KR102368261B1 - 나무심기 입지 분석 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나무심기 입지 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정하는 식재 가능 지역 결정부, 상기 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출하는 토지 특성 도출부 및 상기 토지 특성을 고려하여 상기 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정하는 적합 수종 결정부를 포함한다.

Description

나무심기 입지 분석 장치 및 방법{PLANTING LOCATION ANALYSIS DEVICE AND METHOD}
본 발명은 나무심기 입지 분석 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 지역의 식재 가능한 토지를 도출하고 토지 특성에 알맞은 수종을 추천하여 녹지 인프라 조성을 지원할 수 있는 나무심기 입지 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
기후변화는 전 세계적으로 중요한 문제다. 지난 100년간 전 세계의 평균 기온은 0.74℃가 상승하였으며, 평균 해수면은 지난 50년간 연평균 1.8mm씩 상승해왔다. 급격한 기후변화로 홍수, 가뭄, 폭염 등 기상재해의 예측이 어려워지며, 이로 인한 피해가 급격히 증가하고 있다.
이러한 기후변화의 주된 원인은 온실가스 배출이며, 꾸준히 증가하는 온실가스 배출을 줄이기 위한 다양한 방법이 논의 중이다. 그 중 가로수를 조성을 통한 온실가스를 줄이는 방법이 주목을 받고 있다. 나무는 광합성 과정에서 이산화탄소를 흡수하는 데, 이를 활용하여 온실가스를 줄이는 것이다. 소나무 7그루를 심으면 1톤의 이산화탄소를 흡수하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
그러나, 대도시와 같은 도심지의 경우 나무를 심을 공간이 부족하기 때문에 효과적인 입지 선정을 통해 식재를 통한 효과를 극대화할 필요가 있다.
한국공개특허 제10-1686848(2016.12.09)호
본 발명의 일 실시예는 특정 지역의 식재 가능한 토지를 도출하고 토지 특성에 알맞은 수종을 추천하여 녹지 인프라 조성을 지원할 수 있는 나무심기 입지 분석 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획, 특정지목 및 최소 식재면적을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 도출할 수 있는 나무심기 입지 분석 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 토지 특성 요인들을 등급화 하여 토지 특성 조건을 충족하는 적합 수종을 결정하고 식재 효과를 예측함으로써 뛰어난 환경개선 효과를 제공할 수 있는 나무심기 입지 분석 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 나무심기 입지 분석 장치는 특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정하는 식재 가능 지역 결정부, 상기 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출하는 토지 특성 도출부 및 상기 토지 특성을 고려하여 상기 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정하는 적합 수종 결정부를 포함한다.
상기 식재 가능 지역 결정부는 상기 연속지적도에 상기 이용현황을 반영하는 과정에서 도로명주소 DB를 기초로 건물 및 도로 지역을 제거하고 토지피복도를 기초로 시가화 건조지역을 제거하는 제1 단계, 상기 연속지적도에 상기 도시계획을 반영하는 과정에서 식재 제한 구역을 제거하는 제2 단계, 상기 연속지적도에 상기 특정지목을 반영하는 과정에서 공장용지, 주차장, 창고용지, 철도용지, 구거, 수도용지 및 주유소 지역을 제거하는 제3 단계 및 상기 제3 단계의 결과에 최소 식재면적을 반영하여 상기 최소 식재면적보다 작은 필지를 제거하는 제4 단계를 수행함으로써 상기 식재 가능 지역을 결정할 수 있다.
상기 토지 특성 도출부는 상기 물리적 요인으로서 토양등급 및 경사도를, 상기 비물리적 요인으로서 탄소배출량, 미세먼지, 온도, 공원접근성 및 인구를 각각 정의하고, 상기 특정 지역에 대해 상기 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 각각 도출할 수 있다.
상기 토지 특성 도출부는 상기 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 하나로 통합한 후 상기 토지 특성 요인들 중 연속형 데이터의 경우 기 설정된 요인별 등급구간에 따라 각각 등급화 할 수 있다.
상기 적합 수종 결정부는 상기 식재 가능 지역의 토지 특성이 미세먼지 높은 지역, 탄소배출량 높은 지역, 공원 조성이 필요한 지역 및 가로수 조성이 적합한 지역으로 매칭되는 토지 특성 조건들 중 어느 하나를 충족하는 경우 해당 토지 특성 조건과 연관된 추천 수종을 상기 적합 수종으로서 결정할 수 있다.
