행한다. 전자에서는 도로개발 전후의 시점이 1986년과 1996년의 토지이용도를 위성사진을 이용하여 도출한 후 토지 이용변화 특성을 분석하고, 후자에서는 면단위 행정통계자료와 접근성 분석자료를 이용하여 행정구역별 변화 특성을 고찰하고자 한다.
제안 방법
- 그림 5 (e)와 같이 농지면적의 감소를 비교 고찰하여 그 특성을 분석하였다. 도시적 면적의 증가는 그린벨트가 설정된 남청면에서 lha, 남쪽 끝에 위치한 안성시 삼죽면에서 6ha 정도로 약간 감소된 것을 제외하면 18개 지역 전체에서 증가를 보였다.
- 고속도로의 신규개발이 도로주변지역에 토지 이용변화를 일으키는 정도를 도로완충지역과 IC 완충 지역으로 구분하여 토지 이용분포를 비교하였다. 도로완충지 역은 전체면적이 250km2, IC완충지역은 229km2로서 비슷한 면적으로 분포되었으며, 이 면적들 중에서 IC 완충 지역에서 도시화 건조지역 증가 면적이 3.
- 분류하여 사용하였다. 대상지역에 대하여 1986년도와 1996년도 4월의 Landsat 5-TM 인공위성 영상을 획득하고, 토지이용분류를 실시하였다. 공간분석을 위해 1986년과 1996년 시점의 도로망, 그린벨트, 시군행정 경계도 등이 1:50, 000 축척에서 GIS 자료로 구축하였다.
- 공간분석을 위해 1986년과 1996년 시점의 도로망, 그린벨트, 시군행정 경계도 등이 1:50, 000 축척에서 GIS 자료로 구축하였다. 도로망 자료로부터 GIS 기능을 이용하여 중부고속도로(Chungbu expressway, CE) 5km 완충지역 (5km buffer of CE, 5BCE), 5BCE내부에 있는 인터체인지(IC) 5km 완충 지역 (5km buffer of IC inside 5BCE), 그리고 완충 지역 외부지역(Outside buffer zones)으로 공간분석을 위한 영역을 구분하였고, 서울과 중소도시에서 각 지역에 이르는 시간거리의 계산에도 사용되었다. 시간거리는 직선거리와 도로거리에 비하여 지역간의 상호작용을 분석할 때 가장 합리적인 접근성으로 평가된 것으로(Kim 등, 2002), 계산방법은 식 (1)과 (2)와 같이 지역간 최단 거리의 도로에 대하여 자동차의 설계속도를 60km에 대한 상대값을 도로부하(road impedence)로 하여 계산하는 것이다(Kim D.
- 본 연구에서 설정한 분석대상 시간적 범위에 대하여 토지이용도 자료는 기존의 지도로서 구하기는 어려우므로, RS 기법을 이용하여 두 시기의 토지이용/피복도를 분류하여 사용하였다. 대상지역에 대하여 1986년도와 1996년도 4월의 Landsat 5-TM 인공위성 영상을 획득하고, 토지이용분류를 실시하였다.
- 접근성 변화는 대도시인 서울과 중소도시까지의 거리를 계산하여 파악하였으며, 토지이용은 도시적 토지이용 면적과 농지면적의 변화를 고찰하고, 인구변화는 각 시와 면에서 두 시기 간에 증감을 계산하여 분석하였다. 이러한 전체적인 분석을 전개하기 위하여 원격탐사(remote sensing, RS)와 지리정보시스템(geographic information system, GIS)에 의한 공간적 분석과 시군통계자료를 이용한 면단위의 행정구역별 분석을 병행하였다.
