KR102658743B1 - 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치 및 방법 - Google Patents

단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치 및 방법 Download PDF

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강성룡
장인영
한상학
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치는, 다수의 토지이용별 주제도들을 저장하는 데이터베이스; 외부 장치와 통신하는 통신부; 및 토지이용 통계가 공간자료 기반인 경우, 검증 자료를 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 대한 다수의 정확도들을 평가하며, 상기 정확도들을 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 융합 알고리즘을 적용하여 토지이용 지도를 구축하며, 상기 토지이용 지도를 기반으로 토지이용별 면적을 계산하여 토지이용 통계를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치 및 방법{Apparatus and method for generating statistics based on the spatial information in the terminal}
본 발명은 단말기에 관한 것으로, 특히, 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
국제사회는 기후변화에 대응하기 위하여 각 국가의 온실가스 배출량을 산정하여 제출하는 것에 협약(파리협정)하고, 온실가스 배출량을 다른 나라에서도 검증 가능하도록 측정(Measure), 보고(Report), 검증(Verification)(이하, 'MRV'라 한다)체계를 적용하도록 명시하고 있다. 기후변화에 관한 정부간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change, 이하 'IPCC'라 한다)의 분류에 따라 온실가스 배출량 산정에는 에너지, 산업공정, 농업, 토지이용 및 폐기물 분야가 포함되며, 1990년부터 산정이 가능한 가장 최신연도까지의 배출량을 보고해야 한다. 특히, 토지이용 분야는 유일한 흡수 원을 포함하고 있기 때문에 중요하게 다루어져야 한다.
그러나 기존에는 토지이용(산림지, 농경지, 초지, 습지, 정주지) 통계가 부처별로 관리되는데, 행정자료 등에 기반하여 구축되어 공간적으로 중복되거나 누락되는 지역이 존재하거나 현재의 토지이용과 불일치 될 수 있다.
특히, 현행 산림지는 산림 기본통계, 농경지는 농업면적조사, 초지와 습지, 정주지는 지적통계를 기반으로 토지이용 면적이 산정되었는데, 원칙적으로 IPCC에서 제시하는 기준은 모든 토지이용 면적의 합계가 국토면적과 일치되어야 한다. 그러나 기존 통계기반으로 토지이용 면적을 합산하면 96,177㎢인데, 21년 기준 국토 전체 면적인 100,432㎢와 합산된 토지이용 면적을 비교하면 약 4.2% 정도의 차이가 발생한다.
또한, 지적통계는 개인이 지목변경 등을 신청하지 않으면 지목이 유지되어 실제 토지이용과 다를 수 있다. 예를 들면, 현재 정주지(지목 '대지')라도 기존 논(지목 '전')으로 되어 있는 토지에 대하여 별다른 행정적 제재가 없다면 그대로 유지되는 경우가 많을 수 있다.
이와 같은 토지이용 통계의 문제점들은 토지이용변화에 의한 온실가스 산정 시에 오류를 초래할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안의 필요성이 대두하였다.
본 발명의 일 실시 예는 토지이용 통계의 오차를 최소화하여 정확도를 개선할 수 있도록 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치는, 다수의 토지이용별 주제도들을 저장하는 데이터베이스; 외부 장치와 통신하는 통신부; 및 토지이용 통계가 공간자료 기반인 경우, 검증 자료를 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 대한 다수의 정확도들을 평가하며, 상기 정확도들을 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 융합 알고리즘을 적용하여 토지이용 지도를 구축하며, 상기 토지이용 지도를 기반으로 토지이용별 면적을 계산하여 토지이용 통계를 산출하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른, 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 방법은, 제어부가, 토지이용 통계가 공간자료 기반인 경우, 검증 자료를 기반으로 데이터베이스에 저장된 토지이용별 주제도들에 대한 다수의 정확도들을 평가하는 과정, 상기 제어부가, 상기 정확도들을 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 융합 알고리즘을 적용하는 과정, 상기 제어부가, 지도들을 융합하여 토지이용 지도를 구축하는 과정, 및 상기 제어부가, 상기 토지이용 지도를 기반으로 토지이용별 면적을 계산하여 토지이용 통계를 산출하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하여 토지이용 통계의 오차를 최소화하여 정확도를 개선할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술 될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기에서 토지이용 통계를 생성하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기에서 토지이용별 주제도들을 융합하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 토지이용별 주제도들을 융합하는 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 생성된 토지이용 통계를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 단말기는 제어부(101)와 데이터베이스(103)와 표시부(105)와 통신부(107)와 입출력부(109)를 포함한다.
