Remote Sensing of Urban Landscape김현덕 , 박희철 , 이헌재 , 권오장 , 윤태호

산업 및 교통의 원격탐사 이용사례 산업 및 교통의 원격탐사 이용사례CONTENTS

도시 및 근교 공간해상도 연구 도시 및 근교 공간해상도 연구

토지이용 및 토지피복 원격탐사 토지이용 및 토지피복 원격탐사

수치고도모델 (DEM) 수치고도모델 (DEM)

기상학적 데이터 및 긴급재난 대책 기상학적 데이터 및 긴급재난 대책

도시 및 근교의 해상도 연구

1. 도시 및 근교의 시간적 해상도 연구 • 도시 및 근교의 현상들은 생물기후학적 주기에 따라 진행하는 식물들과

같이 뚜렷한 발달 주기에 따라 진행 • 얼마나 자주 원격탐사 시스템이 토지경관 자료수집을 할 수 있는가 ( 매 8 일 , 16 일 마다 또는 요청에 따라 )•토지 관리자가 얼마나 자주 이런 종류의 정보를 요구하는가를 참조

2. 도시 및 근교 분광해상도 연구

• 실제적으로 공간분석에서 가시광선 또는 근적외선 분광밴드 사용 ( 대상과 배경을 구별하여 규정하기 위해서는 대상과 그 배경간의 충분한

분광대조 필요 .)• 원격 탐사 자료에서 도시 및 근교 정보를 추출할 때 중요도 고도의 분광분석 < 고도의 공간분석

3. 도시 및 근교 공간해상도 연구

국내 영상 판독 등급축척기준 (NIRS Criteria) ; 영상 해상도 평가보고 표준 기구 (IRARS) 에 의해 개발된 국내 영상 판독 등급 축적 (NIRS-

10 단계 [0-9] 구성 ) - NIRS 가 논리적이라고 할 수 없는 이유 . 1) 민간 NIRS 기준은 최근에 와서야 이용 가능 2) 민간 단체가 이 개념에 익숙해지는데 충분한 시간이 필요 3) 비군사적 단체는 NIRS 시스템을 사용하여 도시 및 근교 정부 추출에 대한 총체적 경험을 보고한 바가 거의 없었음

지역 가중 평균 해상도 : 사진 측량가가 자주 사용하는 필름 카메라 시스템의 분석을 측정한 장점 값 ( 계수 ) - AWAR 시스템을 구성하는 요소 ; 렌즈 , 필름 , 기체의 전진 속력에 의한 필름영상의 흐린

정도 , 각 운동과 복사필름의 해상도

명목상의 공간해상도 (Ground-Resolved Distance) - 명목상의 공간해상도의 규칙 : 식별하기 위한 하나의 도시의 대상 내에 최소한 4 개의

공간관측이 요구

표 12-1 : 도시 / 교외의 속성들과 최소 원격탐사 해상도 간의 상관관계

명목 해상도와 최소 원격탐사 해상도간의 상관관계

Minimum Resolution Requirements

Attributes Temporal Spatial Spectral

Land Use/Land Cover

L1 - USGS Level I

L2 - USGS Level II

L3 - USGS Level III

L4 - USGS Level IV

5 - 10 years

5 - 10 years

3 - 5 years

1 - 3 years

20 - 100 m

5 - 20 m

1 - 5 m

0.25 - 1 m

V-NIR-MIR-Radar

V-NIR-MIR-Radar

Pan-V-NIR-MIR

Panchromatic

Building and Property Infrastructure

B1 - building perimeter, area, height and cadastral

information (property lines)

1 - 5 years 0.25 - 0.5 m Pan-Visible

Transportation Infrastructure

T1 - general road centerline

T2 - precise road width

T3 - traffic count studies (cars, airplanes, etc.)

