• 제목/요약/키워드: 공간가중회귀모형

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하도홍수추적 모형과 랜덤포레스트 회귀를 이용한 침수양상 분석 (Inundation Pattern Analysis by Applying Flood Routing Model with Random Forest Regression)

  • 김현일;김병현;한건연
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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    • pp.398-398
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    • 2020
  • 대도시 상류부에 위치한 댐의 과도한 방류 또는 급작스러운 붕괴는 대규모의 인명 또는 재산피해를 야기할 수 있으며, 다양한 댐 유입량 조건에 따른 침수양상을 파악하는 것은 수재해 대응능력 향상에 필수적이다. 그러나 다양한 과다한 댐 방류 또는 붕괴유량에 따른 침수 범위는 도시의 내수침수와 달리 매우 넓은 지형조건을 고려하며 침수 범위가 광범위하게 나타날 수 있다. 이는 다양한 댐 유입량 조건에 따른 침수 지도를 생성 및 파악하는데 어려움을 가중시키며, 특히 댐 운영에 따른 침수양상을 실시간으로 파악하는데 어려움을 가중시킨다. 본 연구에서는 저빈도부터 PMF(Probable Maximum Flood) 조건까지의 다양한 댐 유입량자료를 바탕으로, 1차원 하천홍수해석을 실시하였다. 연구 대상으로 팔당댐에 대한 댐 해석을 실시하였으며, 팔당댐 하류에 위치한 서울시에 대한 영향을 분석하였다. 1차원 해석 결과로 산정되는 각하도 단면 별 홍수위자료와 GIS을 연계하여 다양한 발생빈도를 나타내는 유입량에 대한 침수지도를 생성하였으며, 기존에 제시된 발생빈도에 따른 침수지도 외에 임의 빈도의 침수지도를 실시간으로 생성할 수 있는 랜덤포레스트 회귀 모형을 구축하였다. 위의 과정들을 통해 다양한 유입량 조건에 따른 연구대상 지역에서의 침수예상도를 분석할 수 있었으며, 서울시 전반적으로 나타날 수 있는 침수심의 공간적 분포를 파악할 수 있었다. 주어진 침수 지도를 이용하여 서울시에 대한 인구 및 건축물의 경제적 가치 자료를 이용하여 추가적인 홍수 위험도 분석이 가능할 것으로 보이며, 임의 빈도에 대하여 실시간으로 침수를 예측할 수 있는 랜덤포레스트와 연계할 수 있다. 제시된 방법론은 댐의 과다한 방류량과 붕괴 현상을 재현하며, 도시의 수재해 대응능력 향상을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

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일별 국지기온 결정에 미치는 관측지점 표고영향의 계절변동 (Seasonal Trend of Elevation Effect on Daily Air Temperature in Korea)

  • 윤진일;최재연;안재훈
    • 한국농림기상학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.96-104
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    • 2001
  • 작물모형 등 생태계 관리용 의사지원수단의 적용공간이 점 단위에서 지역규모로 확대되는 추세에 따라 이들 모형의 구동변수로 가장 널리 이용되는 일 최고 및 최저기온 공간변이의 정확한 추정이 요구된다. 특히 고도변이가 심하고 지형이 복잡한 우리나라의 경우 국지기온의 결정인자가 다양하여 단순한 기존의 공간내삽기법을 개선할 필요성이 더욱 절실하다. 본 연구에서는 해발고도에 따른 일별 기온 변화양상을 분석하여 계절별 기온감율을 결정하고 이를 이용한 기온 공간내삽방법에 의해 일 최고 및 최저기온을 추정하여 그 추정오차를 기존 방법과 비교하였다. 먼저 기상청 63개 표준관측소에서 수집된 1999년 한 해 동안의 일 최고, 최저기온 값을 이들 관측지점의 위도, 경도, 해안 거리 및 표고에 회귀시켜 최적모형을 작성하고, 이 모형의 표고 편회귀계수를 기온감율로 간주하였다. 이 기온감율의 계절변동을 주기함수화 하여 거리가중에 의한 내삽과정에 표고편차의 영향을 추가하였다. 기상청 자동기상관측소 267개 지점에 이 방법을 적용하여 2000년 1월, 5월, 8월의 임의 날짜 최고 및 최저기온을 추정하고 이를 기존의 방법에 의해 추정된 결과와 비교한 결과, 오차평균, 절대오차평균, 그리고 평방근 오차평균 측면에서 연중 지속적인 개선효과를 보였다. 이 방법은 적용이 간편하고 추정간의 신뢰도가 높아 기존의 거리가중법이나 연평균 기온감율 적용법을 대신하여 하루 단위의 시간규모와 1km 이상 수 km 단위의 공간규모에서 실용적인 기온변이 추정법으로 사용할 수 있다.