각 구성요소를 살펴보면, 데이터베이스(103)는 단말기의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장한다. 예를 들면, 데이터베이스(103)는 다수의 토지이용별 주제도들을 저장할 수 있다. 예를 들면, 토지이용별 주제도는 산림지, 농경지, 초지, 습지 및 정주지 관련 주제도 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들면, 데이터베이스(103)는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시 메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등으로 구현될 수 있다.
표시부(105)는 제어부(101)의 제어에 따라 영상 데이터를 표시한다. 표시부(105)의 구현 방식은 한정되지 않으며, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이, AM-OLED(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 표시부(105)는 그 구현 방식에 따라서 부가적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 표시부(105)가 액정 방식인 경우, 표시부(105)는 LCD 디스플레이 패널(미도시)과, 이에 광을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)과, 패널(미도시)을 구동시키는 패널 구동기판(미도시)을 포함할 수 있다. 표시부(105)는 입출력부(109)의 터치 패널(미도시)과 결합되어 터치 스크린(미도시)으로 제공될 수 있다.
통신부(107)는 단말기의 데이터 송수신 기능을 제공한다. 예를 들면, 통신부(107)는 제어부(101)의 제어에 따라 토지이용 통계에 대한 자료를 요청하는 자료 요청 메시지를 적어도 하나의 외부 장치로 전송할 수 있다. 그리고 통신부(107)는 자료 요청 메시지에 대한 응답으로, 적어도 하나의 외부 장치로부터 토지이용 통계에 대한 자료를 수신할 수 있다.
입출력부(109)는 사용자로부터 다양한 명령어를 입력받거나 외부 기기로 다양한 데이터를 출력한다. 예를 들면, 입출력부(109)는 키보드, 마우스, 키, 터치 패널 및 펜 인식 패널 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(101)는 데이터베이스(103)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 단말기의 전반적인 동작을 제어한다.
예를 들면, 제어부(101)는 토지이용 통계가 공간 자료 기반인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 토지이용 통계는 데이터베이스(103)에 미리 저장될 수 있다.
확인 결과, 토지이용 통계가 공간 자료가 아닌 경우, 제어부(101)는 토지이용 통계에 대한 자료를 수집할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)는 통신부(107)를 통해 자료 요청 메시지를 적어도 하나의 외부 장치로 전송할 수 있다. 그리고 제어부(101)는, 자료 요청 메시지에 대한 응답으로, 통신부(107)를 통해 적어도 하나의 외부 장치로부터 토지이용 통계에 대한 자료를 수신하여 데이터베이스(103)에 저장함으로써 토지이용 통계에 대한 자료를 수집할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 토지이용별 주제도가 수집된 토지이용 통계에 대한 자료 내에 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
확인 결과, 토지이용별 주제도가 존재하지 않으면, 제어부(101)는 비공간 자료를 기반으로 토지이용 통계를 산출할 수 있다. 여기서, 비공간 자료를 기반으로 토지이용 통계를 산출하는 방법은 IPCC에서 제시하는 통계 산정 방법 중 어프로치(Approach) 1에 해당하는데, 이 단계는 단순히 토지이용별 면적을 제시하는 단계이다. 참고로, 어프로치 2는 토지이용간 변화 면적을 제시하는 단계이며, 어프로치 3은 토지이용간 공간적인 변화까지 파악하는 단계이다. 본 발명에서 제안하는 방법은 어프로치 3에 해당하며, 지도 등을 기반으로 하며, 선진국에서 사용한다.
만일, 토지이용 통계가 공간자료 기반이거나 토지이용별 주제도가 존재하는 경우, 제어부(101)는 데이터베이스(103)에서 토지이용별 주제도를 확인할 수 있다. 예를 들면, 토지이용별 통계가 공간자료 기반인 경우, 제어부(101)는 갱신이 필요한 토지이용별 주제도를 확인할 수 있다. 다른 예로, 토지이용별 통계가 공간자료 기반이 아닌 경우, 제어부(101)는 토지이용 통계를 개선할 토지이용별 주제도를 확인할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 정확도 평가를 위해 토지이용별 주제도에 대한 검증 자료가 데이터베이스(103)에 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
확인 결과, 검증 자료가 존재하지 않으면, 제어부(101)는 토지이용별 주제도에 대한 검증 자료를 구축할 수 있다. 여기서, 검증자료 구축에는 실제 토지이용이 무엇인지 확인할 수 있는 표본점을 활용한다. 표본점의 개수는 원격탐사 분야에서 주로 활용되는 최소 표본점의 수 계산식 등을 활용한다. 예를 들면, 제어부(101)는 다음과 같은 수학식 1을 이용하여 표본점의 개수를 결정할 수 있다.
