KR20240033466A - System and method for analyzing atmospheric environments of urban area - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템은 도시의 적어도 하나 이상의 지역에 대한 건물 정보와 도로 정보를 수신하는 지리정보 수신부, 상기 각 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼지 정보를 수신하는 기상정보 수신부, 상기 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석하는 기상 분석부, 상기 기상 분석부에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석하는 기상 상관관계 분석부, 상기 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석하는 도시구조 상관관계 분석부 및 상기 기상 상관관계 분석부와 도시구조 상관관계 분석부에서 분석된 분석 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출하는 미세먼지 영향 분석부를 포함한다.The present invention relates to an urban air environment analysis system and an urban air environment analysis method using the same. The urban air environment analysis system according to the present invention includes a geographic information receiver that receives building information and road information for at least one area of the city; A weather information receiver that receives weather information and fine dust information for each region, and a weather information receiver that analyzes the characteristics of each weather factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information. An analysis unit, a meteorological correlation analysis unit that analyzes the correlation between meteorological factors and fine dust concentration for each region based on the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust received from the weather analysis unit, the reception A city that calculates the urban structure parameters for a certain area for each region based on the building information and road information, and analyzes the correlation between the calculated urban structure parameters of each region and the fine dust concentration in the region. Fine dust impact that calculates the influencing factors that affect the fine dust concentration in the area for each region based on the analysis information analyzed by the structural correlation analysis unit, the meteorological correlation analysis unit, and the urban structure correlation analysis unit. Includes analysis section.

Description

도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING ATMOSPHERIC ENVIRONMENTS OF URBAN AREA}Urban air environment analysis system and urban air environment analysis method using the same {SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING ATMOSPHERIC ENVIRONMENTS OF URBAN AREA}

본 발명은 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도시 지역의 지리 정보, 기상 정보 및 미세먼지 농도 정보를 기초로 도시 지역의 대기환경 특성을 분석할 수 있는 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an urban air environment analysis system and an urban air environment analysis method using the same. More specifically, the present invention relates to an urban air environment analysis system and a method for analyzing the urban air environment using the same. More specifically, the present invention relates to an urban air environment analysis system that can analyze the air environment characteristics of an urban area based on geographical information, meteorological information, and fine dust concentration information of the urban area. It relates to an existing urban air environment analysis system and a method of analyzing the city air environment using it.

미세먼지(Fine Particulate Matter)는 대기오염물질의 하나로 사람의 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 말한다. 미세먼지는 지름 10㎛ 이하인 PM 10과 지름 2.5㎛ 이하인 PM2.5로 구분될 수 있다. 미세먼지는 자동차나 발전소 등에서 발생하는 배출 물질이 주요 원인이며, 사람 또는 동물이 호흡과정에서 미세먼지가 폐에 들어가면 폐 기능 저하, 폐 질환, 심장 질환 등을 일으킬 수 있다. 특히 초미세먼지(PM2.5)는 폐포를 통해 혈관에 직접 침투할 수 있다는 점에서 문제가 된다.Fine particulate matter is one of the air pollutants and refers to dust that is so small that it is invisible to the human eye. Fine dust can be divided into PM 10, which is 10㎛ or less in diameter, and PM2.5, which is 2.5㎛ or less. The main cause of fine dust is emissions from automobiles and power plants, and if fine dust enters the lungs of humans or animals during the breathing process, it can cause decreased lung function, lung disease, and heart disease. In particular, ultrafine dust (PM2.5) is problematic in that it can directly penetrate blood vessels through the alveoli.

먼지의 발생원인은 자연적인 원인과 인위적인 원인으로 구분되나, 인위적인 발생이 대부분이다. 인위적인 발생원은 대부분 연료 연소에 의해 발생되며, 보일러나 자동차, 발전시설 등의 배출물질이 주요 발생원이다. 그 외 공사장, 도로 등에서 비산되는 먼지도 많은 양을 차지한다.The causes of dust are divided into natural and artificial causes, but most of them are artificial. Most artificial sources are caused by fuel combustion, and emissions from boilers, automobiles, and power generation facilities are the main sources. In addition, dust scattered from construction sites, roads, etc. also accounts for a large amount.

미세먼지(PM2.5)는 자동차, 화력발전소 등에서 배출된 1차 오염물질의 대기 중 반응에 의한 2차 오염물질 생성이 주요 발생원이며, 주로 황산염, 질산염, 유기탄소 등으로 구성되어 있다.The main source of fine dust (PM2.5) is secondary pollutants generated by the atmospheric reaction of primary pollutants emitted from automobiles and thermal power plants, etc., and is mainly composed of sulfates, nitrates, and organic carbon.

특히, 국내외적으로 난방용 연료사용이 증가하는 겨울철에는 오염물질 배출이 증가하여 고농도 현상 발생이 증가한다. 국내뿐만 아니라 국외에서 유입된 오염물질도 국내 대기에 영향을 미친다. 연구 결과에 의하면 대기오염물질 중 30~50% 내외가 국외에서 유입된 것으로 추정된다.In particular, in winter, when the use of heating fuel increases both domestically and internationally, pollutant emissions increase and the occurrence of high concentration phenomena increases. Pollutants imported not only domestically but also from abroad affect the domestic air. According to research results, it is estimated that approximately 30-50% of air pollutants are imported from overseas.

도심지의 경우 도로에서 배출되는 오염물질에 의해 건물 내 실내 공기질이 영향을 받는다는 사실이 많은 연구를 통해 밝혀졌다. 도로의 차량에서 배출되는 오염물질이 도로 주변의 건물 내 실내 미세먼지 농도에 많은 영향을 끼칠 수 있다. 실제 도시 지역 내에는 도로와 건물이 다양하고 복잡한 형태로 배치되어 있다. 이러한 도시 내 구조는 대기 흐름과 오염물질의 확산에 큰 요인이 된다. 미세먼지가 도시 인구에 미치는 영향을 분석한 연구들을 통해 도시 대기환경 모니터링에 대한 중요성이 대두되고 있다.In urban areas, many studies have shown that indoor air quality in buildings is affected by pollutants emitted from the roads. Pollutants emitted from vehicles on the road can have a significant impact on the indoor fine dust concentration in buildings around the road. In actual urban areas, roads and buildings are arranged in various and complex shapes. This structure within the city is a major factor in air flow and the spread of pollutants. The importance of monitoring urban air quality is emerging through studies analyzing the impact of fine dust on urban populations.

한국 출원특허: 10-2021-0002461 (2021.01.08)Korean patent application: 10-2021-0002461 (2021.01.08) 한국 출원특허 10-2020-0131762 (2020.10.13)Korean patent application 10-2020-0131762 (2020.10.13)

본 발명은 도시 지역의 지리 정보, 기상 정보 및 미세먼지 농도 정보를 기초로 도시 지역의 대기환경 특성을 분석할 수 있는 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법을 제공한다.The present invention provides an urban atmospheric environment analysis system that can analyze atmospheric environmental characteristics of urban areas based on geographic information, meteorological information, and fine dust concentration information of urban areas, and an urban atmospheric environment analysis method using the same.

본 발명은 도시 지역의 미세먼지 농도에 대한 외부로부터의 유입에 의한 기여여부와 국지적 오염 발생에 의한 기여여부에 판단 근거를 제공할 수 있는 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법을 제공한다.The present invention provides an urban air environment analysis system that can provide a basis for determining whether inflow from outside and local pollution contribute to the concentration of fine dust in urban areas and an urban air environment analysis method using the same. do.

본 발명은 도시 지역의 지리적 구조가 해당 지역의 미세먼지 농도에 미치는 영향을 분석할 수 있는 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법을 제공한다.The present invention provides an urban air environment analysis system that can analyze the impact of the geographical structure of an urban area on the fine dust concentration in the area and a method for analyzing the urban air environment using the same.

본 발명은 대상 지역의 도시 설계 및 환경 관련 정책 결정에 근거로 활용할 수 있는 미세먼지 분석 결과를 제공하는 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법을 제공한다.The present invention provides an urban air environment analysis system that provides fine dust analysis results that can be used as a basis for urban design and environment-related policy decisions in the target area, and an urban air environment analysis method using the same.

본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템은 도시의 적어도 하나 이상의 지역에 대한 건물 정보와 도로 정보를 수신하는 지리정보 수신부, 상기 각 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼지 정보를 수신하는 기상정보 수신부, 상기 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석하는 기상 분석부, 상기 기상 분석부에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석하는 기상 상관관계 분석부, 상기 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석하는 도시구조 상관관계 분석부 및 상기 기상 상관관계 분석부와 도시구조 상관관계 분석부에서 분석된 분석 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출하는 미세먼지 영향 분석부를 포함한다.The urban air environment analysis system according to the present invention includes a geographic information receiver that receives building information and road information for at least one area of the city, a weather information receiver that receives weather information and fine dust information for each area, and the receiver. A meteorological analysis unit that analyzes the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the weather information and fine dust information provided, and the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust received from the weather analysis unit. A meteorological correlation analysis unit that analyzes the correlation between meteorological factors and fine dust concentration for each region based on the above, and an urban structure for a certain area for each region based on the received building information and road information In the urban structure correlation analysis unit, which calculates the parameters and analyzes the correlation between the calculated urban structure parameters of each region and the fine dust concentration in the area, and the weather correlation analysis unit and the urban structure correlation analysis unit It includes a fine dust impact analysis unit that calculates influencing factors that affect the fine dust concentration in each region for each region based on the analyzed analysis information.

일 실시예에서, 도시 대기환경 분석 시스템은 상기 수신된 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 시간적 유사도 및 공간적 유사도를 분석하는 유사도 분석부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the urban air environment analysis system may further include a similarity analysis unit that analyzes temporal and spatial similarities between fine dust concentrations in each region based on the received fine dust information.

일 실시예에서, 상기 유사도 분석부는 상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient, R)를 산출하여, 시간을 기준으로 비교 지역 사이의 미세 먼지 농도 변화 경향이 일치하는 지 여부를 분석할 수 있다.In one embodiment, the similarity analysis unit calculates the Pearson correlation coefficient (R) between the fine dust concentrations in each region, and determines whether the trend of change in fine dust concentration between comparison regions matches based on time. can be analyzed.

일 실시예에서, 상기 유사도 분석부는 상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 발산계수(Coefficient Of Divergence, COD)를 산출하여, 비교 지역의 미세 먼지 농도가 공간적으로 일치하는 지 여부를 분석할 수 있다.In one embodiment, the similarity analysis unit may calculate the coefficient of divergence (COD) between the fine dust concentrations in each region and analyze whether the fine dust concentrations in the comparison regions are spatially consistent.

일 실시예에서, 상기 지리정보 수신부는 공간정보시스템(Geographic Information System)으로부터 상기 각 지역에 대한 건물 정보를 수신하고, 환경 공간정보 서비스(Environmental Geographic Information Service)로부터 상기 각 지역에 대한 도로 정보를 수신할 수 있다.In one embodiment, the geographic information receiver receives building information for each region from a Geographic Information System and receives road information for each region from an Environmental Geographic Information Service. can do.

일 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 지역은 상기 도시에 대기질 측정장치가 설치된 대기질 측정지역에 해당할 수 있다.In one embodiment, the at least one area may correspond to an air quality measurement area where an air quality measurement device is installed in the city.

