FRAGSTATS 및 엔트로피 가중치법 기반의 농지 잠재력 지수를 활용한 농지 등급 평가 = Assessment of Agricutural Land Grading Using API (Agricutural land Potential Index) Based on FRAGSTATS and Entropy Weight Method|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The current Agricultural Promotion Zone (APZ) system, introduced in 1992, has managed farmland based on simple area criteria, yet it has limitations in reflecting the spatial structure and qualitative characteristics of agricultural land. This study aims to establish a scientific evaluation framework centered on the food production function of farmland by integrating landscape ecological approaches with the hierarchical entropy weighting method, and to propose improvements to the current APZ system.
The study areas are Naju City and Hwasun County in Jeollanam-do Province, which, despite their proximity, exhibit contrasting characteristics: Naju City faces urbanization pressure while Hwasun County experiences population decline and topographical constraints. The research methodology consists of five stages. In Stage 1, four core evaluation layers—land use/land cover, agricultural production infrastructure, detailed soil maps, and paddy field suitability grades—are constructed at 10 m grid resolution. In Stage 2, FRAGSTATS 4.2 is utilized to calculate 30 landscape metrics across four groups: area/density, shape/edge, core/aggregation, and distribution/distance. In Stage 3, objective layer-specific weights are derived through hierarchical entropy analysis, where Stage 1 (metric weights) integrates data from both Naju City and Hwasun County (16 observations) to ensure statistical stability and comparability, while Stages 2–3 (group and layer weights) conduct independent analyses for each region (8 observations each) to implement region-specific evaluation. In Stage 4, the Agricultural Potential Index (API) is calculated and classified into four grades. In Stage 5, overlay analysis between API and current APZ boundaries identifies areas of over-designation and conservation gaps.
The main findings are as follows. First, FRAGSTATS landscape metric analysis revealed that Naju City possesses extensive suitable farmland; however, the high patch density of land use/land cover (19.9 patches/100 ha) indicates microscale fragmentation due to urbanization. Hwasun County retains considerable soil potential despite topographical constraints, but only 4.2% of the area qualifies as suitable for agricultural production infrastructure, confirming insufficient infrastructure investment. Second, hierarchical entropy analysis showed that in Naju City, land use/land cover (0.385) and agricultural production infrastructure (0.382) weights were high, indicating that anthropogenic management factors are key determinants, whereas in Hwasun County, paddy field suitability grade (0.415) had the highest weight, demonstrating that natural conditions determine farmland value. This empirically demonstrates that different evaluation criteria should be applied to plain regions versus intermediate mountainous regions. Third, API grade distribution analysis revealed that high-quality farmland with API ≥ 0.75 comprised 10,470 ha (17.2% of total farmland) in Naju City and 5,970 ha (7.6%) in Hwasun County. Fourth, consistency analysis with the current APZ showed that in Naju City, only 69.1% of high-potential farmland (API ≥ 0.50) is included within the APZ, indicating conservation gaps, while 30.9% of farmland within the APZ has API < 0.50, revealing simultaneous over-designation issues. In Hwasun County, 83.5% of high-potential farmland (API ≥ 0.50) is included in the APZ, indicating that prime farmland is more appropriately conserved compared to Naju.
This study provides the following academic and policy contributions. Methodologically, it is the first to integrate FRAGSTATS landscape metric analysis with hierarchical entropy weighting in APZ evaluation, overcoming the limitations of expert-dependent AHP methods and ensuring reproducibility and reliability of data-driven objective assessment. Spatially, comparative analysis between urbanization-pressured areas and less-favored areas empirically demonstrates the necessity of region-specific farmland management policy design. From a policy perspective, a multidimensional evaluation framework that overcomes the uniform area-based criteria of the current system was established, and APZ readjustment strategies utilizing API along with differentiated policy directions for each region were proposed.
The limitations of this study include the absence of socioeconomic factors, constraints of static analysis, and limited evaluation of public interest functions. Future research should integrate socioeconomic data, develop dynamic models through time-series analysis, and expand toward a multifunctional farmland evaluation framework encompassing environmental conservation, landscape, and cultural values. This study is expected to contribute to establishing a scientifically grounded farmland management system as a practical case of evidence-based policy.
Keywords: Agricultural Promotion Zone, Landscape Ecology, FRAGSTATS, Entropy Weighting Method, Agricultural farmland Potential Index, GIS Spatial Analysis

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국문 초록 (Abstract)