- 42로서 1/2픽셀 이하로 양호하게 나타났다. 이로부터 실제 분류를 위한 2차 밴드를 생성하기 위하여 Tasseled Cap 변환, 지수변화, 그리고 주성분 분석에 의한 변환을 실시한 결과, 각각에 대한 밴드를 3, 4, 3개 획득하여 전체 10개의 밴드를 재구성하였다 토지이용분류에는 감독분류(supervised maximum likelihood classification)# 실시하여 도시화 건조지역, 논, 밭-초지, 임야, 나지, 그리고 수역 등 6개의 토지이용/피복을 분류하였다. 분류된 토지이용도는 그림 2와 같이 나타났다.
- 전자에서는 도로개발 전후의 시점이 1986년과 1996년의 토지이용도를 위성사진을 이용하여 도출한 후 토지 이용변화 특성을 분석하고, 후자에서는 면단위 행정통계자료와 접근성 분석자료를 이용하여 행정구역별 변화 특성을 고찰하고자 한다.
- 수단으로서, 완공 전후의 접근성, 토지이용, 인구의변화를 그 대상으로 하였다. 접근성 변화는 대도시인 서울과 중소도시까지의 거리를 계산하여 파악하였으며, 토지이용은 도시적 토지이용 면적과 농지면적의 변화를 고찰하고, 인구변화는 각 시와 면에서 두 시기 간에 증감을 계산하여 분석하였다. 이러한 전체적인 분석을 전개하기 위하여 원격탐사(remote sensing, RS)와 지리정보시스템(geographic information system, GIS)에 의한 공간적 분석과 시군통계자료를 이용한 면단위의 행정구역별 분석을 병행하였다.
- 접근성 분석은 연구지역내에 있는 각 면과 시에서 서울까지의 시간거리와 주변 중소도시까지의 시간 거리를 계산하여 분석하였다. 표 1과 그림 5 (a)-(b)에서 보는 바와 같이 1985년과 1995년 사이의 10년간 중부고속도로의 영향으로 서울까지의 시간거리가 최대 46분 (초월면)에서 최소 1분까지 16개 지역에서 단축되었으며, 영동고속도로 주변에 위치한 포곡, 마장, 내사, 외사 면의 경우에는 변화가 없는 것으로 나타났다.
- 인공위성 영상에서 분류된 토지이용/피복도와 상호비교가 가능토록 하기 위하여 통계연보상에 있는 대지, 공장용지, 학교 용지, 도로, 철도, 공원, 운동장, 유원지는 건조지역, 밭, 목장용지, 묘지, 잡종지는 밭-초지로 재분류하였으며 논, 임야, 하천은 그대로 사용하였고, 나머지는 나지로 하였다. 통계연보상의 토지이용자료는 위성영상의 분류정확도 평가와 각 면단위의 토지이용변화량을 추출하는데, GIS 기능을 이용하여 분석된 접근성은 각 시와 면단위로 추출하여 인구 및 토지이용변화량과 함께 분석하는데 사용되었다.
- 표 1과 그림 5 (c)에서 처럼 인구변화는 2개 시, 인구증가 면지역, 인구감소 면지역으로 구분하여 분석하였다. 2개 시의 경우 평균 18, 000여명의 인구증가로 1985 년 대비 36% 증가율을 보였으며, 인구증가지역은 10개면 지역으로서 서울에 가까운 곳에 위치한 지역들로 구성되었다.
대상 데이터
- 대상지역에 대하여 1986년도와 1996년도 4월의 Landsat 5-TM 인공위성 영상을 획득하고, 토지이용분류를 실시하였다. 공간분석을 위해 1986년과 1996년 시점의 도로망, 그린벨트, 시군행정 경계도 등이 1:50, 000 축척에서 GIS 자료로 구축하였다. 도로망 자료로부터 GIS 기능을 이용하여 중부고속도로(Chungbu expressway, CE) 5km 완충지역 (5km buffer of CE, 5BCE), 5BCE내부에 있는 인터체인지(IC) 5km 완충 지역 (5km buffer of IC inside 5BCE), 그리고 완충 지역 외부지역(Outside buffer zones)으로 공간분석을 위한 영역을 구분하였고, 서울과 중소도시에서 각 지역에 이르는 시간거리의 계산에도 사용되었다.
