시뮬레이션 기법을 활용한 친환경적 건축물 높이 예측 프로그램 개발 Simulation Program for Estimating the Environmentally Acceptable Building Height using the GIS Simulation Technique원문보기
본 연구에서는 GIS기반의 공간분석과 시뮬레이션기법을 활용하여 산림스카이라인 및 자연경관 훼손을 사전에 검증할 수 있는 친환경적 건축물 높이 예측 프로그램을 개발하고 현지적정성을 검토하였다. 건축물의 높이 예측과 같은 경관평가에 조망점의 위치 등의 선정방법이 큰 영향을 미치는 요인이므로 GIS의 지형분석과 가시권분석을 이용하여 자동조망점을 선정하고, 기존의 조망점 선정방법과의 차이를 통계적으로 검증하였다. One-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가되었다. 이에 따라 자동조망점 선정방법으로 프로그램을 개발하고, 필요에 따라 추가 조망점을 선정할 수 있도록 설계하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 5개 사례지역에 시뮬레이션을 적용한 결과, 산림경관 및 주변 환경과 조화로운 것으로 나타났다. 다만, 등고선을 기준으로 건축물 높이를 예측하였기 때문에 건축물 값이 다소 낮게 나온 경향이 있으므로 향후연구에서는 나무의 높이와 같은 산림요소에 대한 고려가 필요하다.
본 연구에서는 GIS기반의 공간분석과 시뮬레이션기법을 활용하여 산림스카이라인 및 자연경관 훼손을 사전에 검증할 수 있는 친환경적 건축물 높이 예측 프로그램을 개발하고 현지적정성을 검토하였다. 건축물의 높이 예측과 같은 경관평가에 조망점의 위치 등의 선정방법이 큰 영향을 미치는 요인이므로 GIS의 지형분석과 가시권분석을 이용하여 자동조망점을 선정하고, 기존의 조망점 선정방법과의 차이를 통계적으로 검증하였다. One-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가되었다. 이에 따라 자동조망점 선정방법으로 프로그램을 개발하고, 필요에 따라 추가 조망점을 선정할 수 있도록 설계하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 5개 사례지역에 시뮬레이션을 적용한 결과, 산림경관 및 주변 환경과 조화로운 것으로 나타났다. 다만, 등고선을 기준으로 건축물 높이를 예측하였기 때문에 건축물 값이 다소 낮게 나온 경향이 있으므로 향후연구에서는 나무의 높이와 같은 산림요소에 대한 고려가 필요하다.
In this study, we intended to develope a simulation program for assessing a building height whether or not acceptable for maintaining the visual quality of a forest landscape. A number of geographical factors were considered within the assessment procedure. As the visual quality of a landscape could...
In this study, we intended to develope a simulation program for assessing a building height whether or not acceptable for maintaining the visual quality of a forest landscape. A number of geographical factors were considered within the assessment procedure. As the visual quality of a landscape could vary according to the location of view points, we examined 3 methodologies for setting up the view points. The result for comparison between method of selecting viewpoints was not significantly effecting method of selecting viewpoints. Post hoc test showed a moderately large p-value and no significant differences between groups were observed. The result from a case study indicated that the simulation program is able to estimate an environmentally acceptable building height in an efficient manner. In this study, however, only the geographical factors were considered for the assessment, but forest dynamic information such as stand height was not considered. Thus, in the further study, forest stand height would be necessarily considered to estimate a more reliable and desirable building height.
In this study, we intended to develope a simulation program for assessing a building height whether or not acceptable for maintaining the visual quality of a forest landscape. A number of geographical factors were considered within the assessment procedure. As the visual quality of a landscape could vary according to the location of view points, we examined 3 methodologies for setting up the view points. The result for comparison between method of selecting viewpoints was not significantly effecting method of selecting viewpoints. Post hoc test showed a moderately large p-value and no significant differences between groups were observed. The result from a case study indicated that the simulation program is able to estimate an environmentally acceptable building height in an efficient manner. In this study, however, only the geographical factors were considered for the assessment, but forest dynamic information such as stand height was not considered. Thus, in the further study, forest stand height would be necessarily considered to estimate a more reliable and desirable building height.
