주성분 분석은 통계학 뿐만 아니라 기상학에서 널리 사용되는 방법론이며, 고차원 자료에 대한 차원축소 역할 뿐만아니라 기상자료에서의 의미있는 패턴을 찾아내기 위해 사용되는 방법론이다. 또한 주성분분석에 기반을 둔 주성분 회귀분석 방법론은 기후예측이 가능하므로 미래 시점의 기후값 예측에 사용될 수 있다. 본 논문에서는 Wang과 Huang (2016) 논문에서 제안한 제한된 공간 주성분 분석을 기반으로 한 주성분 회귀분석 방법론을 개발하였다. 이를 시뮬레이션을 통하여 확인하였고, 실제 자료인 동아시아 지역 온도예측에 적용하여 기존의 주성분 회귀분석 예측 값에 비해 예측력이 높아짐을 확인하였다.
역학 분야에서 질병 자료들은 종종 시간과 공간에 따라 축적되고, 경우에 따라서는 이들 자료의 시간과 공간 상관성이 복잡한 경우가 존재한다. 이런 공간과 시간의 복잡한 상관구조 때문에, 질병 자료를 분석하기 위하여 최근에 베이지안 공간시간 분석 방법에 관한 연구가 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 이런 공간시간 상관성이 있는 질병 자료를 분석하기 위한 공간시간 모델링에 관한 기본적인 개념을 소개하고, 베이지안 공간시간 모형들에 관해 소개하였다. 그리고, 국내 A형 간염 발생자 자료를 논문에서 소개된 통계 모형을 이용하여 분석하여, 공간시간 모형의 중요성을 제시하였다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제26권2호
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pp.347-354
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2015
본 논문은 균형불완비블럭설계 (balanced incomplete block design)의 자료분석에 사영을 이용한 블럭내 분석 (intrablock analysis)방법을 다루고 있다. 블럭내 분석을 위해 단계별 방법 (stepwise procedure)에서 유도되는 분석모형을 이용하고 있다. 단계별 방법의 적용으로 인해 모형행렬로 주어지는 사영공간이 변동요인에 따른 부분공간들로 직교분할됨을 보여주고 있다. 단계별 과정에서 변동요인에 따른 변동량을 구하기 위해 해당하는 효과벡터의 계수행렬에 근거한 사영의 구조적 형태를 기술하고 있으며 상호직교하는 부분공간으로의 사영을 이용하여 블럭효과에 적합된 처리효과의 변동량를 구하는 과정을 구체적으로 다루고 있다. 또한, 사영에 의해 처리효과를 구하는 과정을 제시하고 있으며 단계별로 잔차벡터를 이용하여 모형설정하는 방법과 고유벡터에 의한 추정가능함수의 구성과 추정가능성을 논의하고 있다.
본 연구는 최근 인구학에서 공간적 접근을 시도하는 논의들이 활발해지는 경향과 함께 지역 적합적 저출산 대응정책의 필요성의 대두라는 정책적 수요에 부합하고자 자녀출산계획에 있어 지역의 공간적 효과가 미치는 효과를 분석하였다. 또한, 기혼여성의 연령, 출산한 자녀의 수가 자녀를 출산할 계획을 가질 확률에 대한 비선형적 효과를 실증적으로 분석하였다. 다층모형과 같이 최근 지역연구에서 이용되고 있는 실증분석방법들의 한계점을 살펴보고, 그 대안으로 Geo-Additive Model을 적용하였다. 동 방법론은 한 모형 내에서 공간의 구조적 효과와 비구조적 효과, 연속형 변인의 비선형효과 등을 동시에 추정할 수 있다. 이를 위한 분석자료로 통계청의 2005년도 인구주택총조사의 마이크로데이터 중 2% B형 자료를 이용하였다. 분석결과 기혼여성이 자녀를 출산할 계획을 가질 확률에 기혼여성의 연령과 출산한 자녀의 수는 비선형적 효과를 주었으며, 특히 각 개인들은 현재의 출산 상태에서 자녀 한명을 추가로 출산하는 것이 동일한 부담으로 작용하지 않음을 알 수 있었다. 이를 통해 기혼여성들의 첫출산 시점이 결혼연령에 따라 차이가 있고 결혼코호트에 따라 다르더라도 첫출산 자체가 여전히 보편적인 현상이라는 가정을 받아들인다면, 출산율 제고를 위한 정책의 대상은 첫째아를 이미 출산한 여성들이 되어야 할 것으로 보인다. 또한, 자녀를 출산할 계획을 가질 확률에 지역의 구조적 공간효과가 유의미한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 지역별 합계출산율의 공간 자기상관분석 결과와 비교해 본 결과 출산계획의 구조적 공간효과가 양의 효과를 미치는 지역에서는 실제 출산행위인 합계출산율도 높지만, 구조적 공간효과가 부적인 효과를 가지고 있는 지역에서는 합계출산율도 낮게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 각 지방자치단체에서는 지자체들의 정책수요나 자원 및 재정의 부담능력 등 지역별 차이를 고려하지 않은 일률적인 정책의 추진을 지양하고, 지역 특수성을 고려하여 지역에 적합한 출산정책을 추진해야 할 것이다.