- 본 연구에서는 신규 고속도로 개발 전후에 농촌 지역의 인구와 토지이용변화를 분석하기 위하여 그 효과가 가장 잘 나타난 것으로 판단되는 경기도 남부지역에 위치한 중부고속도로 일부 구간과 그 주변지역을 사례연구대상지 역으로 선정하였다. 중부고속도로는 1987년 12월 3일 준공된 것으로서(한국도로공사), 사례지역은 그림 1과 같이 서울의 동쪽에서 출발하여 남쪽으로 안성군 일대에 이르는 노선과 광주, 용인, 이천, 안성시의 네 개의 도농통합시에 걸쳐 있는 지역으로서, 본 연구에서는 광주와 이천 2개 시/18개 면지역을 분석대상으로 설정하였다.
- 시군통계자료 중에서 토지이용자료는 통계연보 상에 있는 25개 지목을 건조지역(built up), 논(paddy), 밭-초지 (dry & vegetation), 임야(forest), 나지 (vacant), 수역 (water)의 6개의 종으로 재분류하여 사용하였다. 인공위성 영상에서 분류된 토지이용/피복도와 상호비교가 가능토록 하기 위하여 통계연보상에 있는 대지, 공장용지, 학교 용지, 도로, 철도, 공원, 운동장, 유원지는 건조지역, 밭, 목장용지, 묘지, 잡종지는 밭-초지로 재분류하였으며 논, 임야, 하천은 그대로 사용하였고, 나머지는 나지로 하였다.
- 신규 고속도로가 농촌지역에 미치는 영향을 분석하는 수단으로서, 완공 전후의 접근성, 토지이용, 인구의변화를 그 대상으로 하였다. 접근성 변화는 대도시인 서울과 중소도시까지의 거리를 계산하여 파악하였으며, 토지이용은 도시적 토지이용 면적과 농지면적의 변화를 고찰하고, 인구변화는 각 시와 면에서 두 시기 간에 증감을 계산하여 분석하였다.
- 여기서 시군 통계 연보 자료는 1986년과 1996년 초에 발행되는 1985년과 1995년도의 자료를 선택하였고, 토지이용 자료는 1986년과 1996년 초의 자료를 선정하였다. 동기간에 서울의 인구는 1992년까지 계속 증가하여 이후 점차 감소되는 현상을 보였는데, 이는 본 연구지역을 포함하여 주변지역으로 서울의 인구이동이 활발히 전개된 결과이며 더불어 농촌지역의 도시화를 가속시킨 것으로 분석된다(Kim 등, 2003).
- 자료구축을 위한 시간적 범위로서는, 중부고속도로가 완공되기 직전인 1986년도와 이로부터 10년 후의 변화를 보기 위하여 1996년도 시점을 선정하였다. 여기서 시군 통계 연보 자료는 1986년과 1996년 초에 발행되는 1985년과 1995년도의 자료를 선택하였고, 토지이용 자료는 1986년과 1996년 초의 자료를 선정하였다.
- 역으로 선정하였다. 중부고속도로는 1987년 12월 3일 준공된 것으로서(한국도로공사), 사례지역은 그림 1과 같이 서울의 동쪽에서 출발하여 남쪽으로 안성군 일대에 이르는 노선과 광주, 용인, 이천, 안성시의 네 개의 도농통합시에 걸쳐 있는 지역으로서, 본 연구에서는 광주와 이천 2개 시/18개 면지역을 분석대상으로 설정하였다.
이론/모형
- 위 성 영상으로부터 토지 이용의 분류는 ERDAS Imagine 8.6 소프트웨어를, 각종 GIS 분석을 위해서는 Arc/GIS 8.0.2를, 접근성으로서 시간거리의 계산에는 SLAMCV 모델(Kim과 Chung, 2001)을 사용하였다.
