KR102136893B1 - Apparatus for analyzing heat distribution change of downtown according to appeasement policy of urban heat island effect and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 위성정보로부터 얻은 지표온도, 정규식생지수, 수치표면모델을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도를 근거로 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for analyzing changes in urban heat distribution according to the urban heat island mitigation policy, and in particular, input and output values using artificial neural network techniques based on surface temperature, regular vegetation index, and numerical surface model obtained from satellite information. Calculate the daily maximum temperature for each satellite type by using the correlation of, generate the heat distribution map for each urban area according to the calculated maximum temperature, and the effect of implementing the urban heat island mitigation policy based on the generated heat distribution map for each urban area. The present invention relates to an apparatus and method for analyzing changes in heat distribution in a city center according to an analysis of urban heat island mitigation policies.
폭염은 인명피해가 가장 많은 기상재해로, 도시 지역의 온도가 주변 온도보다 높게 나타나는 도시 열섬현상은 폭염의 피해를 가중시키는 주요 원인 중 하나이다. 우리나라에서는 도시열섬을 완화하기 위해 시행되었던 정책들은 사업 전과 후의 기온차이 또는 특정지역의 변화를 중심으로 결과를 도출했으나 이후 지속적인 관측을 통한 변화분석은 진행이 되지 않았다. 도시환경은 개발사업, 인구변화, 기온특성 등 다양한 분야에서 변화가 발생하기 때문에 일시적인 관측이 아닌 장기적인 관점에서의 다각적 분석이 필요하다.Heatwaves are the most frequent meteorological disasters, and urban heat islands, where the temperature in urban areas is higher than the ambient temperature, are one of the main causes of heat damage. In Korea, policies that were implemented to mitigate urban heat islands resulted in the difference between temperature before and after the project or changes in specific regions, but analysis of changes through continuous observation did not proceed. Since the urban environment changes in various fields such as development projects, population changes, and temperature characteristics, it is necessary to take a multi-faceted analysis from a long-term perspective rather than temporary observation.
본 발명의 목적은 위성정보로부터 얻은 지표온도, 정규식생지수, 수치표면모델을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도를 근거로 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.The object of the present invention is to calculate the maximum temperature for each satellite type by using the correlation between the input value and the output value by using an artificial neural network technique based on the surface temperature, the regular vegetation index, and the numerical surface model obtained from the satellite information. An apparatus and method for analyzing changes in urban heat distribution according to the urban heat island mitigation policy, which generates heat distribution maps for each urban area according to the highest daily temperature, and analyzes the effect of implementing the urban heat island mitigation policy based on the generated heat distribution maps for each urban area To provide.
본 발명의 실시예에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치는 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심 열 분포 변화를 분석할 연구지역과 관련된 Landsat 위성영상, 수치표면모델 및 기상 자료를 수집하는 통신부; 상기 수집된 Landsat 위성영상으로부터 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출하고, 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델 및 상기 수집된 기상 자료를 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 위성종류별 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 열 분포도를 활용하여 상기 선정된 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어를 통해 상기 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과의 분석 결과를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.The urban heat distribution change analysis device according to the urban heat island mitigation policy according to an embodiment of the present invention collects Landsat satellite images, numerical surface models and meteorological data related to the research area to analyze the urban heat distribution change according to the urban heat island mitigation policy. Communication unit; The surface temperature and the regular vegetation index are respectively calculated from the collected Landsat satellite image, and the artificial neural network technique is calculated based on the calculated surface temperature, the calculated regular vegetation index, the collected numerical surface model and the collected meteorological data. Utilizing the correlation between input value and output value, calculate the maximum daily temperature for each satellite type, generate heat distribution map for each urban area according to the calculated maximum daily temperature for each satellite type, and utilize the generated heat distribution map to select the selected temperature. A control unit for analyzing the effect of the implementation of an urban heat island mitigation policy for one or more research areas; And a display unit that displays an analysis result of an effect of implementing an urban heat island mitigation policy for the one or more research areas through control of the control unit.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 Landsat 위성영상은, Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상 및 Landsat-8 위성영상을 포함하고, 상기 수치표면모델은, 인공지물 및 식생이 포함된 지구 표면의 고도를 나타낸 자료이며, 상기 기상 자료는, 온도, 습도, 기압 및 일 최고기온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.As an example related to the present invention, the Landsat satellite image includes a Landsat-5 satellite image, a Landsat-7 satellite image, and a Landsat-8 satellite image, and the numerical surface model includes a surface of the Earth including artificial features and vegetation. It is data indicating altitude, and the weather data may include at least one of temperature, humidity, air pressure, and daily maximum temperature.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 제어부는, 상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하고, 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 열 적외 밴드를 이용하여 복사 휘도를 산출하고, 상기 산출된 복사 휘도를 밝기온도로 변환하고, 상기 산출된 복사 휘도를 지표온도로 변환할 수 있다.As an example related to the present invention, the control unit pre-processes the collected Landsat satellite image, calculates the radiant luminance using a thermal infrared band included in the pre-processed Landsat satellite image, and calculates the calculated radiant luminance. It can be converted to temperature and the calculated radiance can be converted to surface temperature.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 제어부는, 상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하고, 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 다중 분광 밴드의 반사율 차이를 이용하여 식생 밀집도 및 활력도를 확인할 수 있는 상기 정규식생지수를 산출할 수 있다.As an example related to the present invention, the controller pre-processes the collected Landsat satellite image, and can check vegetation density and vitality by using a difference in reflectance of multiple spectral bands included in the pre-processed Landsat satellite image. The regular vegetation index can be calculated.
