$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

심층신경망 모형을 이용한 서울시 도시공원 및 녹지공간의 열섬저감효과 분석
Analysis of Urban Heat Island (UHI) Alleviating Effect of Urban Parks and Green Space in Seoul Using Deep Neural Network (DNN) Model 원문보기

한국조경학회지 = Journal of Korean institute of landscape architecture, v.48 no.4, 2020년, pp.19 - 28  

김병찬 (서울시립대학교 조경학과) ,  강재우 (서울시립대학교 조경학과) ,  박찬 (서울시립대학교 조경학과) ,  김현진 (서울시립대학교 조경학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

도시화로 인한 도시열섬현상(Urban Heat Island)이 심화되면서 도시차원의 열 관리가 중요한 이슈로 다뤄지고, 도시열섬현완화 방안으로 녹지사업과 환경정책이 시행되고 있고, 도시공원 및 녹지와 열의 관계를 분석하는 다수의 연구가 수행되었다. 하지만 열이라는 특성은 다수의 요인이 복합적으로 얽혀있어 선형적 상관관계를 통한 해석에 한계가 있다. 본 연구는 변수요인들이 다양하고 데이터의 양이 방대하여 기존의 통계분석방식으로는 분석하기 어려운 분야에서 강점을 갖는 심층신경망 모형 방법론을 사용하여 여름철 서울지역의 공원 및 녹지의 열섬저감효과를 평가하는 것을 목표로 연구를 진행하였다. 이를 위해서 Landsat 8 인공위성영상을 활용하여 동시간의 광역적인 데이터를 취득하였고, ArcGis 10.7을 이용하여 서울시를 30m×30m 그리드로 격자화하여, 각 격자에 열섬저감을 측정할 수 있는 환경변수를 구축하였다. Python 3.7과 Keras를 이용하여 심층신경망 모형을 생성하여 지표면 온도와 변수 간의 관계를 분석하였다. 분석 결과, 인공신경망 모형은 높은 설명력을 가지는 것을 확인하였다. 또한 일반적인 연구 결과와 마찬가지로 인접 녹지와의 거리가 가까울수록, 공원면적이 커질수록, 공원의 식생활력도가 높을수록 지표면 온도가 낮아짐을 확인하였다. 식생활력도에 의한 냉각효과가 많이 있는 것을 확인하였고, 일부 선행연구에서 녹지에 인접할수록 0.3℃ ~ 2.3℃ 저감될 수 있는 특성이 나타나고, 공원의 크기가 크면 2℃~3℃ 저감효과가 나타난다는 결과를 보이고 있는데, 본 연구결과와 비교해 보면 도출된 효과가 과대평가되었을 가능성을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 도시열섬현상 완화를 위해 새로운 도시녹지를 조성시 효과적인 녹지 구성을 위한 정보로 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Urban Heat Island (UHI) Effect has intensified due to urbanization and heat management at the urban level is treated as an important issue. Green space improvement projects and environmental policies are being implemented as a way to alleviate Urban Heat Islands. Several studies have been conduc...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 서울시 공원 및 녹지 등을 중심으로 공원 및 녹지의 특성 및 공간적 인접성에 따른 온도저감 효과를 지표면 온도 데이터와 딥러닝 모형의 일종인 심층신경망(DNN: deep neural network)을 이용하여 지표면온도(LST: land surface temperature)와 온도 영향 변수 간의 복합적인 관계를 분석하고, 선행연구의 비교분석을 통해서 각 특성을 논의하였다.
  • 90%로 매우 높은 설명력을 가졌고, 인접 녹지와의 거리가 가까울수록, 공원면적이 커질수록, 공원의 식생활력도가 높을수록 지표온도가 낮아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구는 기존연구방법에서 사용하지 않은 심층신경망이라는 새로운 방법론을 이용하여 도시공원의 열섬저감요인과 열섬현상간의 복합적인 관계해석이 가능토록 하여 보다 해석 가능한 관계를 찾았다는 점에서 의의를 갖는다. 이를 통해 식생활력도에 의한 냉각효과가 가장 큰 것을 확인할 수 있었고, 일부 선행연구에서 면적에 의한 냉각효과는 과대평가되었을 가능성을 확인했다.
  • 즉, 선형함수일수록 중요도가 높게 나타나고, 비선형함수일수록 중요도가 낮게 나타난다. 본 연구에서는 이상치를 제거하지 않은 서울시 전체 데이터와 이상치를 제거한 데이터를 비교하는 동시에 일반적인 이론 및 선행연구에서 도시열섬현상에 영향을 주는 요소들과 일치하는지 확인함으로써 생성한 모형의 적합성을 평가했다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
순열중요도의 경우 선형함수 혹은 비선형함수일수록 중요도는 어떻게 나타나는가? 순열중요도의 경우, 방향성을 갖는 변수는 중요도가 높게 나오고, 방향성을 갖지 않는 변수는 중요도가 낮게 나오는 특성이 있다. 즉, 선형함수일수록 중요도가 높게 나타나고, 비선형함수일수록 중요도가 낮게 나타난다. 본 연구에서는 이상치를 제거하지 않은 서울시 전체 데이터와 이상치를 제거한 데이터를 비교하는 동시에 일반적인 이론 및 선행연구에서 도시열섬현상에 영향을 주는 요소들과 일치하는지 확인함으로써 생성한 모형의 적합성을 평가했다.
순열중요도란 무엇인가? 모형의 적합성을 판단하기 위해 순열 중요도를 사용하였다. 인공신경망 모형에서 독립변수의 중요도를 정확히 측정하기 어려우므로, 순열중요도는 각각의 독립변수가 모형의 성능에 영향을 파악해 간접적으로 독립변수의 중요도를 산정하는 방법이다. 순열중요도의 경우, 방향성을 갖는 변수는 중요도가 높게 나오고, 방향성을 갖지 않는 변수는 중요도가 낮게 나오는 특성이 있다.
도시열섬현상의 원인에는 어떤 것들이 있는가? 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 보고서에 의하면 최근 도시화로 인한 도시 열섬현상(Urban heat island effect)이 국제적으로 심화될 것으로 분석되고 있다. 도시공간의 불투수성 피복의 증대로 인한 지표면 열 수지의 변화, 연료 소비에 따른 인공 열 증가, 오염물질의 방출량 증가, 도시를 덮은 대기오염물질에 의한 온실효과, 고층건물에 의한 환기의 어려움 등이 도시열섬현상의 원인으로 밝혀지고 있다(Yoon, 2012). 도시민의 건강 악화, 도시 폭염으로 인한 피해를 막기 위하여 사용하는 냉방 에너지로 인해 다시 가속되는 열섬현상, 생태계 변화 등이 도시열섬현상으로 인해 발생하는 피해이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (27)