상기 나무심기 입지 분석 장치는 상기 식재 가능 지역의 식재가능 면적을 고려하여 상기 적합 수종의 식재 효과를 산출하는 식재효과 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 식재효과 산출부는 상기 식재 가능 면적을 기준으로 적합 수종별 식재 가능 개수를 결정하고 상기 식재 가능 개수를 기준으로 적합 수종별 이산화탄소 흡수량과 미세먼지 흡착량을 예측하여 상기 식재 효과로서 결정할 수 있다.
실시예들 중에서, 나무심기 입지 분석 방법은 특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정하는 단계, 상기 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출하는 단계, 상기 토지 특성을 고려하여 상기 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정하는 단계 및 상기 식재 가능 지역의 식재가능 면적을 고려하여 상기 적합 수종의 식재 효과를 산출하는 단계를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나무심기 입지 분석 장치 및 방법은 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획, 특정지목 및 최소 식재면적을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 도출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나무심기 입지 분석 장치 및 방법은 토지 특성 요인들을 등급화 하여 토지 특성 조건을 충족하는 적합 수종을 결정하고 식재 효과를 예측함으로써 뛰어난 환경개선 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나무심기 입지 분석 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있는 나무심기 입지 분석 장치에서 수행되는 나무심기 입지 분석 과정을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 나무심기 입지 분석 장치를 설명하는 개념도이다.
도 4는 나무심기 입지 분석 장치에서 토지피복도를 활용하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 나무심기 입지 분석 장치에서 식재 제한 구역을 활용하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 미세먼지 공간 분포를 설명하는 도면이다.
도 7은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 건물별 탄소배출량을 나타내는 도면이다.
도 8은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 9는 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 인구 분포를 나타내는 도면이다.
도 10은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 공원의 서비스영역 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 공원의 토양 등급 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 경사도 현황을 나타내는 도면이다.
도 13은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 요인별 등급구간을 나타내는 도면이다.
도 14는 나무심기 입지 분석 장치에서 수행되는 식재 효과 산출 과정을 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
나무심기 입지 분석 장치(100)는 특정 지역에서 나무심기가 가능한 지역을 도출하고 해당 지역의 토지 특성에 맞는 수종을 추천할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 나무심기 입지 분석 장치(100)는 다양한 사용자 단말들과 블루투스, WiFi, 통신망 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 사용자 단말들과 데이터를 주고 받을 수 있다. 이 경우, 사용자 단말은 사용자에 의해 운용되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 데이터베이스와 연동하여 나무심기 입지 분석 과정에서 수집되고 가공 및 분석을 통해 도출된 정보들을 저장할 수 있다. 데이터베이스는 기본적으로 나무심기 입지 분석 장치(100)와 독립적으로 구현되는 것을 전제로 하지만, 나무심기 입지 분석 장치(100)의 내부에 포함하여 구현될 수 있음은 물론이다.
또한, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 동작을 위한 물리적 구성으로서 프로세서, 메모리, 사용자 입출력부 및 네트워크 입출력부를 포함하여 구현될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
데이터베이스는 특정 지역의 나무심기 입지 분석 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스는 나무심기 입지 분석을 위해 수집된 분석데이터를 저장할 수 있고, 정제와 가공을 통해 도출되는 중간 산출물 및 최종 결과물을 저장할 수 있다.
보다 구체적으로, 나무심기 입지 분석을 위해 나무심기 입지 분석 장치(100)를 통해 수집되는 분석데이터는 공공데이터포털을 통해 수집되는 연속지적도, 도시계획시설, 지구단위계획구역, 농업진흥구역, 도시공원, 개별공시지가 등을 포함할 수 있고, 도로명주소 DB를 통해 수집되는 하천경계, 건물, 도로, 공원 등을 포함할 수 있으며, 공공기관 및 기타 출처를 통해 수집되는 토지피복도, 국·공유 속성정보, 수치지형도, Landsat영상, 건물에너지 사용량, 유동인구, 주거인구, 노드 및 링크, 토양등급, 미세먼지 등을 포함할 수 있다.
또한, 데이터베이스는 각 정보들을 저장 및 관리하기 위하여 복수의 데이터베이스 모듈들로 구성될 수 있으며, 각 데이터베이스 모듈들은 네트워크로 연결됨으로써 하나의 데이터베이스 그룹을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나무심기 입지 분석 장치를 설명하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 식재 가능 지역 결정부(110), 토지 특성 도출부(130), 적합 수종 결정부(150), 식재효과 산출부(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.