대용량의 공간 데이터베이스로부터 임시적이고 유용한 지식을 자동적으로 추출하는 공간데이터 마이닝은 데이터양의 급격히 증가하면서 필요성이 더욱 증대되고 있다. 공간데이타 마이닝에서 데이터를 분석하여 유사한 그룹으로 분류하는 것은 중요한 분야이며, 이를 위해서는 공간 클러스터링 과정이 먼저 수행되어야 한다. 이러한 공간 클러스터링에서 가장 중요한 점은 클러스터링에 드는 비용의 감소와 점 공간객체에 한정된 클러스터링이 아닌 선 및 다각형 객체들의 클러스터링도 가능해야 한다. 본 본문은 이를 위하여 공간지역성을 보장하는 대표적인 공간분할 방법인 그리드 셀을 이용한다. 기존의 클러스터링에서 사용되는 객체들 간의 거리 계산을 인접한 그리드 셀들 간의 관계 연산으로 대체시키는 것이 핵심아이디어이다. 이 방법은 기존 클러스터링에서 객체들 간의 거리 계산으로 인한 비용을 현저하게 줄일 수 있고, 선 및 다각형 객체들의 클러스터링도 가능하게 하는 장점이 있다.
본 논문에서 제안하는 계층적인 형태의 deformable model을 이용하면 기존의 deformable model 방법이 가지고 있던 여러 문제점을 해결할 수 있다. 특히 가장 큰 문제중의 하나인 초기위치를 찾는 문제나 적용시간이 오래 걸린다는 단점을 상당부분 해결할 수 있다. 또한 계층적인 형태를 사용하면 최종적으로 찾고자 하는 문체가 증가될수록 더 많은 시간상/공간상의 이익을 볼 수 있게 된다. 본 논문에서는 이처럼 계층적인 형태로 deformable model을 구성하는 방법과 계층적 deformable model을 영상에 적용하는 방법, 그리고 그 방법에 대한 공간적/시간적 복잡도 분석을 통해 그 효율성을 알아보았다.
토모그래피는 플라즈마 물리학뿐만 아니라 의료영상이나 천문학 등의 분야에서 오랫동안 이용되어 온 기법으로 직접 들여다 볼 수 없는 단면을 선적분된 데이터를 이용하여 국지적인 데이터를 재구성해내는 영상진단 방법이다. 플라즈마 물리학의 경우 공간적으로 검출기 배열을 균일하게 배치할 수 없으므로 토모그래피 기법에 균일화는 필수적이다. 이를 위해 본 연구에서는 Phillips-Tikhonov 균일화 방법을 사용하였다. Phillip-Tikhonov 균일화 방법은 인접한 픽셀 사이의 구배(gradient)를 최소화하는 방향으로 단면영상을 재구성하는 방식으로, 다른 토모그래피 알고리듬에 비해 훨씬 더 정확한 결과를 보여준다. 본 연구에서는 플라즈마의 공간분포 진단을 위하여 토모그래피 진단법과 부유탐침 진단법을 사용하였다. 플라즈마의 선적분된 방출광을 디지털카메라로 측정한 후 Phillips-Tikhonov 토모그래피 방법으로 재구성하여 플라즈마의 국지적인 공간분포를 알아내었다. 결과의 타당성을 확보하기 위해 부유탐침 진단결과와 비교 분석하여, 전자온도가 위치에 따라 일정한 상태에서 부유탐침을 통한 밀도분포와 토모그래피 진단법에 의한 플라즈마 방출광 세기의 공간분포가 거의 일치함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 플라즈마의 국지적인 공간분포 진단을 위한 디지털카메라를 이용한 토모그래피 진단법의 타당성을 검증하였다.