본 발명의 실시예에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법은 제어부에 의해, 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심 열 분포 변화를 분석할 연구지역을 선정하는 단계; 통신부에 의해, 상기 연구지역과 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델 및 기상 자료를 수집하는 단계; 상기 제어부에 의해, 상기 수집된 Landsat 위성영상으로부터 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출하는 단계; 상기 제어부에 의해, 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델 및 상기 수집된 기상 자료를 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하는 단계; 상기 제어부에 의해, 상기 산출된 위성종류별 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하는 단계; 상기 제어부에 의해, 상기 생성된 열 분포도를 활용하여 상기 선정된 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 단계; 및 표시부에 의해, 상기 제어부의 제어를 통해 상기 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과의 분석 결과를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.The method for analyzing changes in urban heat distribution according to the urban heat island mitigation policy according to an embodiment of the present invention includes: selecting, by a control unit, a research area to analyze changes in urban heat distribution according to the implementation of urban heat island mitigation policy; Collecting, by the communication unit, Landsat satellite images, numerical surface models and meteorological data related to the research area; Calculating, by the controller, surface temperature and normal vegetation index from the collected Landsat satellite images, respectively; Based on the calculated surface temperature, the calculated regular vegetation index, the collected numerical surface model, and the collected meteorological data, a satellite using a correlation between input values and output values using an artificial neural network technique Calculating a daily maximum temperature for each type; Generating, by the controller, a heat distribution map for each urban area according to the calculated maximum daily temperature for each satellite type; Analyzing, by the control unit, the effect of implementing an urban heat island mitigation policy for the selected one or more research areas by utilizing the generated heat distribution map; And displaying, by a display unit, an analysis result of an effect of implementing the urban heat island mitigation policy for the one or more research areas through control of the control unit.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 연구지역을 선정하는 단계는, 열 분포도를 생성할 복수의 주요도시를 선정하는 과정; 및 상기 선정된 복수의 주요도시 중에서 사용자 선택에 따라 상기 하나 이상의 연구지역을 선정하는 과정을 포함할 수 있다.As an example related to the present invention, the step of selecting the research area may include selecting a plurality of major cities to generate a heat distribution map; And selecting the one or more research areas according to a user's selection among the plurality of selected major cities.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 지표온도를 산출하는 단계는, 상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하는 과정; 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 다중 분광 밴드를 이용하여 다음의 수학식을 통해 복사 휘도를 산출하는 과정; 상기 산출된 복사 휘도를 다음의 다른 수학식을 통해 밝기온도로 변환하는 과정; 및 상기 산출된 복사 휘도를 다음의 또 다른 수학식을 통해 지표온도로 변환하는 과정을 포함하며, 상기 다음의 수학식은, 
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 정규식생지수를 산출하는 단계는, 상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하는 과정; 및 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 다중 분광 밴드의 반사율 차이를 이용하여 식생 밀집도 및 활력도를 확인할 수 있는 상기 정규식생지수를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.As an example related to the present invention, calculating the regular vegetation index may include: pre-processing the collected Landsat satellite image; And calculating the regular vegetation index that can confirm vegetation density and vitality by using a difference in reflectance of multiple spectral bands included in the pre-processed Landsat satellite image.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 정규식생지수는, -1부터 1까지의 범위를 가지며, 수분을 동반하는 토지피복에서는 음수값을 나타내고, 식생이 없는 경우에는 0에 가까운 값을 나타내고, 1에 가까울수록 식생활력도가 높다는 것을 나타내며, 다음의 수학식을 통해 산출되며, 
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 인공신경망 기법은, 신경망의 학습을 위해 단순 추정에 높은 정확도를 나타내는 쉘로우 러닝(Shallow Learning) 방식일 수 있다.As an example related to the present invention, the artificial neural network technique may be a shallow learning method that shows high accuracy in simple estimation for learning a neural network.
본 발명과 관련된 일 예로서 상기 도시지역별 열 분포도를 생성하는 단계는, 열 분포도를 생성할 복수의 주요도시를 중심으로 등도수 분류 방법을 이용하여 열 분포 특성에 대해 분석을 수행하여 상기 복수의 주요도시에 대한 열 분포도를 생성할 수 있다.As an example related to the present invention, the step of generating a heat distribution map for each urban area may include analyzing the heat distribution characteristics by using an equality classification method centering on a plurality of major cities to generate heat distribution maps. You can create a heat distribution plot for a city.
본 발명은 위성정보로부터 얻은 지표온도, 정규식생지수, 수치표면모델을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도를 근거로 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석함으로써, 수행된 도시열섬 완화정책의 보완을 위한 근거를 제시하거나, 새로운 도시열섬 완화정책의 제안을 위한 자료를 제공하며, 지속적인 도심의 상세한 열 정보 모니터링 체계를 구축할 수 있는 효과가 있다.The present invention calculates a daily maximum temperature for each satellite type by using a correlation between an input value and an output value by using an artificial neural network technique based on the surface temperature, the regular vegetation index, and the numerical surface model obtained from the satellite information. By generating heat distribution map for each urban area according to the temperature and analyzing the effect of implementing the urban heat island mitigation policy based on the generated heat distribution map for each urban area, a basis for supplementing the implemented urban heat island mitigation policy is proposed, or a new city It provides data for suggestion of heat island mitigation policy, and has the effect of establishing a detailed thermal information monitoring system in the city center.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연구지역 및 해당하는 Landsat Path-Row를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대한민국의 주요 17개 시도별 인구밀도와 65세 이상 고령자 인구 수를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 청계천 복원사업 정책 시행 전과 후의 여러 구성 요소에 대한 비교 예를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주요 8대 도시별 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 서울특별시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 부산광역시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 15 내지 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 대구광역시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 인천광역시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 23 내지 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 광주광역시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 27 내지 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 대전광역시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 31 내지 도 34는 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 울산광역시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 35 내지 도 38은 본 발명의 실시예에 따른 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대 세종특별자치시 열 분포도와 상위 10% 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 서울 청계천 복원 사업 효과 분석 대상지역의 예를 나타낸 도이다.
도 40은 본 발명의 실시예에 따른 서울시 전체 대비 사업 진행 자치구의 열 분포 면적 변화의 예를 나타낸 도이다.
도 41은 본 발명의 실시예에 따른 사업 전과 사업 후의 청계천 주변 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 42는 본 발명의 실시예에 따른 서울특별시 청계천 지역의 열 분포 히스토그램의 예를 나타낸 도이다.
도 43은 본 발명의 실시예에 따른 대구광역시 중구의 위치 및 열 분포도의 예를 나타낸 도이다.
도 44는 본 발명의 실시예에 따른 2001년도와 2017년도의 대구광역시 중구 열 분포도의 차영상의 예를 나타낸 도이다.
도 45는 본 발명의 실시예에 따른 대구광역시 성내3동의 열 집중 완화 지역 항공영상의 예를 나타낸 도이다.
도 46은 본 발명의 실시예에 따른 대구광역시 반월당역의 열 집중 완화 지역 항공영상의 예를 나타낸 도이다.