일 실시예에서, 상기 기상 인자별 특성은 해당 지역에 대해 일별, 월별 및 연별로 산출된 주풍향, 풍향의 빈도, 풍속 크기의 빈도, 평균 풍속, 풍속 변동 및 평균 기온 가운데 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 미세먼지의 농도 특성은 해당 지역에 대해 일별, 월별 및 연별로 산출된 평균 미세 먼지(PM10) 농도 및 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도 가운데 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the characteristics of each meteorological factor include at least one of the main wind direction, frequency of wind direction, frequency of wind speed magnitude, average wind speed, wind speed fluctuation, and average temperature calculated on a daily, monthly, and annual basis for the corresponding area, The concentration characteristics of the fine dust may include at least one of the average fine dust (PM10) concentration and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration calculated on a daily, monthly, and annual basis for the corresponding area.

일 실시예에서, 상기 기상 상관관계 분석부는 풍속과 미세먼지(미세먼지 및 초미세먼지) 농도 사이의 상관계수를 산출하고, 기온과 미세먼지(미세먼지 및 초미세먼지) 농도 사이의 상관계수를 산출할 수 있다.In one embodiment, the weather correlation analysis unit calculates the correlation coefficient between wind speed and fine dust (fine dust and ultrafine dust) concentration, and calculates the correlation coefficient between temperature and fine dust (fine dust and ultrafine dust) concentration. It can be calculated.

일 실시예에서, 상기 도시 구조 매개수는 도로면적비 및 건물부피비를 포함하되, 상기 도시구조 상관관계 분석부는 해당 지역의 일 지점을 중심으로 수평 x km × y km 영역에서 도로가 차지하는 도로면적비를 산출하고, 수평 x km × y km 영역과 연직 z m 높이의 공간에서 건물이 차지하는 건물부피비를 산출할 수 있다.In one embodiment, the urban structure parameters include road area ratio and building volume ratio, and the urban structure correlation analysis unit calculates the road area ratio occupied by the road in the horizontal x km × y km area centered on a point in the area. And, the building volume ratio occupied by the building can be calculated in the horizontal x km x y km area and the vertical z m height space.

일 실시예에서, 상기 도시구조 상관관계 분석부는 각 지역의 도로면적비와 평균 미세 먼지(PM10) 농도의 상관계수 및 도로면적비와 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도의 상관계수를 각각 산출하고, 각 지역의 건물부피비와 평균 미세 먼지(PM10) 농도의 상관계수 및 건물부피비와 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도의 상관계수를 각각 산출할 수 있다.In one embodiment, the urban structure correlation analysis unit calculates the correlation coefficient between the road area ratio and the average fine dust (PM10) concentration and the correlation coefficient between the road area ratio and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration in each region, The correlation coefficient between the building volume ratio and the average fine dust (PM10) concentration and the correlation coefficient between the building volume ratio and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration for each region can be calculated.

일 실시예에서, 상기 미세먼지 영향 분석부는 상기 기상 상관관계 분석부에서 산출된 상관계수를 기초로 양 또는 음의 상관관계를 갖는 기상 인자 및 상기 도시구조 상관관계 분석부에서 산출된 상관계수를 기초로 양 또는 음의 상관관계를 갖는 도시 구조 매개수를 이용하여 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출할 수 있다.In one embodiment, the fine dust impact analysis unit is based on weather factors having a positive or negative correlation based on the correlation coefficient calculated by the weather correlation analysis unit and the correlation coefficient calculated by the urban structure correlation analysis unit. By using urban structure parameters that have a positive or negative correlation, influencing factors that affect the fine dust concentration in the area can be calculated.

본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 방법은 지리정보 수신부가 도시의 적어도 하나 이상의 지역에 대한 건물 정보와 도로 정보를 수신하는 단계, 기상정보 수신부가 상기 각 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼지 정보를 수신하는 단계, 기상 분석부가 상기 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석하는 단계, 기상 상관관계 분석부가 상기 기상 분석부에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석하는 단계, 도시구조 상관관계 분석부가 상기 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석하는 단계 및 미세먼지 영향 분석부가 상기 기상 상관관계 분석부와 도시구조 상관관계 분석부에서 분석된 분석 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출하는 단계를 포함한다.The urban air environment analysis method according to the present invention includes the steps of a geographic information receiving unit receiving building information and road information for at least one area of the city, and a weather information receiving unit receiving weather information and fine dust information for each area. Step, a weather analysis unit analyzing the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information, a weather correlation analysis unit analyzing the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information, Analyzing the correlation between meteorological factors and fine dust concentration for each region based on the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust, the urban structure correlation analysis unit based on the received building information and road information A step of calculating urban structure parameters for a certain area for each region, analyzing the correlation between the calculated urban structure parameters of each region and the fine dust concentration in the region, and the fine dust impact analysis unit performs the weather It includes the step of calculating influencing factors that affect the fine dust concentration in each region for each region based on the analysis information analyzed in the correlation analysis unit and the urban structure correlation analysis unit.

일 실시예에서, 도시 대기환경 분석 방법은 유사도 분석부가 상기 수신된 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 시간적 유사도 및 공간적 유사도를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the urban atmospheric environment analysis method may further include a step of a similarity analysis unit analyzing temporal and spatial similarities between fine dust concentrations in each region based on the received fine dust information.

일 실시예에서, 도시 대기환경 분석 방법은 유사 지역 추정부가 해당 도시 지역 내에서 상기 분석된 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인의 값과 동일 또는 기 설정된 범위의 요인 값을 갖는 지역을 검색하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the urban air environment analysis method searches for an area where the similar area estimation unit has a factor value that is the same as or within a preset range of the influence factor affecting the fine dust concentration of the analyzed area within the corresponding urban area. Additional steps may be included.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법은 도시 지역의 지리 정보, 기상 정보 및 미세먼지 농도 정보를 기초로 도시 지역의 대기환경 특성을 분석할 수 있다.As described above, the urban air environment analysis system according to the present invention and the urban air environment analysis method using the same can analyze the air environment characteristics of urban areas based on geographical information, meteorological information, and fine dust concentration information of urban areas. there is.

본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법은 도시 지역의 미세먼지 농도에 대한 외부로부터의 유입에 의한 기여여부와 국지적 오염 발생에 의한 기여여부에 판단 근거를 제공할 수 있다.The urban air environment analysis system according to the present invention and the urban air environment analysis method using the same can provide a basis for determining whether inflow from outside contributes to the concentration of fine dust in urban areas and whether local pollution occurs. .

본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법은 도시 지역의 지리적 구조가 해당 지역의 미세먼지 농도에 미치는 영향을 분석할 수 있다.The urban air environment analysis system according to the present invention and the urban air environment analysis method using the same can analyze the impact of the geographical structure of an urban area on the concentration of fine dust in the area.

본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법은 대상 지역의 도시 설계 및 환경 관련 정책 결정에 근거로 활용할 수 있는 미세먼지 분석 결과를 제공할 수 있다.The urban air environment analysis system according to the present invention and the urban air environment analysis method using the same can provide fine dust analysis results that can be used as a basis for urban design and environment-related policy decisions in the target area.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 대기환경 분석 시스템을 설명하는 도면
도 2는 도 1의 도시 대기환경 분석 시스템의 구성을 나타내는 도면
도 3은 분석 대상 지역의 위성사진과 해당 지역의 세분류 토지 피복분류에 따른 분포의 일 예를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 기상 측정소에서 측정된 바람을 기초로 산출된 바람 장미도 그래프의 일 예를 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 기상 측정소에서 측정된 풍속과 기온의 월별, 연도별 분포를 그래프로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지의 농도와 초미세먼지의 농도를 측정소별 분포 그래프로 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 평균 미세먼지 농도와 평균 초미세먼지 농도를 월별, 연도별 그래프로 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지 농도와 초미세먼지 농도의 상관관계와 공간변이도 분포를 그래프로 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 측정소에서 측정된 풍속, 기온과 미세먼지 농도, 초미세먼지 농도 간의 상관관계를 그래프로 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 측정소에서 측정된 계절별 미세먼지의 농도를 오염장미도 그래프로 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 측정소에서 측정된 계절별 초미세먼지의 농도를 오염장미도 그래프로 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지 농도, 초미세먼지 농도와 도시 구조 매개수 간의 상관관계를 그래프로 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 대기환경 분석 방법을 설명하는 흐름도
1 is a diagram illustrating an urban air environment analysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the configuration of the urban air environment analysis system of Figure 1
Figure 3 is a diagram showing a satellite image of the analysis target area and an example of distribution according to sub-division land cover classification of the area.
Figure 4 is a diagram showing an example of a wind rose graph calculated based on the wind measured at a ground weather measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the monthly and yearly distribution of wind speed and temperature measured at a ground weather measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the concentration of fine dust and ultrafine dust measured at ground air quality measurement stations in the analysis target area according to an embodiment of the present invention as a distribution graph for each measurement station.
Figure 7 is a graph showing the average fine dust concentration and average ultrafine dust concentration measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention by month and year.
Figure 8 is a graph showing the correlation and spatial variability distribution between fine dust concentration and ultrafine dust concentration measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a graph showing the correlation between wind speed, temperature, fine dust concentration, and ultrafine dust concentration measured at a ground measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a graph showing the seasonal concentration of fine dust measured at a ground measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention as a pollution rose graph.
Figure 11 is a graph showing the seasonal concentration of ultrafine dust measured at a ground measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention as a pollution rose graph.
Figure 12 is a graphical representation of the correlation between fine dust concentration, ultrafine dust concentration, and urban structure parameters measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a flow chart illustrating a method for analyzing urban air environment according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, specific details for implementing the urban air environment analysis system and the urban air environment analysis method using the same according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 대기환경 분석 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an urban air environment analysis system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시 대기환경 분석 시스템(130)은 네트워크를 통해 지리정보 서버(110), 기상정보 서버(120) 등과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 1, the urban air environment analysis system 130 may be connected to a geographic information server 110, a weather information server 120, etc. through a network.

지리정보 서버(110)는 공간정보시스템(Geographic Information System, GIS) 및 환경 공간정보 서비스(Environmental Geographic Information Service, EGIS)을 포함할 수 있다. 지리정보 서버(110)는 지리정보를 수집, 저장, 조작 및 분석하는 서버를 포함한다.The geographic information server 110 may include a geographic information system (GIS) and an environmental geographic information service (EGIS). The geographic information server 110 includes a server that collects, stores, manipulates, and analyzes geographic information.

예를 들어, 지리정보 서버(110)는 지리정보 데이터베이스를 포함하며, 지리정보 데이터베이스는 행정경계, 도로, 건물의 형상 등 각종 지리현상의 위치, 형태 등을 나타내는 지도나 도면형태의 도형자료(Graphic Data), 인구수, 건물면적, 지명 등 공간상의 특성을 설명하는 숫자와 문자 형태의 속성자료(Descriptive or Attribute Data)를 포함한다.For example, the geographic information server 110 includes a geographic information database, and the geographic information database is graphic data in the form of a map or drawing indicating the location and shape of various geographical phenomena such as administrative boundaries, roads, and shapes of buildings. Data), includes descriptive or attribute data in the form of numbers and letters that describe spatial characteristics such as population, building area, and place names.

도시 대기환경 분석 시스템(130)은 지리정보 서버(110)에 접속하여, 특정 지역에 대한 지리정보를 수신할 수 있다.The urban air environment analysis system 130 may connect to the geographic information server 110 and receive geographic information for a specific area.

