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문제 정의
- 도시공간유형은 GRID 내에 공간요소를 구축하여 통계적 기법으로 분류하고자 하였다. 이를 위해 우선 ArcGIS 9.
- 이상과 같이, GRID 내에 구축된 공간요소의 정보를 바탕으로 도시공간유형을 분류하였다. 도시공간유형은 선행연구의 고찰을 통해 도시기후 형성에 영향을 미치는 공간요인인 토지이용패턴과 피복형태를 반영하고자 하였다. 이를 위해 피복형태는 피복요소별 면적율을 이용하여 통계적 기법으로 분류하고, 토지이용패턴은 앞서 GRID 내에 대표되는 토지이용속성 분석결과를 활용하여 최종적으로 도시공간유형을 분류하였다.
- 따라서 본 연구는 도시기후형성 문제를 개선하기 위해 개발계획차원에서 적극적으로 활용할 수 있는 도시공간유형분류기법을 개발하고자 하였으며, 분류결과를 바탕으로 도시의 전반적인 기후현황과 이를 개선하기 위한 방안에 대해 고찰하였다.
- 본 연구는 도시기후형성을 완화하기 위해 개발계획차원에서 공간개발을 효율적으로 할 수 있는 방안을 마련하고자 하였으며, 이를 위해 선행연구를 고찰하여 도시기후형성을 일으키는 공간요소를 파악하였다. 공간요소는 토지피복도와 토지이용도의 기초자료를 활용하였고, 자료구축의 한계로 인해 토지피복도에서는 건물, 불수수포장면, 식생 등 5개와 토지이용도는 주거지역, 상업 및 업무지역, 산림지역 등 7개를 추출하여 총 12개의 공간요소를 추출하였다.
- 본 연구에서는 공간요소의 추출을 위해 1:1,000축척의 토지이용도와 토지피복도의 기초자료를 구축하였다. 토지이용도와 토지피복도는 원자료인 수치지형도 2.
제안 방법
- 먼저, 선행연구를 고찰하여 도시기후형성에 영향을 미치는 공간요소를 파악하고, 토지이용도와 토지피복도의 기초자료를 구축하였다. 공간요소는 자료구축의 한계로 인해 토지이용도에서는 주거지역, 상업지역, 공업지역, 산림지역 등 총 7개의 토지이용속성을 재분류하였고, 토지피복도는 건물, 불투수포장면, 수면, 식생, 농지 및 나지로 5가지의 피복요소를 추출하였다. 추출된 공간요소는 GIS프로그램을 이용하여 GRID 내에 정보를 구축하였는데, 토지피복요소는 각 요소별 면적 및 면적비율을 산출하였고, 토지이용요소는 GRID 내에 대표되는 토지이용속성을 분석하였다.
- 본 연구는 도시기후형성을 완화하기 위해 개발계획차원에서 공간개발을 효율적으로 할 수 있는 방안을 마련하고자 하였으며, 이를 위해 선행연구를 고찰하여 도시기후형성을 일으키는 공간요소를 파악하였다. 공간요소는 토지피복도와 토지이용도의 기초자료를 활용하였고, 자료구축의 한계로 인해 토지피복도에서는 건물, 불수수포장면, 식생 등 5개와 토지이용도는 주거지역, 상업 및 업무지역, 산림지역 등 7개를 추출하여 총 12개의 공간요소를 추출하였다. 추출된 공간요소는 공간해상도 200m의 GRID 내에 구축하였으며, GIS 및 통계적 기법을 통해 피복형태와 토지이용패턴으로 구분하여 도시공간유형을 분류하였다.
- 공간요소의 추출은 토지 이용도의 중분류와 세분류의 속성을 이용하여 주거지역, 상업 및 업무지역, 공업지역, 공공 및 도시기반시설지역, 산림지역, 농업지역, 수역으로 재분류하였고, 피복요소는 토지피복도의 세분류 속성을 활용하여 건물, 불투수포장면, 수면, 농지 · 나지, 식생을 추출하였다.
