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서울 대도시권 대중교통체계의 통합 시간거리 접근성 산출 알고리즘 개발
Development of Integrated Accessibility Measurement Algorithm for the Seoul Metropolitan Public Transportation System 원문보기

地域硏究 = Journal of the Korean Regional Science Association, v.33 no.1, 2017년, pp.29 - 41  

박종수 (성신여자대학교 IT학부) ,  이금숙 (성신여자대학교 지리학과)

초록
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본 논문에서는 서울 대도시권의 대중교통체계를 구성하는 서울 시내버스 시스템과 수도권 지하철 시스템을 통합한 교통망의 각 노드인 버스정류장이나 지하철역의 시간거리 접근성을 계산하는 알고리즘을 제안하고 그 결과를 분석한다. 서울 대도시권 대중 교통망 그래프의 링크는 승객들이 노드들을 이동하는 데 소요되는 시간을 가중치로 설정하였다. 버스 노선과 지하철 노선의 노드들을 연결하는 링크들의 가중치는 교통카드 트랜잭션 데이터베이스로부터 추출된 노선별 속도에 따라 인접한 노드들 사이의 이동시간으로 설정하고, 승객들이 도보로 이동할 수 있는 일정 거리 이내인 노드들 사이의 링크의 가중치는 승객의 도보 이동 시간으로 설정하였다. 최단 경로의 시간거리를 찾는 알고리즘의 입력으로 링크들의 가중치를 표현한 시간 거리 인접 행렬을 사용하고 그 출력으로 노드들의 최단 시간 거리 행렬을 구하여 각 노드의 접근도와 평균 이동시간을 계산하였다. 2013년도 데이터를 사용한 실험 결과에서 서울 대도시권 대중교통체계 통합 교통망의 노드들의 개수는 서울 시내 600개 버스노선들에 연결되어 있는 버스정류장 15,702개와 수도권 지하철 16개 노선들에 연결된 지하철역 575개를 합하면 16,277개가 된다. 이 논문에서 서울 대도시권 통합 교통망과 이미 연구되었던 서울 시내버스 교통망 및 수도권 지하철 교통망을 평균 접근도와 평균 이동시간 관점에서 비교 분석하였다. 본 논문은 서울 대도시권 대중교통체계의 버스와 지하철 통합 교통망에서 각 노드의 접근도를 계산하는 첫 번째 연구 결과를 서술한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study proposes an integrated accessibility measurement algorithm, which is applied to the Seoul Metropolitan public transportation system consisting of bus and subway networks, and analyzes the result. We construct a public transportation network graph linking bus-subway networks and take the t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 교통망에서 한 노드의 접근도를 계산하기 위해서는 먼저 그 노드에서 다른 모든 노드들로 이동할 때 소요되는 시간을 비용으로 환산한 최단 비용 거리를 계산한 후에 접근도의 공식에 따라 그 값을 계산해낸다. 본 논문에서는 기존의 접근도를 계산하는 공식을 적용하고, 보다 직관적으로 한 노드의 접근성을 나타내주는 평균 이동 시간을 정의하여 접근도의 해석을 보완하도록 한다.
  • 본 논문에서는 서울 대도시권 대중교통 시스템을 이루는 서울 시내버스 교통망과 수도권 지하철 교통망을 통합하여 각 버스정류장 또는 지하철역의 접근도를 계산하고 그 영향을 분석하고자 한다. 그리고 통합된 교통망의 접근도와 개별적인 교통망인 시내버스 교통망과 지하철 교통망의 접근도를 비교 검토하도록 한다.
  • 본 논문에서는 서울 대도시권 대중교통체계의 접근성을 승객들이 한 노드(버스정류장이나 지하철역)에서 다른 노드들로 얼마나 빠르게 이동할 수 있는 지를 나타내는 노드들의 시간거리를 개념으로 정의하고 합리적인 이것의 측정 방법을 소개한다. 서울대도시권의 대중교통체계를 구성하고 있는 시내버스체계(600 개의 버스노선 상에 34,934대의 버스정류장이 있음)와 지하철체계(16개의 노선 상에 575개의 지하철역이 있음)를 통합한 대규모 통합교통망 그래프를 구성하고, 교통카드 트랜잭션데이터베이스를 활용하여 지점 간 이동에 소요되는 실제 시간거리를 산출하여 각 버스정류장과 지하철역의 시간거리 접근도를 산출하는 방법론을 제시한다.