식재 가능 지역 결정부(110)는 특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정할 수 있다. 여기에서, 연속지적도는 지적측량을 하지 아니하고 전산화된 지적도 및 임야도 파일을 이용하여, 도면상 경계점들을 연결하여 작성한 도면으로서 측량에 활용할 수 없는 도면에 해당할 수 있다. 또한, 식재 불가 지역은 다양한 요인으로 인해 나무심기가 현실적으로 불가능한 토지에 해당할 수 있고, 식재 가능 지역은 나무심기가 가능한 토지에 해당할 수 있다. 즉, 식재 가능 지역 결정부(110)는 특정 지역의 연속지적도에서 식재 불가 지역을 제거한 결과로서 식재 가능한 영역에 관한 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 식재 가능 지역 결정부(110)는 연속지적도에 이용현황을 반영하는 과정에서 도로명주소 DB를 기초로 건물 및 도로 지역을 제거하고 토지피복도를 기초로 시가화 건조지역을 제거하는 제1 단계, 연속지적도에 도시계획을 반영하는 과정에서 식재 제한 구역을 제거하는 제2 단계, 연속지적도에 특정지목을 반영하는 과정에서 공장용지, 주차장, 창고용지, 철도용지, 구거, 수도용지 및 주유소 지역을 제거하는 제3 단계 및 제3 단계의 결과에 최소 식재면적을 반영하여 최소 식재면적보다 작은 필지를 제거하는 제4 단계를 수행함으로써 식재 가능 지역을 결정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 단계에서, 식재 가능 지역 결정부(110)는 연속지적도에 이용현황을 반영하는 과정에서 도로명주소 DB를 기초로 건물 및 도로 지역을 제거하고 토지피복도를 기초로 시가화 건조지역을 제거할 수 있다. 건물이 존재하거나 도로로 이용하고 있는 땅은 나무를 심을 수 없으므로 식재 가능 지역 결정부(110)는 이러한 지역을 선별하여 식재 가능한 땅에서 제외할 수 있다. 이를 위하여 식재 가능 지역 결정부(110)는 수시갱신이 이뤄지는 도로명주소 DB의 실폭도로와 건물데이터를 활용할 수 있다.
한편, 연속지적도 상에서 특정 대상을 제거하기 위한 동작은 특정 소프트웨어를 통해 처리될 수 있다. 예를 들어, 식재 가능 지역 결정부(110)는 ArcGIS 소프트웨어의 지우기(Erase) 도구를 활용하여 연속지적도를 입력 특성(Input Feature)으로 입력하고 도로나 건물 등을 지우기 특성(Erase Feature)으로 입력함으로써 중첩되는 부분이 제거된 출력을 획득할 수 있다.
또한, 도로와 건물 데이터만 활용하는 경우는 공터나 주차장과 같은 지역을 제거하기 어렵기 때문에, 식재 가능 지역 결정부(110)는 이를 보완하기 위해 토지피복도 데이터를 활용할 수 있다. 토지피복도는 인공위성이 촬영한 영상을 이용하여 지표면의 상태를 표현한 지도로서 지표면의 현재 상황을 잘 반영하는 데이터에 해당할 수 있다. 토지피복도는 지표면의 상태를 7개 항목(즉, 시가화 건조지역, 농업지역, 산림지역, 초지, 습지, 나지, 수역)으로 구분할 수 있고, 식재 가능 지역 결정부(110)는 이 중 시가화 건조지역을 추가로 반영할 수 있다.
도 4는 나무심기 입지 분석 장치에서 토지피복도를 활용하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 4의 그림 (a)는 7개의 항목으로 구분된 토지피복도에 해당할 수 있고, 도 4의 그림 (b)는 토지피복도 반영 전 식재 가능 토지에 해당할 수 있으며, 도 4의 그림 (c)는 토지피복도 반영 후 식재 가능 토지에 해당할 수 있다.
제2 단계에서, 식재 가능 지역 결정부(110)는 연속지적도에 도시계획을 반영하는 과정에서 식재 제한 구역을 제거할 수 있다. 식재 제한 구역은 도시계획 시설, 지구단위 계획구역과 같이 제도적으로 토지 이용이 제한된 곳을 포함할 수 있고, 특정 행정자치구역 조례에서 농작물의 피해가 우려되는 지역과 같이 식재 제한 구역으로 지정한 곳을 포함할 수 있으며, 유사한 특성을 가진 농업진흥구역을 포함할 수 있다. 해당 구역 데이터는 공공데이터포털을 통해 수집될 수 있다.
도 5는 나무심기 입지 분석 장치에서 식재 제한 구역을 활용하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 5의 그림 (a)는 지구단위계획구역을 표시한 도면이고, 도 5의 그림 (b)는 도시계획시설을 표시한 도면이며, 도 5의 그림 (c)는 농업진흥구역을 표시한 도면이다.