- 이를 위해 피복형태는 피복요소별 면적율을 이용하여 통계적 기법으로 분류하고, 토지이용패턴은 앞서 GRID 내에 대표되는 토지이용속성 분석결과를 활용하여 최종적으로 도시공간유형을 분류하였다. 또한, 선행연구를 통해 도시공간유형별 특징을 바탕으로 도시기후에 미치는 영향을 분석하여 도시의 전반적인 기후환경을 파악하였다.
- 본 연구의 과정은 그림 2와 같다. 먼저, 선행연구를 고찰하여 도시기후형성에 영향을 미치는 공간요소를 파악하고, 토지이용도와 토지피복도의 기초자료를 구축하였다. 공간요소는 자료구축의 한계로 인해 토지이용도에서는 주거지역, 상업지역, 공업지역, 산림지역 등 총 7개의 토지이용속성을 재분류하였고, 토지피복도는 건물, 불투수포장면, 수면, 식생, 농지 및 나지로 5가지의 피복요소를 추출하였다.
- 먼저, 피복형태는 총 4가지로 분류하였다. 피복 형태 I은 식생이 많은 지역으로 전체면적 중 46.
- 도시공간유형은 GRID 내에 공간요소를 구축하여 통계적 기법으로 분류하고자 하였다. 이를 위해 우선 ArcGIS 9.2의 HawthsTools Extension을 이용하여 GRID를 나누었으며, 도시의 일정 단위를 결정함에 있어 GRID의 크기는 수백m 정도가 적당하다는 연구 결과를 근거로 그 크기를 200m로 정하였다(여인애, 2008). GRID 내 정보구축에서 피복요소의 경우, 공간요소별 면적비율을 산출하였고, 통계 프로그램인 SPSS v.
- 도시공간유형은 선행연구의 고찰을 통해 도시기후 형성에 영향을 미치는 공간요인인 토지이용패턴과 피복형태를 반영하고자 하였다. 이를 위해 피복형태는 피복요소별 면적율을 이용하여 통계적 기법으로 분류하고, 토지이용패턴은 앞서 GRID 내에 대표되는 토지이용속성 분석결과를 활용하여 최종적으로 도시공간유형을 분류하였다. 또한, 선행연구를 통해 도시공간유형별 특징을 바탕으로 도시기후에 미치는 영향을 분석하여 도시의 전반적인 기후환경을 파악하였다.
- 이상과 같이, GRID 내에 구축된 공간요소의 정보를 바탕으로 도시공간유형을 분류하였다. 도시공간유형은 선행연구의 고찰을 통해 도시기후 형성에 영향을 미치는 공간요인인 토지이용패턴과 피복형태를 반영하고자 하였다.
- 0으로 K-평균 군집분석을 실시하여 피복형태를 분류하였다. 입력변수는 피복요소의 면적비율인 건폐율과 불투수포장률, 농지 및 나지율, 식생률, 수면율로 하였고, 군집의 수는 여러 가지 경우의 수를 두어 피복특성이 잘 반영되는 적합한 개수로 선정하였다. 토지이용패턴은 Arc/Info 9.
- 공간요소는 자료구축의 한계로 인해 토지이용도에서는 주거지역, 상업지역, 공업지역, 산림지역 등 총 7개의 토지이용속성을 재분류하였고, 토지피복도는 건물, 불투수포장면, 수면, 식생, 농지 및 나지로 5가지의 피복요소를 추출하였다. 추출된 공간요소는 GIS프로그램을 이용하여 GRID 내에 정보를 구축하였는데, 토지피복요소는 각 요소별 면적 및 면적비율을 산출하였고, 토지이용요소는 GRID 내에 대표되는 토지이용속성을 분석하였다.
