A Study on Spatial Statistical Perspective for Analyzing Spatial Phenomena in the Framework of GIS: an Empirical Example using Spatial Scan Statistic for Detecting Spatial Clusters of Breast Cancer Incidents

이경주,권일,Lee, Gyoung-Ju,Kweon, Ihl Korea Spatial Information Society 2012 한국공간정보학회지 Vol.20 No.1

지리적 공간상에서 발생하는 대부분의 현상은 서로 인접한 곳에서 유사한 값을 가지는 특성이 있다. 이는 공간자기상관성과 관련이 있으며 공간분석의 존재 이유를 나타내는 개념이다. 또한 지리적 공간상에서 위치에 따라 값의 분포가 다양한 패턴을 보이게 된다. 이러한 패턴은 공간적 변이를 내포하고 있다. 즉, 특정 위치에서 항상 같은 값을 관찰할 수 있다고 단정하기는 불가능하기 때문에 이러한 변이는 본질적으로 확률론적 특성을 지닌다. 이러한 공간자료의 특성들을 무시하고 일반적 통계분석 등을 수행할 경우 공간자기상관성으로 인하여 통계분석에서 가정하는 자료 값들 간 독립성이 위배되고 분석결과는 왜곡될 가능성이 크다. 그러므로 공간자료 분석을 위해서는 공간자기상관성과 확률론적 변이를 적절하게 반영할 수 있는 수단이 필요하다. GIS는 공간적 위치정보를 처리하는데 적합하고 공간통계학은 공간적 변이를 다루는데 유용하다. 따라서 GIS를 기반으로 공간통계학을 통합하는 분석방식은 공간자료의 특성들을 고려하여 유의미한 분석을 하기에 적합한 장점이 있다. 본 연구의 목적은 공간자료 분석에 있어서 공간통계학과 GIS를 결합하는 접근방식의 유용성을 논의하고 실증적 사례분석을 통하여 구체적 활용성을 살펴보는 것이다. 이를 위하여 공간통계학을 주요 방법론으로 활용하는 공간역학(spatial epidemiology) 분야를 예시적으로 살펴보았다. 구체적으로는 공간검색통계량을 이용하여 미국 Erie 및 Niagara 카운티(New York 주) 내의 유방암 발생의 공간적 군집패턴 분석 논의하였다. When analyzing geographical phenomena, two properties need to be considered. One is the spatial dependence structure and the other is a variation or an uncertainty inhibited in a geographic space. Two problems are encountered due to the properties. Firstly, spatial dependence structure, which is conceptualized as spatial autocorrelation, generates heterogeneous geographic landscape in a spatial process. Secondly, generic statistics, although suitable for dealing with stochastic uncertainty, tacitly ignores location information im plicit in spatial data. GIS is a versatile tool for manipulating locational information, while spatial statistics are suitable for investigating spatial uncertainty. Therefore, integrating spatial statistics to GIS is considered as a plausible strategy for appropriately understanding geographic phenomena of interest. Geographic hot-spot analysis is a key tool for identifying abnormal locations in many domains (e.g., criminology, epidemiology, etc.) and is one of the most prominent applications by utilizing the integration strategy. The article aims at reviewing spatial statistical perspective for analyzing spatial processes in the framework of GIS by carrying out empirical analysis. Illustrated is the analysis procedure of using spatial scan statistic for detecting clusters in the framework of GIS. The empirical analysis targets for identifying spatial clusters of breast cancer incidents in Erie and Niagara counties, New York.

