랜드마크와 같이 시각적 인지가 용이해야 하는 요소의 입지 선택은 공간설계과정에서 많이 등장하는 화두이다. 최근에는 이러한 시각적 요소의 가시성을 평가하기 위해서 컴퓨터를 활용한 그래프 분석기술이 많이 적용되고 있으나, 분석의 틀이 평면적이고 시점과 대상점의 설정이 고정적이어서, 실질적인 분석결과를 얻는데 한계가 컸다. 이에 본 연구에서는 3차원 환경에서 동적 시점에 대한 분석이 가능한 비지향성 다차원 가시도 분석(MDVC-N) 분석방법론을 제시하였으며, 3차원 컴퓨터그래픽기술을 이용하여 분석어플리케이션을 구축하고, 시점과 대상점을 설정하는 스크립트 구조를 설계하였다. 여기에 고저차를 갖는 지형에 다양한 높이의 건물이 배치되어 있는 복합화된 대지를 예시모델로 적용하여 분석방법론을 검증하고 입지별 대안의 시각적 특성을 파악하였다. 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 6개의 대안을 설정하여 정량적인 가시도를 측정할 수 있었다. 2) 3차원 그래프로 재현하여 직관적인 분석이 가능하였다. 3)공간구문론의 국부통합도를 공간이용행태 변수로 보정한 결과를 산출함으로서 분석의 적용성을 향상시켰다.
랜드마크와 같이 시각적 인지가 용이해야 하는 요소의 입지 선택은 공간설계과정에서 많이 등장하는 화두이다. 최근에는 이러한 시각적 요소의 가시성을 평가하기 위해서 컴퓨터를 활용한 그래프 분석기술이 많이 적용되고 있으나, 분석의 틀이 평면적이고 시점과 대상점의 설정이 고정적이어서, 실질적인 분석결과를 얻는데 한계가 컸다. 이에 본 연구에서는 3차원 환경에서 동적 시점에 대한 분석이 가능한 비지향성 다차원 가시도 분석(MDVC-N) 분석방법론을 제시하였으며, 3차원 컴퓨터그래픽기술을 이용하여 분석어플리케이션을 구축하고, 시점과 대상점을 설정하는 스크립트 구조를 설계하였다. 여기에 고저차를 갖는 지형에 다양한 높이의 건물이 배치되어 있는 복합화된 대지를 예시모델로 적용하여 분석방법론을 검증하고 입지별 대안의 시각적 특성을 파악하였다. 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 6개의 대안을 설정하여 정량적인 가시도를 측정할 수 있었다. 2) 3차원 그래프로 재현하여 직관적인 분석이 가능하였다. 3)공간구문론의 국부통합도를 공간이용행태 변수로 보정한 결과를 산출함으로서 분석의 적용성을 향상시켰다.
The location selection of the element that should guarantee easy visual perception, like the landmark, is the a topic that appears much in the design process. Recently, a graph analysis technique using computers has been applied in order to evaluate the visibility of the visual element, but the anal...
The location selection of the element that should guarantee easy visual perception, like the landmark, is the a topic that appears much in the design process. Recently, a graph analysis technique using computers has been applied in order to evaluate the visibility of the visual element, but the analytic frame is flat and the setting of the visual pont and the matrix are fixed so there were great limitations in obtaining the results of the practical analysis. Thus, this study presented Nondirectional Multi-Dimensional Calculation (MDVC-N), an analytic methodology available for the analysis of the dynamic visual point in the 3D environment. It thus attempted to establish the analytic application using the 3D computer graphics technology and designed a script structure to set the visual point and the matrix. In addition to that, this study tried to verify the analytic methodology by applying the complex land as an example model, where buildings in various heights of terrains with a high-differences are located, verifying the same analytic methodology. It thus tried to identify the visual characteristics of each alternative location. The following results were gained from the study. 1) The visibility can be measured quantitatively trough the application of the 6-alternatives. 2) Using the 3dimensional graph, intuitive analysis was possible. 3) It attempted to improve the analytic applicability by calculating the results corrected as a variable behavior from the local integration variable of the space syntax.