기상정보 서버(120)는 기상정보를 수집, 분석, 저장, 분배하는 서버를 포함한다. 기상정보 서버(120)는 기상 관측장치가 설치된 기상 관측소 및 대기질 측정장치가 설치된 대기질 측정소에서 수신된 기상 정보 및 공기질 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 기상정보 서버(120)는 종관기상관측소(Automated Synoptic Observing System, ASOS)에서 측정된 기상 정보, 도시대기측정소(Air Quality Monitoring System, AQMS) 또는 도로변대기질측정소(Road Air Quality Monitoring System, RAQMS)에서 측정된 공기질 정보를 수신하여 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 기상정보는 기온, 풍속, 풍향, 상대 습도, 강수량 등을 포함할 수 있다. 공기질 정보는 미세먼지 농도, 초미세먼지 농도, 오존 농도, 기타 가스 농도(SO2, NOx, CO, CO2, O3, THC 등) 등을 포함할 수 있다. The weather information server 120 includes a server that collects, analyzes, stores, and distributes weather information. The weather information server 120 may store weather information and air quality information received from a weather station where a weather observation device is installed and an air quality measurement station where an air quality measurement device is installed. For example, the weather information server 120 may provide weather information measured by the Automated Synoptic Observing System (ASOS), the Air Quality Monitoring System (AQMS), or the Road Air Quality Monitoring System. , RAQMS) can receive and store air quality information measured. In one embodiment, weather information may include temperature, wind speed, wind direction, relative humidity, precipitation, etc. Air quality information may include fine dust concentration, ultrafine dust concentration, ozone concentration, and other gas concentrations (SO2, NOx, CO, CO2, O3, THC, etc.).

도시 대기환경 분석 시스템(130)은 기상정보 서버(120)에 접속하여, 특정 지역에 대한 기상정보를 수신할 수 있다.The urban air environment analysis system 130 can connect to the weather information server 120 and receive weather information for a specific area.

도시 대기환경 분석 시스템(130)은 수신된 기상정보를 기초로 각 지역에 대해 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석하고, 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석할 수 있다. 또한, 도시 대기환경 분석 시스템(130)은 수신된 기상정보와 지리정보를 기초로 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석할 수 있다. 해당 분석결과를 기초로, 도시 대기환경 분석 시스템(130)은 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출할 수 있다.The urban atmospheric environment analysis system 130 analyzes the characteristics of each weather factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information, and determines the correlation between the weather factors and fine dust concentration. Each can be analyzed. In addition, the urban air environment analysis system 130 can analyze the correlation between the urban structure parameters of each region and the fine dust concentration of the region based on the received weather information and geographic information. Based on the analysis results, the urban air environment analysis system 130 can calculate influencing factors that affect the fine dust concentration in the area.

도시 대기환경 분석 시스템(130)은 사용자의 제어에 따라 분석된 결과를 화면에 디스플레이할 수 있다. The urban air environment analysis system 130 may display the analysis results on the screen under user control.

이하에서는, 도시 대기환경 분석 시스템(130)에서 도시 지역의 지리 정보, 기상 정보 및 미세먼지 농도 정보를 기초로 도시 지역의 대기환경 특성을 분석하는 과정에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the process of analyzing the atmospheric environment characteristics of an urban area in the urban atmospheric environment analysis system 130 based on geographic information, weather information, and fine dust concentration information of the urban area will be described.

도 2는 도 1의 도시 대기환경 분석 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the urban air environment analysis system of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 도시 대기환경 분석 시스템(130)은 네트워크부(202), 메모리(204), 기상정보 수신부(206), 지리정보 수신부(208), 미세먼지 상관관계 분석부(210) 및 미세먼지 영향 분석부(220)를 포함하고, 미세먼지 상관관계 분석부(210)는 기상 분석부(212), 유사도 분석부(214), 기상 상관관계 분석부(216) 및 도시구조 상관관계 분석부(218)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the urban air environment analysis system 130 includes a network unit 202, a memory 204, a weather information receiver 206, a geographic information receiver 208, a fine dust correlation analysis unit 210, and It includes a fine dust impact analysis unit 220, and the fine dust correlation analysis unit 210 includes a weather analysis unit 212, a similarity analysis unit 214, a weather correlation analysis unit 216, and an urban structure correlation analysis unit. Includes part 218.

네트워크부(202)는 외부 네트워크와 연결되며, 외부 테트워크를 통해 지리정보 서버(110) 또는 기상정보 서버(120)에 접속할 수 있다. 메모리(204)는 도시 대기환경 분석 시스템(130)의 동작에 사용되는 데이터, 대기환경 특성 분석에 사용되는 데이터 또는 분석 결과 데이터를 저장할 수 있다.The network unit 202 is connected to an external network and can be connected to the geographic information server 110 or the weather information server 120 through an external network. The memory 204 may store data used in the operation of the urban air environment analysis system 130, data used to analyze air environment characteristics, or analysis result data.

기상정보 수신부(206)는 기상정보 서버(120)로부터 도시의 적어도 하나 이상의 지역에 대한 기상 정보(예를 들어, 기온, 풍속, 풍향, 상대 습도, 강수량 등) 및 미세먼지(예를 들어, 미세먼지(PM10) 농도, 초미세먼지(PM2.5) 농도) 정보를 수신한다. 일 실시예에서, 기상정보 수신부(206)는 사용자로부터 적어도 하나 이상의 분석 대상 지역(예를 들어, 도시의 일 지역)을 입력받고, 해당 분서 대상 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼저 정보를 기상정보 서버(120)에 요청할 수 있다. The weather information receiver 206 receives weather information (e.g., temperature, wind speed, wind direction, relative humidity, precipitation, etc.) and fine dust (e.g., fine dust) for at least one area of the city from the weather information server 120. Receive information on dust (PM10) concentration and ultrafine dust (PM2.5) concentration. In one embodiment, the weather information receiver 206 receives at least one analysis target area (for example, an area of a city) from the user, and sends the weather information and fine-grained information for the analysis target area to the weather information server. You can request it at (120).

지리정보 수신부(208)는 지리정보 서버(110)에 상기 적어도 하나 이상의 분석 대상 지역에 대한 건물 정보와 도로 정보를 요청하고, 각 지역에 대한 건물 정보(예를 들어, 건물 면적, 건물 고도, 건물 위치 등)와 도로 정보(예를 들어, 도로 면적, 도로 위치 등)를 수신한다. 기상정보 수신부(206)와 지리정보 수신부(208)는 동일한 분석 대상 지역에 대한 정보를 각각 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 지리정보 수신부(208)는 공간정보시스템(GIS)으로부터 건물 정보를 수신하고, 환경 공간정보 서비스(EGIS)로부터 도로 정보를 수신할 수 있다.The geographic information receiving unit 208 requests building information and road information for the at least one analysis target area from the geographic information server 110, and provides building information for each area (e.g., building area, building elevation, building location, etc.) and road information (e.g., road area, road location, etc.). The weather information receiving unit 206 and the geographic information receiving unit 208 may each receive information about the same analysis target area. In one embodiment, the geographic information receiver 208 may receive building information from a spatial information system (GIS) and road information from an environmental spatial information service (EGIS).

일 실시예에서, 해당 분석 대상 지역은 도시에서 기상관측장치 또는 대기질 측정장치가 설치된 측정지역에 해당할 수 있다. 예를 들어, 분석 대상 지역은 종관기상관측소(ASOS), 도시대기측정소(AQMS) 또는 도로변대기질측정소(RAQMS) 지역에 해당할 수 있다.In one embodiment, the analysis target area may correspond to a measurement area where a weather observation device or air quality measurement device is installed in the city. For example, the area to be analyzed may correspond to the Synoptic Meteorological Observatory (ASOS), Urban Air Quality Monitoring Service (AQMS), or Roadside Air Quality Monitoring Station (RAQMS) area.

미세먼지 상관관계 분석부(210)는 기상 인자 및 도시 구조와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석한다.The fine dust correlation analysis unit 210 analyzes the correlation between meteorological factors and urban structure and fine dust concentration.

기상 분석부(212)는 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석한다. The weather analysis unit 212 analyzes the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information.

일 실시예에서, 기상 인자별 특성은 해당 지역에 대해 일별, 월별 및 연별로 산출된 주풍향, 풍향의 빈도, 풍속 크기의 빈도, 평균 풍속, 풍속 변동 및 평균 기온 가운데 적어도 하나 이상을 포함하고, 미세먼지의 농도 특성은 해당 지역에 대해 일별, 월별 및 연별로 산출된 평균 미세 먼지(PM10) 농도 및 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도 가운데 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the characteristics of each meteorological factor include at least one of the main wind direction, frequency of wind direction, frequency of wind speed magnitude, average wind speed, wind speed fluctuation, and average temperature calculated on a daily, monthly, and annual basis for the area, and The dust concentration characteristics may include at least one of the average fine dust (PM10) concentration and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration calculated on a daily, monthly, and annual basis for the relevant area.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 기 설정된 기간(예를 들어, 최근 10년(2011년~2020년))동안 수원 ASOS(ASOS119)에서 측정된 매시간 평균 풍속, 풍향 및 기온과 8개의 수원 도시대기측정소 및 도로변대기측정소에서 측정된 매시간 미세먼지(PM10) 농도 및 초미세먼지(PM2.5) 농도를 기초로 기상 인자별 특성, 기상 인자와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계 및 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석하는 과정을 설명하기로 한다.Below, for convenience of explanation, the hourly average wind speed, wind direction, and temperature measured at Suwon ASOS (ASOS119) and eight Suwon urban air quality measurement stations during a preset period (e.g., the last 10 years (2011~2020)) are provided. and characteristics of each meteorological factor, correlation between meteorological factors and fine dust concentration in the area, and urban structure parameters based on hourly fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations measured at roadside air monitoring stations. We will explain the process of analyzing the correlation between and the fine dust concentration in the area.

도 3은 분석 대상 지역의 위성사진과 해당 지역의 세분류 토지 피복분류에 따른 분포의 일 예를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing a satellite image of the analysis target area and an example of distribution according to sub-division land cover classification of the area.

도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 붉은색 영역으로 표시되는 경기도 수원시 내에 위치한 지상 기상 측정소(ASOS, 붉은색 점)와 지상 대기질 측정소(AQMS 및 RAQMS, 노란색 점)의 위치를 나타내는 도면이다. 분석에 사용된 기상 정보는 수원 ASOS (ASOS 119)의 풍속, 풍향, 기온이고, 대기질 측정 자료는 수원시 내에 위치하는 8개소의 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지 농도(PM10)와 초미세먼지 농도(PM2.5)이다. 도 3의 (b)는 경기도 수원시 주변의 세분류 토지피복 정보를 나타내는 도면이다. 일 실시예에서, 지리정보시스템(GIS)의 건물 고도 정보와 환경공간정보서비스(EGIS)의 세분류 토지피복 정보를 이용하여 측정소 주변의 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출할 수 있다. Referring to Figure 3, (a) in Figure 3 shows the locations of the ground weather measurement station (ASOS, red dot) and the ground air quality measurement station (AQMS and RAQMS, yellow dot) located within Suwon-si, Gyeonggi-do, indicated by the red area. It is a drawing. The meteorological information used in the analysis was wind speed, wind direction, and temperature from Suwon ASOS (ASOS 119), and the air quality measurement data was fine dust concentration (PM10) and ultrafine dust concentration measured at eight air quality measurement stations located in Suwon City. (PM2.5). Figure 3(b) is a diagram showing detailed land cover information around Suwon-si, Gyeonggi-do. In one embodiment, urban structure parameters for a certain area around a measurement station can be calculated using building elevation information from a geographic information system (GIS) and detailed land cover information from an environmental spatial information service (EGIS).

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 기상 측정소에서 측정된 바람을 기초로 산출된 바람 장미도 그래프의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 기상 측정소에서 측정된 풍속과 기온의 월별, 연도별 분포를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an example of a wind rose graph calculated based on the wind measured at a ground meteorological station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is an analysis target according to an embodiment of the present invention. This is a graphical representation of the monthly and yearly distribution of wind speed and temperature measured at ground meteorological stations in the region.

