시간지리학 응용을 위한 시공간데이터베이스 기반의 GIS 컴퓨팅 연구

박기호,이양원,안재성,Park Key-Ho,Lee Yang-Won,Ahn Jae-Seong 한국공간정보학회 2005 한국공간정보학회지 Vol.13 No.3

이 논문에서는 시간지리학 모형을 위한 객체관계형 시공간데이터베이스를 구현하고, 이를 통해 시공간경로, 시공간프리즘, 시공간접근성에 대한 질의 및 시각화를 수행하는 GIS 컴퓨팅을 연구한다. 이러한 GIS 컴퓨팅환경은 (i) 시공간데이터베이스의 자료원이 되는 개인통행자료를 수집하는 모바일 애플리케이션, (ii) 시간지리학 모형을 포함하는 객체관계형 시공간데이터베이스 서버, (iii) 시공간데이터베이스와 연동하여 시간지리학 모형에 대한 질의와 시각화를 수행하는 3D 클라이언트로 구성된다. 시공간 개인통행자료는 GPS-PDA 클라이언트를 통해 일정시간 간격으로 자동 수집되고, 시공간자료관리 미들웨어의 중개를 거쳐 좌표변환 및 DB전송이 이루어진다. 일반 DBMS를 확장하여 구현한 시공간데이터베이스는 시간지리학 응용을 위한 시공간 객체 및 시공간함수를 포함하며, 이를 이용하여 시공간 SQL을 구성할 수 있다. 질의 및 시각화 클라이언트는 시공간경로, 시공간프리즘, 시공간접근성에 대한 SQL 질의 결과를 X-Y 공간축과 T 시간축으로 이루어진 시공간입방체를 통해 표현한다. 이 논문에서는 시간지리학 모형을 위한 모바일 GIS와 DBMS의 연동 가능성을 확인하였으며, 시공간객체와 시공간함수를 포함하는 객체관계형 시공간데이터베이스의 구현을 통해 대용량 자료처리를 위한 데이터베이스 기반의 시간지리학 데이터베이스 모델을 수립하였다. This study attempts at building a GIS computing environment that incorporates object-relational spatio-temporal database for the time geography model with space-time path, space-time prism and space-time accessibility. The proposed computing environment is composed of ( i ) mobile GIS application for collecting spatio-temporal trajectory data of an individual, ( ii ) spatio-temporal database server that includes time geography model, and (iii) geovisualization client that performs time geographic queries to the spatio-temporal database. The spatio-temporal trajectory data collected by GPS-PDA client is automatically processed and sent to server through data management middleware. The spatio-temporal database implemented by extending a generic DBMS provides spatio-temporal objects, functions, and SQL. The geovisualization client illustrates 3D visual results of the queries about space-time path, space-time prism, and space-time accessibility. This study confirms the possibility of integrating mobile GIS and DBMS for time geography model, and it presents the appropriate database model with spatio-temporal objects and functions that may handle very large data for time geography application.

근린가중치행렬이 공간적 자기상관 추정에 미치는 영향

박기호(Key-Ho Park) 서울연구원 2004 서울도시연구 Vol.5 No.3

시공간 개인통행자료의 지리적 시각화

박기호(Key-Ho Park),안재성(Jae-Seong Ahn),이양원(Yang-Won Lee) 대한지리학회 2005 대한지리학회지 Vol.40 No.3

이 연구는 GPS 수신기를 통해 수집된 개인통행자료를 이용하여 통행패턴의 시공간적 특성을 다양한 그래픽으로 요약하고 탐색적 분석을 가능케하는 지리적 시각화 환경을 제안하고 이를 구현 및 평가하는 것을 목적으로 한다. 이 연구에서는 시공간입방체(space-time cube)를 바탕으로 시간지리학 개념을 시각적으로 표현하였으며, 시간산포기둥(temporal dispersion cylinder), 평행평면그림(parallel plane plot)과 같은 부가적인 시각화 도구의 구현을 통해 개인통행패턴의 시공간적 속성 및 이동경로 주위지역의 사회경제적·자연적 속성을 함께 탐색할 수 있도록 하였다. 또한 사용자와의 상호작용을 통해 개인통행자료에 포함되어 있는“언제”, “어디에서”, “무엇을”이라는 세 가지 정보요소들을 동적으로 탐색 및 질의할 수 있는 환경을 제공한다. This study attempts at prototyping and evaluating a geovisualization tool that summarizes and explores human activity patterns using spatio-temporal trajectory data collected from GPS receiver. A set of core conceptualization developed in “time geography” is successfully represented by our prototype based on the notion of “space-time cube.” The notions of “temporal dispersion cylinder” and “parallel plane plot” are also implemented to allow further analyses of human activity pattern on the space-time trajectory. The capabilities of the geovisualization environment we proposed include the interactive and dynamic functions that support a variety of explorations on the three components of spatio-temporal data : space(where), time(when), and object(what).