제3 단계에서, 식재 가능 지역 결정부(110)는 연속지적도에 특정지목을 반영하는 과정에서 공장용지, 주차장, 창고용지, 철도용지, 구거, 수도용지 및 주유소 지역을 제거할 수 있다. 즉, 식재 가능 지역 결정부(110)는 특정지목, 즉 토지이용 목적상 식재가 불가능할 것으로 예상되는 토지를 제거할 수 있다.
제4 단계에서, 식재 가능 지역 결정부(110)는 제3 단계의 결과에 최소 식재면적을 반영하여 최소 식재면적보다 작은 필지를 제거할 수 있다. 제3 단계의 결과는 연속지적도에서 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 제거한 결과에 해당할 수 있다. 식재 가능 지역 결정부(110)는 제3 단계의 결과에서 식재를 위한 최소면적(예를 들어, 3.3m2)보다 작은 토지를 제거하여 최종 식재할 수 있는 땅을 선별할 수 있다.
토지 특성 도출부(130)는 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출할 수 있다. 토지 특성 도출부(130)에 의해 도출된 토지 특성은 해당 지역에 적합한 수종을 추천하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 미세먼지 저감 효과가 높은 수종은 미세먼지 수치가 높은 지역에 심는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에서, 토지 특성 도출부(130)는 물리적 요인으로서 토양등급 및 경사도를, 비물리적 요인으로서 탄소배출량, 미세먼지, 온도, 공원접근성 및 인구를 각각 정의하고, 특정 지역에 대해 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 각각 도출할 수 있다. 나무심기와 연관된 조례에서 토양과 적합한 수종을 선택하도록 규정하고 있을 뿐만 아니라, 나무를 심은 뒤 성장과 유지 차원에서 토지 비옥도와 심는 땅의 경사도에 대한 고려가 필요할 수 있다. 토지 특성 도출부(130)는 비물리적인 특성 중 환경과 관련된 요인으로 미세먼지, 탄소배출량, 온도를 정의할 수 있으며, 나무심기를 통해 혜택을 받는 시민을 고려하기 위해 인구와 공원접근성 요인을 정의할 수 있다.
보다 구체적으로, 토지 특성 도출부(130)는 각 지역에 설치된 미세먼지 측정소로부터 측정값을 수집하여 활용할 수 있다. 만약 측정값의 일부가 누락된 경우 토지 특성 도출부(130)는 측정값의 최근 5개년 연평균 값을 적용할 수 있다. 또한, 토지 특성 도출부(130)는 미세먼지 공간 분포를 도출하기 위하여 공간 기법 중 하나인 IDW(Inverse Distance Weighted)를 이용하여 보간할 수 있다.
도 6은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 미세먼지 공간 분포를 설명하는 도면이다. 도 6의 그림 (a)는 미세먼지(PM10) 농도 공간 분포 분석 결과에 해당하고, 도 6의 그림 (b)는 미세먼지(PM2.5) 농도 공간 분포 분석 결과에 해당할 수 있다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 특정 지역에서 배출하는 탄소배출량이 높은 지역에 나무를 우선적으로 심을 수 있도록 건물별 탄소배출량을 분석할 수 있다. 토지 특성 도출부(130)는 건물별 탄소배출량 산정을 위해 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 가이드라인의 수식을 활용할 수 있다. 즉, (도시가스에 의한 이산화탄소 배출량 = 에너지소비량 * 이산화탄소 배출계수 * 44/12) 이고 (전력 사용에 의한 이산화탄소 배출량 = 전기사용량(kWh) * 배출계수)이다. 상기 수식에 의하면 이산화탄소 배출량 산출에 가스소비량과 전력사용량이 활용될 수 있다. 토지 특성 도출부(130)는 계산한 이산화탄소 배출량을 건물 단위로 표현하기 위해 건물 속성 데이터와 이산화탄소 배출량 데이터를 연결할 수 있다.
도 7은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 건물별 탄소배출량을 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 지도상의 건물별로 탄소배출량에 따라 색상이 할당된 것을 확인할 수 있고, 색상이 진한 건물일수록 해당 건물의 탄소배출량은 높을 수 있다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 지표면온도를 Landsat 위성영상을 활용하여 획득할 수 있다. 여기에서, Landsat 위성은 미 지질조사국(USGS)과 미 항공우주국(NASA)이 공동으로 주관하는 프로젝트로, 위성의 자료가 품질이 높고 온라인을 통해 자료 획득이 용이하다는 장점이 있다. 도시열섬, 폭염 등의 문제 대응을 위해선 상대적으로 온도가 높은 곳에 나무를 심는 것이 효과적이므로 토지 특성 도출부(130)는 온도를 토지 특성으로서 분석할 수 있다. 온도 분석 과정에 대해서는 도 8에서 보다 자세히 설명한다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 나무심기의 효과를 누릴 수 있는 사람의 많고 적음을 고려하여 적절한 수종 선택을 유도하기 위해 인구를 토지 특성 요인으로 정의할 수 있다.