T4 - parking studies

1 - 5 years

1 - 2 years

5 - 10 min

10 - 60 min

1 - 30 m

0.25 - 0.5 m

0.25 - 0.5 m

0.25 - 0.5 m

Pan-V-NIR

Pan-V

Pan-V

Pan-V

Utility Infrastructure

U1 - general utility line mapping and routing

U2 - precise utility line width, right-of-way

U3 - location of poles, manholes, substations

1 - 5 years

1 - 2 years

1 - 2 years

1 - 30 m

0.25 - 0.6 m

0.25 - 0.6 m

Pan-V-NIR

Pan-Visible

Panchromatic

Digital Elevation Model (DEM) Creation

D1 - large scale DEM

D2 - large scale slope map

5 - 10 years

5 - 10 years

0.25 - 0.5 m

0.25 - 0.5 m

Pan-Visible

Pan-Visible

Socioeconomic Characteristics

S1 - local population estimation

S2 - regional/national population estimation

S3 - quality of life indicators

5 - 7 years

5 - 15 years

5 - 10 years

0.25 - 5 m

5 - 20 m

0.25 - 30 m

Pan-V-NIR

Pan-V-NIR

Pan-V-NIR

Energy Demand and Conservation

E1 - energy demand and production potential

E2 - building insulation surveys

1 - 5 years

1 - 5 years

0.25 - 1 m

1 - 5 m

Pan-V-NIR

TIR

Meteorological Data

M1 - weather prediction

M2 - current temperature

M3 - clear air and precipitation mode

M4 - severe weather mode

M5 - monitoring urban heat island effect

3 - 25 min

3 - 25 min

6 - 10 min

5 min

12 - 24 hr

1 - 8 km

1 - 8 km

1 km

1 km

5 - 30 m

V-NIR-TIR

TIR

WSR-88D Radar

WSR-88D Radar

TIR

Critical Environmental Area Assessment

C1 - stable sensitive environments

C2 - dynamic sensitive environments

1 - 2 years

1 - 6 months

1 - 10 m

0.25 - 2 m

V-NIR-MIR

V-NIR-MIR-TIR

Disaster Emergency Response

DE1 - pre-emergency imagery

DE2 - post-emergency imagery

DE3 - damaged housing stock

DE4 - damaged transportation

DE5 - damaged utilities, services

1 - 5 years

12 hr - 2 days

1 - 2 days

1 - 2 days

1 - 2 days

1 - 5 m

0.25 - 2 m

0.25 - 1 m

0.25 - 1 m

0.25 - 1 m

Pan-V-NIR

Pan-V-NIR-Radar

Pan-V-NIR

Pan-V-NIR

Pan-V-NIR

12-1

12-2

그림 12-2

도 시 속 성 에 필요한 공 간 * 시 간 적 해상도 요구값과 원격탐사시스템의 시공간적 특성

> 토지이용 : 어떻게 인간에 의해 토지가 이용되고 있는지를 설명하는 것> 토지피복 : 땅 위에서 이루어지는 생물 물리적 물질들에 대한 설명

토지이용 / 토지 피복 분류체계 - 표준화 된 토지이용 또는 토지피복 분류체계에 따라서 자료를 조직화 : 원격탐사

자료의 유용한 사용법

미국계획협회 “토지기반 분류 표준 (LBCS) - LBCS 의 특징 : 활동 , 기능 , 현지개발 , 구조 , 구획 단위의 정보를 얻기 위해

현지측량 항공사진 원격탐사 자료로부터 광범위한 입력 정보 - LBCS 의 정보 제공 : 모든 상업 및 산업용지 사용에 대한 유일한 코드와 기술을

제공

미국 지질 조사소 : “ 원격탐사 자료 활용을 위한 토지 이용 및 토지 피복 분류 시스템” 토지이용 및 토지피복 분류 시스템은 다양 한 사람이나 활동 ( 토지이용 ) 중심 시스템 대조적으로 자원 중심 ( 토지피복 ) 으로 고안된 시스템

토지이용 및 토지피복 원격탐사

USGS 토지이용 및 토지피복 분류 시스템 : 도시지역에서 상세한 분류정의를 더하여 실시

- 인접한 도시 , 주 , 국가를 대상으로 편집된 모든 USGS 단위 1 과 2 의 토지이용 , 토지분류 자료까지 적용시킬 수 있을 정도로 가능한 많은 단계를 포함해서 적용

토지이용 및 토지피복 원격탐사

주거지

토지이용

• 집 : 가족의 안식처가 되고 집안의 가장 큰 경제적 투자

• 위치 , 형태 , 상태 거주 수를 목록화하는 것은 원격탐사자료를 사용함으로써 수행하는 가장 중요한 일중

• 주거지 토지이용이 원격탐사 자료상에서 어떻게 나타나는가를 조사하는데 앞서서 형태와 기능의 개념을 소개하는 것은 중요하다 .