- 공간요소는 토지피복도와 토지이용도의 기초자료를 활용하였고, 자료구축의 한계로 인해 토지피복도에서는 건물, 불수수포장면, 식생 등 5개와 토지이용도는 주거지역, 상업 및 업무지역, 산림지역 등 7개를 추출하여 총 12개의 공간요소를 추출하였다. 추출된 공간요소는 공간해상도 200m의 GRID 내에 구축하였으며, GIS 및 통계적 기법을 통해 피복형태와 토지이용패턴으로 구분하여 도시공간유형을 분류하였다. 연구결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 공간요소의 추출을 위해 1:1,000축척의 토지이용도와 토지피복도의 기초자료를 구축하였다. 토지이용도와 토지피복도는 원자료인 수치지형도 2.0을 구조화 편집하고, 공간 해상도 10cm의 항공사진 정사영상과 연속지적도, 도시 관리계획도 등을 참조하여 분류체계에 따라 속성자료를 입력하였으며, 현장조사를 통해 결과 검증을 실시하여 구축하였다. 토지피복항목은 인공성 및 자연성, 불투수 및 투수성 포장면, 녹지 등을 고려하여 총 38개로 분류하였으며, 토지이용항목은 2개의 대분류군과 15개의 중분류, 59개의 소분류로 유형화하였다(창원시, 2009).
- 입력변수는 피복요소의 면적비율인 건폐율과 불투수포장률, 농지 및 나지율, 식생률, 수면율로 하였고, 군집의 수는 여러 가지 경우의 수를 두어 피복특성이 잘 반영되는 적합한 개수로 선정하였다. 토지이용패턴은 Arc/Info 9.2의 Zonal statistic 기능으로 각각의 GRID 내에서 대표되는 토지이용속성을 분석하였으며, 최종적으로 GRID 내에 구축된 피복형태와 토지 이용패턴을 바탕으로 도시공간유형을 분류하였다.
대상 데이터
- GRID 내에 토지피복요소의 면적비율 분석결과를 이용하여 K-평균군집분석을 실시한 결과는 표 4와 같으며, 군집의 수는 군집 간 피복특성이 가장 이질적으로 나타나는 4개로 선정하였다. 피복형태Ⅰ은 전체 GRID 수 중 가장 많은 46.
- 본 연구의 대상지는 경상남도 창원시로서 2010년 8월 인접도시인 마산시, 진해시와 통합되기 이전인 지금의 성산구와 의창구 지역을 대상으로 하였다(그림 1 참조). 통합 이전의 창원시는 인구 약 50만 명이 거주하는 중규모의 도시이며, 북으로는 대규모 시설농경지와 산림이 많이 분포하고 있고, 남으로는 공업과 주거, 상업이 밀집되어 있는 도시화 지역으로 구분되어있다.
데이터처리
- 2의 HawthsTools Extension을 이용하여 GRID를 나누었으며, 도시의 일정 단위를 결정함에 있어 GRID의 크기는 수백m 정도가 적당하다는 연구 결과를 근거로 그 크기를 200m로 정하였다(여인애, 2008). GRID 내 정보구축에서 피복요소의 경우, 공간요소별 면적비율을 산출하였고, 통계 프로그램인 SPSS v.17.0으로 K-평균 군집분석을 실시하여 피복형태를 분류하였다. 입력변수는 피복요소의 면적비율인 건폐율과 불투수포장률, 농지 및 나지율, 식생률, 수면율로 하였고, 군집의 수는 여러 가지 경우의 수를 두어 피복특성이 잘 반영되는 적합한 개수로 선정하였다.
성능/효과
- 피복형태와 토지이용패턴을 바탕으로 도시공간 유형을 분류한 결과는 그림 7과 표 6과 같으며, A-3, B-1, B-3, D-3 유형을 제외한 총 24개의 유형으로 분류되었다. 24개의 유형은 토지이용패턴에 따라 피복형태가 다른 것으로 나타났는데, 이는 유형에 따라 산업활동 등에 의한 에너지의 방출이 다르고, 열 축적과 바람패턴의 특징 등이 구분될 것으로 사료된다. 예를 들어, 주거지역 토지이용의 경우, 여름철 에어컨 등에 의한 에너지 소비가 다른 토지 이용에 비해 많아 폐열 등의 방출이 많을 것이고, 또한 피복형태에 따라 식생율과, 건폐율, 포장률 등이 상이하여 바람의 유동과 열 축적이 것이 다른 유형과 달라 기후에 미치는 영향도 틀릴 것으로 판단된다.
- 62%로 나타났다. 가장 작은 면적은 수면으로 16.98km2를 차지하고 있으며, 도시기후에 부정적인 영향을 미치는 불투수포장면은 19.50%로 분석되었다(표 2 참조). 토지이용의 재분류 결과, 산림지역이 117.