도 4를 참조하면, 2011년 1월 1일부터 2020년 12월 31일까지 수원 ASOS에서 측정된 풍향을 기초로 분석된 풍향 특성을 살펴볼 수 있다. 예를 들어, 수원 ASOS 지점의 주풍은 서풍과 서북서풍이었고, 두 풍향의 빈도는 각각 15.6%와 14.2%로 분석된다. 풍속 크기에 따른 구간별 빈도는 뷰포트 풍속계 구간을 기준으로 1.5~3.3 ms-1 (44.6%)와 0.4~1.5 ms-1(40.0%)인 경우가 대부분을 차지하는 것으로 분석된다.Referring to Figure 4, you can see the wind direction characteristics analyzed based on the wind direction measured at Suwon ASOS from January 1, 2011 to December 31, 2020. For example, the main winds at the ASOS branch in Suwon were west and northwest, and the frequencies of the two wind directions were analyzed to be 15.6% and 14.2%, respectively. The frequency of each section according to the size of the wind speed is analyzed to be mostly 1.5~3.3 ms -1 (44.6%) and 0.4~1.5 ms -1 (40.0%) based on the viewport anemometer section.

도 5를 참조하면, 2011년 1월 1일부터 2020년 12월 31일까지 수원 ASOS 풍속과 기온의 월별, 연별 변동 특성을 살펴볼 수 있다. Referring to Figure 5, you can see the monthly and yearly fluctuation characteristics of Suwon ASOS wind speed and temperature from January 1, 2011 to December 31, 2020.

도 5의 (a)를 참조하면, 2011년부터 2020년까지 수원 ASOS 풍속을 월별로 분석한 결과, 봄철에 평균 풍속이 높은 경향이 나타났고, 월별 평균 풍속은 1.9ms-1(10월)~2.4 ms-1 (4월)사이에 분포하는 것으로 분석된다.Referring to Figure 5 (a), as a result of monthly analysis of Suwon ASOS wind speed from 2011 to 2020, the average wind speed tended to be high in spring, and the monthly average wind speed was 1.9ms -1 (October) ~ It is analyzed to be distributed between 2.4 ms -1 (April).

풍속과 동일한 방식으로 수원 ASOS 기온을 월별로 분석한 결과, 평균 기온의 분포는 여름에 높고 겨울에 낮은 경향이 뚜렷하게 나타났고, 월 평균기온은 -1.7°C(1월) ~27.0°C(8월) 사이의 범위를 갖는 것으로 분석된다. As a result of analyzing the Suwon ASOS temperature by month in the same manner as the wind speed, the distribution of the average temperature clearly showed a tendency to be high in summer and low in winter, with the average monthly temperature ranging from -1.7°C (January) to 27.0°C (8 It is analyzed to have a range between months.

도 5의 (b)를 참조하면, 월별로 분류된 기온 자료 내에서의 변동 크기는 여름에 작고 봄과 가을에 상대적으로 크게 나타나는데, 이는 봄과 가을에 나타나는 큰 일교차가 각 월별 기온의 변동폭에 반영된 것으로 분석될 수 있다.Referring to (b) in Figure 5, the size of variation within the temperature data classified by month is small in summer and relatively large in spring and fall, which means that the large daily temperature difference in spring and fall is reflected in the range of temperature variation for each month. It can be analyzed as

도 5의 (c) 및 도 5의 (d)를 참조하면, 풍속과 기온을 연별로 분류한 결과, 평균 풍속과 평균 기온은 각각 2.03 m s-1(2013년)~2.18 ms-1(2020년), 12.9°C(2011년)~14.5°C(2016년) 사이에서 변동하는 것으로 분석되고, 뚜렷한 연변화 경향은 나타나지 않는 것으로 분석된다.Referring to Figure 5 (c) and Figure 5 (d), as a result of classifying wind speed and temperature by year, the average wind speed and average temperature were 2.03 ms -1 (2013) to 2.18 ms -1 (2020), respectively. ), it is analyzed to fluctuate between 12.9°C (2011) and 14.5°C (2016), and there is no clear annual trend.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지의 농도와 초미세먼지의 농도를 측정소별 분포 그래프로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 평균 미세먼지 농도와 평균 초미세먼지 농도를 월별, 연도별 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the concentration of fine dust and ultrafine dust measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention as a distribution graph for each measurement station, and Figure 7 is a graph showing the concentration of fine dust and ultrafine dust measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention. This is a graph showing the average fine dust concentration and average ultrafine dust concentration measured at ground air quality measurement stations in the analysis target area by month and year.

도 6은 2011년 1월 1일부터 2020년 12월 31일까지 수원시 내에 위치하는 7개 도시대기측정소[신풍동 AQMS(식별ID : 131111), 인계동 AQMS(131112), 광교동 AQMS(131113), 영통동 AQMS(131114), 천천동 AQMS(131115), 고색동 AQMS(131117), 호매실동 AQMS(131118)]와 도로변대기측정소[동수원RAQMS (131116)]에서 측정된 미세먼지(PM10) 농도 및 초미세먼지(PM2.5) 농도의 상자 그림(box plot)을 나타낸다. Figure 6 shows seven urban air quality monitoring stations located within Suwon City from January 1, 2011 to December 31, 2020 [Sinpung-dong AQMS (ID: 131111), Ingye-dong AQMS (131112), Gwanggyo-dong AQMS (131113), Yeongtong-dong. Fine dust (PM10) concentration and ultrafine dust (PM2. 5) Shows a box plot of concentration.

분석 기간동안 도시대기측정소의 평균 미세먼지(PM10) 농도와 초미세먼지(PM2.5) 농도의 범위는 각각 40.3μgm-3(호매실동 AQMS)~55.3 μgm- 3(동수원 RAQMS)와 21.9μgm-3(호매실동 AQMS)~25.6 μgm-3(동수원 RAQMS)으로 분석된다. 평균 미세먼지 농도는 호매실동 AQMS 지점에서 가장 낮았고, 동수원 RAQMS 지점에서 가장 높은 것으로 분석된다.During the analysis period, the average fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations at the urban air quality monitoring station ranged from 40.3 μgm -3 (Homaesil-dong AQMS) to 55.3 μgm -3 (Dongsuwon RAQMS) and 21.9 μgm -3, respectively. (Homaesil-dong AQMS) ~ 25.6 μgm -3 (Dongsuwon RAQMS). The average fine dust concentration was found to be lowest at the Homaesil-dong AQMS branch and highest at the Dongsuwon RAQMS branch.

미세먼지(PM10) 농도와 초미세먼지(PM2.5) 농도의 표준편차 범위는 각각 25.4 μgm-3(호매실동 AQMS)~35.7 μgm- 3(동수원 RAQMS)와 15.5μgm-3(호매실동 AQMS)~20.5μgm-3(고색동 AQMS)으로 분석된다. 평균 미세먼지 농도가 낮은 측정 지역에서는 미세먼지 농도의 변동이 작고, 평균 미세먼지 농도가 높은 측정 지역에서는 변동이 큰 것으로 분석된다.The standard deviation ranges of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations are 25.4 μgm -3 (Homaesil-dong AQMS) ~ 35.7 μgm - 3 (Dongsuwon RAQMS) and 15.5 μgm -3 (Homaesil-dong AQMS) ~ 20.5, respectively. Analyzed by μgm -3 (hyperchromatic AQMS). It is analyzed that the variation in fine dust concentration is small in measurement areas with low average fine dust concentration, and the variation is large in measurement areas with high average fine dust concentration.

도 7은 수원 시내에 위치하는 도시대기측정소의 월별, 연별 평균 미세먼지(PM10) 농도와 초미세먼지(PM2.5) 농도를 나타낸다. 초미세먼지(PM2.5) 농도 측정은 2015년 이후에 개시되었다. Figure 7 shows the monthly and annual average fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations of the urban air quality monitoring station located in downtown Suwon. Measurement of ultrafine dust (PM2.5) concentrations began after 2015.

미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5) 모두 7월부터 9월에 평균 농도가 낮고 겨울철에 평균 농도가 높은 경향이 나타나는 것으로 분석된다. 분석 기간 동안 미세먼지(PM10) 평균 농도와 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도가 가장 높은 지점은 동수원 RAQMS(RAQMS 131116)로 월평균 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5)의 농도 범위는 각각 34.8 μgm-3(9월)~75.8μgm-3(3월)과 14.0 μgm-3(9월)~41.0 μgm-3(3월)으로 분석된다. It is analyzed that both fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) tend to have low average concentrations from July to September and high average concentrations in winter. The point with the highest average concentration of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) during the analysis period was Dongsuwon RAQMS (RAQMS 131116). The monthly average concentration of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) was The ranges are analyzed as 34.8 μgm -3 (September) to 75.8 μgm -3 (March) and 14.0 μgm -3 (September) to 41.0 μgm -3 (March), respectively.

평균 농도가 가장 낮은 지점인 호매실동 AQMS(AQMS131118)의 월평균 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5) 농도 범위는 각각 23.9μgm-3(9월)~49.7μgm-3(3월)과 13.2μgm-3(9월)~30.5μgm-3(1월)로 분석된다. 전체적인 미세먼지의 연평균 농도는 시간에 따라 감소하는 경향이 나타나는 것으로 분석됐고 대부분의 측정 지점에서 2020년의 평균 농도가 가장 낮은 것으로 분석된다.The monthly average fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations at Homaesil-dong AQMS (AQMS131118), the point with the lowest average concentration, range from 23.9μgm -3 (September) to 49.7μgm -3 (March), respectively. It is analyzed as 13.2μgm -3 (September) to 30.5μgm -3 (January). The overall average annual concentration of fine dust was analyzed to show a tendency to decrease over time, and the average concentration in 2020 was analyzed to be the lowest at most measurement points.

다시 도 2를 참조하면, 유사도 분석부(214)는 기상정보 수신부(206)를 통해 수신된 미세먼지 정보를 기초로 각 지역의 미세먼지(미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM2.5)) 농도 사이의 시간적 유사도 및 공간적 유사도를 분석한다.Referring again to FIG. 2, the similarity analysis unit 214 analyzes fine dust (fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5)) in each region based on the fine dust information received through the weather information receiver 206. ) Analyze the temporal and spatial similarities between concentrations.

일 실시예에서, 유사도 분석부(214)는 각 분석 대상 지역의 미세먼지 농도 사이의 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient, R)를 산출하여, 시간을 기준으로 비교 지역 사이의 미세 먼지 농도 변화 경향이 일치하는 지 여부를 분석할 수 있다. 예를 들어, 유사도 분석부(214)는 시간을 기준으로 한 호매실동 AQMS의 미세먼지(PM10) 농도와 동수원 RAQMS의 미세먼지(PM10) 농도 사이의 피어슨 상관계수를 산출할 수 있고, 호매실동 AQMS의 초미세먼지(PM2.5) 농도와 동수원 RAQMS의 초미세먼지(PM2.5) 농도 사이의 피어슨 상관계수를 산출할 수 있다. 비교 지역 사이의 시간적인 미세먼지 농도 변화 경향이 일치할수록 피어슨 상관계수는 1에 근접한다. 유사도 분석부(214)는 비교 지역 사이의 피어슨 상관계수가 1에 근접할수록 미세 먼지 농도 변화 경향이 일치하는 것으로 산출할 수 있다. 유사도 분석부(214)는 산출된 피어슨 상관계수 값을 기초로 0을 0% ~ 1을 100%로 하여 미세 먼지 농도 변화 경향의 일치여부를 %로 산출할 수도 있다.In one embodiment, the similarity analysis unit 214 calculates the Pearson correlation coefficient (R) between the fine dust concentrations in each analysis target area to determine the trend of change in fine dust concentration between comparison regions based on time. You can analyze whether they match. For example, the similarity analysis unit 214 can calculate the Pearson correlation coefficient between the fine dust (PM10) concentration of the Homaesil-dong AQMS and the fine dust (PM10) concentration of the Dongsuwon RAQMS based on time, and the second of the Homaesil-dong AQMS. The Pearson correlation coefficient between fine dust (PM2.5) concentration and ultrafine dust (PM2.5) concentration of Dongsuwon RAQMS can be calculated. The more consistent the temporal fine dust concentration change trends between comparison regions are, the closer the Pearson correlation coefficient is to 1. The similarity analysis unit 214 can calculate that the closer the Pearson correlation coefficient between comparison areas is to 1, the closer the fine dust concentration change trend is. The similarity analysis unit 214 may calculate the consistency of the fine dust concentration change trend as a percentage, with 0 as 0% and 1 as 100% based on the calculated Pearson correlation coefficient value.