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토지이용과 지형이 수질에 미치는 영향의 공간적 변동성에 관한 연구 - 금강 권역을 중심으로 (Spatial Variation in Land Use and Topographic Effects on Water Quality at the Geum River Watershed)

  • 박세린;최관모;이상우
    • 생태와환경
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    • 제52권2호
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    • pp.94-104
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    • 2019
  • 본 연구는 금강 권역을 대상으로 일반최소자승법(OLS)과 공간지리 가중회귀모형(GWR)을 적용하여 유역 내 토지이용과 지형적 특성이 BOD, DO, TN, TP을 포함한 수질에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 일반적으로 OLS는 변수 간의 관계가 균일하다는 가정에 기초하고 있으며, 지역적인 변화를 고려하지 않는다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 변수 간의 관계가 지역적으로 다르게 나타나는 것을 검증하기 위해 GWR을 이용하여 분석하였다. 종속변수인 총 4개의 수질 측정 항목(BOD, DO, TN, TP)과 독립변수인 토지이용 비율(도시, 농업 및 산림지역) 및 지형(고도, 평균 경사)에 대하여 OLS와 GWR 모형을 각각 추정하고, 비교하였다. GWR 모형의 $R^2$와 회귀계수 값의 기초 통계량을 분석한 결과, 공간적으로 큰 변동성이 있는 것으로 나타났다. 즉, 토지이용과 지형이 수질에 미치는 영향이 지역에 따라 균일하지 않은(non-stationarity) 것을 보여준다. 또한 OLS와 GWR 모형의 $R^2$, AICc, Moran's I 지수를 비교하였을 때, 대부분 GWR 모형이 OLS 모형에 비하여 우수한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 수질 및 유역 관리를 위한 토지이용 계획 수립 등의 정책적 근거로 활용될 수 있다.

인공지능과 국토정보를 활용한 노인복지 취약지구 추출방법에 관한 연구 (A Study on the Methodology of Extracting the vulnerable districts of the Aged Welfare Using Artificial Intelligence and Geospatial Information)

  • 박지만;조두영;이상선;이민섭;남한식;양혜림
    • 지적과 국토정보
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    • 제48권1호
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    • pp.169-186
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    • 2018
  • 급속한 고령화 사회에서 노인인구가 갖는 사회적 영향력은 더욱 가속화될 것이다. 본 연구에서는 인공지능 방법론 중 머신러닝, 인공신경망, 국토정보 분석을 통해 노인복지 취약지구를 추출하는 방법론을 정립하는데 목적을 두었다. 분석방향 정립을 위해 65세 이상 노인, 공무원, 노인복지 시설물 담당자와 인터뷰 후 방향을 설정하였다. 경기도 용인시를 대상으로 500 m 공간단위 벡터 기반 격자에 15분 이내 지리적 거리 수용력, 노인복지 향유도, 공시지가, 이동통신 기반 노인활동을 지표로 설정하였다. 10단계 군집형성 후 모의학습 결과 RBF 커널 알고리즘을 활용한 머신러닝 서포트 벡터머신에서 83.2%의 예측정확도가 나타났다. 그리고 역전파 알고리즘을 활용한 인공신경망에서 높은 상관성 결과(0.63)가 나타났다. 변수간 공간적 자기상관성을 분석하기 위해 지리적 가중회귀분석을 수행했다. 분석결과 결정계수가 70.1%로 모형으로 나타나 설명력이 우수한 것으로 나타났다. 변수의 공간적 이상값 여부와 분포패턴을 검토하기 위해 국지적인 공간적 자기상관성 지수인 Moran's I 계수와 Getis-Ord Gi 계수를 분석하였다. 분석결과 용인시 신도시인 수지 기흥구에서 노인복지 취약지구가 발생하는 특성을 보였다. 본 연구의 인공지능 모의방법과 국토정보 분석의 연계는 최근 정부의 지역여건을 고려한 노인복지 불균형을 해결하는데 활용될 수 있을 것이다.