개발행위허가 잠재력 분석을 통한 난개발 우려지역 검토 시뮬레이션 실증연구

이경주(Lee Gyoung Ju),임준홍(Im Jun Hong) 한국지역개발학회 2016 韓國地域開發學會誌 Vol.28 No.1

Unplanned developments of small size lots have caused considerable social and economic costs/externalities. Among other factors, some physical elements such as height and slope may have critical impacts on accelerating the unplanned land development. The objective of the study is to devise spatial analytic methodologies to simulate the emerging patterns of the unplanned land development responding to the changes in local government ordinance on height and slope. GWR and probabilistic gravity model were combined for the simulation. For the empirical illustration, scenarios of changing height and slope factors were made and applied to the city of Gyeryong. The simulation results show the local variations in the potential of land development responding to the changes in the criteria of height and slope, indicating that different policies of regulation and/or deregulation need to be applied.

생활권 공원의 접근성 추정 및 입지 시뮬레이션 연구: 충남지역을 대상으로

이경주(Lee, Gyoung Ju),홍성효(Hong, Sung Hyo),임준홍(Im, Jun Hong) 한국도시행정학회 2020 도시 행정 학보 Vol.33 No.4

생활권 공원은 주민들의 일상적 삶 속에서 위락 및 휴식을 위한 옥외 활동공간을 제공함으로써 삶의 질을 향상하는데 중요한 시설이다. 국민이라면 누구나 생활권 공원이 제공하는 일상적 공공 편익을 누릴 권리가 있다. 그러나 지역에 따라 생활권 공원 접근성이 좋지 않아 공원을 쉽게 이용하기 어려운 경우가 발생한다. 따라서 생활권 공원은 국민 누구나 쉽게 접근하여 편리하게 이용할 수 있도록 조성될 필요가 있다. 이를 위해서는 공원 이용수요를 반영한 공원의 입지가 이루어져야 한다. 이는 생활권 공원 접근성에 있어서 지역적 편차를 최소화하기 위한 정책적 노력이 필요함을 의미한다. 본 연구에서는 생활권 공원의 입지와 수요인구의 공간적 분포를 반영한 접근성 추정 방법론을 제안하고 공원이 제공하는 공공 편익의 지역 간 격차를 파악하기 위한 분석수단으로써의 활용방안을 살펴본다. 이와 함께 생활권공원 신규입지에 따른 공공 편익 발생 수준을 가늠하기 위한 시뮬레이션 방안을 제시한다. 충남지역을 대상으로 실증 분석을 수행하고 정책적 함의를 논의한다. Neighborhood parks are the essential public facility providing outdoor activity, recreation of residents in their daily lives to promote the quality of life. Everyone in this country has the rights to enjoy public benefits provided from neighborhood parks in daily life. However, some regions may suffer from inappropriate accessibility to neighborhood parks, where additional parks need to be located such that residents easily access to parks and conveniently enjoy the park services. To this end, the spatial distribution of demand population needs to be considered in relation of park locations. This requires policy efforts to minimize the regional difference in park accessibility. The objective of this study is to define the measure of accessibility to neighborhood park by considering spatial distribution of demand population as well as park locations and explore empirical applicability of the measure to figure out the regional difference in the level of accessibility. Simulation framework is provided to gauge the level of public benefit of locating new parks. An empirical analysis is made for Chungnam Province and some policy implications are discussed.

사회연결망 분석을 통한 축산시설 차량이동 네크워크의 허브시설 도출

이경주(Gyoung-Ju Lee),박선일(Son-Il Park),이광녕(Kwang-Nyeong Lee),김한이(Han-Yee Kim),박진호(Jin-Ho Park),홍성조(Sungjo Hong) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.6