거리척도와 앙상블 기법을 활용한 지가 추정

이창로,박기호,Lee, Chang-Ro,Park, Key-Ho 한국국토정보공사 공간정보연구원 2016 지적과 국토정보 Vol.46 No.2

본 연구는 사례 기반 학습(instance-based learning)의 논리를 활용하여 지가를 추정하였다. 다양한 사례 기반 학습 기법 중 k-최근린법을 이용하였으며, k-최근린법 적용시 유사성을 측정하는 거리척도는 유클리디안 거리를 비롯해 문헌에 비교적 자주 등장하는 10개의 거리척도를 사용하였다. 본 연구에서는 k-최근린법에 의한 10 종류의 예측값 중 가장 우수한 성능을 보이는 1개의 예측값을 최종 가격으로 선택하는 대신, 이들 예측값들을 병합하는 앙상블(ensemble) 기법의 논리를 적용하여 최종 예측값을 결정하였다. 앙상블 기법 중 일종의 잔차 적합 모형인 경사 부스팅 앨고리듬을 적용하여 최종 가격을 정하였다. 본 연구에서는 이러한 사례 기반 학습과 앙상블 기법의 이점을 실증적으로 제시하기 위해 전라남도 해남군 소재 농지를 사례로 하여 가격을 추정하였으며, k-최근린법에 의한 10 종류의 예측값보다 앙상블 기법에 의한 가격이 보다 정확한 것을 확인할 수 있었다. This study estimated land prices using instance-based learning. A k-nearest neighbor method was utilized among various instance-based learning methods, and the 10 distance metrics including Euclidean distance were calculated in k-nearest neighbor estimation. One distance metric prediction which shows the best predictive performance would be normally chosen as final estimate out of 10 distance metric predictions. In contrast to this practice, an ensemble technique which combines multiple predictions to obtain better performance was applied in this study. We applied the gradient boosting algorithm, a sort of residual-fitting model to our data in ensemble combining. Sales price data of farm lands in Haenam-gun, Jeolla Province were used to demonstrate advantages of instance-based learning as well as an ensemble technique. The result showed that the ensemble prediction was more accurate than previous 10 distance metric predictions.

지역분석을 위한 시계열 공간연관성 탐색도구

안재성,박기호,이양원,Ahn Jae-Seong,Park Key-Ho,Lee Yang-Won 한국공간정보학회 2006 한국공간정보학회지 Vol.14 No.1