여기서, N은 최소 표본점의 개수를 나타내며, B는 카이제곱 임계값(5.695)를 나타내며, P는 50%에 가장 근접한 비율을 가진 토지이용 클래스 비율을 나타내고, E는 허용오차(5%)를 나타낸다.
좀 더 자세히 설명하면, 제어부(101)는 수학식 1을 이용하여 표본점 개수를 결정할 수 있다. 예를 들면, P에 2021년 기준 현행 통계상 산림 비율인 0.654를 적용하면, 최소 표본점 개수는 수학식 1을 통해 516(5.695 Υ 0.654 Υ (1-0.654) / 0.052)으로 도출될 수 있다.
한편, 검증자료를 구축하기 위해서는 전체 지역에서 516개의 표본점이 필요한데, 우리나라의 지역적 특성(수도권, 강원권, 호남권, 경상권, 제주권)을 고려하여 5개 권역으로 구분할 수 있다. 권역당 516지점씩 표본점을 설정한다면, 제어부(101)는 표본점의 개수를 총 2,580개로 결정할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 권역별 표본점 분포도를 작성한다. 예를 들면, 권역별 표본점 분포드를 작성할 때, 제어부(101)는 임의 표본추출 또는 계통적 표본추출 방식과 같이 통계적 편의(bias)를 최소화하는 방식을 선택할 수 있다.
한편, 해당 표본점에 대한 토지이용 조사 기준은 IPCC 가이드라인과 현행 통계자료 작성시 사용되는 기준 등을 참고하여 설정한다. 토지이용 조사 방법은 토지이용의 육안판독이 가능한 고해상도 영상을 시계열적으로 확인할 수 있는 지리 정보 시스템(Geographic Information System, 이하 'GIS'라 한다) 프로그램 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, GIS 프로그램은 구글에서 제공하는 구글어스(Google Earth) 프로그램일 수 있는데, 구글어스는 연도별 항공영상 급의 해상도(1m 이내)로 전지구에 대한 영상을 제공할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 고해상도 영상과 함께 토지이용과 관련된 다양한 보조자료(원격탐사기법 등을 활용한 시계열 지수 자료, 개발, 벌채, 개간, 간척 등 토지이용과 관련된 각종 행정정보 등) 등을 활용하면 판독의 신뢰성을 높일 수 있다. 그리고 제어부(101)는 2,580개 지점에 대한 조사를 완료하고, 완료된 조사를 기반으로 검증자료 구축을 완료할 수 있다.
만일, 검증자료가 존재하거나 검증자료가 구축된 경우, 제어부(101)는 검증 자료를 이용하여 토지이용별 주제도에 대한 정확도를 평가할 수 있다. 예를 들면, 정확도 평가 방법에는 컨퓨전 매트릭스(confusion matrix)를 작성한 후, 전체정확도(overall accuracy), 정밀도(precision), 재현율(recall) 또는 에프원-스코어(F1-Score)를 계산하는 방법들이 존재할 수 있다. 토지이용과 같이 유형간 불균일한 자료에 대한 정확도 평가에는 이 중에서 F1-Score를 사용할 수 있다.
예를 들면, 토지이용별 주제도들 각각에 대한 정확도를 평가하는 방법은 단일 토지이용 속성만 포함되는 임상도 및 팜맵에 대해서는 산림지와 비산림지, 농경지와 비농경지와 같이 이분형 자료로 구분하여 평가할 수 있다. 전체 토지이용 유형의 속성을 갖는 연속지적도와 토지피복지도에 대해서는 산림지, 농경지, 초지, 습지, 정주지를 모두 평가할 수 있다. 정확도 평가 방법에 따라 주제도별 정확도 평가 방법은 달라질 수 있으나 각 토지이용 유형에 대한 정확도를 평가할 수 있어야 한다.
예를 들면, 2021년 기준으로 F1-Score를 통해 정확도를 계산하면, 임상도는 0.72(비산림지 0.81, 산림지 0.60), 팜맵은 0.79(비농경지 0.95, 농경지 0.62) 연속지적도는 0.24(산림지 0.37, 농경지 0.17, 초지 0.12, 습지 0.10, 정주지 0.42)이며, 토지피복지도의 경우 0.61(산림지 0.60, 농경지 0.58, 초지 0.49, 습지 0.80, 정주지 0.56)로 평가될 수 있다.