• “ 형태는 기능을 따른다”

• “ 형태는 기능에 의해 좌우된다 .”

주거지 토지이용

• 단일 세대와 다세대 주거지 .- 단일세대 주거지 : 단독차도 , 현관보

도 , 앞 . 뒷마당 , 차고 3 층 이하의 건물 .- 다세대 주거지 : 하나이상의 통행로 ,

넓은 공동의 주차장 2 층 이상 , 마당공유

• 단독 혹은 다세대 공동 주택 정보로 부터 추출된 사회경제적 특성 .

1. 인구추정- 인구추정의 수행• 개별 거주단위 집계 ( 범용적으로

0.25~5m 의 공간해상도가 요구됨 )• 도시화된 토지 면적의 측정 ( 가끔

정착지 규모에 관하여 규정됨 )• 토지 이용 및 토지 피복 분류에서

도출되는 추정

주거지 토지이용

• 개별 거주단위를 집계1) 영상은 심지어 드문드문한 나무 피복에서도 개별구조들을 확인할 수 있어야 하고

그 구조들이 거주지 , 상업지 , 또는 산업지 용도인지를 결정할수 있을 정도로 충분한 공간해상도가 있어야 한다 .

2) 거주 단위당 평균 사람 수에 대한 추정이 어느 정도 가능해야 한다 .

3) 거주 공간이 없이 시기적으로 이동하는 사람의 수를 어느정도 추정할 수 있어야만 한다 .

4) 모든 거주 단위들은 사람이 살고 있으며 각 단위당 n 가족이 거주하고 있다는 것을 가정한다 .

- 이것은 보통 매 5년에서 7년 마다 시행되며 , 고공간해상도 원격탐사 자료가 요구된다 .(0.25~5m)

r: 거주 지역의 반경 a: 경험적으로 파생되는 비례상수 P: 인구 b: 경험적으로 파생된 지수

( 이 매개변수의 계산은 지역 규모에 대해 항상 일정 . 단 매개변수 a 의 산정은 지역들간에 다양 )

토지이용 정보에 기초를 둔 것 ( 이 방법은 도시 지역의 토지이용은 인구 밀도와 밀접한 관련이 있다고 가정 )1) 연구자는 현지 조사나 인구 조사 자료에 의해 각 토지이용에 대한 인구밀도의 경험적인 값을 설정 2) 각 토지이용 항목에 대한 종 면적을 측정함으로써 연구자는 각 항목에 대해 선정된 총계를 추정3) 각 토지이용 항목에 대해 산정된 총계를 종합 함으로써 총인구 설계도를 제시

따라서 , 도시건축지역과 토지이용자료는 매 5~15년 주기의 다소 거친 공간해상도를 가진 다중분광 원격탐사 자료 (5~20m)에 근거한 기법으로 얻어질 수 있다 .

주거지 토지이용

2. 생활 지표수준 ( 질 )

원격탐사자료로부터 추출 가능한 도시 및 근교의 속성들로서의 주택의 질 내지는 생활의 질은 평가하는데 이용된다

로와 파버는 적당한 수입 ,품위있는 주택 ,좋은 교육환경과 보건 서비스 그리고 좋은 물리적 주변환경 (예 ; 위험요소나 쓰레기 처리구역이 없는 ) 이 사회복지와 생활의 질의 중요한 지표로 제안하였다 .

< 에너지 수요와 보존>

지방도시 및 교외의 에너지 수요는 원격탐사 자료를 사용해서 산정될 수 있다 .또한 , 지역과 국가의 에너지 소비는 DMSP 이미지를 사용하여 예측할 수 있다 .