지역분석 기법에서 지리사상의 공간적인 특성을 가장 잘 반영하는 개념 중 하나인 공간연관성은 "모든 것은 다른 모든 것과 연관되어 있지만, 가까운 것은 먼 것보다 더욱 관련이 있다"고 하는 Tobler의 법칙과 그 맥을 같이 한다. 이 연구는 공간통계와 지리적시각화를 결합하여 공간연관성의 시계열 패턴을 탐색적으로 분석하는 지리정보시스템을 개발하는 것을 목적으로 하며, 전역적 및 국지적 공간연관성 분석을 통한 공간현상의 클러스터 탐지나 공간연관성의 시계열 탐색을 통한 사회경제적 변화의 모니터링은 공간정책 투입의 의사결정을 지원하는 수단으로 기능할 수 있다. 전역적 및 국지적 공간연관성을 측정하는 데 반드시 필요한 근린가중치행렬은 행정구역 폴리곤의 기하 및 거리에 기반한 유연한 가중치모형을 구현하여 사용하였으며, 기존의 지리적시각화 기법을 응용 및 개선한 시계열 평행좌표플롯, 시계열 애니메이션지도, 3D 시계열 모란산포도 등을 통해 공간연관성의 시계열 패턴을 효과적으로 표현하였다. 실제 공간현상에 대한 적용 및 평가를 위하여 1995년부터 2004년까지 10년간의 전국 시군구단위 지가변동률 자료를 이용하여 공간연관성의 시계열적 특성을 분석함으로써 시스템의 유용성을 확인하였다. The concept of 'spatial association' explains spatial distribution pattern of geographical phenomenon based on similarity with neighborhoods, as in the Tobler's Law of Geography: 'Everything is related to everything else, but near things are more related than distant things.' In this study, we develop a time-series exploratory analysis tool for discovering temporal patterns of spatial association by combining spatial statistics and geo-visualization, and thus present a possibility to support spatial decision-making process. As for the spatial proximity weight matrix indispensable to measuring global and local spatial association, we employ a variety of flexible weighting schemes using geometric characteristics of areal unit. In addition, we renovate the existing visualization methods for more effective understanding of the procedures and results of time-series analysis on spatial association: for instance, temporal parallel coordinate plot with box plot, animated map for spatial association, and 3D Moran scatterplot. The feasibility of our system is verified by time-series analysis experiments on the spatial association of land price fluctuation rate for all administrative units in Korea, $1995{\sim}2004$.

지도사용의 인지적 효과 측정에 관한 연구

조현정,신휴석,박기호,Cho, Hyun-Jeong,Shin, Hyu-Seok,Park, Key-Ho 한국공간정보학회 2012 한국공간정보학회지 Vol.20 No.5

이 연구는 공간인지 이론을 기반으로 하여 최근에 급격히 발달하고 있는 길찾기 목적의 웹지도 효과를 측정하기 위한 기본 개념과 평가틀을 설정하고 정량적 분석방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 특정 지도사용상황에서 길찾기 과제를 수행한 후 지도사용으로 얼마나 효과적으로 공간인지가 이루어졌는지를 측정하는 '인지적 지도사용효과'의 개념과 정확성, 신속성, 자신감의 분석항목을 기반으로 하는 평가틀을 제안하였다. 제안한 평가틀을 실증적으로 검증하기 위해 실험조사를 실시하고, 실험 결과물인 인지지도를 2차원 회귀분석 방법을 적용하여 실험결과를 계량화하였다. 분석결과, 공간을 정확하게 인식하거나 빠르게 회상하는 데에는 지도표현방법보다 사용자의 특성과 반복적인 지도사용 등의 요소가 영향을 미치며, 2차원 지도와 3차원 지도를 동시에 참조하는 경우 공간인지에 대한 자신감이 낮은 것으로 나타났다. 이 연구결과는 효과적일 것이라고 예상되는 새로운 지도표현방법이 실제로 그렇지 않거나, 사용자마다 효과적이라고 판단하는 지도표현방법이 다른 이유에 대한 근거를 제공해 준다. The purpose of this study was to establish an analytical framework and quantitative methodologies to analyze 'the cognitive effects of web map use' and to empirically test it. This experimental design was established based on the literature about spatial cognition. Accuracy, reaction time, and confidence within each participant were compared to measure the cognitive effects of web map use for wayfinding. Geometric accuracy of the cognitive maps was estimated and calculated based on the bidimensional regression. The experimental results showed that characteristics of map users and repetition of map use rather than types of map representation did significantly affect accuracy and reaction time of spatial cognition by using web maps. And confidence appeared to be low when the participants referred to both 2D and 3D maps for wayfinding tasks on the web maps. Understanding spatial cognition of web map users, which was suggested in the study, will help cartographers make more effectively-communicated maps.