일 실시예에서, 유사도 분석부(214)는 각 분석 대상 지역의 미세먼지 농도 사이의 발산계수(Coefficient Of Divergence, COD)를 산출하여, 비교 지역의 미세 먼지 농도가 공간적으로 일치하는 지 여부를 분석할 수 있다. 비교 지역 사이의 미세먼지 농도가 공간적으로 일치할수록 발산계수는 0에 근접하고 미세먼지 농도가 다를수록 발산계수는 1에 근접한다.In one embodiment, the similarity analysis unit 214 calculates the coefficient of divergence (COD) between the fine dust concentrations in each analysis target area and analyzes whether the fine dust concentrations in the comparison area are spatially consistent. can do. The more the fine dust concentrations between comparison areas are spatially consistent, the closer the divergence coefficient is to 0, and the more different the fine dust concentrations are, the closer the divergence coefficient is to 1.

유사도 분석부(214)는 비교 지역 사이의 발산계수가 0에 근접할수록 미세 먼지 농도가 공간적으로 일치하는 것으로 산출할 수 있다. 유사도 분석부(214)는 산출된 발산계수 값을 기초로 0을 100% ~ 1을 0%로 하여 미세 먼지 농도 변화 경향의 일치여부를 %로 산출할 수도 있다.The similarity analysis unit 214 can calculate that the fine dust concentration spatially matches as the divergence coefficient between comparison areas approaches 0. The similarity analysis unit 214 may calculate the consistency of the fine dust concentration change trend as a percentage, with 0 as 100% and 1 as 0%, based on the calculated divergence coefficient value.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지 농도와 초미세먼지 농도의 상관관계와 공간변이도 분포를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 8 is a graph showing the correlation and spatial variability distribution between fine dust concentration and ultrafine dust concentration measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 분석기간 동안 미세먼지(PM10) 농도와 초미세먼지(PM2.5) 농도의 피어슨 상관계수의 범위는 각각 0.79~0.96과 0.80~0.94으로 분석되었다. 또한, 미세먼지(PM10) 농도와 초미세먼지(PM2.5) 농도의 발산계수의 범위는 각각 0~0.16과 0~0.08로 분석되었다. Referring to Figure 8, the Pearson correlation coefficient ranges of fine dust (PM10) concentration and ultrafine dust (PM2.5) concentration during the analysis period were analyzed to be 0.79 to 0.96 and 0.80 to 0.94, respectively. In addition, the ranges of emission coefficients for fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations were analyzed to be 0 to 0.16 and 0 to 0.08, respectively.

8개 대기측정 지점(대기측정소)의 미세먼지(PM10)과 초미세먼지(PM2.5)의 평균 상관계수는 각각 0.91와 0.87로 초미세먼지(PM2.5)에 비해 미세먼지(PM10) 농도가 지점들 간 시간 변동성이 더 유사하다고 볼 수 있다. 그러나, 초미세먼지(PM2.5)의 경우, 미세먼지(PM10)에 비해 농도 측정 개시일이 늦고 지점별 측정 개시일도 다르다. 또한, 분석에 사용된 초미세먼지(PM2.5) 농도의 데이터 수가 미세먼지(PM10) 농도에 비해 적어서 상관계수가 작은 것으로 분석된다. 동일 기간으로 비교 시 초미세먼지(PM2.5)의 상관계수가 더 높은 것으로 분석된다. The average correlation coefficients of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) at eight atmospheric measurement points (atmospheric measurement stations) are 0.91 and 0.87, respectively, which is higher than that of ultrafine dust (PM2.5). It can be seen that the temporal variability between points is more similar. However, in the case of ultrafine dust (PM2.5), the start date of concentration measurement is later than that of fine dust (PM10), and the start date of measurement at each point is also different. In addition, the number of data on ultrafine dust (PM2.5) concentration used in the analysis is smaller than that of fine dust (PM10), so the correlation coefficient is analyzed to be small. When compared over the same period, the correlation coefficient of ultrafine dust (PM2.5) is analyzed to be higher.

공간적 일치도를 반영하는 발산계수의 경우, 미세먼지(PM10) 농도에 비해 초미세먼지(PM2.5) 농도가 공간적 일치도가 더 높은 것으로 분석된다. 8개 대기측정 지점(대기측정소)의 미세먼지(PM10) 농도와 초미세먼지(PM2.5) 농도의 평균 발산계수는 각각 0.04과 0.02로 분석된다.In the case of the divergence coefficient, which reflects spatial consistency, it is analyzed that the spatial consistency of ultrafine dust (PM2.5) concentration is higher than that of fine dust (PM10). The average divergence coefficients of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) concentrations at eight atmospheric measurement points (atmospheric measurement stations) are analyzed to be 0.04 and 0.02, respectively.

다시 도 2를 참조하면, 기상 상관관계 분석부(216)는 기상 분석부(212)에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 각 분석 대상 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석한다.Referring again to FIG. 2, the meteorological correlation analysis unit 216 determines the meteorological factors and fine dust concentration for each analysis target area based on the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust received from the weather analysis unit 212. Analyze the correlation between each.

일 실시예에서, 기상 상관관계 분석부(216)는 풍속과 미세먼지(미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM2.5)) 농도 사이의 상관계수를 산출하고, 기온과 미세먼지(미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM2.5)) 농도 사이의 상관계수를 산출할 수 있다. 예를 들어, 기상 상관관계 분석부(216)는 풍속과 미세먼지(미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM2.5)) 농도 사이의 피어슨 상관계수를 산출하고, 기온과 미세먼지(미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM2.5)) 농도 사이의 피어슨 상관계수를 산출할 수 있다. 구현 예에 따라, 기상 상관관계 분석부(216)는 Spearman Rank (스피어만 순위 상관계수), Kendall Tau (켄달 Tau), 점 양분 상관계수(Point-biserial), 파이 계수(Phi) 등을 산출할 수도 있다. 기상 상관관계 분석부(216)는 산출된 상관계수를 기초로 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석할 수 있다.In one embodiment, the weather correlation analysis unit 216 calculates the correlation coefficient between wind speed and fine dust (fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5)) concentration, and calculates the correlation coefficient between the temperature and fine dust (fine dust) The correlation coefficient between (PM10) and ultrafine dust (PM2.5)) concentrations can be calculated. For example, the weather correlation analysis unit 216 calculates the Pearson correlation coefficient between wind speed and fine dust (fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5)) concentration, and calculates the Pearson correlation coefficient between temperature and fine dust (fine dust (PM2.5)). The Pearson correlation coefficient between (PM10) and ultrafine dust (PM2.5)) concentrations can be calculated. Depending on the implementation example, the weather correlation analysis unit 216 may calculate Spearman Rank, Kendall Tau, point-biserial correlation coefficient, Phi, etc. It may be possible. The weather correlation analysis unit 216 can analyze the correlation between weather factors and fine dust concentration based on the calculated correlation coefficient.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 측정소에서 측정된 풍속, 기온과 미세먼지 농도, 초미세먼지 농도 간의 상관관계를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 9 is a graph showing the correlation between wind speed, temperature, fine dust concentration, and ultrafine dust concentration measured at a ground measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.

도 9의 (a)는 2011년부터 2020년까지 수원 ASOS (ASOS 119)의 시간 평균 풍속과 수원시 8개 대기측정 지점(대기측정소, 식별ID로 구분)의 미세먼지(PM10) 시간 평균 농도, 초미세먼지(PM2.5) 시간 평균 농도 간의 상관계수를 나타내고, 도 9의 (b)는 시간 평균 기온과 수원시 8개 대기측정 지점(대기측정소)의 미세먼지(PM10) 시간 평균 농도, 초미세먼지(PM2.5) 시간 평균 농도 간의 상관계수를 나타낸다.Figure 9 (a) shows the time average wind speed of Suwon ASOS (ASOS 119) from 2011 to 2020 and the time average concentration of fine dust (PM10) at 8 atmospheric measurement points (atmospheric measurement stations, classified by identification ID) in Suwon City, seconds. The correlation coefficient between the time average concentration of fine dust (PM2.5) is shown, and (b) in Figure 9 shows the time average temperature, the time average concentration of fine dust (PM10) at eight atmospheric measurement points (atmospheric measurement stations) in Suwon, and ultrafine dust. (PM2.5) Indicates the correlation coefficient between time average concentrations.

전반적으로 측정 기상인자(풍속, 기온)와 미세먼지 농도 사이에는 약한 음의 상관관계(예를 들어, 상관계수가 마이너스)가 나타나는 것으로 분석되며, 미세먼지 농도는 풍속보다는 기온과의 음의 상관관계가 다소 강하게 나타나는 것으로 분석된다. 미세먼지(PM10)보다는 초미세먼지(PM2.5)의 농도가 풍속 및 기온과 음의 상관성이 더 강한 것으로 분석된다. 풍속보다 기온이 미세먼지 농도와의 상관관계가 비교적 높은 이유는 월별 분석에 나타나는 바와 같이, 기온이 높은 여름철에 미세먼지 농도가 낮은 경향이 비교적 뚜렷하고, 기온이 낮은 겨울철에 미세먼지 농도가 높은 경향이 비교적 뚜렷하기 때문인 것으로 분석된다. Overall, it is analyzed that there is a weak negative correlation (e.g., negative correlation coefficient) between measured meteorological factors (wind speed, temperature) and fine dust concentration, and fine dust concentration has a negative correlation with temperature rather than wind speed. It is analyzed that appears somewhat strongly. It is analyzed that the concentration of ultrafine dust (PM2.5) has a stronger negative correlation with wind speed and temperature than fine dust (PM10). The reason why temperature has a relatively higher correlation with fine dust concentration than wind speed is that, as shown in the monthly analysis, fine dust concentration tends to be relatively low in summer when temperature is high, and fine dust concentration tends to be high in winter when temperature is low. It is analyzed that this is because it is relatively clear.

측정 기상인자와 미세먼지 농도 간의 상관성을 계절에 따라 분석하면, 풍속과 미세먼지 농도는 모든 계절에서 음의 상관성이 나타나는 것으로 분석된다. 기온의 경우, 봄과 여름에는 -0.06과 0.16 사이의 상관 계수가 나타나는 것으로 분석되고, 가을에는 측정소에서 음의 상관 관계가 나타나는 것으로 분석되며(상관계수 범위: -0.29~-0.11), 겨울에는 양의 상관 관계가 나타나는 것으로 분석된다(상관계수 범위: 0.13~0.31)When analyzing the correlation between measured meteorological factors and fine dust concentration by season, it is found that wind speed and fine dust concentration have a negative correlation in all seasons. In the case of temperature, it is analyzed that a correlation coefficient between -0.06 and 0.16 appears in spring and summer, a negative correlation is observed at measuring stations in fall (correlation coefficient range: -0.29 to -0.11), and a positive correlation occurs in winter. It is analyzed that a correlation appears (correlation coefficient range: 0.13~0.31)

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 측정소에서 측정된 계절별 미세먼지의 농도를 오염장미도 그래프로 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 측정소에서 측정된 계절별 초미세먼지의 농도를 오염장미도 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 10 is a graph showing the seasonal concentration of fine dust measured at a ground measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention, and Figure 11 is a graph showing the concentration of seasonal fine dust measured at a ground measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the concentration of ultrafine dust by season measured in a pollution rose graph.