도 9는 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 인구 분포를 나타내는 도면이다. 도 9의 그림 (a)는 주거인구 분포에 해당하고, 도 9의 그림 (b)는 유동인구 분포에 해당할 수 있다. 도 9를 참조하면, 붉은 색에 가까울수록 주거인구와 유동인구가 밀집되어 있다는 것을 의미한다. 유동인구의 경우 밀집된 분포가 도로를 따라 나타날 수 있다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 현재 조성된 녹색인프라(예를 들어, 공원)의 서비스 영역을 도출할 수 있다. 이를 통해 서비스 영역에 포함되지 않는 곳에 우선적으로 공원조성에 적합한 수종을 심을 것을 추천할 수 있다.
도 10은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 공원의 서비스영역 분포를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 서비스영역은 공원과 녹지로부터 5분 내 접근할 수 있는 영역에 해당할 수 있다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 나무의 성장과 유지에 중요한 토양등급을 분석할 수 있다. 예를 들어, 토지 특성 도출부(130)는 초지적성등급과 임지적성등급 데이터를 활용할 수 있다. 적성등급은 토양조사 결과 밝혀진 각 토양의 고유성질, 지형적 특성 및 토지이용을 제한하는 환경인자 등을 기반으로 토양을 구분한 것이다. 토양 조건에 따라 5등급으로 구분되는데, 1~4등급까지는 목적에 맞게 이용이 가능하지만 5등급은 해당 목적으로 이용이 부적절한 토양이다.
도 11은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 공원의 토양 등급 분포를 나타내는 도면이다. 도 11의 그림 (a)는 초지적성등급 분포에 해당하고, 도 11의 그림 (b)는 임지적성등급 분포에 해당할 수 있다. 도 11을 참조하면, 적성등급은 색이 짙을수록 초지와 임지로 활용하기 적절한 토양에 해당할 수 있다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 토지의 경사도를 도출하기 위하여 1:5000 수치지도를 활용할 수 있다. 수치지도에는 다양한 레이어가 존재하고, 토지 특성 도출부(130)는 이 중 등고선 레이어에 있는 등고수치 값을 활용하여 수치 표고 모형(DEM: Digital Elevation Model)을 생성할 수 있다. 토지 특성 도출부(130)는 수치표고모형을 기반으로 경사도를 도출할 수 있다.
도 12는 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 경사도 현황을 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 색이 짙을수록 경사가 높은 지역에 해당될 수 있다.
일 실시예에서, 토지 특성 도출부(130)는 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 하나로 통합한 후 토지 특성 요인들 중 연속형 데이터의 경우 기 설정된 요인별 등급구간에 따라 각각 등급화 할 수 있다. 토지 특성 도출부(130)는 미세먼지, 온도, 경사도처럼 연속형 데이터의 경우 해당 토지와 중첩되는 부분의 평균값으로 통합할 수 있고, 건물 단위로 데이터를 구축한 탄소배출량은 건물을 포인트로 변환한 뒤 토지에 포함되는 포인트 값들의 합으로 통합할 수 있으며, 점 단위로 존재하는 인구자료는 해당 토지에 포함되는 값들의 합으로 통합할 수 있다.
또한, 토지 특성 도출부(130)는 토지 특성 요인들에 의한 토지 특성을 도출하기 위하여 연속형 데이터(예를 들어, 미세먼지, 탄소배출량, 온도, 유동인구, 경사도)를 등급화 할 수 있다. 이 때, 등급화 방법은 Natural Break가 적용될 수 있으며, 토양등급이 5등급으로 분류된 것에 대응하여 다른 요인들도 5등급으로 각각 정의될 수 있다. 즉, 5등급에 가까울수록 나무를 우선적으로 심어야 한다는 의미로 해석될 수 있다.
예를 들어, 토지 특성 도출부(130)는 미세먼지 농도가 높은 경우 5와 가까운 등급을 부여할 수 있고, 반대로 경사도가 낮을수록 5에 가까운 등급을 부여할 수 있다. 공원접근성의 경우 5분 서비스 영역에 포함여부가 중요하기 때문에 포함이 되는 경우는 1로, 포함이 되지 않는 경우는 2로 표현될 수 있다. 또한, 토양등급의 경우 다른 토지 특성 요인들이 5등급에 가까울수록 나무심기가 필요한 지역에 해당되는 것에 대응하여 기존 등급을 역으로 변환하는 동작이 수행될 수 있다.
