건물분포를 고려한 도시형태의 프랙털(Fractal) 해석

Fractal Analysis of Urban Morphology Considering Distributed Situation of Buildings

본 연구의 목적은 프랙털(fractal)이론을 이용하여 도시공간을 구성하는 요소들의 특성을 반영하면서 도시형태를 정량적으로 측정하여 도시공간구조적 측면에서 그 의미를 알아보고자 하는 것이다. 프랙털이론은 단순히 사물이 공간상에서 차지하는 비율만을 대상으로 하는 밀도와 달리, 도시공간내부에 존재하는 사물들 간의 자기유사성(self-similarity )과 복잡함(complexity )을 양적으로 표현이 가능한 이론이다. 본 연구에서 도시의 형태는 프랙털차원(fractal dimension)으로 계산하여, 이론 적용의 타당성과 실제 도시형태를 비교분석해 보기 위해 도시화가 거의 완성된 북구주시(北九州市)와 지역 대부분이 농지로 구성되어 있는 신궁정(神宮町) 지역을 사례지역으로 하였다. 먼저 GIS 벡터데이터를 레스터데이터로 변환한 다음, 두 사례 지역의 프랙털차원을 계산하였다. 그 결과 북구주지역은 분석면적에 따라 프랙털차원 값에서 차이가 발생하지만, 시전체가 프랙털형상이라고 할 수 있었다. 그러나 신궁정 지역은 프랙털차원의 값이 작아 도시형상이 프랙털이라고 하기 어려운 결과가 도출되었다. 사례연구를 통해 프랙털이론이 도시형태를 정량적으로 측정 가능한 수단임을 알 수 있었으며 또한 구성요소간의 유사성을 반영할 수 있으므로 유사한 도시개발패턴이 이루어지는 경계(예를 들면 도시와 농촌의 경계)를 찾는 데에도 유효하게 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

The purpose of this paper is to conduct an experimental measurement and analysis of cities' morphology. Fractal theory that is an effective tool for evaluating self-similarity and complexity of objects was applied. For the comparative analysis of fractailities and computational verification, two totally different cities in Japan were selected. They are Kitakyushu City, which is a big and fully developed city, and Jinguu Machi of which almost all the area is covered with agricultural land use. After converting vector data to raster data within GIS, fractal dimensions of two cases in Kitakyushu City and one case in Jinguu Machi were calculated. The calculation showed that two parts of Kitakyushu City were already fractal. Jinguu Machi, however, was difficult to find fractality. As a conclusion, fractal was proved to be an useful tool to estimate the shape of cities reflecting their internal spatial structure, that is self-similarity and complexity.