  • 본 논문에서는 서울 대도시권의 시내버스 교통망과 지하철 교통망을 통합하여 각 노드(버스정류장 또는 지하철역)의 접근도와 평균이동시간을 구하는 알고리즘을 제안하고 이를 구현하여 그 결과를 제시하였다. 2013년도 교통카드 트랜잭션 데이터베이스를 사용했을 때 통합 교통망의 노드들은 600개의 서울 시내 버스노선들에 연결되어 있는 15,702개의 버스정류장들과 16개 수도권 지하철 노선들에 연결된 575개의 지하철역들로 구성된다.
  • 2m로 이동하고, 어린이와 노인·임산부·장애인 등 노약자는 초당 1m로 이동하는 것으로 산정하였다. 본 논문에서는 환승 지하철역에서 승객들의 환승 시간을 일반적인 승객의 이동 속도를 감안하여 거리에 따라 계산한다. 환승 지하철역에서 노선별 환승 지하철역의 중심지에서 중심지 사이의 거리를 계산하고 승객이 다른 환승 지하철역을 지도상의 거리인 직선으로 가는 대신에 둘러가는 과정을 고려하여 이동 도보 환승 시간 계산 공식을 만들어 승객 이동시간을 계산하여 환승 지하철역들 사이의 링크의 가중치로 사용하였다.
  • 이전 논문(이금숙 외, 2014)에서는 두 개 이상의 지하철 노선들이 통과하는 환승 지하철역들을 한 개의 지하철역으로 대표하여 접근도를 계산하였다. 본 논문에서는 환승 지하철역을 서울 시내버스 교통망의 환승 버스정류장을 처리한 방법과 같이 표현하여 처리하였다. <그림 1>의 지하철 노선 S1과 S2가 만나는 환승 지하철 N1과 N2를 분리하여 처리한다.
  • 통합 교통망의 평균 접근도와 평균 이동시간이 서울 시내버스 교통망과 수도권 지하철 교통망의 각각의 값들 보다 훨씬 더 좋은 접근성과 더 빠른 이동시간을 보여주었다. 본 연구는 대중교통 승객들이 이용하는 서로 다른 시스템들인 서울 시내버스 시스템과 수도권 지하철 시스템을 통합하여 각 노드의 접근도를 계산해낸 첫 시도이다. 추후 연구과제로는 대용량의 교통카드 트랜잭션 데이터베이스를 처리하는 기법을 적용하여 연도별로 변화하는 통합 교통망의 평균 접근도와 평균 이동시간을 구하여 서울 대도시권의 교통 체계의 용이성과 변화 과정을 분석할 수 있다.
  • 서울 대도시권 통합 교통망의 노드들과 링크들을 그래프로 나타내고 링크들의 가중치는 시간거리 인접 행렬로 표현하면 모든 노드들 사이의 최단 시간거리 행렬은 최단 경로 알고리즘으로 얻어서 각 노드의 접근도를 구할 수 있게 된다. 본 연구는 승객들이 도보로 이동하여 버스정류장에서 지하철역으로 또는 그 반대로 다른 운송수단을 사용할 수 있는 복잡한 통행경로들을 분석할 수 있도록 서울 대도시권 대중교통 체계를 하나의 통합 교통망으로 표현하여 각 노드의 접근도를 계산해낸 첫 시도로서 의미가 매우 크다.
  • , 2011). 본 연구에서는 스마트카드 도입으로 가능해진 대중교통이용자의 실제통행정보를 담은 빅데이터를 활용하여 인구 2천만 명 이상의 서울대도시권에서 전체 통행의 2/3 이상을 차지하는 대중교통체계로 제공되는 시간거리접근성을 산출하는 방법론을 제시하고자한다. 특히 컴퓨터 처리능력의 향상으로 가능해진 버스교통체계와 지하철 교통체계를 결합한 대형 교통망그래프의 결절점 접근도 산출 알고리듬을 제시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
서울 대도시권의 대중교통체계은 어떻게 구성되는가? 서울 대도시권의 대중교통체계는 서울 시내버스와 수도권 지하철로 구성된다. 서울 시내버스 교통망과 수도권 지하철 교통망은 승객들이 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 가장 빠른 방법이나 효과적인 방법으로 서울 시내버스나 지하철을 이용한다.
서울대도시권 대중교통체계의 의의는? 한 도시의 통행흐름과 토지이용패턴 및 공간구조를 정확히 이해하고 효과적인 교통계획이나 도시계획을 수립하려면 도시의 교통망 구조와 이를 통해 연결되는 지점들의 접근성을 정확히 측정하는 작업이 선행 되어야 한다(Hansen, 1959; Stanilov, 2003; Hanson and Giuiano, 2004; Kwan and Weber, 2008). 버스와 지하철이 통합 운영되고 있는 서울대도시권 대중교통체계는 인구 이천만 이상이 거주하며 주요 도시기능들이 집중되어 있는 서울대도시권에서 발생하는 통행 수요의 2/3 이상을 담당하는 주요 통행수단이다. 그러므로 서울대도시권의 특히 대중교통체계로 이동성을 바탕으로 하는 접근성이 중요하다.
스마트카드 시스템은 어떤 정보를 내포하고 있는가? 서울 수도권 지역은 2004년 7월부터 대중교통체계에 스마트카드 시스템이 도입되어 대중교통 이용자의 통행 기록을 담은 교통카드 트랜잭션 데이터베이스를 생성 하고 있다. 한 승객의 교통카드 트랜잭션에는 대중교통을 이용할 때 승차와 하차에 관한 운송수단, 위치정보, 이동시간 등의 정보를 내포하고 있다.
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참고문헌 (17)

