[논문]UAV와 ENVI-met을 활용한 공간 유형별 열환경 특성 분석

김성현; 박경훈; 이수아; 송봉근

doi:10.11108/kagis.2022.25.1.028

UAV와 ENVI-met을 활용한 공간 유형별 열환경 특성 분석
Analysis of Thermal Environment Characteristics by Spatial Type using UAV and ENVI-met 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.25 no.1, 2022년, pp.28 - 43

김성현 (창원대학교 스마트환경에너지공학협동과정) , 박경훈 (창원대학교 토목환경화공융합공학부) , 이수아 (창원대학교 환경공학과) , 송봉근 (창원대학교 산업기술연구원)

초록
AI-Helper

본 연구는 창원시 도시지역 내 공원을 대상으로 UAV 영상 기반 물리적 공간 유형을 분류하고, ENVI-met 열 쾌적성 결과와의 비교를 통해 물리적 공간 유형에 따른 열 쾌적성 특성을 분석하였다. 물리적 공간 유형은 UAV 기반 NDVI, SVF 특성에 따라 4개 유형으로 분류하였다. ENVI-met 열 쾌적성 결과는 수목 밀집지역의 T_MRT가 그 외 지역보다 최대 30℃ 이상의 차이를 보였으며, 오후 시간대 중에서는 수목 밀집지역과 다른 지역의 T_MRT 차이가 16시에 19.6℃로 가장 큰 것으로 나타났다. UAV 기반 물리적 공간 유형과 시간대별 열 쾌적성 특성 분석결과 NDVI가 높고, SVF가 높은 공간 유형에 대해 UAV 활용 시 시간대별 열 쾌적성 변화 패턴과 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였으나, 수목 및 인공 구조물 등이 밀집된 지역에 대해서는 상대적으로 UAV 기반 물리적 환경 유형과 상관관계가 낮은 것으로 나타났다. 결론적으로 개활지 및 식생으로 이루어진 공간 유형에 대해 UAV 영상 기반 열 쾌적성 분포 파악 가능성을 확인하였으며, 수목 인접지역이 개활지보다 열적으로 쾌적한 것으로 도출되었다. 따라서, 도시계획 단계에서 개활 공간은 잔디 및 수목 등 자연피복재질을 고려하여 조성할 필요가 있으며, 인공피복재질 활용 시 수목, 건물과의 인접성 등을 고려한 공간계획이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 향후 지상LiDAR 및 현장 측정 기반 UAV 영상 보정을 통해 신속·정확한 도시기후 현상 규명 및 열 쾌적성을 고려한 도시계획 수립이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study classified UAV image-based physical spatial types for parks in urban areas of Changwon City and analyzed thermal comfort characteristics according to physical spatial types by comparing them with ENVI-met thermal comfort results. Physical spatial types were classified into four types according to UAV-based NDVI and SVF characteristics. As a result of ENVI-met thermal comfort, the TMRT difference between the tree-dense area and other areas was up to 30℃ or more, and it was 19. 6℃ at 16:00, which was the largest during the afternoon. As a result of analyzing UAV-based physical spatial types and thermal comfort characteristics by time period, it was confirmed that the physical spatial types with high NDVI and high SVF showed a similar to thermal comfort change patterns by time when using UAV, and the physical spatial types with dense trees and artificial structures showed a low correlation to thermal comfort change patterns by time when using UAV. In conclusion, the possibility of identifying the distribution of thermal comfort based on UAV images was confirmed for the spatial type consisting of open and vegetation, and the area adjacent to the trees was found to be more thermally pleasant than the open area. Therefore, in the urban planning stage, it is necessary to create an open space in consideration of natural covering materials such as grass and trees, and when using artificial covering materials, it is judged that spatial planning should be done considering the proximity to trees and buildings. In the future, it is judged that it will be possible to quickly and accurately identify urban climate phenomena and establish urban planning considering thermal comfort through ground LIDAR and In-situ measurement-based UAV image correction.