그리고 제어부(101)는 토지이용별 주제도에 대한 정확도를 이용하여 토지이용별 주제도에 융합 알고리즘을 적용할 수 있다. 예를 들면, 융합 알고리즘은 토지이용 통계의 중복이나 누락, 불일치 등의 문제를 최소화할 수 있다.
융합 알고리즘 동작을 좀 더 자세히 설명하면, 제어부(101)는 정확도 평가가 완료된 토지이용별 주제도를 확인할 수 있다. 예를 들면, 토지이용별 주제도는 산림지와 관련하여 임상도(산림청 작성), 농경지와 관련하여 팜맵(농림축산식품부 작성) 그리고 연속지적도(국토교통부 작성)와 토지피복지도(환경부 작성)를 포함할 수 있다. 여기서, 연속지적도와 토지피복지도는 초지, 습지, 정주지 뿐만 아니라 산림지와 농경지 경계정보도 포함하고 있으므로, 전체 토지이용 속성을 포함한다. 이와 달리, 임상도와 팜맵은 각각 산림지와 농경지 속성 정보만을 포함하고 있으므로, 단일 속성을 포함한다.
그리고 제어부(101)는 모든 토지이용별 주제도 중에서 하나를 선택하고, 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 해당 토지이용 주제도가 연속지적도 또는 토지피복지도인 경우, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하는 것으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 해당 토지이용 주제도가 임상도 또는 팜맵인 경우, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하지 않는 것으로 결정할 수 있다.
확인 결과, 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하는 경우, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도를 배경지도로 결정할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 모든 토지이용별 주제도가 확인되었는지 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 모든 토지이용별 주제도가 확인된 경우, 제어부(101)는 결정된 배경지도들 간에 정확도를 비교하여 정확도가 가장 높은 배경지도를 확인할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)는 배경지도로 결정된 연속지적도와 토지피복지도 중에서 정확도가 높은 배경지도를 최종적으로 선정할 수 있다.
확인 결과, 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하지 않는 경우, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도를 단일속성 갱신지도라고 결정할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 모든 토지이용별 주제도가 확인되었는지 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 모든 토지이용별 주제도가 확인된 경우, 제어부(101)는 결정된 단일속성 갱신지도들 간에 정확도를 비교하여 정확도가 높은 단일속성 갱신지도를 확인할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)는 단일속성 갱신지도로 결정된 임상도와 팜맵 중에서 정확도가 높은 단일속성 갱신지도를 확인할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 단일속성 갱신지도들 각각과 배경지도 간의 정확도를 비교하여 단일속성 갱신지도들 중에서 배경지도보다 정확도가 낮은 단일속성 갱신지도를 확인할 수 있다. 그리고 제어부(101)는 단일속성 갱신지도들 중에서 확인된 단일속성 갱신지도를 배제하는 필터링을 수행할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 배경지도와 복수의 단일속성 갱신지도들 간에 우선순위를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)는 배경지도를 최하 순위로 결정할 수 있다. 그리고 제어부(101)는 단일속성 갱신지도들 중에서 정확도 순위에 따라 높은 순서대로(내림차순) 다음 순위를 결정한다. 따라서 정확도가 가장 높은 단일속성 갱신지도가 1순위, 그리고 정확도가 다음으로 높은 단일속성 갱신지도가 2순위, 그리고 배경지도가 최하 순위가 될 수 있다.
그리고 제어부(101)는 순위에 따라 높은 순위의 지도를 상단에 배치할 수 있다. 따라서 최상단은 1순위 지도, 최하단은 가장 낮은 순위의 지도가 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 단일속성 갱신지도인 팜맵이 1순위, 단일속성 갱신지도인 임상도가 2순위, 배경지도인 토지피복지도가 3순위일 경우 최상단은 팜맵, 임상도는 그 다음에 배치하고 토지피복지도는 가장 하단에 배치할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 배치된 지도들을 이용하여 토지이용 지도를 구축할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)는 공간정보 분석 툴 등을 이용하여 순위에 따라 배치된 지도 레이어들에 대하여 상단에 배치된 지도 속성을 우선적으로 부여하는 방법으로 융합하여 토지이용 지도를 구축할 수 있다.
이와 같이, 배경지도를 토지이용 지도의 최하단에 배치하는 것은 속성의 누락 문제를 해결하기 위한 것이다. 한편, 토지이용 지도의 속성은 상단에 위치한 지도의 속성을 우선으로 부여한다. 이러한 방법을 통해, 토지이용 통계의 중복 및 누락 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 정확도에 따른 우선 순위의 결정은 불일치 오류를 자동적으로 최소화할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 구축된 토지이용 지도를 이용하여 토지이용별 면적을 계산하여 공간자료 기반의 토지이용 통계를 산출할 수 있다.