도 10과 도 11은 수원 ASOS(ASOS 119)에서 측정한 풍향 데이터와 수원 ASOS와 가장 가까운(직선 거리 750 m) 고색동 AQMS (AQMS 131117)에서 측정한 미세먼지(PM10) 농도 및 초미세먼지(PM2.5) 농도를 이용해 작성한 계절별 오염장미도를 나타낸다. 도 10의 (a)는 봄(3월~5월), (b)는 여름(6월~8월), (c)는 가을(9월~11월), (d)는 겨울(12월~2월)의 미세먼지(PM10) 농도를 이용하여 작성한 오염장미도를 나타낸다. 도 11의 (a)는 봄(3월~5월), (b)는 여름(6월~8월), (c)는 가을(9월~11월), (d)는 겨울(12월~2월)의 초미세먼지(PM2.5) 농도를 이용하여 작성한 오염장미도를 나타낸다.Figures 10 and 11 show wind direction data measured at Suwon ASOS (ASOS 119) and fine dust (PM10) concentration and ultrafine dust (PM2) measured at Gosaek-dong AQMS (AQMS 131117), which is closest to Suwon ASOS (linear distance 750 m). .5) Shows the seasonal pollution rose map prepared using concentration. In Figure 10, (a) is spring (March to May), (b) is summer (June to August), (c) is fall (September to November), and (d) is winter (December). It shows the pollution rose map prepared using fine dust (PM10) concentration from February to February. In Figure 11, (a) is spring (March to May), (b) is summer (June to August), (c) is fall (September to November), and (d) is winter (December). It shows the pollution level map prepared using the concentration of ultrafine dust (PM2.5) from February to February).

모든 계절에서 서북서풍, 서풍 비율이 높았고 봄철에는 서풍, 여름철에는 동풍과 남풍, 겨울철에는 서북서풍 빈도 증가가 뚜렷하게 나타나는 것으로 분석된다. 봄철과 겨울철에는 미세먼지 고농도의 빈도가 높게 나타났고, 여름철과 가을철에는 비교적 낮은 미세먼지 농도 빈도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.It is analyzed that the proportion of west-northwest winds and west winds were high in all seasons, with a clear increase in the frequency of west winds in spring, east and south winds in summer, and west-northwest winds in winter. It can be seen that the frequency of high fine dust concentrations was high in the spring and winter, while the frequency of relatively low fine dust concentrations increased in the summer and fall.

다시 도 2를 참조하면, 도시구조 상관관계 분석부(218)는 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 각 분석 대상 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석한다.Referring again to FIG. 2, the urban structure correlation analysis unit 218 calculates urban structure parameters for a certain area for each analysis target area based on the received building information and road information, and calculates the urban structure parameters for each area calculated. Analyze the correlation between urban structural parameters and fine dust concentration in the area.

일 실시예에서, 도시 구조 매개수는 사용자에 의해 미리 정의되어 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 도시구조 상관관계 분석부(218)는 수평으로 x(m) × y(m), 연직으로 z(m)의 영역에서 건물이 차지하는 건물부피비와, 수평으로 x(m) × y(m) 영역에서 도로가 차지하는 도로면적비를 도시 구조 매개수로 산출할 수 있다. 여기에서, x,y,z는 정수(integer)로 사용자에 의해 설정될 수 있다.In one embodiment, urban structure parameters may be predefined and stored by the user. In one embodiment, the urban structure correlation analysis unit 218 calculates the building volume ratio occupied by the building in the horizontal x (m) × y (m) area and the vertical z (m) area, and the horizontal x (m) × The road area ratio occupied by roads in the y(m) area can be calculated as an urban structure parameter. Here, x, y, z are integers and can be set by the user.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 수원시의 8개 대기측정 지점(대기측정소)을 중심으로 수평으로 2,000(m) × 2,000(m), 연직으로 150 m의 영역에 대한 건물부피비와 도로면적비를 도시 구조 매개수로 산출하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.Below, for convenience of explanation, the building volume ratio and road area ratio for an area of 2,000 (m) × 2,000 (m) horizontally and 150 m vertically centered on the eight air measurement points (atmospheric measurement stations) in Suwon City are presented as an urban structure. The explanation will be based on the assumption that the calculation is made with parameters.

도시구조 상관관계 분석부(218)는 각 지역의 도로면적비와 평균 미세 먼지(PM10) 농도의 상관계수 및 도로면적비와 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도의 상관계수를 각각 산출하고, 각 지역의 건물부피비와 평균 미세 먼지(PM10) 농도의 상관계수 및 건물부피비와 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도의 상관계수를 각각 산출한다. 일 실시예에서, 도시구조 상관관계 분석부(218)는 도시 구조 매개수와 미세먼지 농도 사이의 피어슨 상관계수를 산출할 수 있다. 구현 예에 따라, 도시구조 상관관계 분석부(218)는 Spearman Rank (스피어만 순위 상관계수), Kendall Tau (켄달 Tau), 점 양분 상관계수(Point-biserial), 파이 계수(Phi) 등을 산출할 수도 있다. 도시구조 상관관계 분석부(218)는 산출된 상관계수를 기초로 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석할 수 있다.The urban structure correlation analysis unit 218 calculates the correlation coefficient between the road area ratio and the average fine dust (PM10) concentration and the correlation coefficient between the road area ratio and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration in each region, respectively. Calculate the correlation coefficient between the building volume ratio and the average fine dust (PM10) concentration and the correlation coefficient between the building volume ratio and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration. In one embodiment, the urban structure correlation analysis unit 218 may calculate the Pearson correlation coefficient between the urban structure parameters and the fine dust concentration. Depending on the implementation example, the urban structure correlation analysis unit 218 calculates Spearman Rank, Kendall Tau, point-biserial correlation coefficient, Phi, etc. You may. The urban structure correlation analysis unit 218 can analyze the correlation between the urban structure parameters and the fine dust concentration in the area based on the calculated correlation coefficient.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 분석 대상 지역 내 지상 대기질 측정소에서 측정된 미세먼지 농도, 초미세먼지 농도와 도시 구조 매개수 간의 상관관계를 그래프로 나타낸 도면이다.Figure 12 is a graph showing the correlation between fine dust concentration, ultrafine dust concentration, and urban structure parameters measured at a ground air quality measurement station in the analysis target area according to an embodiment of the present invention.

도 12는 분석기간 동안 수원시 8개 도시대기측정소에서 측정한 미세먼지(PM10) 평균 농도, 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도와 대기측정소를 중심으로 수평 2 km×2 km 영역의 도로면적비, 해당 수평 영역과 연직 150 m 높이의 공간에서 건물이 차지하는 건물부피비 간의 상관계수의 산점도를 나타낸다. 도 12의 (a)는 미세먼지(PM10) 평균 농도와 도로면적비 간의 상관관계 산점도, 도 12의 (b)는 미세먼지(PM10) 평균 농도와 건물 부피비 간의 상관관계 산점도, 도 12의 (c)는 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도와 도로면적비 간의 상관관계 산점도, 도 12의 (d)는 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도와 건물 부피비 간의 상관관계 산점도를 나타낸다.Figure 12 shows the average concentration of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) measured at eight urban air quality measurement stations in Suwon during the analysis period, and the road area ratio in a horizontal 2 km × 2 km area centered on the air quality measurement station, It shows a scatter plot of the correlation coefficient between the building volume ratio occupied by the building in the horizontal area and the space at a vertical height of 150 m. Figure 12 (a) is a scatter plot of the correlation between the average concentration of fine dust (PM10) and the road area ratio, (b) of Figure 12 is a scatter plot of the correlation between the average concentration of fine dust (PM10) and the building volume ratio, and (c) of Figure 12 is a scatterplot of the correlation between the average concentration of ultrafine dust (PM2.5) and the road area ratio, and Figure 12 (d) shows a scatterplot of the correlation between the average concentration of ultrafine dust (PM2.5) and the building volume ratio.

측정소별 미세먼지(PM10) 평균 농도 및 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도와 도로면적비(건물부피비)의 상관계수는 각각 0.34(0.41)와 0.48(0.61)로 분석된다. 전반적으로 미세먼지(PM10) 농도보다는 초미세먼지(PM2.5) 농도가 도시 구조 매개수와 높은 상관관계에 있는 것으로 분석되었고, 도로면적비보다는 건물부피비와의 상관성이 다소 높은 것으로 분석되었다.The correlation coefficients between the average concentration of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) by measurement station and the road area ratio (building volume ratio) are analyzed to be 0.34 (0.41) and 0.48 (0.61), respectively. Overall, the concentration of ultrafine dust (PM2.5) was analyzed to have a higher correlation with urban structural parameters than the concentration of fine dust (PM10), and the correlation with the building volume ratio was analyzed to be somewhat higher than that with the road area ratio.

도로변에 설치되어 있는 동수원 RAQMS(도 12의 ⓐ)의 미세먼지 평균 농도가 가장 높았고, 호매실동 AQMS (도 12의 ⓑ)는 타지점에 비해 미세먼지 농도가 낮은 것으로 나타났다. The average fine dust concentration of the Dongsuwon RAQMS (ⓐ in Figure 12) installed on the roadside was the highest, and the Homaesil-dong AQMS (ⓑ in Figure 12) showed a lower fine dust concentration compared to other locations.

이들 두 지점의 데이터를 제외하고 분석을 수행한 결과, 미세먼지(PM10) 평균 농도 및 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도와 도로면적비(건물부피비) 사이의 상관계수는 각각 -0.15(-0.48)와 0.74(0.85)로 나타났다. 전반적으로 미세먼지(PM10) 농도보다는 초미세먼지(PM2.5) 농도가 도시 구조 매개수와 상관관계가 높은 것으로 분석되었고, 도로면적비보다는 건물부피비와의 상관성이 다소 높은 것으로 분석되었다. As a result of performing the analysis excluding the data from these two points, the correlation coefficients between the average concentration of fine dust (PM10) and ultrafine dust (PM2.5) and the road area ratio (building volume ratio) were -0.15 (-0.48), respectively. ) and 0.74 (0.85). Overall, the concentration of ultrafine dust (PM2.5) was found to have a higher correlation with urban structural parameters than the concentration of fine dust (PM10), and the correlation with building volume ratio was found to be somewhat higher than that of road area ratio.

분석 대상 지역을 수원시 내로 한정했을 때, 미세먼지(PM10)의 농도는 도로면적비의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타나는데, 미세먼지(PM10)의 농도는 도로 배출이나 건물에 의한 지상 풍속 감소의 영향을 받지 않고 수원시 외부로부터 유입되는 미세먼지(PM10) 농도의 영향을 받기 때문인 것으로 분석된다. When the analysis target area is limited to Suwon City, the concentration of fine dust (PM10) appears to be almost unaffected by the road area ratio, and the concentration of fine dust (PM10) is not affected by road emissions or reduction of ground wind speed by buildings. It is analyzed that this is because it is influenced by the concentration of fine dust (PM10) flowing in from outside Suwon City.