GWR모델 이용한 수원시 일반버스노선 최적화에 관한 연구 (A Study on the Optimization of Suwon City Bus Route using GWR Model)

  • 박철규;조성길
    • 대한공간정보학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.41-46
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    • 2014
  • 버스노선은 수요에 대응하여 탄력적인 노선조정이 가능하다. 다만 버스의 노선 조정은 다음과 같은 문제점의 해결이 선행되어져야한다. 첫 번째, 현재 버스 노선 배정의 가장 큰 문제점은 버스의 이용현황을 적절히 고려하지 못한 점, 중복노선 문제 등 수요에 대비한 공급의 불균형을 들 수 있다. 두 번째, 버스이용은 지리적 공간 내에서 일어나는 상호작용 있어서 동단위로 교통 수요를 예측함으로써 교통 수요가 세분화 되지 못한 문제점이 있다. 이러한 문제점들의 해결방안으로 GIS-T Data 및 지리적 가중 회귀분석을 통한 버스 정류장, 버스 노선의 버스 잠재 수요를 파악하고 공급 현황을 분석하여 버스의 수요와 공급의 균형여부를 파악함으로써 효율적 버스 노선을 구축할 필요가 있다. GWR모델을 이용하여 공간적 수요관계를 도출하였다. 공간효과를 고려한 GWR모델을 통해 SCD와 BIS data 이용한 버스 수요를 예측하고 공급과 비교하여 공급 부족을 파악하였다. 전체노선의 노선 과잉지과 부족지역을 파악하였다. 이를 통해서 추가 노선배정이 필요한 곳을 분석하여 버스 최적화를 도모와 GIS의 장점인 시각화를 시도하였다.

사업체 폐업 요인의 영향력 추정 및 지역적 편차 탐색에 관한 연구: 충남지역을 사례로 (The study on estimating the coefficients of factors affecting business closure and exploring their geographic variations: The case of Chungnam Province)

  • 이경주;임준홍
    • 토지주택연구
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    • 제11권1호
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    • pp.79-86
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    • 2020
  • The number of business closure is one of key indicators diagnosing the status of local economy. The increases in closure are attributed to various endogenous/exogenous factors such as decreases in sales of stores, decline of local market, deterioration of global financial condition, but it is not trivial task to figure out the cause and effect mechanism among variables. The effects of those factors are expected to show geographical variations, which the empirical analysis results in this study presented. As such, the objective of this study is to estimate the effects of variables on increase in the number of business closure and examine the distributional properties of the geographic variations of the effects among spatial units of analysis. To this end, GWR (Geographically Weighted Regression) model was utilized to draw empirical analysis outcomes. It is expected that the outcomes of the sort in this research may be useful in aiding decision-making process of drafting locality-specific policies and/or deciding where to prioritize the limited public resources available.

도로네트워크 특성과 차대사람 사고발생 빈도간의 관련성 분석 : 서울시를 사례로 (Effects of Road Networks on Vehicle-Pedestrian Crashes in Seoul)

  • 박세현;고승영;김동규;박호철
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.18-35
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    • 2020
  • 차대사람 사고는 인적 요인, 차량 요인, 도로 환경적 요인 등 다양한 요인이 복합적으로 작용하여 발생한다. 도로 환경적 요인은 차대사람 사고 발생에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며 인적 요인과 차량 요인에 비해 대책 수립이 용이하여 분석 결과의 활용성이 높다. 도로 환경적 요인 중 도로 네트워크 특성은 운전자와 보행자의 행태에 영향을 미치며 두 이동체 간 상충 특성에 관여하여 사고를 발생시킨다. 서울시와 같은 대도시는 지역별 도로 네트워크 형태가 상이하여 사고 모형 구축 시 지역별 특성을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 도로 네트워크 특성을 반영하기 위해 도로의 위계, 교차로 밀도, 교차로 특성을 변수로 반영하였다. 또한, 공간가중 포아송회귀모형을 사용하여 지역별 차대사람 사고에 대한 도로 네트워크의 영향을 분석하였다. 분석 결과, 도로 네트워크 특성에 따른 사고발생 영향이 유사한 행정동 집단을 선별할 수 있었다. 결과를 바탕으로 지역별 도로 네트워크 특성에 따른 운전자와 보행자의 상충 특성을 검토하고 지역별 개선점을 제시할 수 있었다.