The location selection of the element that should guarantee easy visual perception, like the landmark, is the a topic that appears much in the design process. Recently, a graph analysis technique using computers has been applied in order to evaluate the visibility of the visual element, but the analytic frame is flat and the setting of the visual pont and the matrix are fixed so there were great limitations in obtaining the results of the practical analysis. Thus, this study presented Nondirectional Multi-Dimensional Calculation (MDVC-N), an analytic methodology available for the analysis of the dynamic visual point in the 3D environment. It thus attempted to establish the analytic application using the 3D computer graphics technology and designed a script structure to set the visual point and the matrix. In addition to that, this study tried to verify the analytic methodology by applying the complex land as an example model, where buildings in various heights of terrains with a high-differences are located, verifying the same analytic methodology. It thus tried to identify the visual characteristics of each alternative location. The following results were gained from the study. 1) The visibility can be measured quantitatively trough the application of the 6-alternatives. 2) Using the 3dimensional graph, intuitive analysis was possible. 3) It attempted to improve the analytic applicability by calculating the results corrected as a variable behavior from the local integration variable of the space syntax.
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문제 정의
다만, 본 연구에서 제시된 예상 이용빈도, 즉 가중치는 축선을 단위로 하므로 하나의 축선은 하나의 값으로 가중하기 때문에 구체적 적용에는 한계를 가진다. 이에 VGA를 비롯한 구간별로 행태변수 도출할 수 있는 세밀한 분석기술의 개선이 향후 보안되었으면 하는 바램이다.
이에 본 연구에서는 시각적 측면에 입각한 랜드마크 요소의 입지선정과정에서 건물의 높이와 규모 등의 위치정보, 지형과 경사지 등 복합적 3차원 환경을 고려한 가시도 분석방법을 제시하고, 그 효과와 가능성을 파악하는 것을 목적으로 하고 있다.
가설 설정
이 대지에 랜드마크 요소를 설치하기 위해 입지를 선정한다고 가정하여 Fig.2에 명시된 바와 같이 6개소의 후보 위치(A~F)를 설정하였다. 설치될 랜드마크 요소의 예상크기는 가로 6m, 세로 6m이내의 크기이며, 최대 높이는 40m로 설정하였다.
제안 방법
3차원 그래픽엔진을 이용하여 어플리케이션을 제작하였다. 제작에 사용된 일리힛 엔진(Irrlicht Lime v1.
공간구조론 중 국내에도 도입되어 시각구조 분석에 널리 활용되고 있는 터너(Turner, 2001)의 가시성그래프 분석이론(Visual Graph Analysis, 이하VGA)을 토대로 랜드마크 요소의 입지분석기술을 개발하였다.
전장에서 언급한 바와 같이 본 연구에서 제안하고 있는 3차원 분석은 대상공간의 면과 측정포인트의 수에 따라 분석시간이 크게 증가된다. 따라서 Fig.2와 같이 비교적 외부와 차단되어 독립적 시각관계를 갖는 캠퍼스를 모티브로 하였으며, 그 안에 모식화된 다양한 높이의 건물을 다수 설치하고, 임의의 단차를 복잡하게 설정하였다.
이는 경사대지이며 다양한 규모의 건물이 복합적으로 설치되어 있는 상황에서 공간의 입체적 해석이 가능해짐을 의미한다. 또한 각 대안의 요소 내의 측정지점의 편차를 도출하여 균질도를 파악하여, 시각적 특성을 파악할 수 있었다. 균질도는 가시도와 종합하여 대안의 선정과정에서 의미있는 객관적, 논리적 근거를 제시할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 공간의 위상적 구조에 의해 발생하는 공간의 조망확률을 각 시점에 가중치로 대입하여 보다 근접한 결과데이터를 얻을 수 있도록 하였다.
그러나 공간의 구조에 의해 각 도로는 접근성이 다르며, 따라서 조망확률도 달라질 수 있기 때문에 이에 대한 보다 실질적인 보완이 필요하다. 본 연구에서는 각 시점에 조망확률을 가중치로 적용하는 방법을 제안하고자 하며, 공간구문론의 국부통합도 지표를 활용하였다.
분석기술의 검증을 위해 가상의 예시모델에 6개소의 랜드마크의 입지 대안을 설정하였으며, 각 대안별 가시도와 높이별 가시특성, 균질도를 파악하여 최적입지를 선정하는 시뮬레이션 분석을 진행하였다.
실존공간에 대한 평가가 목적이 아닌 분석알고리즘과 어플리케이션의 적용성을 파악하는 것이 목적이기 때문에 연산시간과 복잡도를 고려하여, 효과를 파악하기에 적절한 규모와 형태의 가상의 예시공간을 구축하였다.
여기에서 시점에 정의된 가중치(wc)를 본 논문에서는 2가지 방법(값)으로 적용하였는데, 하나는 시각적으로 연결되면 1, 차단되면 0을 무조건 적용하는 기초적인 순수가시도 분석방법이고, 또 하나의 방법은 시점별로 시지각 확률을 상대적 가중치로 부여하는 가중분석방법으로서, 본 연구에서는 공간구문론(Space Syntax)의 국부통합도를 가중치로 활용하였다.