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문제 정의
개발에 따른 경관평가를 위한 시뮬레이션 기법 개발에 관한 연구와 산림경관 평가 시 물리적 지표 및 시각량에 관한 연구와 조망점 선정에 관한 연구에 대해 살펴보고자한다. 개발에 따른 경관평가를 위한 시뮬레이션 기법에 관한 연구는 경관변화를 예측·평가하고 최적 안을 모색하기 위한 여러 기법을 소개하거나 적용하는 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 GIS기반의 공간분석과 시뮬레이션기법을 활용하여 산림스카이라인 및 자연경관 훼손을 사전에 검증할 수 있는 친환경적 건축물 높이 예측 프로그램을 개발하고자 하였다. 건축물의 높이 예측과 같은 경관평가에 조망점의 위치 등의 선정방법이 큰 영향을 미치는 요인이므로 GIS의 지형분석과 가시권분석을 이용하여 자동조망점을 선정하고, 기존의 조망점 선정방법과의 차이를 통계적으로 검증하고자 하였다.
본 연구에서는 경관훼손을 방지하고 개발에 따른 스카이라인을 보호하기 위한 친환경적 건축물의 적정높이를 사용자가 쉽게 산출하기 위해서 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 자동으로 조망점을 선정할 수 있으며, 필요시 사용자가 직접 조망점을 입력하여 건축물의 적정 높이를 산출할 수 있도록 설계되었다.
산지전용 시 건축물 높이를 16m로 규정한 지침이 개정되면서 주변수목과 조화로운 건축물 높이로 변경되었으나, 이를 판단할 기준이나 도구가 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 GIS기반의 공간분석과 시뮬레이션기법을 활용 하여 친환경적 건축물 높이 예측 프로그램을 개발하여 산림스카이라인 및 자연경관 훼손을 사전에 검증하고자 하였다.
제안 방법
그러나 경관 평가 시 조망점의 선정방법이 매우 중요한 요소이므로 프로그램 개발 전에 일반적으로 사용하는 조망점 선정 방법의 비교를 통해 유의성을 검증하였다. One-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가됨에 따라 자동조망점 선정방법으로 프로그램을 개발하고, 필요에 따라 사용자가 추가 조망점을 선정하도록 설계하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 5개 사례지역에 시뮬레이션을 적용한 결과, 산림경관 및 주변환경과 어울리는 것으로 나타났다.
개발된 프로그램은 자동조망점 선정방법(제 3방법)을 통해 경관영향을 시뮬레이션하도록 설계되었다. 그러나 경관 평가 시 조망점의 선정방법이 매우 중요한 요소이므로 프로그램 개발 전에 일반적으로 사용하는 조망점 선정 방법의 비교를 통해 유의성을 검증하였다.
본 연구에서는 GIS기반의 공간분석과 시뮬레이션기법을 활용하여 산림스카이라인 및 자연경관 훼손을 사전에 검증할 수 있는 친환경적 건축물 높이 예측 프로그램을 개발하고자 하였다. 건축물의 높이 예측과 같은 경관평가에 조망점의 위치 등의 선정방법이 큰 영향을 미치는 요인이므로 GIS의 지형분석과 가시권분석을 이용하여 자동조망점을 선정하고, 기존의 조망점 선정방법과의 차이를 통계적으로 검증하고자 하였다.
건축물의 적정높이 산출을 위해 그림 3과같이 각 조망점에서 보이는 산 정상부의 시각 량으로 높이를 산출하도록 하였다. 건축물의 적정 높이를 산출하기 위해 수치지형도로부터 등고선 및 도로망을 추출하여 DEM과 도로망 도를 생성하고 사면방향을 분석하여 자동으로 조망점을 선정하도록 하였다. 선정된 조망점에서 건축물을 바라보았을 때 보이는 산 정상부를 직선으로 연결하여 최대높이를 산출하며, 각각의 조망점에서 산출된 최대높이의 평균으로 적정높이가 산출된다.
건축물의 적정높이 산출을 위해 그림 3과같이 각 조망점에서 보이는 산 정상부의 시각 량으로 높이를 산출하도록 하였다. 건축물의 적정 높이를 산출하기 위해 수치지형도로부터 등고선 및 도로망을 추출하여 DEM과 도로망 도를 생성하고 사면방향을 분석하여 자동으로 조망점을 선정하도록 하였다.
개발된 프로그램은 자동조망점 선정방법(제 3방법)을 통해 경관영향을 시뮬레이션하도록 설계되었다. 그러나 경관 평가 시 조망점의 선정방법이 매우 중요한 요소이므로 프로그램 개발 전에 일반적으로 사용하는 조망점 선정 방법의 비교를 통해 유의성을 검증하였다. One-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가됨에 따라 자동조망점 선정방법으로 프로그램을 개발하고, 필요에 따라 사용자가 추가 조망점을 선정하도록 설계하였다.