반면, 초미세먼지(PM2.5)의 농도는 도로 면적이 넓을수록(도로면적비가 클수록) 또한 건물이 차지하는 비율이 높을수록(건물부피비가 클수록) 농도가 높은 것으로 나타난다. 도로가 넓을수록 이동 오염원으로부터 직접 배출되는 초미세먼지(PM2.5)가 많고, 건물이 차지하는 비율이 높을수록 지상 풍속이 약해지면서 초미세먼지(PM2.5)의 농도가 높아질 수 있는데, 초미세먼지(PM2.5)의 농도는 이와 같이 해당 지역의 구조적 특성에 영향을 받기 때문인 것으로 분석된다.On the other hand, the concentration of ultrafine dust (PM2.5) appears to be higher as the road area is larger (larger road area ratio) and the proportion occupied by buildings is higher (larger building volume ratio). The wider the road, the more ultrafine dust (PM2.5) is emitted directly from mobile pollutants. The higher the proportion of buildings, the lower the ground wind speed, which can increase the concentration of ultrafine dust (PM2.5). It is analyzed that the concentration of dust (PM2.5) is affected by the structural characteristics of the area.

다시 도 2를 참조하면, 미세먼지 영향 분석부(220)는 기상 상관관계 분석부(216)와 도시구조 상관관계 분석부(218)에서 분석된 분석 정보를 기초로 각 분석 대상 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출한다. 일 실시예에서, 미세먼지 영향 분석부(220)는 기상 상관관계 분석부(216)에서 산출된 상관계수를 기초로 양 또는 음의 상관계수를 갖는 기상 인자 및 도시구조 상관관계 분석부(218)에서 산출된 상관계수를 기초로 양 또는 음의 상관계수를 갖는 도시 구조 매개수를 이용하여 해당 지역의 미세먼지(PM2.5, PM10) 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출할 수 있다.Referring again to FIG. 2, the fine dust impact analysis unit 220 determines the area for each analysis target area based on the analysis information analyzed by the weather correlation analysis unit 216 and the urban structure correlation analysis unit 218. Calculate the influencing factors that affect the concentration of fine dust. In one embodiment, the fine dust impact analysis unit 220 includes a weather factor and urban structure correlation analysis unit 218 having a positive or negative correlation coefficient based on the correlation coefficient calculated by the weather correlation analysis unit 216. Based on the correlation coefficient calculated in , the influencing factors that affect the concentration of fine dust (PM2.5, PM10) in the area can be calculated using urban structure parameters with positive or negative correlation coefficients.

예를 들어, 특정 지역에 대해 풍속과 기온이 음의 상관계수를 갖고, 도로면적비가 양의 상관계수를 갖는 경우, 미세먼지 영향 분석부(220)는 해당 지역의 미세먼지(PM2.5, PM10) 농도를 악화하는 요인을 도로 면적으로 산출하고, 미세먼지(PM2.5, PM10) 농도를 줄이는 요인을 기온과 풍속으로 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 미세먼지 영향 분석부(220)는 상관계수의 크기를 기초로 미세먼지(PM2.5, PM10) 농도에 영향을 주는 영향 요인의 영향 정도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 미세먼지 영향 분석부(220)는 영향 요인의 상관계수의 크기가 제1 값 이상인 경우 영향 정도를 “상”, 제1 값 ~ 제2 값 사이인 경우 영향 정도를 “중”, 제2 값 이하인 경우 영향 정도를 “하”라고 산출할 수 있다.For example, if wind speed and temperature have a negative correlation coefficient for a specific area and the road area ratio has a positive correlation coefficient, the fine dust impact analysis unit 220 determines the fine dust (PM2.5, PM10) in the area. ) The factors that worsen the concentration can be calculated by road area, and the factors that reduce the concentration of fine dust (PM2.5, PM10) can be calculated by temperature and wind speed. In one embodiment, the fine dust impact analysis unit 220 may calculate the degree of influence of the influencing factors that affect the concentration of fine dust (PM2.5, PM10) based on the size of the correlation coefficient. For example, the fine dust impact analysis unit 220 sets the degree of influence as “high” when the size of the correlation coefficient of the influencing factor is greater than or equal to the first value, and sets the degree of influence as “medium” when it is between the first value and the second value. If it is below the second value, the degree of influence can be calculated as “low”.

디스플레이부(미도시)는 도시 지역의 지도를 화면에 디스플레이하고, 분석 대상 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인과 해당 영향 요인의 영향 정도를 화면에 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(미도시)는 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인과 해당 영향 요인의 영향 정도를 지도의 해당 지역 위에 오버레이할 수 있다.The display unit (not shown) can display a map of the urban area on the screen, and display the influencing factors that affect the concentration of fine dust in the analysis target area and the degree of influence of the influencing factors on the screen. For example, the display unit (not shown) may overlay the influencing factors that affect fine dust concentration and the degree of influence of the influencing factors on the corresponding area of the map.

일 실시예에서, 도시 대기환경 분석 시스템(130)은 유사 지역 추정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 유사 지역 추정부(미도시)는 해당 도시 지역 내에서 상기 분석 대상 지역의 미세먼지(PM2.5, PM10) 농도에 영향을 주는 영향 요인의 값과 동일 또는 기 설정된 범위(제1 설정 범위)의 값을 갖는 지역을 검색할 수 있다. 유사 지역 추정부(미도시)는 분석 대상 지역 및 영향 요인의 값이 동일 또는 기 설정된 범위에 있는 것으로 검색된 지역을 연계하여 디스플레이부(미도시)에 디스플레이할 수 있다. In one embodiment, the urban air environment analysis system 130 may further include a similar area estimation unit (not shown). The similar area estimation unit (not shown) is the same as the value of the influencing factor that affects the concentration of fine dust (PM2.5, PM10) in the analysis target area within the relevant urban area or is within a preset range (first setting range). You can search for regions with values. The similar area estimation unit (not shown) may display the analysis target area and areas searched as having the same or preset values of influence factors on the display unit (not shown).

예를 들어, 유사 지역 추정부(미도시)는 수원시 내 기온과 풍속이 동일하다고 가정하는 경우, 수원시 내에서 제2 분석 대상 지역(예를 들어, 인계동 AQMS(131112))의 도시 구조 매개수(예를 들어, 도로면적비 및 건물부피비)와 동일한(또는, 기 설정된 오차 범위 내) 도시 구조 매개수를 갖는 다른 지역(수평 2 km×2 km 영역 및 해당 수평 영역과 연직 150 m 높이의 공간)을 검색하고, 제2 분석 대상 지역과 검색된 지역을 연계하여 디스플레이부(미도시)에 디스플레이할 수 있다. 즉, 유사 지역 추정부(미도시)는 해당 도시 내에서 제2 분석 대상 지역과 미세먼지 농도의 경향이 유사한 지역을 하나 이상 또는 전부 검색하여 디스플레이부(미도시)에 디스플레이할 수 있다. 다른 실시예에서, 유사 지역 추정부는 제1 설정 범위를 분석 대상 지역의 도시 구조 매개수 값에서부터 유사도 분석부(214)에서 분석 대상 지역의 미세먼지 농도와 시간적 유사도 또는 공간적 유사도(피어슨 상관계수 또는 발산계수)가 기 설정된 오차 범위 내인 지역의 도시 구조 매개수(예를 들어, 도로면적비 및 건물부피비) 값까지로 설정할 수도 있다.For example, if the similar area estimation unit (not shown) assumes that the temperature and wind speed within Suwon City are the same, the urban structure parameter of the second analysis target area (e.g., Ingye-dong AQMS (131112)) within Suwon City ( For example, another area (a horizontal area of 2 km × 2 km and a space with a height of 150 m vertically between the horizontal area and the corresponding horizontal area) with the same (or within a preset error range) urban structure parameters (road area ratio and building volume ratio) The search may be performed, and the second analysis target area and the searched area may be linked and displayed on a display unit (not shown). That is, the similar area estimation unit (not shown) may search for one or more or all areas within the city with similar fine dust concentration trends as the second analysis target area and display them on the display unit (not shown). In another embodiment, the similar area estimation unit determines the first setting range from the urban structure parameter value of the analysis target area to the temporal similarity or spatial similarity (Pearson correlation coefficient or divergence) with the fine dust concentration of the analysis target area in the similarity analysis unit 214. Coefficient) may be set to the value of the urban structure parameters (e.g., road area ratio and building volume ratio) of the area within the preset error range.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시 대기환경 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.Figure 13 is a flowchart explaining a method for analyzing urban air environment according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 지리정보 수신부(208)는 도시의 적어도 하나 이상의 지역(분석 대상 지역)에 대한 건물 정보와 도로 정보를 수신하고(단계 S1310), 기상정보 수신부(206)는 해당 각 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼지 정보를 수신한다(단계 S1320). 일 실시예에서, 도시 대기환경 분석 시스템은 사용자로부터 적어도 하나 이상의 지역을 분석 대상 지역으로 입력받을 수 있다. 도시 대기환경 분석 시스템은 지도에서 분석 대상 지역을 입력받을 수도 있고, 위도/경도 값을 입력 받을 수도 있고, 대기질 측정장치가 설치된 대기질 측정지역을 제공하고 해당 측정 지역 가운데 적어도 하나 이상의 지역을 입력받을 수도 있다.Referring to FIG. 13, the geographic information receiving unit 208 receives building information and road information for at least one area (analysis target area) of the city (step S1310), and the weather information receiving unit 206 receives information on buildings in each area. Receive weather information and fine dust information (step S1320). In one embodiment, the urban air environment analysis system may receive input from the user as an analysis target area for at least one area. The urban air environment analysis system can input the analysis target area from a map, input latitude/longitude values, provide air quality measurement areas where air quality measurement devices are installed, and input at least one area among the measurement areas. You may receive it.

기상 분석부(212)는 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석한다(단계 S1330). 기상 상관관계 분석부(216)는 기상 분석부(212)에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 각 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석한다(단계 S1340).The weather analysis unit 212 analyzes the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information (step S1330). The meteorological correlation analysis unit 216 analyzes the correlation between meteorological factors and fine dust concentration for each region based on the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust received from the weather analysis unit 212 ( Step S1340).

도시구조 상관관계 분석부(216)는 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 각 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석한다(단계 S1350).The urban structure correlation analysis unit 216 calculates urban structure parameters for a certain area for each region based on the received building information and road information, and calculates the urban structure parameters for each region and the fine details of the region. Analyze the correlation between dust concentrations (step S1350).

미세먼지 영향 분석부(220)는 기상 상관관계 분석부(216)와 도시구조 상관관계 분석부(218)에서 분석된 분석 정보를 기초로 각 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출한다(단계 S1360).The fine dust impact analysis unit 220 determines the impact of fine dust concentration in each region on the basis of the analysis information analyzed by the weather correlation analysis unit 216 and the urban structure correlation analysis unit 218. Factors are calculated (step S1360).

유사도 분석부(214)는 수신된 미세먼지 정보를 기초로 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 시간적 유사도 및 공간적 유사도를 분석한다. 유사 지역 추정부(미도시)는 해당 도시 지역 내에서 분석된 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인의 값과 동일 또는 기 설정된 범위의 요인 값을 갖는 지역을 검색할 수 있다.The similarity analysis unit 214 analyzes the temporal and spatial similarities between fine dust concentrations in each region based on the received fine dust information. The similar area estimation unit (not shown) can search for areas with factor values that are the same as or within a preset range of the influence factor values that affect the fine dust concentration of the analyzed area within the relevant urban area.

기상 분석부(212), 유사도 분석부(214), 기상 상관관계 분석부(216), 도시구조 상관관계 분석부(218) 및 미세먼지 영향 분석부(220)의 분석 방법 및 동작은 도 2 내지 도 12에서 설명한 바와 같다. The analysis method and operation of the weather analysis unit 212, the similarity analysis unit 214, the weather correlation analysis unit 216, the urban structure correlation analysis unit 218, and the fine dust impact analysis unit 220 are shown in Figures 2 to 2. As described in Figure 12.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법으로 구현할 수 있다.Although the present invention has been described as an embodiment of the present invention, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various urban air environment analysis systems and urban air environment analysis methods using the same without departing from the technical idea of the present invention. You can.