시각적 공간분석학은 인간의 공간인지 및 분석 능력을 최대한 발휘할 수 있는 다양한 시각화 도구를 개발함으로써 복잡한 시공간 데이터를 효율적으로 분석하는 학문으로, 궁극적으로는 인간의 추론능력과 시각적 분석도구의 효과적인 융합을 목적으로 한다. 시각적 공간분석학은 최적의 의사결정지원 도구를 개발하는 방법론으로 그 활용 범위가 매우 넓은데, 최근에는 지리적 시각화의 연구 전통을 계승하여 새로운 시각화 도구를 개발하고 다양한 분석을 통해 그 유용성을 확인하는 연구들이 시작되고 있다. 본 연구는 최근에 제안된 시각화 도구인 T 산포도와 전산분석법을 통합하여 우리나라 지역별 수출화물 발생패턴을 7개 유형으로 분석함으로써, 향후 공간의사결정 지원과정에서 시각적 공간분석학의 다양한 활용 가능성을 제시해주고 있다.
본 연구에서는 국토동남권의 인구와 고용에 따른 공간구조 변화과정을 분석하고 향후 경부고속철도 건설에 따른 변화를 예측하였다. 본 연구의 공간범위는 양산시, 울산시, 경주시, 포항시를 대상지역으로 한 총 52개 지역공간을 기초분석 단위로 하였다. 국토동남권내 인구와 고용의 공간구조를 분석 전망하기 위하여 공간구조 측정방법인 로렌쯔곡선측정식, 중심성측정식, 접근도측정식등의 기법을 이용하였으며 공간적 집중과 분산의 정도를 전망하였다. 본 연구에서는 1970년부터 1994년까지 인구와 고용구조를 조사하여 공간구조의 변화과정을 분석하였다. 그리고 현재까지 계획된 건설 공정을 바탕으로 개통 예정시점인 2006년부터 2016년까지의 국토동남권 공간구조를 전망하기 위하여 3가지 시나리오에 따라 인구와 고용의 공간구조 변화를 예측하였다. 시나리오(1)은 경부고속철도의 서울-대구 구간을 우선적으로 건설하여 운행하고 대구-부산 구간은 경부철도의 기존선을 전철화하여 활용하는 방안이다. 시나리오(2)는 경부고속철도를 기본계획과 같이 2006년 완공하고 국토동남권내 1개 정차역인 경주시 건천역을 개통하였을 경우이다. 시나리오(3)은 시나리오(2)와 같은 조건하에서 국토동남권내 2개 정차역인 건천역과 울산역을 개통하였을 경우이다. 시나리오 (2)와 (3)의 경우는 일본 시즈오카현 노선을 경유하는 신간선 주변의 지역공간 특성이 우리나라 국토동남권과 유사함을 근거로 신간선개통전과 개통후의 지역공간 변화를 분석하여 본 연구와 비교하였다.
웹 기반으로 공간분석 모델을 공유하면 개발된 공간분석 프로세스 재활용이 가능하며 사용자가 공간분석 모델에 쉽게 접근할 수 있으므로 공간정보의 활발한 분석과 정보의 교류를 기대할 수 있다. 그러나 웹 기반의 공간분석 모델 배포는 모델 설계의 어려움과 공간 데이터 교환의 어려움 때문에 한계가 많다. 본 연구에서는 상수도 보급 대상 가구 선정이라는 사례로 OGC 표준 기반의 공간분석 WPS 모델을 정의하였다. 정의된 모델을 처리 순서, 공간 데이터 교환을 가능하게 하도록 BPEL 표준을 적용하였다. 외부에서 제공되는 WPS와 WFS에 접근하기 위한 WSDL를 정의하였으며, 공간분석 처리 순서를 설계하기 위하여 BPEL을 정의하였으며, XML 데이터 교환을 위한 XSLT를 정의하였다. 또한, BPEL을 실행하기 위해 RESTful 바인딩을 제공하는 Apache ODE 엔진 구축을 통해 공간분석 WPS 모델을 설계 및 배포하였다. 본 논문에서 제시한 방법으로 BPEL 적용을 통한 WPS Orchestration이 쉽게 정의되어, 공간분석 모델을 웹으로 쉽게 배포할 수 있으므로 효과적인 의사 결정을 기대할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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