본 연구에서 개발된 프로그램에서 자동조망점 선정방법과 건축물 높이추정방법을 이용하여 그림 6과 같이 시뮬레이션과 실제 건물에 적용하였다.
조망점은 법률적 제한기준과 더불어 경관계획 및 개발사업의 여부를 판단할 수 있는 중요한 기준과 척도이다. 본 연구에서는 조망점 위치 선정을 위해 3가지 방법을 이용하였다.
조망점 선정방법간 비교를 위하여 5개 사례 지역을 선정하여 조망점을 선정하는 3가지 방법에 대하여 통계분석을 통해 비교분석하였다. 선정된 조망점을 기반으로 친환경적 건축물 높이를 산출하였으며, 이때 관찰자의 높이는 1.6m로 하였고, 건축물 높잉는 능선 비율의 70%로 설정하였다.
본 연구에서는 경관훼손을 방지하고 개발에 따른 스카이라인을 보호하기 위한 친환경적 건축물의 적정높이를 사용자가 쉽게 산출하기 위해서 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 자동으로 조망점을 선정할 수 있으며, 필요시 사용자가 직접 조망점을 입력하여 건축물의 적정 높이를 산출할 수 있도록 설계되었다.
선정된 조망점에서 건축물을 바라보았을 때 보이는 산 정상부를 직선으로 연결하여 최대높이를 산출하며, 각각의 조망점에서 산출된 최대높이의 평균으로 적정높이가 산출된다. 이때, 보이는 산까지의 거리는 제한이 없으며 배후산지 중 가장 높은 산 정상부가 선택되도록 설계하였다.
자세한 검증을 위해 실시한 표 2의 사후검정에서도 모든 사례지역에 대해 세 가지 방법이 동일 집단군에 속하는 것으로 분석되었다. 이에 따라 친환경적 건축물 높이 예측을 위한 프로그램을 개발 시 조망점 선정방법은 제3방법을 이용하고, 추가적으로 필요한 조망점을 선택할 수 있도록 제1방법도 프로그램화하였다.
조망점에 관한 연구에 대해 조망점의 개념에 관한 연구와 조망점의 선정기준에 대한 연구로 나누어 살펴보았다. 조망점의 특성에 관한 연구로서 Shinohara Osamu(1999)는 시점과 대상의 관계에 따라 대상의 보임의 변화를 가시거리와 견입각의 관계, 앙각과 부각, 시선입사각의 특성에 따라 규명하였고, Maertens의 법칙에 기초하여 조망지점에 따른 물리적 특성들을 연구 하였다.
대상 데이터
또한 조망 공간이 확보되어 양호한 조망을 형성할 조건을 갖춘 지점(서울특별시, 2003)이나 차량 통행이 많고 조망이 양호한 교량, 도로 주요지점 및 경관 변화점 등의 선적인 요소(김학범 등, 2000)를 주요 조망점 선정기준으로 제시하였다. 그 밖에 산봉우리나 시가지가 조망될 수 있는 점적 또는 면적인 장소(군산시, 1993; 남제주군, 1996)이 선정되었다. 조용호와 곽성남 (2007)은 GIS 공간분석을 통해 다수의 후보조망점을 선정한 후, 3D 시뮬레이션으로 사례지역의 경관 현황을 분석하고 조망점 위치결정모델의 타당성 검증과 평가를 통해 조망점 위치 선정의 합리적 기준을 제시하였다.
데이터처리
조망점 선정방법간 비교를 위하여 5개 사례 지역을 선정하여 조망점을 선정하는 3가지 방법에 대하여 통계분석을 통해 비교분석하였다. 선정된 조망점을 기반으로 친환경적 건축물 높이를 산출하였으며, 이때 관찰자의 높이는 1.
조망점 선정방법에 따른 건축물 적정높이의평균값이 통계적으로 유의한지를 알아보기 위해 one-way ANOVA를 실시하였다. 표 1과같이 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가되었다.
프로그램을 운용하기 위한 GIS 엔진은 ESRI 사의 ArcGIS 엔진을 이용하였고, 지형 분석과 공간분석을 위해서 Spatial Analyst Extension과 3D Analyst Extension을 사용하였으며, 프로그래밍 도구로는 Microsoft 사의 Visual Basic .Net 2005를 이용하였다.