이러한 동작을 통해, 본 발명의 일 실시 예는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하여 토지이용 통계의 오차를 최소화하여 정확도를 개선할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 기존 방식의 토지이용 지도(501)에 대한 전국토 대비 토지이용 유형 합산 면적 차이는 4.2%이며, 본 발명의 토지이용 지도(503)에 대한 전국토 대비 토지이용 유형 합산 면적 차이는 0.4%일 수 있다. 즉, 본 발명은 기존 방식 대비 전국토 대비 토지이용 유형 합산 면적 차이를 4.2%에서 0.4%로 감소하여 정확도를 개선한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기에서 토지이용 통계를 생성하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 제어부(101)는, 201 단계에서, 토지이용 통계가 공간 자료 기반인지 여부를 확인한다. 예를 들면, 토지이용 통계는 데이터베이스(103)에 미리 저장될 수 있다.
확인 결과, 토지이용 통계가 공간 자료인 경우, 제어부(101)는 203 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 217 단계로 진행한다.
만일, 217 단계로 진행하면, 제어부(101)는 토지이용 통계에 대한 자료를 수집한 후, 219 단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 통신부(107)를 통해 자료 요청 메시지를 적어도 하나의 외부 장치로 전송할 수 있다. 그리고 제어부(101)는, 자료 요청 메시지에 대한 응답으로, 통신부(107)를 통해 적어도 하나의 외부 장치로부터 토지이용 통계에 대한 자료를 수신하여 데이터베이스(103)에 저장함으로써 토지이용 통계에 대한 자료를 수집할 수 있다.
219 단계에서, 제어부(101)는 토지이용별 주제도가 수집된 토지이용 통계에 대한 자료 내에 존재하는지 여부를 확인한다.
확인 결과, 토지이용별 주제도가 존재하면, 제어부(101)는 203 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 221 단계로 진행한다.
만일, 221 단계로 진행하면, 제어부(101)는 비공간 자료를 기반으로 토지이용 통계를 산출한다.
만일, 203 단계로 진행하면, 제어부(101)는 데이터베이스(103)에서 토지이용별 주제도를 확인한 후, 205 단계로 진행한다. 예를 들면, 토지이용별 통계가 공간자료 기반인 경우, 제어부(101)는 갱신이 필요한 토지이용별 주제도를 확인할 수 있다. 다른 예로, 토지이용별 통계가 공간자료 기반이 아닌 경우, 제어부(101)는 토지이용 통계를 개선할 토지이용별 주제도를 확인할 수 있다.
205 단계에서, 제어부(101)는 정확도 평가를 위해 토지이용별 주제도에 대한 검증 자료가 데이터베이스(103)에 존재하는지 여부를 확인한다.
확인 결과, 검증 자료가 존재하면, 제어부(101)는 207 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 215 단계로 진행한다.
만일, 215 단계로 진행하면, 제어부(101)는 토지이용별 주제도에 대한 검증 자료를 구축한 후, 207 단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 수학식 1을 이용하여 표본점의 개수를 결정할 수 있다.
좀 더 자세히 설명하면, 제어부(101)는 수학식 1을 이용하여 표본점 개수를 결정한다. 예를 들면, P에 2021년 기준 현행 통계상 산림 비율인 0.654를 적용하면, 최소 표본점 개수는 수학식 1을 통해 516(5.695 Х 0.654 Х (1-0.654) / 0.052)으로 도출될 수 있다.
한편, 검증자료를 구축하기 위해서는 전체 지역에서 516개의 표본점이 필요한데, 우리나라의 지역적 특성(수도권, 강원권, 호남권, 영상권, 제주권)을 고려하여 5개 권역으로 구분할 수 있다. 권역당 516지점씩 표본점을 설정한다면, 제어부(101)는 표본점의 개수를 총 2,580개로 결정할 수 있다.
그리고 제어부(101)는 권역별 표본점 분포도를 작성한다. 예를 들면, 권역별 표본점 분포도를 작성할 때, 제어부(101)는 임의 표본추출 또는 계통적 표본추출 방식과 같이 통계적 편의(bias)를 최소화하는 방식을 선택할 수 있다.
한편, 해당 표본점에 대한 토지이용 조사 기준은 IPCC 가이드라인과 현행 통계자료 작성시 사용되는 기준 등을 참고하여 설정한다. 토지이용 조사 방법은 토지이용의 육안판독이 가능한 고해상도 영상을 시계열적으로 확인할 수 있는 GIS 프로그램 등을 사용한다.