도 47은 본 발명의 실시예에 따른 대구광역시 동인동의 열 집중 증가 지역 항공영상의 예를 나타낸 도이다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 대구광역시 전체 대비 중구 열 분포 면적 변화의 예를 나타낸 도이다.
도 49는 본 발명의 실시예에 따른 대구광역시 중구의 열 분포 히스토그램의 예를 나타낸 도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for analyzing changes in urban heat distribution according to an urban heat island mitigation policy according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a study area and a corresponding Landsat Path-Row according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for analyzing changes in urban heat distribution according to an urban heat island mitigation policy according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the population density of 17 major attempts in the Republic of Korea and the number of elderly people over 65 years of age according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a comparative example for various components before and after the implementation of the Cheonggyecheon restoration project policy according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an example of a heat distribution map by eight major cities according to an embodiment of the present invention.
7 to 10 are diagrams showing examples of heat distribution maps of the Seoul metropolitan city in the 2000s, 2005s, 2010s, and 2015s, and the top 10% heat distributions according to an embodiment of the present invention.
11 to 14 are views showing an example of a heat distribution map of the Busan Metropolitan City in the 2000s, 2005s, 2010s and 2015s, and the top 10% heat distributions according to an embodiment of the present invention.
15 to 18 are views illustrating an example of a heat distribution map of the Daegu Metropolitan City in the 2000s, 2005s, 2010s and 2015s, and the top 10% heat distributions according to an embodiment of the present invention.
19 to 22 are views showing an example of the heat distribution map of the Incheon Metropolitan City in the 2000s, 2005s, 2010s and 2015s, and the top 10% heat distributions according to an embodiment of the present invention.
23 to 26 are views illustrating an example of a heat distribution map of the Gwangju Metropolitan City in the 2000s, 2005s, 2010s and 2015s, and the top 10% heat distributions according to an embodiment of the present invention.
27 to 30 are diagrams showing examples of heat distribution maps of the Daejeon Metropolitan City in the 2000s, 2005s, 2010s and 2015s, and top 10% heat distributions according to an embodiment of the present invention.
31 to 34 are views showing examples of heat distribution maps of Ulsan Metropolitan City and the top 10% heat distribution maps of the 2000s, 2005s, 2010s and 2015s according to an embodiment of the present invention.
35 to 38 are views illustrating an example of heat distribution and top 10% heat distribution in the Sejong Special Self-governing Province in the 2000s, 2005s, 2010s, and 2015s according to an embodiment of the present invention.
39 is a diagram showing an example of an area subject to analysis of the effect of restoring the Cheonggyecheon stream in Seoul according to an embodiment of the present invention.
40 is a diagram illustrating an example of a change in the area of heat distribution in an autonomous district in which the project is in progress compared to the entire Seoul city according to an embodiment of the present invention.
41 is a view showing an example of heat distribution around Cheonggyecheon stream before and after the project according to an embodiment of the present invention.
42 is a diagram illustrating an example of a heat distribution histogram of a Cheonggyecheon area in Seoul according to an embodiment of the present invention.
43 is a diagram illustrating an example of a location and heat distribution diagram of Jung-gu, Daegu, according to an embodiment of the present invention.
44 is a view showing an example of a difference image of a heat distribution map of Daegu Metropolitan City in 2001 and 2017 according to an embodiment of the present invention.
45 is a diagram showing an example of an aerial image of a thermally concentrated relaxation zone in Seongnae 3-dong, Daegu, according to an embodiment of the present invention.
46 is a diagram illustrating an example of an aerial image of a thermally concentrated relaxation area of Banwoldang Station in Daegu Metropolitan City according to an embodiment of the present invention.
47 is a view showing an example of an aerial image of an area of increased heat concentration in Dong-in-dong, Daegu, according to an embodiment of the present invention.
48 is a view showing an example of a change in the heat distribution area of Jung-gu compared to the entire Daegu Metropolitan City according to an embodiment of the present invention.
49 is a diagram showing an example of a heat distribution histogram of Jung-gu, Daegu, according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, technical terms used in the present invention should be interpreted as meanings generally understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention. It should not be interpreted as a meaning or an excessively reduced meaning. In addition, when the technical term used in the present invention is a wrong technical term that does not accurately represent the spirit of the present invention, it should be understood as being replaced by a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or in context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed to include all of the various components or steps described in the present invention, and some of the components or some steps may not be included. It may be, or should be construed to further include additional components or steps.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Further, terms including ordinal numbers such as first and second used in the present invention may be used to describe elements, but the elements should not be limited by terms. The terms are used only to distinguish one component from another component. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements will be given the same reference numbers regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easy understanding of the spirit of the present invention and should not be interpreted as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an