성능/효과
One-way ANOVA를 이용하여 분석한 결과 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가됨에 따라 자동조망점 선정방법으로 프로그램을 개발하고, 필요에 따라 사용자가 추가 조망점을 선정하도록 설계하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 5개 사례지역에 시뮬레이션을 적용한 결과, 산림경관 및 주변환경과 어울리는 것으로 나타났다. 다만 등고선을 기준으로 건축물 높이를 예측하였기 때문에 건축물 높이가 다소 낮게 산출됨에 따라 향후 연구에서는 수고높이의 고려가 필요할 것으로 보인다.
표 1과같이 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가되었다. 즉 모든 사례에서 유의수준 0.05보다 유의확률이 모두 커 조망점 선정방법에 따른 건축물 적정높이의 차이가 없는 것으로 나타났다. 자세한 검증을 위해 실시한 표 2의 사후검정에서도 모든 사례지역에 대해 세 가지 방법이 동일 집단군에 속하는 것으로 분석되었다.
프로그램 적용 결과, 주변 지형과 수목과 어울리면서 산림스카이라인을 훼손하지 않는 것으로 나타난다. 다만, 시뮬레이션된 건축물 높하였기 때문에 다소 낮게 나온 경향이 있다.
후속연구
개발된 프로그램을 이용하여 5개 사례지역에 시뮬레이션을 적용한 결과, 산림경관 및 주변환경과 어울리는 것으로 나타났다. 다만 등고선을 기준으로 건축물 높이를 예측하였기 때문에 건축물 높이가 다소 낮게 산출됨에 따라 향후 연구에서는 수고높이의 고려가 필요할 것으로 보인다. 또한, 일선 시·군에 보급하기 위해서는 몇몇 기준에 대한 개선이 필요하며, 정책 및 민원에 활용하기 위한 제도 개선과 이에 대한 법적 기준의 개선도 필요할 것이다.
이는 산의 높이는 표고와 함께 나무의 높이가 반영되어 있기 때문으로 현지에서 사용하기 위해서는 수고의 높이를 고려해야할 것으로 보인다. 또한 최근 지자체를 중심으로 경관평가에 중요조망점을 선정하는 사례들이 증가함에 따라 선정된 중요조망점에 대해 가중치를 부여하는 방법에 대한 부분이 본 프로그램에는 지원되지 않는 한계가 있으므로 향후 연구에서는 산지전용에 따른 경관영향을 판단할 수 있도록 보다 많은 지표들에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다.
또한, 일선 시·군에 보급하기 위해서는 몇몇 기준에 대한 개선이 필요하며, 정책 및 민원에 활용하기 위한 제도 개선과 이에 대한 법적 기준의 개선도 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
조망점 선정방법에 따른 건축물 적정높이의 평균값이 통계적으로 유의한지를 알아보기 위해 어떤 방법을 실시하였는가?
조망점 선정방법에 따른 건축물 적정높이의평균값이 통계적으로 유의한지를 알아보기 위해 one-way ANOVA를 실시하였다. 표 1과같이 모든 사례지역에서 조망점 선정방법에 따른 평균값의 차이가 없는 것으로 평가되었다.
2008년 산지전용 허가기준 등의 세부 검토 기준에 관한 규정(산림청 고시 2008-131호)은 무엇으로 개정되었는가?
초기의 산지관리법 상의 건축물 높이는 16m 이하로 규정하여 지형이나 수목 등을 고려하지 않고 전국을 대상으로 획일적인 기준을 적용하도록 함으로써 현지 적용 시 불합리한 경우가 발생하였다. 이에 2008년 산지전용 허가기준 등의 세부 검토 기준에 관한 규정(산림청 고시 2008-131호)이“산지를 전용하여 시설하는 건축물의 높이는 스카이라인, 주변 수목높이 등을 고려하여 최소화”하도록 개정되었다. 그러나 이 경우 조화되는 높이에 대한 판단자료가 필요하지만, 이에 대한 자료가 부족한 실정이다.
GIS를 이용한 조망점 선정 시 주로 사용하는 공간분석은 가시권분석과 지형분석의 특징은 각각 무엇인가?
GIS를 이용한 조망점 선정 시 주로 사용하는 공간분석은 가시권분석과 지형분석이다. 가시권분석(Viewshed Analysis)은 주로 수치지형도에서 얻어진 지형데이터를 수치고도모델 (DEM)로 변환시킨 후, 가시권분석 알고리즘을 이용하여 관찰자의 시야에서 주변지형이나 기타 장애물이 주어진 상태에서 가시 및 비가 시구역을 분석할 때 이용한다. 지형분석 (Topography Analysis)은 지표공간의 3차원적 형상을 분석하는 것으로 등고선을 바탕으로 경사도, 주향 등을 분석하여 지형특성을 분석할 때 사용된다.
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