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문제 정의
- 본 연구의 목적은 생태도시 구상을 위한 토지용도의 적지분석을 위한 방법으로 GIS를 활용하여 생태환경을 조사 분석하여 지역 및 공간에 대한 적합성을 판정하는 것이었다.
- 최근 부각되고 있는 생태도시계획을 위한 분석과정에서 GIS가 활용된 예는 찾아보기 힘든 실정으로 본 연구에서는 선행연구를 토대로 생태도시조성을 위한 토지의 적합성평가 기법으로서 GIS활용을 시도하였다. 본 연구의 목적은 춘천시 동내면을 대상으로 생태도시 구상을 위한 토지용도의 적지분석을 위한 방법으로 GIS를 활용하여 생태환경을 조사하고 각 요소의 선정 및 체계적인 과정을 통해 분석하여 지역 및 공간에 대한 보존(Preservation), 보전(Conservation) 및 개발(Development) 공간의 적합성을 판정하는 것이었다.
제안 방법
- 각 요소별 가중치는 전술한 생태 및 환경계획 관련전문가의 설문조사를 종합 분석하여, 요소별로 부여된 가중치의 평균치 및 최빈치의 높고 낮음의 차이가 현저히 이격된 그룹별로 1～3점으로 구분하였다. 표 2에서와 같이 수계, 비오톱 그리고 토양생산성은 상대적으로 높은 값을 나타내었으며, 표고, 시각민감도는 낮은 값을 나타내었다.
- 먼저, 적합성분석을 위해 선정된 각 요소별 폴리곤 도면을 1m×1m의 래스터의 형태로 변환시키고 요소별 배점(rating)과 가중치(weighting)를 곱하여 데이터 코딩을 실시하였다. 각 요소별 동일 행과 열의 격자 값 중 최대치를 기준으로 각 요소를 중첩하여 1차 적지결과를 도출하였다. 도면중첩에는 최대치를 적용하였는데, 이는 부당한 수학적 가감의 오류와 요소간 상호 관련성에 내재될 수 있는 특정요소의 비균등적 가중성(double counting)를 지양하기 위함이었다(조현길, 1995).
- 적합성 판정에 영향을 미치는 요소로서 표고, 경사, 수계/저류지, 비오톱, 토양생산성, 시각민감도, 식생, 녹지연결성 등 8가지 생태환경 요소를 선정하고, 데이터베이스를 구축하였다. 각 요소의 범주를 개발 및 보존가치에 따라 5등급으로 등급화하고, 각 요소별 가중치를 부여하였다. 도면중첩은 최대값을 이용하였으며, 분석의 최종단계에서 5등급의 토지 적합성 등급을 제시하였고 이에 따라 개발, 보전, 절대보존 공간 등으로 토지이용을 제안하였으나, 토지이용의 최종 결정시에는 계획상의 토지이용별 소요면적 자료와 개발의 기본방향을 고려하고, 도출된 토지 적합성 등급을 고려하여 선정함이 바람직할 것이다.
- 각각의 생태환경요소를 대상으로 각 요소의 범주들을 법적 제도적 규정을 적용하고, 개발 및 보존가치에 따라 1～5단계로 등급화(rating)하였다(표 1). 춘천시 도시기본계획(2006) 및 도시계획(2005)에 준하면 표고 200m 이상, 경사 25° 이상은 개발이 엄격히 제한되는 곳으로 등급 구분 시 이를 반영하여 보존가치가 가장 높은 등급으로 설정하였다.
- 대상지의 적합성 분석 결과를 전기와 같은 방법으로 5등급으로 구분하고 생태적 중요도를 반영하여 보존, 보전, 개발 등 3개의 공간 유형으로 대분하였다(그림 5). 즉, 5등급은 절대보존공간, 3～4등급은 보전(완충/복구)공간, 1～2등급은 개발공간 적지로 평가하였다(표 3).
- 도면의 중첩은 2차례로 실시하였는데, 1차의 도면중첩 결과와 적합성 배제 요소를 재 중첩하여 최종 적지분석 결과를 작성하였다. 먼저, 적합성분석을 위해 선정된 각 요소별 폴리곤 도면을 1m×1m의 래스터의 형태로 변환시키고 요소별 배점(rating)과 가중치(weighting)를 곱하여 데이터 코딩을 실시하였다.
- 먼저, 적합성분석을 위해 선정된 각 요소별 폴리곤 도면을 1m×1m의 래스터의 형태로 변환시키고 요소별 배점(rating)과 가중치(weighting)를 곱하여 데이터 코딩을 실시하였다.