공간가중회귀 모형을 이용한 서울시 에너지 소비에 따른 이산화탄소 배출 분석 (Spatial Pattern Analysis of CO2 Emission in Seoul Metropolitan City Based on a Geographically Weighted Regression)

  • 김동하;강기연;손소영
    • 대한산업공학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.96-111
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    • 2016
  • Effort to reduce energy consumptions or CO2 emissions is global trend. To follow this trend, spatial studies related to characteristics affecting energy consumptions or CO2 emissions have been conducted, but only with the focus on spatial dependence, not on spatial heterogeneity. The aim of this study is to investigate spatial heterogeneity patterns of CO2 emission based on socio-economic factors, land-use characteristics and traffic infrastructure of Seoul city. Geographically Weighted Regression (GWR) analysis was performed with 423 administrative district data in Seoul. The results suggest that population and employment densities, road density and railway length in most districts are found to have positive impact on the CO2 emissions. Residential and green area densities also have the highest positive impact on CO2 emissions in most districts of Gangnam-gu. The resulting model can be used to identify the spatial patterns of CO2 emissions at district level in Seoul. Eventually it can contribute to local energy policy and planning of metropolitan area.

GWR을 활용한 NDVI와 지형·태양광도의 상관성 평가 : 금강산 지역을 사례로 (Exploring NDVI Gradient Varying Across Landform and Solar Intensity using GWR: a Case Study of Mt. Geumgang in North Korea)

  • 김준우;엄정섭
    • 대한공간정보학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.73-81
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    • 2013
  • 식생의 분포와 지형 태양광도의 상관성을 규명하는 것은 공간적 이질성을 내포하는 공간데이터의 분석이지만 기존의 많은 선형모델들은 이들 데이터가 갖는 공간적 특성을 고려하지 못하고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 금강산을 대상으로 식생분포를 정량적으로 나타내는 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)와 일사량, 일조시간, 고도, 경사에 대하여 지리가중회귀분석(GWR : Geographically Weighted Regression)을 실시하였다. GWR 은 전역적 모형인 OLS(Ordinary Least Squares)에 비해 모형의 설명력과 적합성이 확연히 높아졌으며, 잔차의 공간적 자기상관성 또한 해소된 것으로 나타났다. OLS 분석결과는 NDVI에 미치는 지형 태양광도의 영향력을 연구지역에서 단일하게 추정하였으나, GWR은 각 인자가 NDVI에 미치는 영향력을 국지적으로 보다 세밀하게 추정하여 공간단위에 따른 각 인자의 영향력을 보다 확연히 나타내었다. 국지적 차원에서 추정된 NDVI와 지형 태양광도의 상관성은 식생분포를 조사하는 과정에서 보다 객관적이고 세밀한 분석을 위한 중요한 참고자료로 사용될 수 있을 것이다.

1인 가구 성인 남성 문제음주의 지역 간 변이요인에 관한 연구: 지리적 가중회귀모형을 이용하여 (Determinants of Problem Drinking by Regional Variation among Adult Males in Single-Person Households: Geographically Weighted Regression Model Analysis)

  • 안중근;최희승;김지우
    • 대한간호학회지
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    • 제53권1호
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    • pp.101-114
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    • 2023
  • Purpose: This study aimed to identify regional differences in problem drinking among adult males in single-person households and predict the determinants. Methods: This study used data from the 2019 Community Health Survey. Geographically weighted regression analysis was performed on 8,625 adult males in single-person households who had been consuming alcohol for the past year. The Si-Gun-Gu was selected as the spatial unit. Results: The top 10 regions for problem drinking among adult males in single-person households were located in the Jeju-do and Jeollanam-do areas near the southern coast, whereas the bottom 10 regions were located in the Incheon and northern Gyeonggi-do areas. Smoking, economic activity, and educational level were common factors affecting problem drinking among this population. Among the determinants of regional disparities in problem drinking among adult males in single-person households, personal factors included age, smoking, depression level, economic activity, educational level, and leisure activity, while regional factors included population and karaoke venue ratio. Conclusion: Problem drinking among adult males in single-person households varies by region, and the variables affecting each particular area differ. Therefore, it is necessary to develop interventions tailored to individuals and regions that reflect the characteristics of each region by prioritizing smoking, economic activity, and educational level as the common factors.