Analysis on the Korean Highway in 2011 and 2017 Using Algorithms of Accessibility indices

접근성 지표의 알고리즘을 이용한 2011년과 2017년의 우리나라 고속도로 분석

Abstract

This paper proposes new algorithms of accessibility indices to analyze the connectivity of the Korean highway network. First of all, we find a transportation network that presents Korea's highway network in graphs in 2011 and 2017. And we analyze and compare the nation's highway network in 2011 and 2017 using concepts such as associated number, the relative distance, the accessibility, the degree of connectivity, the index of dispersion, the diameter of graph theory. To do this, an algorithm is presented which can easily obtain various accessibility indices from a given transportation network. Using the simulation results of this study, we can find city that is the center of traffic in the highway transportation network. In addition, cities that are included in the network but are relatively underdeveloped can be found and used as basic data for enhancing the connectivity of the nationwide traffic in the future. Moreover, the proposed algorithms of accessibility indices, which are modeled on highway transport networks, can help identify the accessibility space structure of each city and provide criteria for efficient and reasonable selection of alternatives in various regional planning processes, including transportation.

본 논문에서는 우리나라 고속도로의 교통망의 연결성을 분석하기 위하여 새로운 접근성 지표의 알고리즘을 제안한다. 먼저 2011년과 2017년 우리나라의 고속도로 교통망을 그래프로 나타낸 운송네트워크를 구한다. 그리고 그래프 이론의 연결수, 비교거리, 접근지표, 연결도, 산포지수, 지름 등의 개념을 이용하여 2011년과 2017년 우리나라의 고속도로 교통망을 분석하고 비교한다. 이를 위하여 주어진 운송네트워크로부터 다양한 접근성 지표를 쉽게 얻을 수 있는 알고리즘을 제시한다. 본 연구의 시뮬레이션 결과를 이용하여 고속도로의 운송네트워크에서 교통의 중심이 되는 도시를 찾을 수 있다. 또 네트워크에는 편입되어 있지만 상대적으로 교통이 낙후된 도시를 찾아, 향후 전국의 교통의 연결성을 높이는 기초자료로 사용할 수 있도록 한다. 더욱이 고속도로 교통망을 모델로 하는 접근성 지표의 알고리즘을 제안하면 각 도시들의 접근성 공간구조를 파악할 수 있고, 교통을 포함한 각종 지역계획과정에서 효율적이고 합리적인 대안선정을 위한 기준을 제공할 수 있을 것이다.

Fig. 1. Transportation networks in 2011 and 2017³⁾

Fig. 2. Connected matrices in 2011 and 2017

Table 1. Vertices and Cities in 2011 and 2017¹⁾

Table 2. Simulation Step for Transportation matrix and Accessibility in 2017 by using Mathematica

Table 3. Simulation Step for Relative distance and Associated number in 2017 by using Mathematica

Table 4. Associated number, Relative distance and Accessibility in 2011

Table 5. Associated number, Relative distance and Accessibility in 2017

Table 6. Mean, Variance and Standard deviation for Accessibility Indices of Transportation network7)