- 본 연구는 생태환경조성 측면에서 적합성 선정에 영향을 미치는 자연환경요소로서 표고, 경사, 수계/저류지, 비오톱, 토양생산성, 시각민감도, 식생, 녹지연결성 등 8가지 생태환경 요소를 선정하였다. 표고와 경사는 토지이용을 결정하는 중요한 요소이며, 수계는 생물다양성, 물질순환, 생물서식과 관련한 요소이며 생태도시 조성을 위해 매우 중요한 요소이다.
- 본 연구에서는 생태도시 조성이라는 측면에서 대상지의 환경요소에 대해 생태적으로 건전한가 또는 보존할 필요성이 있는가 등 생태적 건전성에 우선 순위를 두고 분석하였다. 이에 따라 생태적인 보존 가치가 상대적으로 낮은 곳이 개발의 적지로 판정이 되었다고 여겨지며, 향후 연구에 있어서는 개발가치 측면에서의 요소의 보완과 등급 설정 등의 고려가 뒤따라야 할 것이다.
- 비오톱 유형은 토지이용 및 토지피복 특성과 식생 등을 바탕으로 생물서식 여건을 고려하여 총 15개로 분류하였다(그림 3). 그들 중, 밭이 가장 많은 면적을 차지하며, 이어서 논, 소나무림, 과수원, 건축지, 활엽수림, 초지, 하천 등의 순인 것으로 나타났다.
- 또한 생태자연도 및 녹지자연도는 환경부에서 작성한 생태자연도(2002)와 녹지자연도(1991)를 통해 주제도를 작성하였다. 비오톱 유형은 항공사진(1:15,000)과 위성영상(IKONOS)을 이용하여 토지이용, 토지피복, 현존식생을 타입맵핑한 후 현장조사를 통해 보정하여 작성하였다.
- 설문 응답자는 총 10인으로 전공분야는 GIS(1인), 생태 및 환경계획(4인), 환경 및 생태보전(3인), 환경평가(1인), 조경계획(1인) 등이었으며, 직업별로는 교수(6인) 및 연구원(4인)이고 연구경력은 평균 21년이었다. 설문내용은 등급화에 대한 타당성 여부와 가중치 산정을 위한 배점기준 등이었다.
- 춘천시 도시기본계획(2006) 및 도시계획(2005)에 준하면 표고 200m 이상, 경사 25° 이상은 개발이 엄격히 제한되는 곳으로 등급 구분 시 이를 반영하여 보존가치가 가장 높은 등급으로 설정하였다. 설정된 결과는 전문가 설문을 통해 타당 여부를 검토하였다. 설문 응답자는 총 10인으로 전공분야는 GIS(1인), 생태 및 환경계획(4인), 환경 및 생태보전(3인), 환경평가(1인), 조경계획(1인) 등이었으며, 직업별로는 교수(6인) 및 연구원(4인)이고 연구경력은 평균 21년이었다.
- 토양은 한국정밀토양도(농촌진흥청, 1978)를 도면스캐너로 입력하고 수치지형도를 이용하여 지리보정한 후 토양의 종류별로 폴리곤 파일을 작성하여 면적 및 공간적 분포를 분석하였다. 수계의 경우, 축척 1:5,000의 수치지형도를 활용하여 분석하였고, 현장조사를 실시하여 수계의 유무, 위치 등을 보정하였다. 식생은 축척 1:25,000의 임상도(산림청, 1996)를 지리보정하여 폴리곤 파일을 작성한 후 지형 및 임상변화를 고려하여 현장조사와 1:5,000 수치지형도와의 비교를 통해 임상도의 임상 및 영급과 위치를 보정하였다.
- 도시생태계를 유지 및 보존하기 위하여 도시 내에 고립화된 서식공간을 연결할 필요가 있다. 이동난이성을 기준으로 단절의 거리, 연결녹지의 규모를 고려하여 적지분석에 반영하였다. 경관은 시각적 민감성 측면에서 능선을 추출하였고 분석요소로 선정하였다.
- 또한, 비오톱 유형 중 수면/수변은 생태적인 보존가치가 매우 큰 곳으로 5등급으로 분류하여 적합성 배제 구역에 포함하였다. 이들 자료를 1차 적지분석 결과와 재 중첩하여 적지분석 결과를 도출하였다.
- 적합성 판정에 영향을 미치는 요소로서 표고, 경사, 수계/저류지, 비오톱, 토양생산성, 시각민감도, 식생, 녹지연결성 등 8가지 생태환경 요소를 선정하고, 데이터베이스를 구축하였다. 각 요소의 범주를 개발 및 보존가치에 따라 5등급으로 등급화하고, 각 요소별 가중치를 부여하였다.