도 1에 도시한 바와 같이, 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)는 통신부(100), 저장부(200), 표시부(300) 및 제어부(400)로 구성된다. 도 1에 도시된 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)가 구현될 수도 있다.As shown in FIG. 1, the
상기 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)는 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 노트북 컴퓨터와 같은 단말기에 적용될 수 있다.The urban heat distribution
상기 통신부(100)는 유/무선 통신망을 통해 내부의 임의의 구성 요소 또는 외부의 임의의 적어도 하나의 단말기와 통신 연결한다. 이때, 상기 외부의 임의의 단말기는 서버(미도시), 기상 서버(미도시) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등이 있으며, 상기 통신부(100)는 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다. 또한, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는 전력선 통신(Power Line Communication: PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등이 포함될 수 있다.The
또한, 상기 통신부(100)는 상기 제어부(400)의 제어에 의해, 상기 제어부(400)에 의해 선정된 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후의 Landsat 위성영상(또는 랜드샛 위성영상), 수치표면모델(Digital Surface Model: DSM) 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
또한, 상기 통신부(100)는 상기 기상 서버로부터 해당 연구지역에 대해서 상기 Landsat 위성영상, 수치표면모델 등이 수집되는 시점의 기상 자료(예를 들어 온도, 습도, 기압, 일 최고기온 등 포함) 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
즉, 상기 통신부(100)는 해당 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후로 미리 설정된 기간 간격으로 해당 연구지역을 포함하는 Landsat 위성영상을 수집하고, 서버(미도시)에서 제공하는 해당 연구지역과 관련한 수치표면모델을 수신하고, 상기 기상 서버로부터 해당 연구지역과 관련한 기상 자료를 수집한다. 여기서, 상기 Landsat 위성영상은 Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상, Landsat-8 위성영상 등을 포함한다. 또한, 상기 수치표면모델은 인공지물, 식생 등이 포함된 지구 표면의 고도를 나타낸 자료이다.That is, the
또한, 상기 통신부(100)는 상기 제어부(400)에 의해 선정된 8대 주요도시와 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델, 기상 자료 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
상기 저장부(200)는 다양한 사용자 인터페이스(User Interface: UI), 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI) 등을 저장한다.The
또한, 상기 저장부(200)는 상기 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)가 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장한다.In addition, the
즉, 상기 저장부(200)는 상기 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한, 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 기본적인 기능을 위하여 출고 당시부터 도심 열 분포 변화 분석 장치(10) 상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은 상기 저장부(200)에 저장되고, 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)에 설치되어, 제어부(400)에 의하여 상기 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.That is, the
또한, 상기 저장부(200)는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)는 인터넷(internet)상에서 저장부(200)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 저장부(200)는 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 수집된(또는 수신된) 해당 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후의 Landsat 위성영상, 수치표면모델(Digital Surface Model: DSM), 해당 연구지역에 대해서 상기 Landsat 위성영상, 수치표면모델 등이 수집되는 시점의 기상 자료(예를 들어 온도, 습도, 기압, 일 최고기온 등 포함), 해당 8대 주요도시와 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델, 기상 자료 등을 저장한다.In addition, the
상기 표시부(또는 디스플레이부)(300)는 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 저장부(200)에 저장된 사용자 인터페이스 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 다양한 메뉴 화면 등과 같은 다양한 콘텐츠를 표시할 수 있다. 여기서, 상기 표시부(300)에 표시되는 콘텐츠는 다양한 텍스트 또는 이미지 데이터(각종 정보 데이터 포함)와 아이콘, 리스트 메뉴, 콤보 박스 등의 데이터를 포함하는 메뉴 화면 등을 포함한다. 또한, 상기 표시부(300)는 터치 스크린 일 수 있다.The display unit (or display unit) 300 may display various contents such as various menu screens using a user interface and/or a graphic user interface stored in the
또한, 상기 표시부(300)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display: TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display), LED(Light Emitting Diode) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 표시부(300)는 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 수집된(또는 수신된) 해당 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후의 Landsat 위성영상, 수치표면모델(Digital Surface Model: DSM), 해당 연구지역에 대해서 상기 Landsat 위성영상, 수치표면모델 등이 수집되는 시점의 기상 자료(예를 들어 온도, 습도, 기압, 일 최고기온 등 포함), 해당 8대 주요도시와 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델, 기상 자료 등을 표시한다.In addition, the
상기 제어부(controller, 또는 MCU(microcontroller unit)(500)는 상기 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 전반적인 제어 기능을 실행한다.The control unit (controller, or microcontroller unit (MCU)) 500 executes the overall control function of the urban heat distribution
또한, 상기 제어부(400)는 상기 저장부(200)에 저장된 프로그램 및 데이터를 이용하여 도심 열 분포 변화 분석 장치(10)의 전반적인 제어 기능을 실행한다. 상기 제어부(400)는 RAM, ROM, CPU, GPU, 버스를 포함할 수 있으며, RAM, ROM, CPU, GPU 등은 버스를 통해 서로 연결될 수 있다. CPU는 상기 저장부(200)에 액세스하여, 상기 저장부(200)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행할 수 있으며, 상기 저장부(200)에 저장된 각종 프로그램, 콘텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심온도 저감효과를 분석할 연구지역을 선정한다.In addition, the
즉, 상기 제어부(400)는 사용자 선택에 따라 전국 지도에서 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심온도 저감효과를 분석할 하나 이상의 연구지역을 선정한다. 이때, 상기 제어부(400)는 열 분포도를 생성할 대한민국의 8대 주요도시(예를 들어 서울특별시, 부산광역시, 대구광역시, 인천광역시, 광주광역시, 대전광역시, 울산광역시, 세종특별자치시 등 포함)를 추가로 선정할 수도 있다. 여기서, 상기 제어부(400)는 상기 선정된 8대 주요도시 중에서 사용자 선택에 따라 하나 이상의 연구지역을 선정할 수도 있다.That is, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 통신부(100)를 제어하여 해당 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후의 Landsat 위성영상, 수치표면모델(Digital Surface Model: DSM) 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 통신부(100)를 제어하여 상기 기상 서버로부터 해당 연구지역에 대해서 상기 Landsat 위성영상, 수치표면모델 등이 수집되는 시점의 기상 자료(예를 들어 온도, 습도, 기압, 일 최고기온 등 포함) 등을 수집(또는 수신)한다. 여기서, 상기 Landsat 위성영상은 Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상, Landsat-8 위성영상 등을 포함한다. 또한, 상기 수치표면모델은 인공지물, 식생 등이 포함된 지구 표면의 고도를 나타낸 자료이다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 통신부(100)를 제어하여 상기 선정된 8대 주요도시와 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델, 기상 자료 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 수집된(또는 수신된) Landsat 위성영상으로부터 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출한다.In addition, the