  1. An, M. Y. and S. H. Hong(2015) Relationship between changing vegetation type and temperature in urban forest. Korean Journal of Environment and Ecology 2015(2): 55-55. 

  2. Cha, J. G., E. H. Jung, J. W. Ryu and D. W. Kim(2007) Constructing a green network and wind corridor to alleviate the urban heat-island. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 10(1): 102-112. 

  3. Cheng, X., B. Wei, G. Chen, J. Li and C. Song(2015) Influence of park size and its surrounding urban landscape patterns on the park cooling effect. Journal of Urban Planning and Development 141(3): A4014002. 

  4. Feyisa, G. L., K. Dons and H. Meilby(2014) Efficiency of parks in mitigating urban heat island effect: An example from Addis Ababa. Landscape and Urban Planning 123: 87-95. 

  5. Gallo, K., R. Hale, D. Tarpley, and Y. Yu(2011) Evaluation of the relationship between air and land surface temperature under clearand cloudy-sky conditions. J. Appl. Meteor. Climatol. 50: 767-775. 

  6. Jo, H. G. and T. W. An(2006) Exploring relationships between urban tree plantings and microclimate amelioration. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture 34(5): 70-75. 

  7. Joo, C. H., J. H. Kim and Y. H. Yoon(2014) A study on green space management planning considering urban thermal environment. Journal of Environmental Science International 23(7): 1349-1358. 

  8. Ki, K. S., B. H. Han and J. Y. Hur(2012) A study of factors influencing of temperature according to the land cover and planting structure in the city park - A case study of central park in Bundang gu, Seongnam -. Korean Journal of Environment and Ecology 26(5): 801-811. 