상업과 서비스용 토지이용• 상업과 서비스 활동은 종종 특정문화의 어떤 활동들의 특징을

나타내는 구체적인 소재와 구조들이 집합으로 정의 될 수 있는 독특한 문화적인 표시를 갖고 있음

• 중심 상업 지구 (CBD) - 현대 도시들은 층 건물과 매우 높은 토지 이용 밀도를 가지고 있는 것이

가장 특징적인 경관 .

- 미국 특정 도시의 CBD 의 새 건물로의 재건 :1. 빈민 지역으로 변화2. 나이든 사람들의 거주용 혹은 소수의 아주 젊은 가족만 사는 고급

주택지화3. 전문직 중산층 사람들과 규모가 작은 가족이 다시 돌아와 거주할 수

있음 .

상업과 서비스용 토지이용• 상업적 토지이용- 자동차와 배 : 선진국 특히 미국은

자동차와 트럭 , 스포츠용 수송수단 , 레크리에이션 기구와 배를 포함한 여러 형태의 개인 운송 수단에 관심을 가지고 있으며 실소득의 상당부를 이런 곳에 유지 및 소요 .

- 백화점 : 많은 종류의 상가를 한 개의 건물 안에 가지고 있음 .

- 금융과 건설 : 주요 도시들의 중심 상업지역에는 엄청난 수의 은행 , 중개 회사 , 보험 대리점 , 건설 회사의 부동산 사무실이 있음 .

< 대규모 항공사진에서 건물의 최상부의 변위의 기능 > 1. 그 건물이 그 지역의 기준점보다

얼마나 높은 건물인지 .2. 노출의 순간에 항공기의 고도 , 3. 건물이 사진의 중심점에서 얼마나 떨어져서 위치하는지 .

상업과 서비스용 토지이용

- 식료품과 약품 : 도시의 경관은 많은 식료품과 약국시설 들로 채워져 있음- 영안실과 공동묘지 : 선진국에서는 일반적으로 공동묘지는

교회에 인접한 비싸고 넓은 통로의 부지를 차지 . 체계적인 간격을 두고 작고 흰 수많은 반점이 경관에 나타남 .

- 임시주택 : 모텔과 호텔의 차이점 ; 규모 모텔 ; 더 작고 더 적은 층수인 경향 호텔 ; 4 층이 넘는 위압적인 구조물- 주택과 정원 : 일반적으로 온실이 딸려있거나 건물

주변이나 외부에 관목 숲이 있는 큰 단독 건물을 가지며 보통 도시에서 주요 고속도로변이나 거주지 근처 교외지역에 위치 .

상업과 서비스용 토지이용- 오락 (레크레이션 ): 독특한 모양과 곡선 형태 때문에

원격탐사 자료에서 비교적 쉽게 확인 가능 .

- 창고 / 선적 : 보통 단순한 경관의 아주 큰 대규모

건물특징 : 건물을 향해 뒤로 주차해 있거나 안전한 곳에 일렬로 서있는 트레일러 .

- 상업 : 원격탐사의 속성으로는 어떤 종류의

사업이 행하여지고 있는지를 결정하는 것은 불가능 . 현지조사만이 이들 상업적 토지이용 . 즉 기타 도시건물용 토지에서 제외시킬 수 있음

- 서비스 ( 공공과 민간 ): 선진국에서는 생활의 질을 개선하기

위하여 탁월한 공공서비스 기반시설을 갖추고 있음 . 이들 서비스에 관련된 몇몇 건물과 토지는 비교적 뚜렷한 특징을 가지고 있어서 원격탐사자료에서 그들을 확인하기 쉬움 .

상업과 서비스용 토지이용- 공공건물과 시설 ( 행정기관 , 소방서 ,

경찰서 , 긴급구조 , 우체국 , 도서관 ,형무소 )

주요 행정건물과 같은 현저한 공공시설들은 원격탐사 자료에서 쉽게 확인 .

특징 : 멋진 경관을 이루며 복합 층으로 이루어진 넓은 주차장을 가지고 있다 .