- 97%로 나타났다. 가장 적은 면적을 차지하는 속성은 상업 및 업무지역으로 전체면적 중 0.78%로 확인되었다(표 3 참조).
- 또한, 여인애(2008)는 공간요소를 토지이용과 건물구조, 건물의 폭, 건폐율, 용적률 등으로 구분하여 통계적 방법을 통해 유형화하였으며, 도시기후 시뮬레이션을 통해 유형별로 기후적 특징을 분석하였다. 그 결과 도시구조 유형에 따라 온도, 풍속, 대류현열 등이 차이가 있음을 확인하였다.
- 먼저 국외 선행연구의 경우, Steinecke(1999)는 아이슬란드의 Reykjavik 지역을 대상으로 도시중심부와 도시공원, 도시외곽지에서 온도와 습도, 풍속 등을 측정하였다. 그 결과, 수목과 초지의 자연적 공간요소로 피복되어있는 도시외곽지나 도시공원은 인공구조물이 많은 분포하는 도시중심부 지역보다 바람의 교란이 적고, 기온이 낮으며, 대기질이 양호한 것으로 나타났다. 또한, Ellefsen et al.
- 기초자료를 바탕으로 도시기후형성에 영향을 미치는 공간요소를 추출한 결과, 피복요소에서는 식생이 창원시 전체면적 중에서 50.14%로 가장 많았고, 다음으로 농지 및 나지의 면적이 24.62%로 나타났다. 가장 작은 면적은 수면으로 16.
- 04%로 가장 많은 면적을 차지하고 있으며, 도시지역 주위를 둘러싸며 위치하고 있었다. 농업 및 나지지역은 33.29%로 대산면과 동읍 일대의 대규모 시설농경지 지역에 분포하고 있으며, 하천 및 호수지역은 5.38%로 비교적 적은 면적으로 나타났다.
- 04%로 가장 많은 것으로 나타났고, 주로 도시지역 가장자리와 도시지역 일부 공원에 분포하고 있었다. 다음으로 농업 및 나지지역이 GRID 수 2,323개로 분석되었고, 대산면과 북면의 시설농경지역과 산림과 농업지역의 경계부에 위치하고 있었다. 주거지역, 공업지역, 상업 및 업무지역 등 도시화를 이루는 토지이용형태는 주로 도시지역에 국한되어 집중적으로 분포하고 있으며, 그 중에서 공공 및 도시기반시설지역이 9.
- 99%로 도시지역과 농촌 일부지역에 분포하고 있다. 상업 및 업무지역은 0.80%로 면적이 가장 적은 것으로 나타났고, 공공 및 도시기반시설지역은 9.86%로 분석되었다. 공업지역은 6.
- 이상과 같이 도시공간유형은 공간적 특징에 따라 도시기후에 미치는 영향이 다른 것으로 나타났으며, 창원시의 토지이용패턴과 토지피복특성상 긍정적인 영향을 미치는 유형들은 도시외곽지역에 분포하고 있지만, 부정적인 영향의 공간유형은 도시지역에 밀집되게 분포하고 있어 도시열섬현상과 대기오염 등 도시기후문제를 가중시킬 것으로 판단할 수 있다. 따라서 도시지역에 긍정적인 영향을 미치는 공간유형을 배치하여 기후문제를 개선해야 할 것으로 사료되고, 이와 더불어 도시외곽지역에서 형성되는 차고 신선한 바람을 지속적으로 유입시킬 수 있도록 공간유형을 조성하여 도시의 공기 순환성을 향상시킬 필요가 있다.
- 이상과 같이, 도시기후형성에 영향을 미치는 공간요소들은 건물의 밀집도와 높이, 재질, 폭, 토지 이용형태 등인 것을 알 수 있고, 긍정적인 면과 부정적인 면으로 기후에 영향을 미침을 알 수 있다. 따라서 이러한 공간요소별 특징을 바탕으로 도시기후 형성을 개선할 수 있는 방안이 마련되어야 할 것으로 보이고, 개발계획단계에서 객관적이고 전문적으로 활용가능한 공간요소의 유형분류가 필요할 것으로 사료된다.