그리고 제어부(101)는 2,580개 지점에 대한 조사를 완료하고, 완료된 조사를 기반으로 검증자료 구축을 완료한다.
만일, 207 단계로 진행하면, 제어부(101)는 검증 자료를 이용하여 토지이용별 주제도에 대한 정확도를 평가한 후, 209 단계로 진행한다.
예를 들면, 토지이용별 주제도들 각각에 대한 정확도를 평가하는 방법은 단일 토지이용 속성만 포함되는 임상도 및 팜맵에 대해서는 산림지와 비산림지, 농경지와 비농경지와 같이 이분형 자료로 구분하여 평가할 수 있다. 전체 토지이용 유형의 속성을 갖는 연속지적도와 토지피복지도에 대해서는 산림지, 농경지, 초지, 습지, 정주지 등의 유형을 모두 평가할 수 있다. 정확도 평가 방법에 따라 주제도별 정확도 평가 방법은 달라질 수 있으나 각 토지이용 유형에 대한 정확도를 평가할 수 있어야 한다.
예를 들면, 2021년 기준으로 F1-Score를 통해 정확도를 계산하면, 임상도는 0.72(비산림지 0.81, 산림지 0.60), 팜맵은 0.79(비농경지 0.95, 농경지 0.62) 연속지적도는 0.24(산림지 0.37, 농경지 0.17, 초지 0.12, 습지 0.10, 정주지 0.42)이며, 토지피복지도의 경우 0.61(산림지 0.60, 농경지 0.58, 초지 0.49, 습지 0.80, 정주지 0.56)로 평가될 수 있다.
209 단계에서, 제어부(101)는 토지이용별 주제도에 대한 정확도를 이용하여 토지이용별 주제도에 융합 알고리즘을 적용한 후, 211 단계로 진행한다. 예를 들면, 융합 알고리즘은 토지이용 통계의 중복이나 누락, 불일치 등의 문제를 최소화할 수 있다. 이제부터 도 3을 이용하여 토지이용별 주제도에 융합 알고리즘을 적용하는 과정을 자세히 설명하고자 한다.
도 3을 참조하면, 제어부(101)는, 301 단계에서, 정확도 평가가 완료된 토지이용별 주제도를 확인한 후, 303 단계로 진행한다.
예를 들면, 토지이용별 주제도는 산림지와 관련하여 임상도(산림청 작성), 농경지와 관련하여 팜맵(농림축산식품부 작성) 그리고 연속지적도(국토교통부 작성)와 토지피복지도(환경부 작성)를 포함할 수 있다. 현재의 대표적인 토지이용 관련 주제도를 예로 들었으나 추후 주제도는 추가될 수 있다.
303 단계에서, 제어부(101)는 모든 토지이용별 주제도 중에서 하나를 선택하고, 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하는지 여부를 확인한다. 예를 들면, 해당 토지이용 주제도가 연속지적도 또는 토지피복지도인 경우, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하는 것으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 해당 토지이용 주제도가 임상도 또는 팜맵인 경우, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하지 않는 것으로 결정할 수 있다.
확인 결과, 해당 토지이용 주제도가 전체 토지이용 속성을 포함하는 경우, 제어부(101)는 305 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 315 단계로 진행한다.
만일, 305 단계로 진행하면, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도를 배경지도로 결정한 후, 307 단계로 진행한다.
307 단계에서, 제어부(101)는 모든 토지이용별 주제도가 확인되었는지 여부를 확인한다. 확인 결과, 모든 토지이용별 주제도가 확인된 경우, 제어부(101)는 309 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 303 단계로 진행한다.
만일, 309 단계로 진행하면, 제어부(101)는 결정된 배경지도들 간에 정확도를 비교하여 정확도가 가장 높은 배경지도를 확인한 후, 311 단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 배경지도로 결정된 연속지적도와 토지피복지도 중에서 정확도가 높은 배경지도를 확인할 수 있다.
만일, 315 단계로 진행하면, 제어부(101)는 해당 토지이용 주제도를 단일속성 갱신지도라고 결정한 후, 317 단계로 진행한다.
317 단계에서, 제어부(101)는 모든 토지이용별 주제도가 확인되었는지 여부를 확인한다. 확인 결과, 모든 토지이용별 주제도가 확인된 경우, 제어부(101)는 319 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 303 단계로 진행한다.
319 단계에서, 제어부(101)는 결정된 단일속성 갱신지도들 간에 정확도를 비교하여 정확도가 높은 단일속성 갱신지도를 확인한 후, 311 단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 단일속성 갱신지도로 결정된 임상도와 팜맵 중에서 정확도가 높은 단일속성 갱신지도를 확인할 수 있다.