제안된 분석기술의 실증적 적용효과를 파악하기 위해서 예시공간을 설정하였다.
대상 데이터
3차원 가상모델은 최대한 단순하게 모델링 하여, 모델은 총 668개(건물요소:270, 바닥요소:298)의 면 (triangle face)과, 657개(건물요소:216, 바닥요소:298)의정점(vertex)으로 구성하였다.
대상점은 6개의 후보 랜드마크 요소의 각 표면에 가로×세로×높이 1미터간격으로 960개의 측정포인트를 설치하였다.
대상점은 랜드마크 요소와 같이 보고자하는 지점을 의미하며, 시각적 노출 또는 공간의 개방도를 파악하기 위해 설치되는 측정포인트이다.
랜드마크에 대한 조망은 도로를 이동하는 과정에서 발생한다는 전제하에, 시점은 도로(경로)의 중심선을 따라서 1미터 간격으로 5734개를 설치하였다
2에 명시된 바와 같이 6개소의 후보 위치(A~F)를 설정하였다. 설치될 랜드마크 요소의 예상크기는 가로 6m, 세로 6m이내의 크기이며, 최대 높이는 40m로 설정하였다.
예시모델의 부지(단지)면적은 24,6798㎡(장변최대 760m, 단변최대480m)로서 가장 낮은 부분에서 높은 곳까지 고저차이는 30m이다. 단지 내에는 30개 동의 건물이 배치되어 있으며, 건물의 층고를 4m로 간주하였을 때 최소 4층(16m)에서 최대 15층(60m)까지 임의로 배분하여 구성하였다.
이론/모형
랜드마크 요소의 부위별 가시(노출)균질도를 파악하기 위하여 요소 내 모든 지점에서 측정된 가시도의 표준 편차(standard deviation)를 활용하였다. 편차가 높을수록 가시균질도가 낮은(불량한) 것이며, 그 랜드마크 요소의 가시도에는 일부분만 집중적으로 인식되는 영향이 작용하고 있음을 의미한다.
성능/효과
결론적으로 전체 순수가시도의 측면에서 종합한다면 ALT-F가 최적지임을 객관적으로 판정할 수 있다.
높이별 가시도와 통합가시도의 상관관계 분석에서 High(0.8), Mid(0.92), Low(0.81)의 상관계수가 산출되어 높이별 가시도와 통합가시도는 관계가 깊은 것으로 파악되었다.
대안별 통합가시도의 평균만으로 판단하였을 때, ALT-F(τ =72.06)가 가장 높고, 다음으로는 B>C>D>E>A의 순으로 나타나, ALT-A(τ =44.98)의 통합가시도가 가장 낮은 것으로 나타났다.
두 번째, 각 대안에 대한 높이별 가시특성을 그래픽 환경에서 3차원 그래프로 재현(representation)하여 직관적 분석이 가능하였다.
따라서 ALT-F가 근거리에서 인식이 가장 용이함을 예측할 수 있으며, 반대로 ALT-B(τh =92.98), ALT-C(τ =80.99), ALT-E(τ =76.93)는 주로 원거리에서 위치인식이 용이함을 알 수 있다.
랜드마크 인지의 균질도를 비교해 보면, ALT-D의 편차값(σ)이 26.45로 가장 높게 나타났다.
반면에 ALT-F(σ=5.51)는 매우 낮은 값을 보이고 있는데, 앞의 가시도 분석결과와 종합하면 ALT-F는 시각적 노출이 빈번하며, 일단 시지각될 때 형상을 전체적으로 골고루 인식할 수 있음을 보여주고 있다.
세 번째, 공간이용행태에 대한 이용빈도 예측값을 조망확률로 간주하여 시점에 가중치로 적용하였을 때, 랜드마크 요소의 가시도 순위에 변동이 있으며, 가시특성에도 상당부분 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 공간 네트워크를 이용한 행태가중 가시도 분석은 실제공간에 적용할 때 좀 더 실효성이 있는 데이터를 제공해 줄 수 있을 것으로 기대된다.
위의 데이터를 토대로 통합가시도와 특성분석을 종합 하였을 때, ALT-F가 가장 적합한 입지임을 알 수 있으며, 순수가시도와 동일한 결과를 나타냄으로서 ALT-F를 최종안으로 선정하는 것이 가장 객관적인 해답이 될 수 있을 것으로 결론지을 수 있다.
인식의 균질도 파악을 위한 가시도 편차분석에서는 ALT-F(σ=5.81)가 압도적으로 낮게 나타나서 균질도가 매우 높은 것으로 파악되었으며, 반면에 ALT-D(σ=26.06)는 가장 편차가 큰 것으로 파악되었다.