- 대상지의 적합성 분석 결과를 전기와 같은 방법으로 5등급으로 구분하고 생태적 중요도를 반영하여 보존, 보전, 개발 등 3개의 공간 유형으로 대분하였다(그림 5). 즉, 5등급은 절대보존공간, 3～4등급은 보전(완충/복구)공간, 1～2등급은 개발공간 적지로 평가하였다(표 3). 적합성 분석결과를 현황자료와 비교한 결과 각 공간의 지형 및 생태적 특성은 다음과 같은 것으로 나타났다.
- 이와 같이 선행연구에서는 주로 토지이용별 적지분석이 주류를 이루고 있으며, 이에 따라 분석항목이 한정되었다. 최근 부각되고 있는 생태도시계획을 위한 분석과정에서 GIS가 활용된 예는 찾아보기 힘든 실정으로 본 연구에서는 선행연구를 토대로 생태도시조성을 위한 토지의 적합성평가 기법으로서 GIS활용을 시도하였다. 본 연구의 목적은 춘천시 동내면을 대상으로 생태도시 구상을 위한 토지용도의 적지분석을 위한 방법으로 GIS를 활용하여 생태환경을 조사하고 각 요소의 선정 및 체계적인 과정을 통해 분석하여 지역 및 공간에 대한 보존(Preservation), 보전(Conservation) 및 개발(Development) 공간의 적합성을 판정하는 것이었다.
- 표 1과 같이 표고 200m 이상, 경사 25° 이상 지역을 5등급으로 하였으며, 수계는 폭 5m를 기준으로 주수계와 부수계로 구분하여 등급화하였다. 토양생산성은 식물생육에 양호한 양토를 5등급으로, 자갈 및 모래는 1등급으로 등급화하고, 시각민감도는 능선을 기준으로 거리에 따라 구분하였다. 등급에서 5등급으로 갈수록 보존의 성격이 강하며 1등급으로 갈수록 개발의 경향이 강함을 나타낸다.
- 토양은 다양한 생물들의 서식공간이자 식생의 지지기반이며 식생생육에 미치는 영향이 매우 크다. 토양은 식물생육과 관련하여 토양생산성의 관점에서 분석요소로 도출하였다.
- 0(ESRI, 2003) 프로그램을 이용한 수치표고 모델 작성을 통해 분석하였다. 토양은 한국정밀토양도(농촌진흥청, 1978)를 도면스캐너로 입력하고 수치지형도를 이용하여 지리보정한 후 토양의 종류별로 폴리곤 파일을 작성하여 면적 및 공간적 분포를 분석하였다. 수계의 경우, 축척 1:5,000의 수치지형도를 활용하여 분석하였고, 현장조사를 실시하여 수계의 유무, 위치 등을 보정하였다.
- 표 1과 같이 표고 200m 이상, 경사 25° 이상 지역을 5등급으로 하였으며, 수계는 폭 5m를 기준으로 주수계와 부수계로 구분하여 등급화하였다.
대상 데이터
- 식생에 적합한 양토는 13%, 사양토는 15%를 차지하며 이들 토양의 대부분은 농경지로 활용되고 있다. 대상지 내 주능선은 동측 대룡산에서 서측으로 분기한 남측, 중앙, 북측의 3개 능선으로 구분된다.
- 대상지의 동측은 대룡산(해발 899m)에서 분기한 능선으로 인해 상대적으로 높은 표고를 보이며, 서측으로 갈수록 낮아지는 동고서저의 표고분포를 나타낸다(그림 2). 대상지 표고는 최저 105m, 최고 260m이며, 200m 이상은 전체의 10%를 차지하는 것으로 분석된다.
- 설정된 결과는 전문가 설문을 통해 타당 여부를 검토하였다. 설문 응답자는 총 10인으로 전공분야는 GIS(1인), 생태 및 환경계획(4인), 환경 및 생태보전(3인), 환경평가(1인), 조경계획(1인) 등이었으며, 직업별로는 교수(6인) 및 연구원(4인)이고 연구경력은 평균 21년이었다. 설문내용은 등급화에 대한 타당성 여부와 가중치 산정을 위한 배점기준 등이었다.
데이터처리
- 대상지의 표고, 경사 등 지형 특성은 ArcGIS 9.0(ESRI, 2003) 프로그램을 이용한 수치표고 모델 작성을 통해 분석하였다. 토양은 한국정밀토양도(농촌진흥청, 1978)를 도면스캐너로 입력하고 수치지형도를 이용하여 지리보정한 후 토양의 종류별로 폴리곤 파일을 작성하여 면적 및 공간적 분포를 분석하였다.