즉, 상기 제어부(400)는 상기 수집된 Landsat 위성영상(또는 DN(Digital Number)으로 제공되는 Landsat 위성영상)을 전처리한다.That is, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상으로부터 입력 자료인 지표온도(Land Surface Temperature: LST) 및 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index: NDVI)를 산출한다.In addition, the
이때, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 열 적외 밴드를 이용하여 다음의 [수학식 1]을 통해 복사 휘도(Top of Atmospheric Radiance)를 산출한다.At this time, the
여기서, 상기 
또한, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 복사 휘도를 다음의 [수학식 2]를 통해 밝기온도로 변환한다.In addition, the
여기서, 상기 
또한, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 복사 휘도를 다음의 [수학식 3]과 [수학식 4]를 통해 지표온도로 변환한다.In addition, the
여기서, 상기 
이때, 상기 [수학식 3]은 열 적외 밴드가 1개인 Landsat-5와 Landsat-7에 적용하여 지표온도를 산출하기 위한 수식이고, 상기 [수학식 3]은 열 적외 밴드가 2개인 Landsat-8에 적용하여 지표온도를 산출하기 위한 수식이다.At this time, [Equation 3] is a formula for calculating the surface temperature by applying to Landsat-5 and Landsat-7 with one thermal infrared band, and [Equation 3] is Landsat-8 with two thermal infrared bands. It is a formula for calculating surface temperature by applying to.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 열 적외 밴드의 반사율 차이를 이용하여 식생 밀집도 및 활력도를 확인할 수 있는 상기 정규식생지수를 산출한다. 이때, 상기 정규식생지수는 -1부터 1까지의 범위를 가지며, 수분을 동반하는 토지피복에서는 음수값을 나타내고, 식생이 없는 경우에는 0에 가까운 값을 나타내고, 1에 가까울수록 식생활력도가 높다는 것을 나타낸다.In addition, the
즉, 상기 제어부(400)는 다음의 [수학식 5]를 통해 상기 정규식생지수를 산출한다.That is, the
여기서, 상기 
또한, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된(또는 수신된) 수치표면모델, 상기 수집된 기상 자료 등을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 결과값(또는 위성종류별 일 최고기온/위성영상 시기별 일 최고기온)을 산출한다. 이때, 상기 인공신경망 기법은 신경망의 학습을 위해 단순 추정에 높은 정확도를 나타내는 쉘로우 러닝(Shallow Learning) 방식 등을 포함한다.In addition, the
즉, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델을 입력값으로 하고 상기 수집된 기상 자료 내의 일 최고기온을 출력값으로 설정하여 상기 쉘로우 러닝 방식에 따른 학습을 수행하여 상기 위성종류별 일 최고기온(또는 위성영상 시기별 일 최고기온)을 산출한다. 이때, 상기 인공신경망 학습은 각 위성 영상 시기별로 수행하여, 위성 종류별(예를 들어 Landsat-5, Landsat-7, Landsat-8) 알고리즘에 따라 수행할 수 있다.That is, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 위성종류별 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성한다. 이때, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도는 위성영상 해상도인 미리 설정된 격자 단위(예를 들어 30m)로 표현이 되어, 도시 내에서도 상세한 열 정보 파악이 가능하다.In addition, the
즉, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 위성 종류별 일 최고기온을 근거로 상기 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책 전과 후로 과거의 열 분포가 시간에 따라 어떻게 변화해왔는지를 시각적으로 나타내기 위해서 데이터 분류기법을 사용하여 열 분포의 시·공간적인 변화를 포함하는 상기 선정된 연구지역에 대한 열 분포도를 생성한다. 이때, 상기 데이터 분류기법은 등도수 분류 방법 등을 포함한다. 여기서, 상기 등도수 분류 방법(Quantile)은 각 클래스에 해당되는 픽셀 수를 동일하게 분류하는 방법으로, 제작된 열 분포도는 20개의 클래스로 분류하며, 분류된 클래스에 각 상이한 색상으로 표시함으로써 클래스별 자료 표시를 강조할 수 있다.That is, the
또한, 상기 제어부(400)는 대한민국의 8대 주요도시를 중심으로 시·공간적인 열 분포 특성에 대하여 분석을 수행하여 상기 8대 주요도시에 대한 열 분포도를 생성한다.In addition, the
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 열 분포도를 생성할(또는 제작할) 대상 지역으로 대한민국의 주요 8대 도시인 대상지역을 포함하는 Landsat 위성영상의 패스-로우(path-row)는 Landsat 위성영상을 패스-로우 번호를 통해 특정 위치를 표시하기 위한 세계 표기 시스템(Worldwide Reference System: WRS)이다.That is, as shown in FIG. 2, the path-row of the Landsat satellite image including the target region, which is the eight major cities of Korea, is the target region to generate (or produce) the heat distribution map. It is a worldwide reference system (WRS) for indicating a specific location through a pass-row number.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 생성된 열 분포도를 표시부(300)에 표시한다. 이때, 상기 열 분포도는 상기 Landsat 위성영상 중에서 구림 10% 미만의 Landsat 위성영상을 이용하여 생성된 상태일 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 생성된 열 분포도를 활용하여 상기 선정된 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석한다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 분석 결과를 상기 표시부(300)를 통해 출력한다.In addition, the
이와 같이, 상기 제어부(400)는 연구지역에서 도시열섬 완화정책 수행에 따른 결과 정보를 수집하고, 위성영상을 이용하여 정책 시행 전과 후의 열 집중 분포의 변화를 정량적으로 분석하여, 정책평가를 위한 과학적 근거를 제공할 수 있다.As described above, the
본 발명의 실시예에서는 우리나라의 8대 주요도시에 대해서 열 분포도를 생성하고, 상기 8대 주요도시 중에서 선정된 연구지역을 대상으로 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 우리나라, 전세계의 특정 도시(또는 특정 지역)에 대해서 열 분포도를 생성하고, 생성된 특정 도시에 대한 열 분포도를 근거로 도시열섬 완화정책 시행 전/후에 따른 효과를 분석할 수도 있다.Although the embodiment of the present invention describes generating heat distribution maps for the eight major cities in Korea, and analyzing the effects of implementing the urban heat island mitigation policy for selected research areas among the eight major cities, It is not limited, and it is possible to generate heat distribution maps for specific cities (or specific regions) in Korea and around the world, and analyze the effects of before and after the implementation of an urban heat island mitigation policy based on heat distribution maps for specific cities. .
이와 같이, 위성정보로부터 얻은 지표온도, 정규식생지수, 수치표면모델을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도를 근거로 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석할 수 있다.As described above, based on the surface temperature obtained from the satellite information, the regular vegetation index, and the numerical surface model, the artificial neural network technique is used to calculate the daily maximum temperature for each satellite type using the correlation between the input value and the output value, and the calculated daily maximum. It is possible to generate a heat distribution map for each urban area according to the temperature, and to analyze the effect of implementing an urban heat island mitigation policy based on the generated heat distribution map for each urban area.