성능/효과
- 계산하여 분석하였다. 표 1과 그림 5 (a)-(b)에서 보는 바와 같이 1985년과 1995년 사이의 10년간 중부고속도로의 영향으로 서울까지의 시간거리가 최대 46분 (초월면)에서 최소 1분까지 16개 지역에서 단축되었으며, 영동고속도로 주변에 위치한 포곡, 마장, 내사, 외사 면의 경우에는 변화가 없는 것으로 나타났다.
- 인구증가지역에서는 평균 23ha, 4% 감소율을, 인구감소지역에서는 평균 69ha, 14%의 감소율을 각각 보였다. 각 변화량의 상관성 분석에서는 인구증감율-도시화 건조지역면적 증감율의 상관계수가 0.52, 인구-논면적은 0.72, 논 면적-도시화 건조면적은 0.42로 각각 나타났으며, 인구증감율과 논면적의 증감율의 상관성이 가장 높았고, 도시적 면적의 증가율이 논면적의 감소율에 대해서는 상관성이 다소 낮은 것을 보였다. 이것은 농촌지역에서 도시적 토지이용면적으로의 전용이 논에서도 일어나지만 농업진흥지역 등으로 보호됨으로서 도로건설에 따른 임야의 손실 등과 같은 타용도의 토지이용 보다 도시적 토지이용으로 적게 전용된 것으로 분석되었다.
- 도로의 일부 또는 전구간의 개선은 도로망 전체의 접근성을 향상시켜 지역간의 통행비용을 줄이고 두 지역 간의 공간적 상호작용을 높여, 결과적으로 토지이용, 인구 및 고용에 지대한 영향을 미친다. 특히 농촌 지역에서의 신규도로 개발은 도농간의 접근성을 향상시켜 정주체계에 많은 변화를 가져온다.
- 양호하게 나타났다(김대식, 2002). 또한 본 연구지역의 시군통계자료로부터 재분류한 토지이용분포와 비교한 결과 그림 3과 같이 면적비율의 오차가 1986년의 경우 6.7%, 1996년의 경우 2.6%로서 잘 일치하여 공간적 분석에 위성영상의 분류결과를 이용할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 그러나 이러한 자료를 만들거나 획득하는데 많은 어려움을 따르므로, 정확도는 다소 떨어지더라도 분석에 대한 효율성은 높은 것으로 알려진 위성영상을 일반적으로 사용한다. 본 연구에서는 LANDSAT 5 위성의 궤도 116-34(path-row) 에 해당하는 1986년 4월 15일과 1996년 4월 10일의 영상을 획득하여 분류를 실시하였다 1:25,000 지형도로 구축된 수치지도 상의 도로교차점 등을 이용하여 두 영상에 대하여 각각 28개와 27개의 GCP를 확보하고 기하 보정을 실시하였는데, 오차는 RMS 0.41과 0.42로서 1/2픽셀 이하로 양호하게 나타났다. 이로부터 실제 분류를 위한 2차 밴드를 생성하기 위하여 Tasseled Cap 변환, 지수변화, 그리고 주성분 분석에 의한 변환을 실시한 결과, 각각에 대한 밴드를 3, 4, 3개 획득하여 전체 10개의 밴드를 재구성하였다 토지이용분류에는 감독분류(supervised maximum likelihood classification)# 실시하여 도시화 건조지역, 논, 밭-초지, 임야, 나지, 그리고 수역 등 6개의 토지이용/피복을 분류하였다.
- 나지의 경우는 각각 0.8kn?와 4.7km2로 도로 완충 지역에서 많이 발생하였는데, 이것은 도로와 관련된 각종의 개발면적이 나지로 분류된 결과로 보이고, 나머지 토지이용은 비슷한 분포로 증감되었는데, 임야의 경우 IC완충지역에서 조금 더 많이 감소된 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 고속도로 통과 주변지역에서는 농지의 손실과 다른 개발면적의 확보 등으로 나지가 많이 증가되었으며, IC완충지역에서는 임야가 많이 손실되고 반면 도시화 건조지역이 상대적으로 많이 증가한 것으로 분석되었다.