주제어

표/그림 (15)

그림 FIGURE 1. Study sites
표 TABLE 1. Equipment used to collect data
표 TABLE 2. ENVI-met modeling condition
그림 FIGURE 2. IN file of ENVI-met modeling
그림 FIGURE 4. Results of inertia analysis
그림 FIGURE 3. Results of UAV imagery
그림 FIGURE 5. Results of K-means clustering based on NDVI-SVF
그림 FIGURE 6. Box plot of NDVI and SVF by each clusters
그림 FIGURE 7. Physical spatial types characteristics by each clusters
그림 FIGURE 8. TMRT distribution of ENVI-met by time
표 TABLE 3. TMRT characteristics of tree dense and other areas
그림 FIGURE 9. T_MRT characteristics by cluster type over time
표 TABLE 4. TMRT and physical characteristics by cluster type
그림 FIGURE 10. Scatter plot between physical spatial factors (NDVI and SVF) and T_MRT
그림 FIGURE 11. Distribution of areas with low kernel density

참고문헌 (35)

An, S.M., Son, H.G., Lee, K.S and Yi, C.Y. 2016. A study of the urban tree canopy mean radiant temperature mitigation estimation. Journal of KILA 44(1):93-106.
Ambrosini, D., Galli, G., Mancini, B., Nardi, I and Sfarra S. 2014. Evaluating mitigation effects of urban heat islands in a historical small center with the ENVI-Met® climate model. Sustainability 6(10):7013-7029.

상세보기
ASHRAE, A. H. 2001. Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlant.
Changwon-si, 2021. Changwon city urban biotope maps and wind road creation plan service pp.251-266.
Dimitrov, S., Georgiev G., Georgieva M., Gluschkova, M., Chepisheva V., Mirchev, P and Zhiyanski, M. 2018. Integrated assessment of urban green infrastructure condition in Karlovo urban area by in-situ observations and remote sensing. One Ecosytem. 3:e21610 doi: 10.3897/oneeco.3.e21610.

상세보기
Gaitani, N., Burud, I., Thiis, T and Santamouris, M. 2017. High-resolution spectral mapping of urban thermal properties with unmanned aerial vehicles. Build. Environ. 121:215-224.

상세보기
Hong, J.W., Hong, J.K., Lee, S.E and Lee, J.W. 2013. Spatial distribution of urban heat island based on local climate zone of automatic weather station in Seoul metropolitan area. Atmosphere. Korean Meteorological Society 23(4):413-424.
Kang, D.I., Moon, H.G., Sung, S.Y and Cha, J.G. 2018. Applicability of UAV in urban thermal environment analysis. J. KILA 46(2):52-61.
Kelly, J., Kljun, N., Olsson, P.-O., Mihai, L., Liljeblad, B., Weslien, P., Klemedtsson, L and Eklundh, L. 2019. Challenges and best practices for deriving temperature data from an uncalibrated UAV thermal infrared camera. Remote Sensing 11, 567.

상세보기
Kim, H.J., Kim, J.Y and Kim, Y.I. 2019. A study on the object-based building extraction using UAV imagery. The Korea Society For GeospatIal Information System 27(4): 21-28.

상세보기
Kim, K.H., Kang Y.E., Son, S.W., Kim and D.W., Yu, J.J. 2020. A study on the spatial strategies in response to heat waves through analyzing urban thermal environment by UAV: based on the urban regeneration project in Yeongdo-gu, Busan. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 9(1):191-203.

상세보기
Loughner, C.P., Allen, D.J., Zhang, D.L., Pickering, K.E., Dickerson, R.R and Landry, L. 2012. Roles of urban tree canopy and buildings in urban heat island effects: parameterization and preliminary results. Journal of Applied Meteorology and Climatology 51(10):1775-1793.

상세보기
Lee, H.J., Cho, S.S., Kang, M.S., Kim, J., Lee, H.T., Lee, M.S., Jeon, J.Y., Yi, C.Y., Janicke, B., Cho, C.B., Kim, R.K., Kim, B.K and Kim, H.S. 2018. The quantitative analysis of cooling effect by urban forests in summer. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 20(1):73-87.

원문보기 상세보기
Lee, W.S., Gwak, H.G., Jung, S.G and Park, K.H. 2007. An assessment of urban amenity using physical environmental factors. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 10(1):169-182.
Lee, W.S., Jung, S.G., Park, K.H and Kim, K.T. 2010. Analysis of urban thermal environment for environment-friendly spatial plan. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 13(1):142-154.