202 : 네트워크부 204 : 메모리
206 : 기상정보 수신부 208 : 지리정보 수신부
210 : 미세먼지 상관관계 분석부 212 : 기상 분석부
214 : 유사도 분석부 216 : 기상 상관관계 분석부
218 : 도시구조 상관관계 분석부 220 : 미세먼지 영향 분석부
202: network unit 204: memory
206: Weather information receiver 208: Geographic information receiver
210: Fine dust correlation analysis unit 212: Weather analysis unit
214: Similarity analysis unit 216: Weather correlation analysis unit
218: Urban structure correlation analysis unit 220: Fine dust impact analysis unit

Claims (14)

도시의 적어도 하나 이상의 지역에 대한 건물 정보와 도로 정보를 수신하는 지리정보 수신부;
상기 각 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼지 정보를 수신하는 기상정보 수신부;
상기 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석하는 기상 분석부;
상기 기상 분석부에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석하는 기상 상관관계 분석부;
상기 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석하는 도시구조 상관관계 분석부; 및
상기 기상 상관관계 분석부와 도시구조 상관관계 분석부에서 분석된 분석 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출하는 미세먼지 영향 분석부를 포함하는 도시 대기환경 분석 시스템.
A geographic information receiver that receives building information and road information for at least one area of the city;
A weather information receiving unit that receives weather information and fine dust information for each region;
A weather analysis unit that analyzes the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information;
A meteorological correlation analysis unit that analyzes the correlation between meteorological factors and fine dust concentration for each region based on the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust received from the weather analysis unit;
Based on the received building information and road information, urban structure parameters for a certain area are calculated for each region, and the correlation between the calculated urban structure parameters for each region and the fine dust concentration in the region is analyzed. Urban Structure Correlation Analysis Department; and
City atmosphere including a fine dust impact analysis unit that calculates influencing factors affecting the fine dust concentration in each region for each region based on the analysis information analyzed by the weather correlation analysis unit and the urban structure correlation analysis unit. Environmental Analysis System.
제1항에 있어서,
상기 수신된 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 시간적 유사도 및 공간적 유사도를 분석하는 유사도 분석부를 더 포함하는 도시 대기환경 분석 시스템.
According to paragraph 1,
An urban air environment analysis system further comprising a similarity analysis unit that analyzes temporal and spatial similarities between fine dust concentrations in each region based on the received fine dust information.
제2항에 있어서, 상기 유사도 분석부는
상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient, R)를 산출하여, 시간을 기준으로 비교 지역 사이의 미세 먼지 농도 변화 경향이 일치하는 지 여부를 분석하는 도시 대기환경 분석 시스템.
The method of claim 2, wherein the similarity analysis unit
An urban air environment analysis system that calculates the Pearson correlation coefficient (R) between the fine dust concentrations in each region and analyzes whether the trend of fine dust concentration changes between compared regions over time is consistent.
제2항에 있어서, 상기 유사도 분석부는
상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 발산계수(Coefficient Of Divergence, COD)를 산출하여, 비교 지역의 미세 먼지 농도가 공간적으로 일치하는 지 여부를 분석하는 도시 대기환경 분석 시스템.
The method of claim 2, wherein the similarity analysis unit
An urban air environment analysis system that calculates the coefficient of divergence (COD) between the fine dust concentrations in each region and analyzes whether the fine dust concentrations in the comparison regions are spatially consistent.
제1항에 있어서, 상기 지리정보 수신부는
공간정보시스템(Geographic Information System)으로부터 상기 각 지역에 대한 건물 정보를 수신하고, 환경 공간정보 서비스(Environmental Geographic Information Service)로부터 상기 각 지역에 대한 도로 정보를 수신하는 도시 대기환경 분석 시스템.
The method of claim 1, wherein the geographic information receiver
An urban air environment analysis system that receives building information for each region from the Geographic Information System and road information for each region from the Environmental Geographic Information Service.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 지역은 상기 도시에 대기질 측정장치가 설치된 대기질 측정지역에 해당하는 도시 대기환경 분석 시스템.
According to paragraph 1,
A city air environment analysis system in which the at least one area corresponds to an air quality measurement area where an air quality measurement device is installed in the city.
제1항에 있어서,
상기 기상 인자별 특성은 해당 지역에 대해 일별, 월별 및 연별로 산출된 주풍향, 풍향의 빈도, 풍속 크기의 빈도, 평균 풍속, 풍속 변동 및 평균 기온 가운데 적어도 하나 이상을 포함하고,
상기 미세먼지의 농도 특성은 해당 지역에 대해 일별, 월별 및 연별로 산출된 평균 미세 먼지(PM10) 농도 및 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도 가운데 적어도 하나 이상을 포함하는 도시 대기환경 분석 시스템.
According to paragraph 1,
The characteristics of each meteorological factor include at least one of the main wind direction, frequency of wind direction, frequency of wind speed magnitude, average wind speed, wind speed fluctuation, and average temperature calculated on a daily, monthly, and annual basis for the region,
The concentration characteristics of the fine dust include at least one of the average fine dust (PM10) concentration and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration calculated on a daily, monthly, and annual basis for the area. An urban air environment analysis system.
제1항에 있어서, 상기 기상 상관관계 분석부는
풍속과 미세먼지(미세먼지 및 초미세먼지) 농도 사이의 상관계수를 산출하고, 기온과 미세먼지(미세먼지 및 초미세먼지) 농도 사이의 상관계수를 산출하는 도시 대기환경 분석 시스템.
The method of claim 1, wherein the weather correlation analysis unit
An urban air environment analysis system that calculates the correlation coefficient between wind speed and fine dust (fine dust and ultrafine dust) concentration, and the correlation coefficient between temperature and fine dust (fine dust and ultrafine dust) concentration.
제1항에 있어서,
상기 도시 구조 매개수는 도로면적비 및 건물부피비를 포함하되,
상기 도시구조 상관관계 분석부는 해당 지역의 일 지점을 중심으로 수평 x km × y km 영역에서 도로가 차지하는 도로면적비를 산출하고, 수평 x km × y km 영역과 연직 z m 높이의 공간에서 건물이 차지하는 건물부피비를 산출하는 도시 대기환경 분석 시스템.
(여기에서, n은 자연수(설정 값), z는 자연수(설정 값))
According to paragraph 1,
The urban structure parameters include road area ratio and building volume ratio,
The urban structure correlation analysis unit calculates the road area ratio occupied by the road in the horizontal x km Urban air environment analysis system that calculates volume ratio.
(Here, n is a natural number (setting value), z is a natural number (setting value))
제9항에 있어서, 상기 도시구조 상관관계 분석부는
각 지역의 도로면적비와 평균 미세 먼지(PM10) 농도의 상관계수 및 도로면적비와 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도의 상관계수를 각각 산출하고,
각 지역의 건물부피비와 평균 미세 먼지(PM10) 농도의 상관계수 및 건물부피비와 평균 초미세 먼지(PM2.5) 농도의 상관계수를 각각 산출하는 도시 대기환경 분석 시스템.
The method of claim 9, wherein the urban structure correlation analysis unit
Calculate the correlation coefficient between road area ratio and average fine dust (PM10) concentration and the correlation coefficient between road area ratio and average ultrafine dust (PM2.5) concentration for each region, respectively.
An urban air environment analysis system that calculates the correlation coefficient between the building volume ratio and the average fine dust (PM10) concentration in each region, and the correlation coefficient between the building volume ratio and the average ultrafine dust (PM2.5) concentration.
제1항에 있어서, 상기 미세먼지 영향 분석부는
상기 기상 상관관계 분석부에서 산출된 상관계수를 기초로 양 또는 음의 상관관계를 갖는 기상 인자 및 상기 도시구조 상관관계 분석부에서 산출된 상관계수를 기초로 양 또는 음의 상관관계를 갖는 도시 구조 매개수를 이용하여 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출하는 도시 대기환경 분석 시스템.
The method of claim 1, wherein the fine dust impact analysis unit
Weather factors having a positive or negative correlation based on the correlation coefficient calculated by the weather correlation analysis unit and urban structures having a positive or negative correlation based on the correlation coefficient calculated by the urban structure correlation analysis unit An urban air environment analysis system that uses parameters to calculate influencing factors that affect fine dust concentration in the area.
지리정보 수신부가 도시의 적어도 하나 이상의 지역에 대한 건물 정보와 도로 정보를 수신하는 단계;
기상정보 수신부가 상기 각 지역에 대한 기상 정보 및 미세먼지 정보를 수신하는 단계;
기상 분석부가 상기 수신된 기상 정보 및 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 각각 분석하는 단계;
기상 상관관계 분석부가 상기 기상 분석부에서 수신된 기상 인자별 특성 및 미세먼지의 농도 특성을 기초로 상기 각 지역에 대해 기상 인자와 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 각각 분석하는 단계;
도시구조 상관관계 분석부가 상기 수신된 건물 정보와 도로 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 일정 영역에 대한 도시 구조 매개수를 산출하고, 산출된 각 지역의 도시 구조 매개수와 해당 지역의 미세먼지 농도 사이의 상관관계를 분석하는 단계; 및
미세먼지 영향 분석부가 상기 기상 상관관계 분석부와 도시구조 상관관계 분석부에서 분석된 분석 정보를 기초로 상기 각 지역에 대해 해당 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인을 산출하는 단계를 포함하는 도시 대기환경 분석 방법.
A geographical information receiving unit receiving building information and road information for at least one area of the city;
A weather information receiving unit receiving weather information and fine dust information for each region;
A weather analysis unit analyzing characteristics of each weather factor and concentration characteristics of fine dust for each region based on the received weather information and fine dust information;
A meteorological correlation analysis unit analyzing the correlation between meteorological factors and fine dust concentration for each region based on the characteristics of each meteorological factor and the concentration characteristics of fine dust received from the weather analysis unit;
The urban structure correlation analysis unit calculates urban structure parameters for a certain area for each region based on the received building information and road information, and calculates the urban structure parameters for each region and the fine dust concentration in the region. Analyzing the correlation between; and
A fine dust impact analysis unit calculates influencing factors affecting the fine dust concentration of the area for each region based on the analysis information analyzed by the weather correlation analysis unit and the urban structure correlation analysis unit. Urban air environment analysis method.
제12항에 있어서,
유사도 분석부가 상기 수신된 미세먼지 정보를 기초로 상기 각 지역의 미세먼지 농도 사이의 시간적 유사도 및 공간적 유사도를 분석하는 단계를 더 포함하는 도시 대기환경 분석 방법.
According to clause 12,
An urban air environment analysis method further comprising the step of a similarity analysis unit analyzing temporal similarity and spatial similarity between fine dust concentrations in each region based on the received fine dust information.
제12항에 있어서,
유사 지역 추정부가 해당 도시 지역 내에서 상기 분석된 지역의 미세먼지 농도에 영향을 주는 영향 요인의 값과 동일 또는 기 설정된 범위의 요인 값을 갖는 지역을 검색하는 단계를 더 포함하는 도시 대기환경 분석 방법.



According to clause 12,
An urban air environment analysis method further comprising the step of a similar area estimation unit searching for an area within the urban area having a factor value that is the same as or in a preset range as the value of an influence factor affecting the fine dust concentration of the analyzed area. .



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KR20200131762A (en) 2019-05-14 2020-11-24 삼성전자주식회사 Method and apparatus for control informattion transmission in wireless communication system
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