이하에서는, 본 발명에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법을 도 1 내지 도 49를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for analyzing changes in urban heat distribution according to the urban heat island mitigation policy according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 49.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for analyzing changes in urban heat distribution according to an urban heat island mitigation policy according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제어부(400)는 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심온도 저감효과를 분석할 연구지역을 선정한다.First, the
즉, 상기 제어부(400)는 사용자 선택에 따라 전국 지도에서 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심온도 저감효과를 분석할 하나 이상의 연구지역을 선정한다. 이때, 상기 제어부(400)는 열 분포도를 생성할 대한민국의 8대 주요도시(예를 들어 서울특별시, 부산광역시, 대구광역시, 인천광역시, 광주광역시, 대전광역시, 울산광역시, 세종특별자치시 등 포함)를 추가로 선정할 수도 있다. 여기서, 상기 제어부(400)는 상기 선정된 8대 주요도시 중에서 사용자 선택에 따라 하나 이상의 연구지역을 선정할 수도 있다.That is, the
일 예로, 상기 제어부(400)는 전국 지도에서 도시열섬 완화정책 수행에 따른 도심온도 저감효과를 분석할 서울특별시와 대구광역시를 연구지역으로 선정하고, 상기 연구지역을 포함하는 8대 주요도시(예를 들어 서울특별시, 부산광역시, 대구광역시, 인천광역시, 광주광역시, 대전광역시, 울산광역시, 세종특별자치시 등 포함)를 선정한다. 여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 서울특별시는 2017년 통계청에서 진행한 인구주택총조사에서 우리나라에서 인구밀도가 가장 높은 지역(1,023.90명/㎢)인 동시에 폭염에 취약자인 65세 이상 고령자 인구 수(1,288,612명)가 우리나라에서 2번째로 높은 지역이고, 상기 대구광역시는 모든 구군이 폭염위험지자체 전국 상위 10위안에 해당되어 있기 때문에 인구밀도(도시규모)와 폭염지속일수를 통해 정책 시행에 따른 효과를 분석하기에 용이한 연구지역이다(S310).For example, the
이후, 통신부(100)는 해당 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후의 Landsat 위성영상, 수치표면모델(Digital Surface Model: DSM) 등을 수집(또는 수신)한다.Thereafter, the
또한, 상기 통신부(100)는 기상 서버(미도시)로부터 해당 연구지역에 대해서 상기 Landsat 위성영상, 수치표면모델 등이 수집되는 시점의 기상 자료(예를 들어 온도, 습도, 기압, 일 최고기온 등 포함) 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
즉, 상기 통신부(100)는 해당 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후로 미리 설정된 기간 간격으로 해당 연구지역을 포함하는 Landsat 위성영상을 수집하고, 서버(미도시)에서 제공하는 해당 연구지역과 관련한 수치표면모델을 수신하고, 상기 기상 서버로부터 해당 연구지역과 관련한 기상 자료를 수집한다. 여기서, 상기 Landsat 위성영상은 Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상, Landsat-8 위성영상 등을 포함한다. 또한, 상기 수치표면모델은 인공지물, 식생 등이 포함된 지구 표면의 고도를 나타낸 자료이다.That is, the
또한, 상기 통신부(100)는 상기 선정된 8대 주요도시와 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델, 기상 자료 등을 수집(또는 수신)한다.In addition, the
일 예로, 상기 통신부(100)는 상기 서울특별시 및 상기 대구광역시에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후로 미리 설정된 기간 간격으로 해당 Landsat-5 위성, Landsat-7 위성, Landsat-8 위성 등으로부터 제공되는 상기 서울특별시 및 상기 대구광역시를 포함하는 Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상, Landsat-8 위성영상 등을 수신한다.For example, the
이때, 상기 서울특별시에서 시행된 도시열섬 완화정책은 청계천 복원사업, 옥상공원화 사업 등을 포함한다. 여기서, 상기 청계천 복원 사업을 통해 청계천을 덮고 있던 고가도로가 철거되고 교통량이 줄어들면서 대기환경이 개선되었고, 복원된 하천의 생태로 인해 바람길이 조성되어 주변 기온을 떨어뜨리고 도심 열섬 현상을 감소시키는 요인으로 자리매김하였다. 도 5는 청계천 복원 사업의 시행 전과 시행 후의 다양한 환경 변화를 나타낸다. 또한, 상기 옥상공원화 사업은 일사량의 60% ~70% 감소가 있는 녹지를 옥외에 구축하여 건물의 표면온도 저하와 주변의 기온상승을 억제하는 효과를 통해 열섬을 완화하고자 하는 목적으로 수행된 사업이다.At this time, the urban heat island mitigation policies implemented in Seoul include the Cheonggyecheon Restoration Project and the Rooftop Park Project. Here, through the Cheonggyecheon Restoration Project, the elevated road covering the Cheonggyecheon River was demolished and traffic was reduced, improving the atmospheric environment.As a result of the ecology of the restored river, a wind path was created to lower the surrounding temperature and reduce urban heat island phenomenon. Established. 5 shows various environmental changes before and after the implementation of the Cheonggyecheon restoration project. In addition, the rooftop park project is a project performed to mitigate heat islands through the effect of suppressing the surface temperature of buildings and the temperature rise around them by constructing green spaces with 60% to 70% reduction of solar radiation outdoors. .
또한, 상기 대구광역시에서 시행된 도시열섬 완화정책은 녹화사업, 노후 환경개선 사업 등을 포함한다. 여기서, 상기 녹화사업은 도시 숲 조성사업, 공원 조성사업, 푸른 옥상 가꾸기 사업, 가로변 녹지 증대사업 등을 통하여 도시 내 나무를 심거나 건물 외부에 녹화를 만드는 사업이다. 또한, 상기 노후 환경개선 사업은 담장 허물기 사업, 폐선 부지를 활용한 생태공원 조성사업, 생활권공원 복원 사업 등을 포함한다.In addition, the urban heat island mitigation policy implemented in the Daegu Metropolitan City includes greening projects, and aging environment improvement projects. Here, the greening project is a business of planting trees in the city or making greening outside the building through the urban forest construction project, park construction project, green roof gardening project, and roadside greenery increase project. In addition, the above-mentioned environmental improvement project includes a fence breaking project, an ecological park construction project utilizing the abandoned ship site, and a residential area park restoration project.