축산시설 사이의 차량이동은 국내에서 가축전염병 확산의 주요 원인이다. 이 같은 상황에서 본 연구는 축산시설의 차량이동 네트워크에서 주요한 위치를 차지하는 허브시설을 도출하고, 그 특성을 분석하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구는 농림축산검역본부의 KAHIS(Korea Animal Health Intergrated System)에서 제공하는 축산시설의 차량 진출입자료를 활용하였다. 허브시설의 도출에는 사회연결망 분석의 대표적인 중심성 지표인 연결정도 중심성과 매개 중심성 지표를 활용하였다. 본 연구의 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 축산시설의 차량이동 네트워크에는 다른 시설에 비하여 매우 높은 중심성 지표 값을 가지는 소수의 허브 시설이 존재한다. 둘째, 연결정도 중심성 기준의 허브시설은 사료공장, 집유장, 도축장, 도계장, 가축시장이다. 셋째, 매개 중심성 기준의 허브시설은 가축시장, 사료공장, 도축장이다. 넷째. 연결정도 중심성에 기반한 허브시설은 특정지역에 집중되어 입지하고 있으나, 매개 중심성에 따른 허브시설을 상대적으로 고르게 분포하고 있다. 다섯째, 중심성 지표에 따른 허브시설은 시간이 지나도 상당히 안정적으로 유지된다. 본 연구는 축산시설 사이의 차량이동이 가축 전염병 전파의 주요 원인으로 지목되는 상황에서, 방대한 진출입 자료를 활용하여, 허브시설을 도출하였다는 점에서 그 의의가 있다. The purpose of this study was to derive and analyze the hub facilities that occupy major positions in the vehicle movement networks of livestock facilities. For this purpose, this study used the KAHIS data provided by Animal and Plant Quarantine Agency. The hub facilities were derived from the degree centrality & betweenness centrality. The analysis results are summarized as follows. First, in a livestock facility"s vehicle movement network, there are a small number of hub facilities with very high centrality indicator values compared to other facilities. Second, the hub facilities based on the degree centrality are the feed factory, the milk collecting center, slaughterhouse, slaughterhouse for chicken, and livestock markets. Third, the hub facilities based on the betweenness centrality are the livestock markets, the feed factory, and slaughterhouse. Fourth, hub facilities based on the degree centrality are concentrated in a particular area, but the hub facilities based on betweenness centrality are distributed relatively evenly.

의료서비스 취약지역 탐색을 위한 분석방법론 구축 및 실증분석 연구

이경주(Lee, Gyoung-ju),임준홍(Im, Junhong) 한국도시행정학회 2015 도시 행정 학보 Vol.28 No.1

현 정부 들어서 국민 복지증진의 중요성이 강조되면서 국토공간상에서 이를 실현하기 위한 공공의 역할이 점점 중요해지고 있다. 다양한 복지영역 중에서 의료부문은 특히 가장 기본적이면서도 중요한 서비스 분야이다. 특히, 사회경제적 취약계층의 경우 일상생활에서 총 소득 대비 의료비가 차지하는 비중이 클 수밖에 없고 따라서 공공의료 서비스에 있어서 우선 수혜대상으로 볼 수 있다. 의료 서비스는 지리적 접근성이 핵심적인 입지요인으로서 공공재 측면에서 볼 경우 특히 이동성에 있어서 제약요인이 많은 사회경제적 취약계층으로부터 적정한 서비스 권역 내에 서비스 시설이 입지하는 것이 중요하다. 사회경제적 취약계층에 있어서 공공의료 서비스 시설의 적정입지는 공공이 중요한 역할을 해야 하는 도시계획 영역에 속한다고 판단된다. 따라서 공공재로서의 공공의료 서비스 시설의 적정입지의 선택은 객관적이고 합리적인 의사결정정보를 바탕으로 이루어질 필요가 있으며 이를 위한 구체적인 분석도구가 필요하다. 이 연구의 목적은 충남지역 내 공공의료 서비스 시설과 사회경제적 취약계층의 공간적 분포를 정량적으로 비교함으로써 공공 의료 서비스가 필요한 지역에 거주함에도 불구하고 적정한 서비스를 제공받지 못하는 취약계층 밀집 지역을 객관적 기준을 통하여 찾아내는 것이다. 이를 위하여 공간자료를 체계적으로 다루기에 적합한 GIS기반의 공간분석 방법론을 제안하고 이를 실증자료를 대상으로 구체적으로 적용하여 분석결과인 의료 서비스 취약지역을 도출한 뒤 분석결과를 토대로 의료 서비스 관련 공공자원 우선순위 공급지역 선정과 관련한 정책적 함의를 논의한다. Primary medical service delivery is a critical element to people. Especially the socioeconomically disadvantaged such as the aged and/or the low-income class are more vulnerable to the potential accessibility constraints to primary medical facilities since the overall medical expenses required for their being provided with service could be overall higher in relative terms. The role of the public in providing primary medical service to the disadvantaged needs to be addressed since the private medical services are not readily available where population density is low and the disadvantaged occupy the high proportion and thus private hospitals are reluctant to enter. In this study, it is premised that those areas/regions where the proportion of the disadvantaged are relatively high but both public and private medical service providers are not readily accessible are so-called medical service underserved regions which need priorities in medical service related public resource provision. To address the premise, this study aims at devising a quantitative method for locating the medical service underserved regions in both of the public and private terms. The method quantifies the level of the high inaccessibility of the disadvantaged, defined for all of the analysis units as the Health Service Deficiency Index (HSDI(i)). The higher the index is, the lower the level of service provision is indicated to be in the corresponding unit. The method was applied to Chungnam Province, Korea and the underserved regions were mapped by analysis units. Based on the empirical analysis outcomes, some policy implications were discussed.