  1. 김소연.이금숙, 2006, 시간거리 접근성 카토그램제작 및 접근성 공간구조 분석, 한국경제지리학회지, 9(2), pp.149-166. 

  2. 디지털타임스, 2015, '5분 vs 14초' 지하철 환승 시간 이렇게 많은 차이가...', 경제신문 디지털타임스, 2015년 12월 21일. 

  3. 박종수.이금숙, 2015, 교통카드 빅데이터 기반의 서울 버스 교통망 시간 거리 접근성 산출, 한국경제지리학회지, 18(4), pp.539-555. 

  4. 이금숙, 1998, 지하철 접근성 증가의 공간적 파급효과 산출모형 개발, 한국경제지리학회지, 1(1), pp.137-149. 

  5. Floyd, R. W., 1962, Algorithm 97: Shortest path, Communications of the ACM, 5, p.345. 

  6. Giuliano, G., 2004, Land use impacts of transportation Investments: highway and transit, in Hansen, S. and Giuliano, G., The Geography of Urban Transportation (3rd Edition), pp.237-273, New York: The Guilford Press. 

  7. Hansen, W. G., 1959, How Accessibility Shapes Land Use, Journal of the American Institute of Planners, 25(2), pp.73-76. 

  8. Hanson, S. and Giuiano, G., 2004, The Geography of Urban Transportation (3rd Ed.), New York: The Guilford Press. 

  9. Ingram D. R., 1971, The concept of accessibility: A search for an operational form, Regional Studies, 5, pp.101-107. 

  10. Kwan, M.-P. and Weber, J., 2008, Scale and accessibility: Implications for the analysis of land use-travel interaction, Applied Geography, 28(2), pp.110-123. 

  11. Lakshmanan, T. R., and W. G. Hansen, 1965, A Retail Market Potential Model, Journal of the American Institute of Planners, 31, pp.13-43. 

  12. Lakshmanan, T. R., Anderson, W. P., and Song, Y., 2015, Rise of megalopolis as a Mega Knowledge Region: interactions of transport improvements, globalization, and innovative technologies and organizations, in Nijkamp P., Rose P. and Kourtit K. (eds.) Regional Science Matters: Studies Dedicated to Walter Isard, pp.373-398, Berlin: Springer-Verlag. 

  13. Lee, K. and Lee, H. Y., 1998, A new algorithm for graph-theoretic nodal accessibility measurement, Geographical Analysis, 30(1), pp.1-14. 

  14. Pine, G. H., 1979, Measuring Accessibility: A Review and Proposal, Environment and Planning A, 11, pp.299-312. 

  15. Reggiani, A., 1998, Accessibility, Trade and Location Behaviour: An Introduction, in A. Reggiani(ed.), Accessibility, Trade and Location Behaviour, pp.1-14, Aldershot: Ashgate, 

  16. Reggiani, A., Bucci, P., and Russo, G., 2011, Accessibility and network structure, Networks and Spatial Economics, 11(4), pp.621-641. 

  17. Stanilov, K., 2003, Accessibility and Land Use: The Case of Suburban Seattle, 1960-1990, Regional Studies, 37(8), pp.783-794. 

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