- 7km2로 도로 완충 지역에서 많이 발생하였는데, 이것은 도로와 관련된 각종의 개발면적이 나지로 분류된 결과로 보이고, 나머지 토지이용은 비슷한 분포로 증감되었는데, 임야의 경우 IC완충지역에서 조금 더 많이 감소된 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 고속도로 통과 주변지역에서는 농지의 손실과 다른 개발면적의 확보 등으로 나지가 많이 증가되었으며, IC완충지역에서는 임야가 많이 손실되고 반면 도시화 건조지역이 상대적으로 많이 증가한 것으로 분석되었다. 이것은 일반적으로 IC를 제외하고는 접근이 어려운 도로통과지역에서는 도시화와 관련된 시설의 면적이 IC완충지역에 비하여 상대적으로 적게 증가된 것으로 판단되며, 도시화의 진행은 IC를 중심으로 가까운 곳에서 많이 일어난 것을 보인다.
- 이 지역에서 서울까지 시간거리의 평균은 1985년 61분에서 1995년 52분으로 1시간 이내로 축소되었으며, 중소도시까지의 시간거리는 1995년 평균 19 분으로 계산되었다. 인구가 감소한 지역은 8개 면 지역으로 서울 쪽에 위치한 그린벨트지역 중에서 2개 면과 서울에서 멀리 떨어진 6개 면에 해당되었으며, 이 지역들은 서울과 중소도시에서 시간거리가 1995년도에 각각 평균 73분과 35분으로 나타나 인구증가지역에 비하여 많이 소요되는 것으로 분석되었다. 인구증가지역은 평균 2044명 증가로 18%의 증가율을, 인구감소지역은 평균 1070명 감소로 29%의 감소율을 보였다.
- 도시적 면적의 증가는 그린벨트가 설정된 남청면에서 lha, 남쪽 끝에 위치한 안성시 삼죽면에서 6ha 정도로 약간 감소된 것을 제외하면 18개 지역 전체에서 증가를 보였다. 인구증가지역에서는 평균 143ha, 42%의 증가율을, 인구감소지역에서는 88ha, 27%의 증가율을 보였다. 여기서 특이한 사항은 인구가 감소된 농촌지역에서도 계속해서 도시적 토지이용의 면적은 증가된 것으로 분석되었는데, 이것은 그 지역의 인구증가와 관련된 주거지 확산과는 달리도로의 개발 등 지역간 통과지역의 역할에 해당되는도시적 토지이용 면적이 증가된 것으로 판단된다.
- 논 면적의 변화는 모현면(42ha)와 실촌면(6ha)의 약간 증가를 제외하고 나머지 지역에서는 감소되었다. 인구증가지역에서는 평균 23ha, 4% 감소율을, 인구감소지역에서는 평균 69ha, 14%의 감소율을 각각 보였다. 각 변화량의 상관성 분석에서는 인구증감율-도시화 건조지역면적 증감율의 상관계수가 0.
- 인구가 감소한 지역은 8개 면 지역으로 서울 쪽에 위치한 그린벨트지역 중에서 2개 면과 서울에서 멀리 떨어진 6개 면에 해당되었으며, 이 지역들은 서울과 중소도시에서 시간거리가 1995년도에 각각 평균 73분과 35분으로 나타나 인구증가지역에 비하여 많이 소요되는 것으로 분석되었다. 인구증가지역은 평균 2044명 증가로 18%의 증가율을, 인구감소지역은 평균 1070명 감소로 29%의 감소율을 보였다. 이로부터면지역에서 인구증감의 경계에 해당되는 서울과 중소도시까지 시간거리는 각각 1시간과 30분 정도인 것으로 나타났다.
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