차량이동 네트워크에서의 축산시설 연결중심성과 가축 전염병 발생 사이의 관계

이경주(Gyoung-Ju Lee),박선일(Son-Il Pak),이광녕(Kwang-Nyeong Lee),김한이(Han-Yee Kim),박진호(Jin-Ho Park),홍성조(Sungjo Hong) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.12

주기적으로 발생하는 가축전염병으로 인한 국가적 손실이 매우 크다. 또한 우리나라에서 차량이동이 가축전염병의 주요 원인인 것으로 알려져 있다. 이 같은 상황에서, 본 연구는 축산차량의 이동 네트워크에서 축산시설의 구조적 위치와 전염병의 발생 사이의 관계를 실증분석하였다. 이를 위하여 KAHIS에서 제공하는 축산차량의 시설 진입 데이터를 활용하여 축산차량 이동 네트워크를 구축하였다. 구축된 네트워크에서 시설별로 중심성 지표를 도출하고, 전염병이 발생한 시설과 비발생 시설의 지표 평균을 비교하였다. 분석결과 첫번째 가설인 “전염병 발생시설의 연결정도 중심성은 비발생 시설보다 크다.”는 옳은 것으로 나타났다. 전체시점과 시점별 분석을 실시한 결과 대부분의 자료에서 가축전염병이 발생한 시설의 연결정도 중심성이 비발생 시설에 비하여 통계적으로 크게 나타났다. 두 번째 가설인 “HPAI에서 발생시설과 비발생시설 사이의 연결중심성 차이가 FMD에서의 차이보다 작다.”는 전체시점 자료에서 옳은 것으로 나타났다. 반면에 시점을 나누어서 분석한 결과에서는 뚜렷한 차이를 찾을 수 없었다. 연구의결과에 따른 정책적 시사점은다음과 같다. 첫 번째, 연결정도 중심성에 기반한 시설의 사전 관리가 필요하다. 두 번째, 우제류 농가의 경우 연결중심성에 기반한 관리정책의 도입이 보다 시급하다. The national loss caused by the periodic livestock epidemic is very large. In addition, vehicle movement is the main cause of livestock epidemics in Korea. In this context, this study analyzed the relationship between the degree centrality of livestock facilities and the outbreak of infectious diseases. For this purpose, a livestock vehicle movement network was constructed using the facility entrance data provided by KAHIS. Afterwards, the centrality index was derived for each facility in the vehicle movement network and the mean centrality index of the epidemic and non-epidemic facilities were compared. The analysis results are summarized as follows. First, the degree centrality of epidemic facilities is significantly greater than non-epidemic facilities. As a result of the analysis of the entire period data and the period-based data, in most data, the degree centrality of facilities where livestock infectious diseases occurred was significantly greater than most non-occurrence facilities. Second, in the entire period data, the difference in degree centrality between the epidemic and non-epidemic facilities was smaller for HPAI than for FMD. On the other hand, no significant difference was found in the results of the analysis according to the divided period. The policy implications of the results are as follows. First, proactive management of facilities based on centrality is needed. Second, in the case of cloven-hoofed animal facilities, it is more urgent to introduce a management policy based on the degree centrality.