원문보기 상세보기
Mun, H.S., Song, B.G., Seo, K.H., Kim, T.H and Park, K.H. 2020. Analysis of PM2.5 distribution contribution using GIS spatial Interpolation - focused on Changwon-si urban area -. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 23(2): 1-20.

원문보기 상세보기
Ng, E., Chen, L., Yang Y and Yuan, C. 2012. A study on the cooling effects of greening in a high-density city: an experience from Hong Kong, Building and Environment, 47:256-271.

상세보기
Naughton, J and McDonald, W. 2019. Evaluating the variability of urban land surface temperatures using drone observations. Remote Sensing 11, 1722.

상세보기
Oke, T.R. 1981. Canyon geometry and the nocturnal urban heat island: comparison of scale model and field observations. Journal of Climatology 1(3):237-254.

상세보기
Oke, T.R. 1987. Boundary layer climates (2nd). London. Methuen. pp.1-10.
Oke, T.R. 2004. Initial guidance to obtain representative meteorological observations at urban sites. Geneva: World Meteorological Organization 81.
Panagiotis, T.N., Emmanuel, V., Marina-Panagiota P.N., Charalampopoulos, I and Matzarakis, A. 2017. Assessment of continuous sky view factor based on ultra-high resolution natural colour images acquired by remotely piloted airborne systems for applications in an urban area of Athens. International Journal of Remote Sensing 38(20):5814-5829.

상세보기
Park, S.K. 2013. A way for creating human bioclimatic maps using human thermal sensation (comfort) and applying the maps to urban and landscape planning and design. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture 41(1):21-33.

원문보기 상세보기
Park, J.C., Lee, J.S., Suk, A.S and Kim, M.K. 2013. Correlation between urbanization rate in local scale and extreme climate indices. Journal of climate research 8(3): 185-201.

상세보기
Park, J.E., Heo, B.Y and Yun Sunwoo, Y. 2016. A study on human damage due to heat wave by region, Journal of Korean Society of Hazard Mitigation. doi: 10.9798/kosham.2016.16.1.103.

원문보기 상세보기
Rouse, J.W., R.H. Haas, J.A. Schell and G.W. Deering. 1973. Monitoring vegetation systems in the great plains with ERTS. Third ERTS Symposium 1:309-317.
Song, B.G and Park, K.H. 2011. The classification of spatial patterns considering formation parameters of urban climate - The case of Changwon city, South Korea-. Journal of environmental impact assessment 20(3):299-311.

원문보기 상세보기
Song, B.G and Park, K.H. 2013. Air ventilation evaluation at nighttime for the construction of wind corridor in urban area. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 16(2):16-29.

원문보기 상세보기
Song, B.G., Park, K.H and Jung, S.G. 2014. Validation of ENVI-met model with In situ measurements considering spatial characteristics of land use yypes. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, 17(2):156-172.

원문보기 상세보기
Song, B.G and Park, K.H. 2019. A study on the relationship between land cover type and urban temperature - focused on Gimhae city -. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 22(2):65-81.

원문보기 상세보기
Song, B.G and Park, K.H. 2020. Verification of accuracy of unmanned aerial vehicle (UAV) land surface temperature images using in-situ data. Remote Sensing 12(2): 288.

상세보기
Stewart, I.D and Oke, T.R. 2012. Local climate zones for urban temperature studies. The Bulletin of the American Meteorological Society 93(12):1879-1900.

상세보기
Tsoka S., Tsikaloudaki, A and Theodosiou, T. 2018. Analyzing the ENVI-met microclimate model's performance and assessing cool materials and urban vegetation applications-a review. Sustainable Cities and Society, DOI:10.1016/J.SCS.2018.08.009.

상세보기
Wang, M., Chang, H.C., Merrick, J.R and Amati, M. 2016. Assessment of solar radiation reduction from urban forests on buildings along highway corridors in Sydney. Urban Forestry & Urban Greening 15:225-235.

상세보기
Yeo, I.A., Yee, J.J and Yoon, S.W. 2010. An analysis of urban temperature and air-conditioning energy characteristics by eco-friendly urban planning. Journal of the Architectural Institute of Korea (JAIK), 26(2):255-265.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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