- 이상의 결과에서와 같이 도시공간유형은 공간특성에 따라 도시기후에 다양한 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 또한, 공간유형별 분포현황을 보았을 때, 도시기후에 긍정적인 영향을 미치는 유형들은 주로 도시외곽에 위치하고 있으며, 반대로 부정적인 영향의 유형들은 도시지역에 밀집되어 분포하고 있다.
- 이와 같은 결과를 바탕으로 도시공간유형을 분류한 결과, 본 연구에서는 총 24개의 유형으로 분류되었다. 유형별로 도시기후에 미치는 영향에 대해 긍정적인 면과 부정적인 영향으로 구분하여 살펴보면 먼저, 긍정적인 영향을 미치는 공간유형은 총 20개의 유형으로 주로 도시외곽지에 분포하고 있으며, 야간에 차고 신선한 공기가 생성되어 지형적 특징에 따라 도시지역으로 유입될 것으로 판단된다.
- 토지이용패턴을 분류한 결과는 그림 6과 표 5와 같다. 전체 면적 중 산림지역이 39.04%로 가장 많은 것으로 나타났고, 주로 도시지역 가장자리와 도시지역 일부 공원에 분포하고 있었다. 다음으로 농업 및 나지지역이 GRID 수 2,323개로 분석되었고, 대산면과 북면의 시설농경지역과 산림과 농업지역의 경계부에 위치하고 있었다.
- 다음으로 농업 및 나지지역이 GRID 수 2,323개로 분석되었고, 대산면과 북면의 시설농경지역과 산림과 농업지역의 경계부에 위치하고 있었다. 주거지역, 공업지역, 상업 및 업무지역 등 도시화를 이루는 토지이용형태는 주로 도시지역에 국한되어 집중적으로 분포하고 있으며, 그 중에서 공공 및 도시기반시설지역이 9.86%로 가장 많았고, 상업 및 업무지역이 GRID 수 56개로 가장 적은 것으로 분석되었다. 한편, 하천 및 호수지역은 379개의 GRID 수로 전체 면적 중에서 5.
- 50%로 분석되었다(표 2 참조). 토지이용의 재분류 결과, 산림지역이 117.30km2로 전체면적 중 39.68%의 많은 면적을 차지하고 있었고, 다음으로 농업 및 나지지역이 31.97%로 나타났다. 가장 적은 면적을 차지하는 속성은 상업 및 업무지역으로 전체면적 중 0.
- 먼저, 피복형태는 총 4가지로 분류하였다. 피복 형태 I은 식생이 많은 지역으로 전체면적 중 46.16%로 가장 많았고, 피복형태 II은 농지 및 나지가 많은 지역으로 GRID 수가 2,439개로 분석되었다. 피복형태 III은 하천 및 저수지에 주로 분포하고 있으며, 가장 적은 면적인 3.
- 16%로 가장 많았고, 피복형태 II은 농지 및 나지가 많은 지역으로 GRID 수가 2,439개로 분석되었다. 피복형태 III은 하천 및 저수지에 주로 분포하고 있으며, 가장 적은 면적인 3.47%로 나타났다. 피복형태 IV은 건물과 불투수포장면이 많은 지역으로 주로 도시지역에 분포하였다.
- 16%로 분석되었고, 식생이 차지하는 면적이 많고 주로 산림지역에 위치하는 유형인 것으로 나타났다. 피복형태 Ⅱ은 피복속성 중에서 농지 및 나지의 면적이 우세하고, 식생이 다소 존재하여 대체로 농경지에 분포하고 있으며, 일부 산림과 농경지의 경계부에도 위치하는 것으로 확인되었다. GRID 수는 2,439개로 전체 면적 중에서 34.
- 65%를 차지하고 있다. 피복형태 Ⅲ 은 GRID 수가 244개로 가장 적은 것으로 분석되었고, 주로 하천과 저수지에 분포하는 것으로 나타났다. 피복형태 Ⅳ은 피복요소 중 인공적인 요소인 건폐율과 불투수포장율이 많은 유형으로 대부분 도시지역에 분포하고 있으며, 전체 면적 중 15.