전장에서 언급한 바와 같이 본 연구에서 제안하고 있는 3차원 분석은 대상공간의 면과 측정포인트의 수에 따라 분석시간이 크게 증가된다. 따라서 Fig.
전체평균으로만 파악한다면 ALT-B(τ=75.84)가 입지상 가장 높은 시각적 노출가능성을 보일 것으로 예측되고 있으면, 그 다으므로는 F>C>D>A>E의 순으로 나타나 ALT-B(τ=55.07)의 순수가시도, 즉 노출확률이 가장 불량할 것으로 파악되었다.
첫 번째, 예시로 설정된 가상모델에 6개의 랜드마크 대안에 대하여 가시도 시뮬레이션을 수행한 결과 각 지점별 시각적 가시(노출)도를 정량적으로 측정해 낼 수 있었다. 이는 경사대지이며 다양한 규모의 건물이 복합적으로 설치되어 있는 상황에서 공간의 입체적 해석이 가능해짐을 의미한다.
후속연구
세 번째, 공간이용행태에 대한 이용빈도 예측값을 조망확률로 간주하여 시점에 가중치로 적용하였을 때, 랜드마크 요소의 가시도 순위에 변동이 있으며, 가시특성에도 상당부분 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 공간 네트워크를 이용한 행태가중 가시도 분석은 실제공간에 적용할 때 좀 더 실효성이 있는 데이터를 제공해 줄 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 본 연구에서 제시된 예상 이용빈도, 즉 가중치는 축선을 단위로 하므로 하나의 축선은 하나의 값으로 가중하기 때문에 구체적 적용에는 한계를 가진다.
순수가시도는 모든 도로에서의 조망확률을 동일하게 간주한 분석지표이다. 그러나 공간의 구조에 의해 각 도로는 접근성이 다르며, 따라서 조망확률도 달라질 수 있기 때문에 이에 대한 보다 실질적인 보완이 필요하다. 본 연구에서는 각 시점에 조망확률을 가중치로 적용하는 방법을 제안하고자 하며, 공간구문론의 국부통합도 지표를 활용하였다.
다만, 본 연구는 다루어지는 시각적 요소는 린치가 제시한 도시이미지를 형성하는 랜드마크를 의미하며, 재료나 색상, 질감, 이질적 형태 등의 양식적인 부분을 배재한 크기와 위치로 범위를 제한한다.
공간 네트워크를 이용한 행태가중 가시도 분석은 실제공간에 적용할 때 좀 더 실효성이 있는 데이터를 제공해 줄 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 본 연구에서 제시된 예상 이용빈도, 즉 가중치는 축선을 단위로 하므로 하나의 축선은 하나의 값으로 가중하기 때문에 구체적 적용에는 한계를 가진다. 이에 VGA를 비롯한 구간별로 행태변수 도출할 수 있는 세밀한 분석기술의 개선이 향후 보안되었으면 하는 바램이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공간환경을 인식하는 시지각 구조은 무엇으로 구성되는가?
공간환경을 인식하는 시지각 구조는 공간을 보는 “시점(Viewing point)”, 보여지는 “대상점(Target point)”, 한 번에 정보를 취득할 수 있는 단위인 “가시한계 (Viewshed)”로 구성된다. 가시한계는 다시 원거리한계, 근거리한계, 시야각으로 세분되며, 이 3가지 요소에 의해 형성된 것이 절두각뿔영역(Frustum Culling)이다.
길을 찾는 단서에서 무엇이 우선시 되어야 하는가?
길을 찾는 단서는 자신이 위치한 장소적 상황과 기억 속의 공간적 표상간의 관계성 발견에서 비롯되므로 랜드 마크 요소는 특이성을 중요시 하지만, 시각적으로 접근이 용이한 곳에 있어야 표상의 단서로 활용할 수 있는 가능성도 커지기 때문에 가시성이 보다 우선되어야 한다. 이에 린치도 그의 저서를 통해 특이성과 가시성을 랜드마크의 양대 조건으로 함께 열거한 바 있
시지각 구조에서의 가시한계는 무엇으로 세분되는가?
공간환경을 인식하는 시지각 구조는 공간을 보는 “시점(Viewing point)”, 보여지는 “대상점(Target point)”, 한 번에 정보를 취득할 수 있는 단위인 “가시한계 (Viewshed)”로 구성된다. 가시한계는 다시 원거리한계, 근거리한계, 시야각으로 세분되며, 이 3가지 요소에 의해 형성된 것이 절두각뿔영역(Frustum Culling)이다.
참고문헌 (6)
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