이론/모형
- 식생은 축척 1:25,000의 임상도(산림청, 1996)를 지리보정하여 폴리곤 파일을 작성한 후 지형 및 임상변화를 고려하여 현장조사와 1:5,000 수치지형도와의 비교를 통해 임상도의 임상 및 영급과 위치를 보정하였다. 또한 생태자연도 및 녹지자연도는 환경부에서 작성한 생태자연도(2002)와 녹지자연도(1991)를 통해 주제도를 작성하였다. 비오톱 유형은 항공사진(1:15,000)과 위성영상(IKONOS)을 이용하여 토지이용, 토지피복, 현존식생을 타입맵핑한 후 현장조사를 통해 보정하여 작성하였다.
성능/효과
- 비오톱 유형은 토지이용 및 토지피복 특성과 식생 등을 바탕으로 생물서식 여건을 고려하여 총 15개로 분류하였다(그림 3). 그들 중, 밭이 가장 많은 면적을 차지하며, 이어서 논, 소나무림, 과수원, 건축지, 활엽수림, 초지, 하천 등의 순인 것으로 나타났다.
- 대상지의 동측은 대룡산(해발 899m)에서 분기한 능선으로 인해 상대적으로 높은 표고를 보이며, 서측으로 갈수록 낮아지는 동고서저의 표고분포를 나타낸다(그림 2). 대상지 표고는 최저 105m, 최고 260m이며, 200m 이상은 전체의 10%를 차지하는 것으로 분석된다. 19° 이상의 경사지는 대부분 산림지에 인접하여 분포하는 반면, 7° 미만의 상대적으로 완만한 경사지는 서측에 분포하며 주로 농경지 및 주거지로 이용되는 상황이다.
- 본 대상지에서 생태자연도 1등급은 분포하지 않았으며, 2등급 권역은 주로 산림지역을 위주로 전체의 31%를 차지하였다. 개발 또는 이용이 가능한 3등급 권역은 약 6%를 차지한다.
- 개발공간은 현재 대체로 농경지, 도로 및 건축지로 이용되고 있으며, 경사 19° 이하, 시각민감도 40m 초과 구역 등을 포함한다. 토지적 성평가의 경우, 개발적성, 농업적성 및 보전적성의 측면에서 분석되는 것에 비해 본 연구에서는 적합성 분석 요소와 등급의 구분이 생태적인 건전성에 우선 순위를 두고 분석하였기에 생태적인 보존 가치가 상대적으로 낮은 곳이 개발의 적지로 판정이 되었다고 판단된다. 이 공간은 체계적인 이용이 가능한 곳으로 각종 생태환경여건을 고려하여 용도 및 토지이용이 결정되어야 한다.
- 각 요소별 가중치는 전술한 생태 및 환경계획 관련전문가의 설문조사를 종합 분석하여, 요소별로 부여된 가중치의 평균치 및 최빈치의 높고 낮음의 차이가 현저히 이격된 그룹별로 1～3점으로 구분하였다. 표 2에서와 같이 수계, 비오톱 그리고 토양생산성은 상대적으로 높은 값을 나타내었으며, 표고, 시각민감도는 낮은 값을 나타내었다.
후속연구
- 각 요소의 범주를 개발 및 보존가치에 따라 5등급으로 등급화하고, 각 요소별 가중치를 부여하였다. 도면중첩은 최대값을 이용하였으며, 분석의 최종단계에서 5등급의 토지 적합성 등급을 제시하였고 이에 따라 개발, 보전, 절대보존 공간 등으로 토지이용을 제안하였으나, 토지이용의 최종 결정시에는 계획상의 토지이용별 소요면적 자료와 개발의 기본방향을 고려하고, 도출된 토지 적합성 등급을 고려하여 선정함이 바람직할 것이다.
- 본 연구에서는 생태도시 조성이라는 측면에서 대상지의 환경요소에 대해 생태적으로 건전한가 또는 보존할 필요성이 있는가 등 생태적 건전성에 우선 순위를 두고 분석하였다. 이에 따라 생태적인 보존 가치가 상대적으로 낮은 곳이 개발의 적지로 판정이 되었다고 여겨지며, 향후 연구에 있어서는 개발가치 측면에서의 요소의 보완과 등급 설정 등의 고려가 뒤따라야 할 것이다.
- 이는 토지적성평가의 중요한 보전적성 지표인 경사, 표고 및 생태자연도의 기준(채미옥과 오용준, 2004)과 자연자원의 보전(국토연구원, 2004) 기준에 근접한 결과가 도출된 것으로 판단된다. 항공사진 및 현장조사를 통해 검토한 결과, 대상지 내 산림지역 대부분과 하천 및 저류지 일대가 해당되는 곳으로 생태도시의 필요불가결한 생태환경 유지를 위해, 그리고 춘천시 도시기본계획 및 도시계획조례 등 법규정에 의해 보존이 요구되는 구역으로 엄격한 개발제한과 복구가 필요하다.
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