연구논문 : 비도시 지역의 공장 개별입지 난개발에 관한 실증적 분석

이경주 ( Gyoung Ju Lee ),권일 ( Ihl Kweon ) 한국지역개발학회 2012 韓國地域開發學會誌 Vol.24 No.5

The spatial clustering of unplanned, leapfrogging establishments of manufacturing firms in urban fringes has generated considerable negative externality such as the increase of social cost due to the deficiency of key infrastructure such as road, the pollution of surrounding environment and the frequent rise of conflicts with residents in neighbouring areas, etc. Since the introduction of semi-agricultural zoning system in 1995, the industrial urban sprawl tendency has been severly accelerated, intensifying the problems derived from the haphazard land uses and the consequent spatial clustering of footloose locations of factories. There has been many discussions emphasizing that the individual manufacturing firms needs to be collectivized by, for example, designating semi industrial complex targeting the areas of manifesting industrial sprawl. This study aims at empirically examining the spatial diffusion process of industrial sprawl over urban outskirts to identify the localities with potential problems due to the spatial clustering of the footloose locations of factories. Spatial statistical model was developed to this end, and it was empirically applied to the City of Hwasung, Gyonggi-Province, Korea. Based on the analysis results, some applicable policy tools was discussed to the sprawled areas to mitigate the potential problems.

이용 혼잡도를 고려한 도시공원 공급 적정성 평가지수 구축에 관한 연구

이경주(Lee, Gyoung Ju),이상민(Lee, Sang Min),손종혁(Son, Jong Hyuck) 한국도시행정학회 2022 도시 행정 학보 Vol.35 No.3

도시공원은 도시민의 여가 및 위락 공간 제공, 접촉기회 확대를 통한 유대감 강화, 도시 내 열섬현상완화 등 순기능을 제공한다. 도시공원은 일정 부분 공공재로서의 특성이 있으므로 도시민 누구나 편리하게 이용할 수 있도록 계획수립을 통한 조성이 필요하다. 기존 도시공원 조성계획 과정에서는 1인당 공원면적을 기준으로 전체 인구와 공원을 총량적 관점에서 비교하는 방식이 주로 적용되었다. 그러나 일정한 지리적 이용권역 내에서 도시민이 도시공원을 이용한다는 점을 고려하면 총량적 추정방식은 한계가 있다. 이 연구의 목적은 도시공원 이용자 관점에서 이용에 따른 혼잡도 측면에서 공급 적정성을 평가하기위한 지수를 제안하고 정책적 활용성을 논의하는 것이다. 공급 적정성 평가지수를 대구광역시 도시공원을 대상으로 실증·적용하여 대상지 내에서 공급 적정성에 있어서 지역별 편차를 확인하였다. 분석 결과는 추후 공원녹지계획 과정에서 추가 조성이 필요한 지역을 파악하기 위한 의사결정지원정보로서 실증적 활용성이 있을 것으로 기대된다. Urban park plays a critical role in providing the spaces for rest and leisure, promoting sense of place through making more frequent contacts among citizens, cooling down heated urban island, etc. Since urban park has the property of public goods in part, parks needs to be provided so that every citizen have access to convenient services. In the urban park planning processes, per capita measure has often been utilized to compare the whole demand and supply in the entire city level. However, the gross index of urban park provision in the city level has definite limitation. The objective of the paper is to devise the supply assessment index considering the degree of crowededness citizens may go through when visiting urban parks and discussing the relevant implications for planning actions. The supply assessment index was applied empirically to urban parks located in the city of Daegu and some local variations were identified in the level off supply. The empirical results are expected to provide spatial decision-making support information on where to locate additional urban parks for further supply.