311 단계에서, 제어부(101)는 단일속성 갱신지도들 각각과 배경지도 간의 정확도를 비교하여 단일속성 갱신지도들 중에서 배경지도보다 정확도가 낮은 단일속성 갱신지도를 확인한다. 그리고 제어부(101)는 단일속성 갱신지도들 중에서 확인된 단일속성 갱신지도를 배제하는 필터링을 수행한 후, 313 단계로 진행한다.
313 단계에서, 제어부(101)는 배경지도와 복수의 단일속성 갱신지도들 간에 우선순위를 결정한다.
예를 들면, 제어부(101)는 배경지도를 최하 순위로 결정할 수 있다. 그리고 제어부(101)는 단일속성 갱신지도들 중에서 정확도에 따라 높은 순서대로(내림차순) 순위를 결정한다. 따라서 정확도가 가장 높은 단일속성 갱신지도가 1순위, 그리고 정확도가 다음으로 높은 단일속성 갱신지도가 2순위, 그리고 배경지도가 최하 순위가 될 수 있다. 그리고 제어부(101)는 순위에 따라 높은 순위의 단일속성 갱신지도를 상단에 배치할 수 있다. 그리고 최하단은 배경지도가 배치될 수 있다.
예를 들면, 단일속성 갱신지도인 팜맵이 1순위, 단일속성 갱신지도인 임상도가 2순위, 배경지도인 토지피복지도가 3순위일 경우 도 4에 도시된 바와 같이 최상단은 팜맵, 임상도는 그 다음에 배치하고 토지피복지도는 가장 하단에 배치한다.
그리고 제어부(101)는 배치된 지도들을 이용하여 토지이용 지도를 구축할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)는 공간정보 분석 툴 등을 이용하여 배치된 지도 레이어들에 대하여 상단에 배치된 지도 속성을 우선적으로 부여하는 방식으로 융합하여 토지이용 지도를 구축할 수 있다.
이와 같이, 배경지도를 토지이용 지도의 최하단에 배치하는 것은 속성의 누락 문제를 해결하기 위한 것이다. 한편, 토지이용 지도의 속성은 상단에 위치한 지도의 속성을 우선으로 부여한다. 이러한 방법을 통해, 토지이용 통계의 중복 및 누락 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 정확도에 따른 우선 순위의 결정은 불일치 오류를 자동적으로 최소화할 수 있다.
다시 도 2로 돌아와서, 211 단계에서, 제어부(101)는 토지이용 지도를 구축한 후, 213 단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 공간정보 분석 툴 등을 이용하여 주제도 융합 알고리즘을 적용하여 토지이용 지도를 구축할 수 있다.
213 단계에서, 제어부(101)는 구축된 토지이용 지도를 이용하여 토지이용별 면적을 계산하여 공간자료 기반의 토지이용 통계를 산출한다.
이러한 동작을 통해, 본 발명의 일 실시 예는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하여 토지이용 통계의 오차를 최소화하여 정확도를 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
101: 제어부
103: 데이터베이스
105: 표시부
107: 통신부
109: 입출력부

Claims (10)

  1. 다수의 토지이용별 주제도들을 저장하는 데이터베이스;
    외부 장치와 통신하는 통신부; 및
    토지이용 통계가 공간자료 기반인 경우, 검증 자료를 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 대한 다수의 정확도들을 평가하며, 상기 정확도들을 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 융합 알고리즘을 적용하여 순위가 부여된 다수의 지도들을 생성하고, 상기 순위에 따라 상기 지도들을 융합하여 토지이용 지도를 구축하며, 상기 토지이용 지도를 기반으로 토지이용별 면적을 계산하여 토지이용 통계를 산출하는 제어부를 포함하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 토지이용별 주제도들 각각의 속성을 확인하며, 상기 토지이용별 주제도들 중에서 전체 토지이용 속성을 가진 복수의 토지이용별 주제도들을 복수의 배경지도들로 결정하고, 상기 배경지도들 간에 정확도를 비교하여 상기 배경지도들 중에서 상기 정확도가 가장 높은 배경지도를 선정하며, 상기 토지이용별 주제도들 중에서 단일 속성을 가진 복수의 토지이용별 주제도들을 복수의 단일속성 갱신지도로 결정하고, 상기 단일속성 갱신지도들의 정확도를 확인하며, 상기 확인된 배경지도를 상기 토지이용 지도의 최하 순위로 결정 후 가장 최하단에 배치하고, 상기 단일속성 갱신지도들은 정확도가 높은 순서에 따라 상단부터 배치한 후 상단에 배치된 지도 속성을 토지이용 지도의 속성으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단일속성 갱신지도들 각각과 상기 확인된 배경지도 간의 정확도를 비교하여 상기 단일속성 갱신지도들 중에서 상기 정확도가 상기 확인된 배경지도보다 낮은 단일속성 갱신지도를 필터링하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 토지이용 통계가 공간자료 기반이 아닌 경우, 상기 통신부를 통해 상기 외부 장치로부터 상기 토지이용 통계에 대한 자료를 수집하며, 상기 수집된 자료에 토지이용별 주제도가 존재하지 않는 경우, 비공간 자료를 기반으로 토지이용 통계를 산출하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토지이용별 주제도들은, 연속지적도, 토지피복지도, 임상도 및 팜맵 등 토지이용과 관련된 주제도들을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 장치.