현행 농업진흥지역 제도는 1992년 도입 이후 단순 면적 기준에 의존하여 농 지를 관리해 왔으나, 농지의 공간적 구조와 질적 특성을 반영하지 못하는 한계를 지니고 있다. 본 연구는 경관생태학적 접근과 계층적 엔트로피 가중치법을 융합 하여 농지의 식량생산 기능을 중심으로 한 과학적 평가체계를 구축하고, 현행 농 업진흥지역 제도의 개선 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구 대상지는 전라남도 나주시와 화순군으로, 두 지역은 인접하면서도 나주시 는 도시화 압력을, 화순군은 인구 감소와 지형적 제약을 겪는 대조적 특성을 보 인다. 연구 방법은 5단계로 구성된다. 제1단계에서 토지이용피복도, 농업생산기 반시설, 정밀토양도, 논 적성등급의 4대 핵심 평가 레이어를 10 m 격자 해상도 로 구축하고, 제2단계에서 FRAGSTATS 4.2를 활용하여 면적/밀도, 형태/경계, 핵심/응집, 분포/거리의 4개 그룹 30개 경관지표를 산출한다. 제3단계에서는 계 층적 엔트로피 분석을 통해 객관적 레이어별 가중치를 도출하되, 1단계(지표 가 중치)에서는 나주시와 화순군의 데이터를 통합(16개 관측치)하여 통계적 안정성 과 비교 가능성을 확보하고, 2-3단계(그룹 및 레이어 가중치)에서는 각 지역별로 독립 분석(각 8개 관측치)하여 지역 맞춤형 평가를 구현한다. 제4단계에서 농지 잠재력 지수(API)를 산출하고 4등급으로 분류하며, 제5단계에서 API와 현행 농 업진흥지역 경계를 중첩 분석하여 과잉 지정 및 보전 누락 지역을 식별한다. 주요 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, FRAGSTATS 경관지수 분석을 통해 나 주시는 광범위한 적합 농지를 보유하고 있으나, 토지피복이용도의 높은 패치 밀 도(19.9개/100 ha)는 도시화로 인한 미시적 파편화를 나타냈다. 화순군은 지형 적 제약에도 불구하고 상당한 토양 잠재력을 보유하나, 농업생산기반시설 적합 구역이 4.2%에 불과하여 기반시설 투자 부족이 확인되었다. 둘째, 계층적 엔트 로피 분석 결과 나주시는 토지피복이용(0.385)과 농업생산기반시설(0.382) 가중 치가 높아 인위적 관리 요소가 핵심 요인으로 작용하는 반면, 화순군은 논적성등 급(0.415) 가중치가 가장 높아 자연적 조건이 농지 가치를 결정하는 것으로 나 타났다. 이는 평야 지역과 중산간 지역의 농지 평가에 상이한 기준이 적용되어야 함을 실증적으로 보여준다. 셋째, API 등급 분포 분석 결과 나주시는 0.75 이상 우량 농지가 10,470 ha(전체 농지의 17.2%)로 나타났으며, 화순군은 5,970 ha(7.6%)로 나타났다. 넷째, 현행 농업진흥지역과의 정합성 분석 결과 나주시는 0.50 이상 고잠재력 농지 중 69.1%만이 농업진흥지역 내에 포함되어 보전 누락 문제가 있으며, 반대로 농업진흥지역 내 농지 중 30.9%가 API 0.50 미만 저잠 재력 농지로 과잉 지정 문제를 동시에 안고 있다. 화순군은 0.50 이상 고잠재력 농지 중 83.5%가 농업진흥지역에 포함되어 우량농지가 나주에 비해 적정하게 보전되고 있는 것으로 분석되었다. 본 연구는 다음과 같은 학술적·정책적 기여를 제공한다. 방법론적으로는 FRAGSTATS 경관지수 분석과 계층적 엔트로피 가중치법을 농업진흥지역 평가 체계에 최초로 통합 적용하여, 전문가 주관에 의존하는 AHP 방식의 한계를 극 복하고 데이터 기반 객관적 평가의 재현성과 신뢰성을 확보하였다. 공간적으로는 도시화 압력 지역과 조건불리 지역의 비교 분석을 통해 지역 맞춤형 농지 관리 정책 설계의 필요성을 실증하였다. 정책적으로는 현행 제도의 획일적 면적 기준 을 극복하는 다차원적 평가체계를 구축하고, API를 활용한 농업진흥지역 재조정 방안과 지역별 차별화된 정책 방향을 제시하였다. 연구의 한계로는 사회경제적 요인의 부재, 정태적 분석의 한계, 그리고 공익적 기능 평가의 제한성이 있으며, 향후 연구에서는 사회경제 데이터 통합, 시계열 분석을 통한 동태적 모델 개발, 그리고 환경보전·경관·문화적 가치를 포괄하는 다기능적 농지 평가체계로의 확장이 필요하다. 본 연구는 증거 기반 정책의 실천 적 사례로서, 과학적 근거에 기반한 농지 관리 체계 구축에 기여할 것으로 기대 된다. 주제어: 농업진흥지역, 경관생태학, FRAGSTATS, 엔트로피 가중치법, 농지 잠재 력 지수, GIS 공간분석

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현행 농업진흥지역 제도는 1992년 도입 이후 단순 면적 기준에 의존하여 농 지를 관리해 왔으나, 농지의 공간적 구조와 질적 특성을 반영하지 못하는 한계를 지니고 있다. 본 연구는 경관생태...

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