도 13은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 요인별 등급구간을 나타내는 도면이다. 도 13을 참조하면, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 토지 특성 요인으로서 미세먼지, 탄소배출량, 온도, 인구 및 경사도에 대해 그 수치에 따라 각각 1 내지 5의 등급을 부여할 수 있다.
적합 수종 결정부(150)는 토지 특성을 고려하여 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정할 수 있다. 적합 수종 결정부(150)는 토지 특성 도출부(130)에 의해 도출된 토지 특성을 기초로 토지 특성 조건을 정의할 수 있고, 각 토지 특성 조건의 충족 여부에 따라 추천 수종을 결정할 수 있다.
예를 들어, 적합 수종 결정부(150)는 '미세먼지 높은 지역'의 경우 '미세먼지 또는 초미세먼지 등급 = 5'의 조건을 충족하는 지역으로 정의할 수 있고, '탄소배출량 높은 지역'의 경우 '탄소배출량 등급 ≥ 4'의 조건을 충족하는 지역으로 정의할 수 있으며, '공원 조성이 필요한 지역'의 경우 '유동인구 또는 주거인구 등급 ≥ 3 또는 온도 등급 ≥4'의 조건을 충족하는 지역으로 정의할 수 있고, '가로수 조성이 적합한 지역'의 경우 '유동인구 또는 주거인구 등급 ≥ 4 그리고 경사도 등급 = 5'의 조건을 충족하는 지역으로 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 적합 수종 결정부(150)는 식재 가능 지역의 토지 특성이 미세먼지 높은 지역, 탄소배출량 높은 지역, 공원 조성이 필요한 지역 및 가로수 조성이 적합한 지역으로 매칭되는 토지 특성 조건들 중 어느 하나를 충족하는 경우 해당 토지 특성 조건과 연관된 추천 수종을 적합 수종으로서 결정할 수 있다. 즉, 적합 수종 결정부(150)는 식재 가능 지역이 충족하는 토지 특성 조건에 따라 적합 수종을 결정할 수 있다.
한편, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 사전에 토지 특성별 추천 수종에 관한 데이터베이스를 구축할 수 있으며, 구체적인 예는 다음과 같다.
Figure 112020008115810-pat00001
식재효과 산출부(170)는 식재 가능 지역의 식재 가능 면적을 고려하여 적합 수종의 식재 효과를 산출할 수 있다. 식재 효과는 식재된 나무들이 환경 요인에 미치는 긍정적 효과에 해당할 수 있고, 예를 들어, 이산화탄소 흡수량 또는 미세먼지 흡착량 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 식재효과 산출부(170)는 식재 가능 면적을 기준으로 적합 수종별 식재 가능 개수를 결정하고 식재 가능 개수를 기준으로 적합 수종별 이산화탄소 흡수량과 미세먼지 흡착량을 예측하여 식재 효과로서 결정할 수 있다.
도 14는 나무심기 입지 분석 장치에서 수행되는 식재 효과 산출 과정을 설명하는 도면이다. 도 14를 참조하면, 식재효과 산출부(170)는 그림 (a)에서 식재 가능 지역(1410)을 특정하여 적합 수종을 식재하는 경우, 식재 가능 면적을 기초로 40그루의 나무를 심는 것으로 결정할 수 있고 해당 토지 특성에 적합한 수종 중 느티나무, 은행나무, 벚나무 및 양버즘나무를 선정할 수 있다. 식재효과 산출부(170)는 식재 효과로서 이산화탄소 흡수량과 미세먼지 흡착량을 각각 산출한 결과, 이산화탄소의 흡수량이 느티나무(1045kg)에서 가장 높게 나타나고(그림 (b)), 미세먼지 흡착량이 양버즘나무(3.97kg)에서 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다(그림 (c)).
따라서, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 식재효과 산출부(170)에 의해 산출된 식재 효과를 고려하여 이산화탄소 배출량이 높은 지역에는 느티나무를 심는 것을 추천할 수 있고, 미세먼지가 높은 지역에는 양버즘나무를 심는 것을 추천할 수 있다.
제어부(190)는 나무심기 입지 분석 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하고, 식재 가능 지역 결정부(110), 토지 특성 도출부(130), 적합 수종 결정부(150) 및 식재효과 산출부(170) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 나무심기 입지 분석 장치에서 수행되는 나무심기 입지 분석 과정을 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 식재 가능 지역 결정부(110)를 통해 특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정할 수 있다(단계 S210). 나무심기 입지 분석 장치(100)는 토지 특성 도출부(130)를 통해 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출할 수 있다(단계 S230).