크리깅을 이용한 소나무림 지위지수 공간분포 추정

김경민 ( Kyoung Min Kim ),박기호 ( Key Ho Park ) 한국산림과학회 2013 한국산림과학회지 Vol.102 No.4

Site index information given from forest site map only exist in the sampled locations. In this study, site index for unsampled locations were estimated using kriging interpolation method which can interpolate values between point samples to generate a continuous surface. Site index of Pinus densiplora in Danyang area were calculated using Chapman-Richards model by plot unit. Then site index for unsampled locations were interpolated by theoretical variogram models and ordinary kriging. Also in order to assess parameter selection, cross-validation was performed by calculating mean error (ME), average standard error (ASE) and root mean square error (RMSE). In result, gaussian model was excluded because of the biggest relative nugget (37.40%). Then spherical model (16.80%) and exponential model (8.77%) were selected. Site index estimates of Pinus densiplora throughout the entire area in Danyang showed 4.39~19.53 based on exponential model, and 4.54~19.23 based on spherical model. By cross-validation, RMSE had almost no difference. But ME and ASE from spherical model were slightly lower than exponential model. Therefore site index prediction map from spherical model were finally selected. Average site index from site prediction map was 10.78. It can be expected that regional variance can be considered by site index prediction map in order to estimate forest biomass which has big spatial variance and eventually it is helpful to improve an accuracy of forest carbon estimation.

크리깅 기법을 이용한 단양군의 산림 탄소저장량 추정 -지상부 바이오매스를 대상으로-

박현주 ( Hyun Ju Park ),신휴석 ( Hyu Seok Shin ),노영희 ( Young Hee Roh ),김경민 ( Kyoung-min Kim ),박기호 ( Key Ho Park ) 한국지리정보학회 2012 한국지리정보학회지 Vol.15 No.1

본 연구에서는 크리깅 기법 중 가장 일반적으로 사용되고 있는 정규 크리깅(ordinary kriging)과 여러 보조 자료를 활용한 회귀 모델에 크리깅 기법을 결합한 형태인 회귀 크리깅(regression kriging)을 이용하여 지상부 바이오매스의 탄소저장량 추정을 시도하였다. 분석 결과 단양군의 산림 탄소저장량은 정규 크리깅의 경우 3,459,902 tonC, 회귀 크리깅의 경우 3,384,581 tonC로 추정되었으며 회귀 크리깅에 이용된 회귀 모델의 결정계수는 0.1033으로 나타났다. 표본점을 임상별로(활엽수림, 침엽수림&혼효림) 층화하여 회귀 크리깅을 수행한 경우에는 탄소저장량은 3,336,206 tonC로 가장 낮게 추정되었으며 회귀 모델의 결정 계수는 각각 0.35, 0.18로 표본점전체를 이용했을 때보다 높은 값을 보였다. 각 기법의 교차 검증(cross validation) 결과 표본점전체를 이용한 회귀 크리깅의 RMSE(22.32 ton/ha)가 가장 낮았으나 기법간의 차이(0.23ton/ha)는 크지 않은 것으로 나타났다. The aim of this study is to estimate aboveground biomass carbon stocks using ordinary kriging(OK) which is the most commonly used type of kriging and regression kriging(RK) that combines a regression of the auxiliary variables with simple kriging. The analysis results shows that the forest carbon stock in Danyang is estimated at 3,459,902 tonC with OK and 3,384,581 tonC with RK in which the R-square value of the regression model is 0.1033. The result of RK conducted with sample plots stratified by forest type(deciduous, conifer and mixed) shows the lowest estimated value of 3,336,206 tonC and R-square value(0.35 and 0.18 respectively) is higher than that of when all sample plots used. The result of leave-one-out cross validation of each method indicates that RK with all sample plots reached the smallest root mean square error(RMSE) value(22.32 ton/ha) but the difference between the methods(0.23 ton/ha) is not significant.