  9. Kim, G. H., Y. G. Lee, J. H. Kim, H. W. Choi and B. J. Kim(2018b) Analysis of the cooling effects in urban green areas using the landsat 8 satellite data. Korean Journal of Remote Sensing 34(2): 167-178. 

  10. Kim, H. S. (2012) The Difference in Temperature according to the Land Coverage and Vegetation Structure of Large-Scale Green Area in Seoul. Master Thesis. University of Seoul. Korea. 

  11. Kim, K. J., D. J. Kim, C. H. Lee and S. I. Lee(2018a) Analysis on influence range of reducing the surface temperature and building energy consumption by urban park size and shape. Journal of the Korean Regional Development Association 30(2): 155-176. 

  12. Kim, M. K., S. P. Kim, N. H. Kim and H. G. Sohn(2014) Urbanization and urban heat island analysis using landsat imagery: Sejong city as a case study. Journal of the Korean Society of Civil Engineers 34(3): 1033-1041. 

  13. Kim, S. J. and S. Y. Lee(2008) A study on the determining model of office rents -Based on multiple regression and artificial neural networks-. Journal of the Korean Regional Science Association 24(2): 3-26. 

  14. Kim, T. H. and H. K. Hong(2004) A study on apartment price models using regression model and neural network model. Korea Research Institute for Human Settlements 43: 183-200. 

  15. Ko, Y. J., K. H. Cho and W. C. Kim(2019) Analysis of environmental equity of green space services in Seoul -The case of Jung-gu, Seongdong-gu and Dongdaemun-gu-. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture 47(2): 100-116. 

  16. Kong, F., H. Yin, P. James, L. R. Hutyra and H. S. He(2014) Effects of spatial pattern of greenspace on urban cooling in a large metropolitan area of eastern China. Landscape and Urban Planning 128: 35-47. 

  17. Koo, S., G. S. Jung and H. H. Yoo(2011) Analysis of correlation between urban temperature and NDVI of landsat imagery. The Korean Society for Geo-Spatial Information System 2011(5): 181-182. 

  18. Lee, W. S., S. G. Jung, K. H. Park and K. T. Kim(2010). Analysis of urban thermal environment for environment-friendly spatial plan. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 13(1): 142-154. 

  19. Lin, W., T. Yu, X. Chang, W. Wu and Y. Zhang(2015) Calculating cooling extents of green parks using remote sensing: Method and test. Landscape and Urban Planning 134: 66-75. 

  20. Oh, K. S. and J. J. Hong(2005) The relationship between urban spatial elements and the urban heat island effect. Journal of The Urban Design Institute of Korea 6(1): 47-63. 

  21. Park, J. H. and G. H. Cho(2016a) Influence of park size on the park cooling effect - Focused on Ilsan new town in Korea -. Journal of Korea Planning Association 51(5): 247-261. 

  22. Park, J. H. and G. H. Cho(2016b) Examining the association between physical characteristics of green space and land surface temperature: A case study of Ulsan, Korea. Sustainability 8(8): 777. 

  23. Park, S. K., S. M. Jo, C. J. Hyun, H. Y. Kong, S. H. Kim and Y. K. Shin(2017). Air temperature modification of an urban neighborhood park in summer - Hyowon Park, Suwon-si, Gyeonggi-do -. Journal of Environmental Science International 26(9): 1057-1072. 

  24. Piao, Y. (2017) Analysis of Relationship between Green Space Distribution and Temperature in Cheongju Using Landsat Data. Master Thesis. Korea National University of Education. Korea. 

  25. Yoon, G. H. (2012) A Study on Apartment Housing Model Development for Mitigation of Urban Heat Island Effect. Master Thesis. ChungAng University. Korea. 

  26. Yoon, M. H. and T. M. Ahn(2009). An application of satellite image analysis to visualize the effects of urban green areas on temperature. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture 37(3): 46-53. 

  27. Yun, H. C., M. K. Kim and K. Y. Jung(2013) Analysis of temperature change by forest growth for mitigation of the urban heat island. Journal of the Korean Society of Surveying Geodesy Photogrammetry and Cartography 31(2): 143-150. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로