또한, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 적합 수종 결정부(150)를 통해 토지 특성을 고려하여 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정할 수 있다(단계 S250). 나무심기 입지 분석 장치(100)는 식재효과 산출부(170)를 통해 식재 가능 지역의 식재 가능 면적을 고려하여 적합 수종의 식재 효과를 산출할 수 있다(단계 S270).
도 8은 나무심기 입지 분석 장치에서 도출한 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 나무심기 입지 분석 장치(100)는 토지 특성 도출부(130)를 통해 토지 특성에 관한 비물리적 요인으로서 온도를 정의하고, 특정 지역에 대해 온도에 관한 공간 분포를 도출할 수 있다.
보다 구체적으로, 토지 특성 도출부(130)는 지표면온도를 Landsat 위성영상을 활용하여 획득할 수 있다. 한편, Landsat 영상은 지표면온도를 곧바로 제공하는 것이 아닌 관측한 에너지량을 제공하고 있어 별도의 산출과정이 필요하다.
첫 번째 단계는 복사량을 환산하는 것이다. 다음의 수학식 1은 위성에서 관측한 복사량 자료를 실제 복사량으로 환산하는 수식이다.
[수학식 1]
Figure 112020008115810-pat00002
여기에서, Lλ는 센서에 도달하는 스펙트럼 복사량, ML은 해당 밴드에 대한 Radiance multiplicative scaling factor, AL은 해당 밴드에 대한 Radiance additive scaling factor, Qcal은 해당 화소의 DN(Digital Number)을 의미한다.
두 번째 단계는 수학식 1로 계산한 복사량을 바탕으로 Landsat 위성의 센서에 대한 보정 수학식 2를 활용하여 밝기온도를 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112020008115810-pat00003
여기에서, T는 밝기온도이고, 계수 K1과 K2는 Landsat 위성 센서의 적외선 밴드에 대해 다음과 같다. Band 10의 경우, K1 = 774.89 이고 K2 = 132.08이다. Band 11의 경우, K1 = 480.89 이고 K2 = 11201.14이다.
세 번째 단계는 방출률을 사용하여 지표면 온도를 산출하는 것이다. 방출률 계산에는 정규화식생지수(NDVI)를 사용하는 방법이 일반적으로 사용된다. NDVI는 다음의 수학식 3의 방법으로 계산하며, NIR은 근적외선(Band 5), Red는 적색 반사율(Band 4)을 의미한다.
[수학식 3]
Figure 112020008115810-pat00004
계산된 NDVI 값의 범위에 따라 방출률은 다음과 같이 계산한다.
Figure 112020008115810-pat00005
최종 지표면 온도는 앞서 산출한 밝기온도와 방출률을 이용하여 다음의 수학식 4 와 같은 방법으로 계산한다.
[수학식 4]
Figure 112020008115810-pat00006
여기에서, Ts는 지표면온도(K), ε은 방출률, 그리고 T는 밝기온도(K)이다. 위와 같은 과정을 통해 산출한 지표면온도 결과물은 도 8과 같다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 나무심기 입지 분석 장치
110: 식재 가능 지역 결정부 130: 토지 특성 도출부
150: 적합 수종 결정부 170: 식재효과 산출부
190: 제어부
1410: 식재 가능 지역

Claims (8)

  1. 특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정하고, 상기 연속지적도에 상기 이용현황을 반영하는 과정에서 도로명주소 DB를 기초로 건물 및 도로 지역을 제거하고 토지피복도를 기초로 시가화 건조지역을 제거하는 제1 단계, 상기 연속지적도에 상기 도시계획을 반영하는 과정에서 식재 제한 구역을 제거하는 제2 단계, 상기 연속지적도에 상기 특정지목을 반영하는 과정에서 공장용지, 주차장, 창고용지, 철도용지, 구거, 수도용지 및 주유소 지역을 제거하는 제3 단계 및 상기 제3 단계의 결과에 최소 식재면적을 반영하여 상기 최소 식재면적보다 작은 필지를 제거하는 제4 단계를 수행함으로써 상기 식재 가능 지역을 결정하는 식재 가능 지역 결정부;
    상기 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출하고, 상기 물리적 요인으로서 토양등급 및 경사도를, 상기 비물리적 요인으로서 탄소배출량, 미세먼지, 온도, 공원접근성 및 인구를 각각 정의하여, 상기 특정 지역에 대해 상기 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 각각 도출하는 토지 특성 도출부;