- GRID 내에 토지피복요소의 면적비율 분석결과를 이용하여 K-평균군집분석을 실시한 결과는 표 4와 같으며, 군집의 수는 군집 간 피복특성이 가장 이질적으로 나타나는 4개로 선정하였다. 피복형태Ⅰ은 전체 GRID 수 중 가장 많은 46.16%로 분석되었고, 식생이 차지하는 면적이 많고 주로 산림지역에 위치하는 유형인 것으로 나타났다. 피복형태 Ⅱ은 피복속성 중에서 농지 및 나지의 면적이 우세하고, 식생이 다소 존재하여 대체로 농경지에 분포하고 있으며, 일부 산림과 농경지의 경계부에도 위치하는 것으로 확인되었다.
- 피복형태와 토지이용패턴을 바탕으로 도시공간 유형을 분류한 결과는 그림 7과 표 6과 같으며, A-3, B-1, B-3, D-3 유형을 제외한 총 24개의 유형으로 분류되었다. 24개의 유형은 토지이용패턴에 따라 피복형태가 다른 것으로 나타났는데, 이는 유형에 따라 산업활동 등에 의한 에너지의 방출이 다르고, 열 축적과 바람패턴의 특징 등이 구분될 것으로 사료된다.
후속연구
- 이로 인해, 고층 아파트와 주거단지가 밀집되어 조성됨으로서 콘크리트와 아스팔트 등의 인공피복재질에 의한 열 방출이 많아지고, 또한 바람정체 현상 등이 발생하면서 도시열섬현상과 대기오염문제 등의 도시환경문제를 야기하고 있다. 따라서 도시개발계획 차원에서 도시환경문제를 개선할 수 있는 방안이 마련되어야 할 것으로 보이며, 객관적이고 전문적으로 활용할 수 있는 기초자료가 필요할 것으로 사료된다.
- 이상과 같이, 도시기후형성에 영향을 미치는 공간요소들은 건물의 밀집도와 높이, 재질, 폭, 토지 이용형태 등인 것을 알 수 있고, 긍정적인 면과 부정적인 면으로 기후에 영향을 미침을 알 수 있다. 따라서 이러한 공간요소별 특징을 바탕으로 도시기후 형성을 개선할 수 있는 방안이 마련되어야 할 것으로 보이고, 개발계획단계에서 객관적이고 전문적으로 활용가능한 공간요소의 유형분류가 필요할 것으로 사료된다.
- 또한, 도시지역의 일정면적 이상의 녹지를 조성함으로써 주변의 온도를 조절하고, 바람을 유도할 수 있는 방안도 있다. 따라서 이러한 분석결과는 향후 신도시 개발지역이나, 도시 재개발지역에 도시계획을 수립하고자 할 때 도시기후형성을 완화할 수 있는 도시계획 및 환경계획의 기초자료가 될 것으로 사료된다. 아울러, 추후에는 본 연구의 방법을 바탕으로 타 지역의 도시환경구조나 기후적 특징, 실제 기상자료 등을 반영하여 실질적으로 활용될 수 있는 방법론 체계를 마련할 계획이다.
- 따라서 도시지역에 긍정적인 영향을 미치는 공간유형을 배치하여 기후문제를 개선해야 할 것으로 사료되고, 이와 더불어 도시외곽지역에서 형성되는 차고 신선한 바람을 지속적으로 유입시킬 수 있도록 공간유형을 조성하여 도시의 공기 순환성을 향상시킬 필요가 있다. 또한, 이러한 연구결과는 도시계획 수립 시 공간을 효율적으로 활용할 수 있을 것이며, 도시기후형성 완화 효과를 극대화 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 이러한 분석결과는 향후 신도시 개발지역이나, 도시 재개발지역에 도시계획을 수립하고자 할 때 도시기후형성을 완화할 수 있는 도시계획 및 환경계획의 기초자료가 될 것으로 사료된다. 아울러, 추후에는 본 연구의 방법을 바탕으로 타 지역의 도시환경구조나 기후적 특징, 실제 기상자료 등을 반영하여 실질적으로 활용될 수 있는 방법론 체계를 마련할 계획이다.
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