지가형성요인의 다수준 종단 분석

이창로(Chang Ro Lee),박기호(Key Ho Park) 대한지리학회 2013 대한지리학회지 Vol.48 No.2

본 연구는 부동산 가격 추정을 위해 자주 활용되는 헤도닉 가격모형(Hedonic Pricing Model)에서의 설명변수, 즉 지가형성요인의 선별 중요성에 대해 기술하고, 이러한 지가형성요인 및 그 효과가 시간의 경과에 따라 어떻게 변화하는지 실증적으로 검토하였다. 전주시를 사례 지역으로 하여 17년간 반복 측정된 표준지 공시지가를 분석 대상으로 하였으며, 자료가 가지는 포섭구조(nested structure) 및 종단성(longitudinal characteristics)을 고려하여 3개 수준으로 구성된 다수준모형(multi-level model)을 설정하여 적합 정도를 평가하였다. 지가형성요인은 공시지가 산정시 활용되는 헤도닉 가격모형의 일종인 비준표(比準表)에 포함된 항목을 중심으로 살펴보았다. 분석 결과, 17년간의 지가 변동 추세는 전주시 세부지역별로 상승 또는 하락하는 등 지역마다 다른 추이를 보였으며, 따라서 종단효과의 모델 반영이 필요함이 확인되었다. 또한 일반적으로 중요하다고 여겨지는 지가형성요인 중 유의하지 않은 요인이 발견되었으며, 특정 시점에서 영향력이 상당히 큰 것으로 판명된 지가형성요인도 시간의 경과에 따라 그 영향력이 약해지는가 하면, 반대로 지가에 미치는 영향력이 초기에는 미약하였으나 점차 뚜렷해지는 요인이 파악되었다. 향후 헤도닉 모형 적용시 이러한 지가형성요인의 동태성을 모델의 구성요소로 고려할 경우 보다 정확한 가격 추정이 가능해질 것이다. This paper describes the importance of selecting explanatory variables(e.g. land price determinants) in hedonic pricing models employed in predicting real estate price, and explores dynamics of the land price determinants over time. The City of Junju was chosen as the study area, and repeated measured price data of standard lots over 17 years were analyzed. We applied a three-level modeling approach to this data in consideration of its nested data structure and longitudinal characteristics. Main land price determinants we focused on are primarily based on items included in the standard comparison table of land price, which is an official hedonic pricing model used by Government to estimate land price for tax levy. Our result shows that the land price fluctuation over 17 years was not uniform over the whole study area with each neighborhood revealing different price trend, and as such warrants longitudinal model components. In addition, some of determinants previously recognized as important were proved insignificant. It was also found that significant determinants at a particular time point lost its power gradually over time and vice versa. It is expected that more accurate prediction of price would be possible when taken account for this dynamics of price determinants over time in applying hedonic pricing model method.

국토 공중모니터링 현황과 발전방향

신휴석,박충기,김연미,황선영,박기호,Shin, Hyu-Seok,Park, Chung-Ki,Kim, Yeon-Mi,Hwang, Sun-Young,Park, Key-Ho 한국공간정보학회 2008 한국공간정보학회지 Vol.16 No.2

전 세계적으로 기후변화와 환경변화로 인한 재난, 재해의 발생 빈도가 빈번해지고 규모가 커지면서 지구시스템의 변화를 이해, 감시, 예측하기 위한 지구관측(Earth Observation)관련 국제협력이 강화되고 있다. 이에 지구관측에 필수적인 원격탐사 자료를 이용한 공중모니터링의 중요성이 매우 커지고 있다. 이와 같은 상황에서 이 논문은 국내외 공중모니터링 관련 협력체계 및 연구 현황을 살펴본 후, 국내의 공중모니터링 체계의 발전방향에 대하여 연구적 측면, 조직 및 제도적 측면, 전략적 측면에서 논의하였다. 이 연구의 결과는 체계적인 공중모니터링 방안 수립에 대한 토대를 제공하고 향후 국내 전지구관측시스템(Global Earth Observation System of Systems) 구축을 위한 기초적 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. Recent climate fluctuation and environmental change at global scale are causing more incidences of disasters and calamities over the world. In a response to this environmental crisis, international collaboration for Earth Observation(EO) is obtaining more significance in order to understand, watch, and forecast changes in the earth system. As such, aerial monitoring based on remotely sensed data, indispensable for EO, is also drawing more attentions. In this context, we discuss diverse aspects of future developments in the Korean domestic system for aerial monitoring. This paper first thoroughly examines current status of national and international collaboration system arid research of aerial monitoring. It then suggests specific development plans for four critical dimensions such as research, organization, institutional systems, and strategies. Our study would facilitate systematically establishing policies for aerial monitoring in Korea and creating a domestic GEOSS(Global Earth Observation System of Systems) in the near future.