    상기 토지 특성을 고려하여 상기 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정하는 적합 수종 결정부; 및
    상기 식재 가능 지역의 식재 가능 면적을 고려하여 상기 적합 수종의 식재 효과를 산출하고, 상기 식재 가능 면적을 기준으로 적합 수종별 식재 가능 개수를 결정하고 상기 식재 가능 개수를 기준으로 적합 수종별 이산화탄소 흡수량과 미세먼지 흡착량을 예측하여 상기 식재 효과로서 결정하는 식재효과 산출부를 포함하되,
    상기 토양등급은 초지적성등급과 임지적성등급 데이터를 활용하고, 상기 미세먼지는 측정값 일부가 누락된 경우 최근 5개년 연평균 값을 적용하며, 상기 탄소배출량은 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 가이드 라인의 수식을 적용하여 분석된 건물별 탄소배출량을 포함하고,
    상기 토지 특성 도출부는 상기 건물별 탄소배출량에 대해 건물을 포인트로 변환한 뒤 토지에 포함되는 포인트 값들의 합으로 통합하는 것을 특징으로 하는 나무심기 입지 분석 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 토지 특성 도출부는
    상기 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 하나로 통합한 후 상기 토지 특성 요인들 중 연속형 데이터의 경우 기 설정된 요인별 등급구간에 따라 각각 등급화 하는 것을 특징으로 하는 나무심기 입지 분석 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적합 수종 결정부는
    상기 식재 가능 지역의 토지 특성이 미세먼지 높은 지역, 탄소배출량 높은 지역, 공원 조성이 필요한 지역 및 가로수 조성이 적합한 지역으로 매칭되는 토지 특성 조건들 중 어느 하나를 충족하는 경우 해당 토지 특성 조건과 연관된 추천 수종을 상기 적합 수종으로서 결정하는 것을 특징으로 하는 나무심기 입지 분석 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 나무심기 입지 분석 장치에서 수행되는 방법에 있어서,
    특정 지역에 관한 연속지적도를 기준으로 이용현황, 도시계획 및 특정지목과 연관된 식재 불가 지역을 순차적으로 반영하여 식재 가능 지역을 결정하고, 상기 연속지적도에 상기 이용현황을 반영하는 과정에서 도로명주소 DB를 기초로 건물 및 도로 지역을 제거하고 토지피복도를 기초로 시가화 건조지역을 제거하는 제1 단계, 상기 연속지적도에 상기 도시계획을 반영하는 과정에서 식재 제한 구역을 제거하는 제2 단계, 상기 연속지적도에 상기 특정지목을 반영하는 과정에서 공장용지, 주차장, 창고용지, 철도용지, 구거, 수도용지 및 주유소 지역을 제거하는 제3 단계 및 상기 제3 단계의 결과에 최소 식재면적을 반영하여 상기 최소 식재면적보다 작은 필지를 제거하는 제4 단계를 수행함으로써 상기 식재 가능 지역을 결정하는 단계;
    상기 식재 가능 지역에 대해 물리적 또는 비물리적 요인으로 분류되는 토지 특성 요인들에 따라 토지 특성을 도출하고, 상기 물리적 요인으로서 토양등급 및 경사도를, 상기 비물리적 요인으로서 탄소배출량, 미세먼지, 온도, 공원접근성 및 인구를 각각 정의하여, 상기 특정 지역에 대해 상기 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 각각 도출하는 단계;
    상기 토지 특성을 고려하여 상기 식재 가능 지역에 관한 적합 수종을 결정하는 단계;
    상기 식재 가능 지역의 식재가능 면적을 고려하여 상기 적합 수종의 식재 효과를 산출하는 단계; 및
    상기 식재 가능 지역의 식재 가능 면적을 고려하여 상기 적합 수종의 식재 효과를 산출하고, 상기 식재 가능 면적을 기준으로 적합 수종별 식재 가능 개수를 결정하고 상기 식재 가능 개수를 기준으로 적합 수종별 이산화탄소 흡수량과 미세먼지 흡착량을 예측하여 상기 식재 효과로서 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 토양등급은 초지적성등급과 임지적성등급 데이터를 활용하고, 상기 미세먼지는 측정값 일부가 누락된 경우 최근 5개년 연평균 값을 적용하며, 상기 탄소배출량은 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 가이드 라인의 수식을 적용하여 분석된 건물별 탄소배출량을 포함하고,
    상기 토지 특성 요인들에 관한 공간 분포를 각각 도출하는 단계는 상기 건물별 탄소배출량에 대해 건물을 포인트로 변환한 뒤 토지에 포함되는 포인트 값들의 합으로 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나무심기 입지 분석 방법.
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