또한, 상기 통신부(100)는 상기 서울특별시 및 상기 대구광역시에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후로 미리 설정된 기간 간격으로 일본 JAXA(Japan Aerospace Exploration Agency)에서 제공하는 ALOS(Advanced Land Observing Satellite) 위성으로부터 추출된 수치표면모델(또는 AW3D30(ALOS World 3D))을 수신한다.In addition, the
또한, 상기 통신부(100)는 상기 기상 서버로부터 상기 서울특별시 및 상기 대구광역시에 대해서 도시열섬 완화정책이 시행되기 전과 후로 미리 설정된 기간 간격으로 기상 자료(예를 들어 온도, 습도, 기압, 일 최고기온 등 포함) 등을 수집한다.In addition, the
또한, 상기 통신부(100)는 상기 8대 주요도시와 관련한 Landsat 위성영상, 수치표면모델, 기상 자료 등을 수집한다(S320).In addition, the
이후, 상기 제어부(400)는 상기 수집된(또는 수신된) Landsat 위성영상으로부터 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출한다.Thereafter, the
즉, 상기 제어부(400)는 상기 수집된 Landsat 위성영상(또는 DN(Digital Number)으로 제공되는 Landsat 위성영상)을 전처리한다.That is, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상으로부터 입력 자료인 지표온도(Land Surface Temperature: LST) 및 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index: NDVI)를 산출한다.In addition, the
이때, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 열 적외 밴드를 이용하여 앞선 [수학식 1]을 통해 복사 휘도(Top of Atmospheric Radiance)를 산출한다.At this time, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 복사 휘도를 앞선 [수학식 2]를 통해 밝기온도로 변환한다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 복사 휘도를 앞선 [수학식 3]과 [수학식 4]를 통해 지표온도로 변환한다.In addition, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 다중 분광 밴드의 반사율 차이를 이용하여 식생 밀집도 및 활력도를 확인할 수 있는 상기 정규식생지수를 산출한다. 이때, 상기 정규식생지수는 -1부터 1까지의 범위를 가지며, 수분을 동반하는 토지피복에서는 음수값을 나타내고, 식생이 없는 경우에는 0에 가까운 값을 나타내고, 1에 가까울수록 식생활력도가 높다는 것을 나타낸다.In addition, the
즉, 상기 제어부(400)는 앞선 [수학식 5]를 통해 상기 정규식생지수를 산출한다.That is, the
일 예로, 상기 제어부(400)는 상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리한다.For example, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 전처리된 Landsat 위성영상으로부터 입력 자료인 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출한다(S330).In addition, the
이후, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된(또는 수신된) 수치표면모델, 상기 수집된 기상 자료 등을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 결과값(또는 위성종류별 일 최고기온/위성영상 시기별 일 최고기온)을 산출한다. 이때, 상기 인공신경망 기법은 신경망의 학습을 위해 단순 추정에 높은 정확도를 나타내는 쉘로우 러닝(Shallow Learning) 방식 등을 포함한다.Subsequently, the
즉, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델을 입력값으로 하고 상기 수집된 기상 자료 내의 일 최고기온을 출력값으로 설정하여 상기 쉘로우 러닝 방식에 따른 학습을 수행하여 상기 위성종류별 일 최고기온(또는 위성영상 시기별 일 최고기온)을 산출한다. 이때, 상기 인공신경망 학습은 각 위성 영상 시기별로 수행하여, 위성 종류별(예를 들어 Landsat-5, Landsat-7, Landsat-8) 알고리즘에 따라 수행할 수 있다.That is, the
일 예로, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델을 입력값으로 하고 상기 수집된 기상 자료 내의 일 최고기온을 출력값으로 하여 상기 쉘로우 러닝 방식에 따른 학습을 수행하여 위성 종류별 일 최고기온을 산출한다(S340).For example, the
이후, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 위성종류별 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성한다. 이때, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도는 위성영상 해상도인 미리 설정된 격자 단위(예를 들어 30m)로 표현이 되어, 도시 내에서도 상세한 열 정보 파악이 가능하다.Thereafter, the
즉, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 위성 종류별 일 최고기온을 근거로 상기 연구지역에 대해서 도시열섬 완화정책 전과 후로 과거의 열 분포가 시간에 따라 어떻게 변화해왔는지를 시각적으로 나타내기 위해서 데이터 분류기법을 사용하여 열 분포의 시·공간적인 변화를 포함하는 상기 선정된 연구지역에 대한 열 분포도를 생성한다. 이때, 상기 데이터 분류기법은 등도수 분류 방법 등을 포함한다. 여기서, 상기 등도수 분류 방법(Quantile)은 각 클래스에 해당되는 픽셀 수를 동일하게 분류하는 방법으로, 제작된 열 분포도는 20개의 클래스로 분류하며, 분류된 클래스에 각 상이한 색상으로 표시함으로써 클래스별 자료 표시를 강조할 수 있다.That is, the
또한, 상기 제어부(400)는 대한민국의 8대 주요도시를 중심으로 시·공간적인 열 분포 특성에 대하여 분석을 수행하여 상기 8대 주요도시에 대한 열 분포도를 생성한다.In addition, the
즉, 앞선 도 2에 도시된 바와 같이, 열 분포도를 생성할(또는 제작할) 대상 지역으로 대한민국의 주요 8대 도시인 대상지역을 포함하는 Landsat 위성영상의 패스-로우(path-row)는 Landsat 위성영상을 패스-로우 번호를 통해 특정 위치를 표시하기 위한 세계 표기 시스템(Worldwide Reference System: WRS)이다.In other words, in Figure 2 As shown, the path-row of the Landsat satellite image, which includes the target region, which is the eight major cities of Korea, is the target region to generate (or produce) the heat distribution map, and the Landsat satellite image is the pass-row number. It is a worldwide reference system (WRS) for indicating a specific location.
또한, 상기 제어부(400)는 상기 생성된 열 분포도를 표시부(300)에 표시한다. 이때, 상기 열 분포도는 상기 Landsat 위성영상 중에서 구림 10% 미만의 Landsat 위성영상을 이용하여 생성된 상태일 수 있다.In addition, the
일 예로, 상기 제어부(400)는 상기 산출된 위성 종류별 일 최고기온을 근거로 상기 선정된 연구지역인 서울특별시와 대구광역시를 포함하는 8대 주요도시에 대해서, 등도수 분류 방법을 통해 2000년대, 2005년대, 2010년대 및 2015년대로 5년 주기로 열 분포도를 생성하고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 생성된 열 분포도를 상기 표시부(300)에 표시한다.For example, the
이때, 상기 제어부(400)는 서울특별시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 서울특별시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.At this time, the
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 서울특별시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.7 to 10, the left side of the drawing shows the heat distribution chart of the 5-year cycle of Seoul, and the right side of the drawing shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution chart to move the upper column It can be configured to grasp.