  6. 제어부가, 토지이용 통계가 공간자료 기반인 경우, 검증 자료를 기반으로 데이터베이스에 저장된 토지이용별 주제도들에 대한 다수의 정확도들을 평가하는 과정,
    상기 제어부가, 상기 정확도들을 기반으로 상기 토지이용별 주제도들에 융합 알고리즘을 적용하여 다수의 지도들을 융합하는 과정,
    상기 제어부가, 상기 지도들을 융합하여 토지이용 지도를 구축하는 과정, 및
    상기 제어부가, 상기 토지이용 지도를 기반으로 토지이용별 면적을 계산하여 토지이용 통계를 산출하는 과정을 포함하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지도들을 융합하는 과정은,
    상기 토지이용별 주제도들 각각의 속성을 확인하는 과정,
    상기 토지이용별 주제도들 중에서 전체 토지이용 속성을 가진 복수의 토지이용별 주제도들을 복수의 배경지도들로 결정하는 과정,
    상기 배경지도들 간에 정확도를 비교하여 상기 배경지도들 중에서 상기 정확도가 가장 높은 배경지도를 확인하는 과정,
    상기 토지이용별 주제도들 중에서 단일 속성을 가진 복수의 토지이용별 주제도들을 복수의 단일속성 갱신지도로 결정하는 과정,
    상기 단일속성 갱신지도들 간에 정확도를 비교하는 과정,
    상기 확인된 배경지도를 상기 토지이용 지도의 최하단인 최하 순위 지도로 결정하는 과정,
    상기 단일속성 갱신지도들 중에서 정확도 순위에 따라 높은 순서대로(내림차순) 다음 순위를 결정하는 과정, 및
    상기 확인된 단일속성 갱신지도와 상기 확인된 배경지도의 배치순서를 결정하여 토지이용 지도를 융합하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 토지이용별 주제도들 중에서 단일 속성을 가진 복수의 토지이용별 주제도들을 복수의 단일속성 갱신지도로 결정하는 과정은,
    상기 단일속성 갱신지도들 각각과 상기 확인된 배경지도 간의 정확도를 비교하여 상기 단일속성 갱신지도들 중에서 상기 정확도가 상기 확인된 배경지도보다 낮은 단일속성 갱신지도를 필터링하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 토지이용 통계가 공간자료 기반이 아닌 경우, 통신부를 통해 외부 장치로부터 상기 토지이용 통계에 대한 자료를 수집하는 과정, 및
    상기 제어부가, 상기 수집된 자료에 토지이용별 주제도가 존재하지 않는 경우, 비공간 자료를 기반으로 토지이용 통계를 산출하는 과정을 더 포함하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 토지이용별 주제도들은, 연속지적도, 토지피복지도, 임상도 및 팜맵 등 토지이용과 관련된 주제도들을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기에서 공간 정보를 기반으로 통계를 생성하는 방법.
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KR20150135597A (ko) * 2014-05-22 2015-12-03 주식회사 시은트리디 멀티센서 융합 측위 시스템을 이용한 가로수 탄소흡수량 산정 시스템 및 이에 이용되는 프로그램을 기록한 컴퓨터판독가능한 기록매체

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150135597A (ko) * 2014-05-22 2015-12-03 주식회사 시은트리디 멀티센서 융합 측위 시스템을 이용한 가로수 탄소흡수량 산정 시스템 및 이에 이용되는 프로그램을 기록한 컴퓨터판독가능한 기록매체

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
건설보고서, 국토교통부, "2021년 정주지 부문 국가 온실가스 통계산정 연구" (2021.03.31.) *

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