- 교육 : 대학교는 원격탐사 자료에서 비교적 쉽게 관찰되나 문제는 외형적으로 학교가 어디에서 시작되고 끝나는지를 결정하는 것 . 중학교와 고등학교는 큰 건물 넓은 주차장 ,야구 축구 육상트랙 그리고 테니스장을 가짐 . 초등학교는 비교적 작은 건물 넓은 주차장 그리고 약간의 들판을 가짐 .

- 의료 : 의료진료실이나 헬스클럽을

식별하는 것은 어려움 . 병원은 비교적 쉽게 확인 . 넓은 주차장이 필수적으로 있고 많은 부가적인 건물을 가짐 .

경공업 , 중공업

산업적 토지이용 분류의 논리

• 영상에서 다양한 산업관련 구성요소 식별

산업적 토지이용

구성요소

제조

화학적 , 기계적 , 열 가공

추출

가공

추출산업

< 특징 >• 노천광 굴착 , 연못 광산의 구멍이나

유정탑 존재

• 불도저 , 덤프트럭 , 기중기 , 준설기 , 동력삽 , 벌채기 , 광산 차량을 포함하는 크고 작은 기구와 장비들

• 컨베이어 ,파이프 , 철도 , 예인선 그리고 도로망을 포함하는 해당 천연자원 운송을 위한 세부수송시스템

• 더미 , 연못 , 화물차 또는 탱크에 저장 추출된 대량의 원료들

• 값비싼 해당 원료와 분리시켜놓은 산업폐기물 더미나 연못

가공산업• 기계적- 크기 , 배열 , 분류 , 분리 ,

혹은 원료물질의 형태나 모양을 변화시키는 작업과 관련이 있다 .

• 화학적- 화학물질이나 화학처리를 활용해서 원료의 화학적인

성분들을 분리하거나 재배열한다 .

• 열처리- 주로 열을 이용하여 원료들을 정제하거나 분리하거나 다른

형태로 변환시키거나 또는 원료로부터 에너지를 추출한다 .

제조산업

• 중공업- 보통 크고 무거운 철골로

이루어진 단층 건축물 , 리프팅 중장비와 기중기가 있는 창고 마당을 가짐 , 가끔 철로 존재 .

• 경공업- 가벼운 철제와 나무 골조로 된

건축물들을 이용하며 리프팅 중장비들이 없는 것이 전형적 .

교통과 기반시설 • 원격탐사 자료가 사용되는 경우

• 1. 교통망 지도의 갱신

• 2. 도로 및 철도 상태의 평가

• 3. 터널 , 다리 , 쇼핑몰 , 공항 같은 교통 요충지에서의 도시 교통패턴의 연구

• 4. 주차 연구

교통 기반시설

교통과 기반시설

통신과 공공시설

• 도시 및 그 주변환경은 많은 양의 쓰레기 , 폐수 그리고 하수 오물을 발생

• 다양한 설비 특히 파이프라인이 통과하는 대규모의 송전선 통로 유지를 관리하기 위해 자동제작관리 (AM), 시설물관리 (FM) 그리고 지리정보시스템 (GIS) 이 개발

• 땅에 묻혀있지 않은 시설물의 위치와 폭 , 치수의 측정을 위해서는 0.25~0.6m 공간해상도 필요

통신과

공공시설

수치고도모델 (DEM)

• 도시환경의 사회경제적 혹은 환경적인 계획을 하는데 사용되는 대부분의 GIS 에는 수치고도 모델이 포함

• SPOT 10*10m, SPIN-2, Landsat Thematic Mapper 30*30 이용하여 고도 측정이 가능

• 5~10년에 한번씩 작성

기상학적 데이터• 도시환경에서 기상은 사람 , 학교 , 사업 , 통신 , 운송 등에 많은 영향을 미친다• 전선 배치 , 기온 , 강수량과 함께 태풍과 토네이도 등을 관측한다• 2 개의 환경용 정지위성 – GOES1. 반구 전체 – 매 25 분2. 뇌우 – 매 3.1 분3. 가시 밴드영역 공간해상도 : 1*1m4. 열 적외선 밴드영역 공간해상도 : 4~8km

기상학적 데이터

기상학적 데이터

긴급 재난 대책

Thank you