도시기반시설계획지원모형 개발 연구

이경주(Gyoung-Ju Lee),이영주(Young-Joo Lee) 대한공간정보학회 2009 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2009 No.9

도시재개발 등으로 인한 인구의 급격한 증가는 수요의 규모에 비하여 공급되는 시설이 부족하여, 전반적인 서비스의 질 저하와 같은 난개발과 관련된 문제들을 초래하고 있다. 본 연구에서는 국토공간계획지원체계(KOrea Planning Support Systems: KOPSS)의 도시기반시설계획지원모형을 소개하고 분석된 사례를 소개한다. 본 모형을 활용하여 산출되는 공간분석정보는 도시기본계획이나 관리계획 수립과정에서 시설계획과 관련한 체계적인 의사결정정보로 활용하여, 국토의계획및이용에관한법률(국토계획법)에서 명시하고 있는 선계획ㆍ후개발 원칙을 합리적으로 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

축산차량 이동 네트워크에 기반한 가축 전염병 방역권역 설정

이경주(Gyoung-Ju Lee),박선일(Son-Il Pak),이광녕(Kwang-Nyeong Lee),박진호(Jin-Ho Park),홍성조(Sungjo Hong) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.1

본 연구의 목적은 축산차량의 이동이 빈번하게 일어나는 공간적 범위(방역권역)를 도출하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구는 KAHIS에서 제공하는 축산차량의 시설 진입자료 중에서 6개 시점의 자료를 활용하였다. 이 자료를 축산시설간의 차량이동자료로 변환하고, 이를 행정구역단위로 취합하여 행정구역간의 OD자료를 구축하였다. 구축된 OD 자료를 활용한 R-mode 요인분석을 실시하여 동일요인으로 추출된 지역을 하나의 권역으로 판단하였다. 분석결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 6개 시점 자료의 요인분석을 실시한 결과 16개~18개의 요인이 도출되었으며, 도출된 요인은 전체 분산의 63~68%를 설명하였다. 두 번째, 도출된 요인을 바탕으로 지역을 구분한 결과, 전남남해안지역, 전남지역, 전북지역, 충남서해안지역, 경남지역, 경북북부지역, 영남동해안지역은 시점에 따른 변화가 적은 안정적인 지역으로 나타났다. 반면, 충북지역, 강원도지역, 수도권지역은 상대적으로 변화가 큰 지역이다. 세 번째, 6개 시점의 자료를 종합하여 강원권역, 경기남부권역, 경기북부권역, 경남권역, 경북남부권역, 경북북부권역, 남해안권역, 대전권역, 동해안권역, 전남권역, 전북권역, 충남권역, 충북권역의 13개 권역을 도출하였다. The purpose of this study is to derive spatial area(preventive zone) where the movement of livestock vehicles occurs frequently. For this purpose, this study used 6 periods facility entrance data provided by KAHIS. This data was converted into vehicle movement data between livestock facilities and aggregated into administrative district units. The R-mode factor analysis was performed on the constructed OD data, and the region extracted by the same factor was judged as one region. The results of the analysis are summarized as follows. First, the factor analysis of 6 periods data showed 16 ~ 18 factors, and the derived factors explained 63 ~ 68% of the total variance. Second, based on the factors that were derived, Jeonam coastal area, Jeonnam area, Jeonbuk area, Chungnam coastal area, Gyeongnam area, northern Gyeongbuk area, Yeongnam costal area were found to be stable, with little change over time. On the other hand, Chungbuk area, Gangwon area, Seoul metropolitan area are relatively volatile areas. Third, 13 areas were derived by combining data from six periods.