상기 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 서울특별시는 2000년대에는 강서구, 영등포구, 금천구 등 주로 강서지역에 집중되어 있던 열들이 점차 북쪽으로 이동하면서 2017년 이후 최근에는 서울특별시 전체적으로 열이 고르게 분포된 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 열 분포가 전체적으로 분포됨에 따라 유동인구가 많은 동대문구, 강남구, 송파구 등으로 열이 이동하였고, 상위에 해당되는 열의 이동에 따른 완화 정책이 필요한 상태임을 확인(또는 분석)할 수 있다.As shown in FIGS. 7 to 10, in Seoul in the 2000s, the heat concentrated mainly in the Gangseo area, such as Gangseo-gu, Yeongdeungpo-gu, and Geumcheon-gu, gradually moved to the north. It can be confirmed that it is in a state. In addition, as the heat distribution is distributed as a whole, the heat has moved to Dongdaemun-gu, Gangnam-gu, and Songpa-gu, where there are many floating populations, and it can be confirmed (or analyzed) that a mitigation policy is required according to the movement of the heat corresponding to the upper level.
또한, 상기 제어부(400)는 부산광역시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 부산광역시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, the
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 부산광역시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.11 to 14, the left side of the drawing shows the heat distribution of the 5-year cycle of Busan Metropolitan City, and the right side of the drawing shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution to move the upper row. It can be configured to grasp.
상기 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 부산광역시는 2000년대에 남쪽에 분포되어있던 열들이 기장군과 해운대구의 좌측으로, 금정구의 중앙으로 열이 이동한 상태임을 확인할 수 있으며, 강서구는 김해국제공항 건설로 인해 열이 김해국제공항쪽으로 대폭 이동한 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 사상구의 사상 산업단지 주변, 강서구의 녹산공단지구와 일반산업단지 주변에 지속적으로 열이 집중되어 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 11 to 14, Busan Metropolitan City can confirm that the heat was distributed in the south in the 2000s to the left of Gijang-gun and Haeundae-gu, and the heat moved to the center of Geumjeong-gu, and Gangseo-gu is Gimhae International It can be confirmed that the heat was significantly moved toward Gimhae International Airport due to the construction of the airport. In addition, it can be seen that heat is continuously concentrated around the Sasang industrial complex in Sasang-gu, the Noksan industrial complex in Gangseo-gu, and the general industrial complex.
또한, 상기 제어부(400)는 대구광역시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 대구광역시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, the
도 15 내지 도 18 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 대구광역시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.15 to 18, the left side of the figure shows the heat distribution chart of the 5-year cycle of Daegu Metropolitan City, and the right side of the figure shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution chart to move the upper column. It can be configured to be grasped.
상기 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 대구광역시는 달성군 구지면, 응암리, 예현리에 달성 제2차 일반산업단지와 대구 국가산업단지 건설로 인하여 2000년대부터 열이 집중되다가 2015년대부터 열이 대폭 밀집된 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 달성군의 다사읍에는 성서 제5차 첨단 일반산업단지 건설로 인하여 2015년대에 열의 밀집도가 대폭 높아진 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 댁의 중구와 남구는 2000년대보다 2015년대로 점차 시간이 지나면서 열의 밀집도가 파편화되어 흩어지는 것을 확인할 수 있으며, 달서구와 서구, 북구에 걸쳐 들어서 있는 제1차 일반산업단지, 서대구 일반산업단지, 대구 염색 일반산업단지, 대구 제3일반산업단지는 산업단지 인근으로 녹지조성을 했음에도 불구하고 여전히 열이 집중된 상태임을 확인할 수 있다.15 to 18, the Daegu Metropolitan City achieved heat in the 2000s due to the construction of the 2nd General Industrial Complex and Daegu National Industrial Complex in Guji-myeon, Nungam-ri, and Yehyeon-ri, Dalseong-gun, and then the heat was greatly increased from the 2015s. You can see that it is dense. In addition, it can be confirmed that the heat density was greatly increased in 2015 due to the construction of the 5th high-tech general industrial complex in Dasa-eup, Dalseong-gun. In addition, Jung-gu and Nam-gu in your home can see that the density of heat is fragmented and scattered over time from the 2000s to the 2015s, and the first general industrial complex in Seodal-gu and Seo-gu However, despite the fact that Daegu Dyeing General Industrial Complex and Daegu No. 3 General Industrial Complex were constructed with greenery near the industrial complex, it was confirmed that the heat was still concentrated.
또한, 상기 제어부(400)는 인천광역시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 인천광역시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, the
도 19 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 인천광역시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.19 to 22, the left side of the drawing shows the heat distribution chart of the 5-year cycle of Incheon Metropolitan City, and the right side of the drawing shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution chart to move the upper column It can be configured to grasp.
상기 도 19 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 인천광역시는 2000년대에는 송도국제도시 건설로 인해 열이 집중되었지만, 송도센트럴 파크 조성 등으로 그 이후 열의 밀집도가 낮아진 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 그 외 인천광역시는 열 분포의 큰 이동은 없으나, 남동구의 남동 국가산업단지, 부평구의 부평 국가산업단지와 한국 지엠 부평공장, 서구와 동구는 인천 북항 다목적부두 인근에 조성되어 있는 산업단지 주변으로 지속적으로 열이 집중된 상태임을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 19 to 22, the Incheon metropolitan city concentrated on heat due to the construction of the Songdo International City in the 2000s, but it was confirmed that the heat density was lowered after the Songdo Central Park was created. In addition, there is no significant movement of heat distribution in Incheon Metropolitan City, but the Namdong National Industrial Complex in Namdong-gu, Bupyeong National Industrial Complex in Bupyeong-gu and GM Bupyeong Plant in South Korea, and Seo-gu and Dong-gu are located around the industrial complex located near the multi-purpose port in the North Port of Incheon. It can be confirmed that the heat is continuously concentrated.
또한, 상기 제어부(400)는 광주광역시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 광주광역시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, the
도 23 내지 도 26에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 광주광역시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.As shown in FIGS. 23 to 26, the left side of the drawing shows the heat distribution chart of the 5-year cycle of Gwangju Metropolitan City, and the right side of the drawing shows the part corresponding to the top 10% of the generated heat distribution chart to move the upper column. It can be configured to grasp.
상기 23 내지 도 26에 도시된 바와 같이, 광주광역시는 2000년대에는 광산구의 하남일반산업단지에 집중되어 있는 열들이 점차 하남일반산업단지와 평동 제1차 일반산업단지, 광주공항으로 열의 밀도가 대폭 증가한 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 2005년대에는 광주역 주변에 집중되어 있던 열들이 2015년대에는 열의 분포가 파편화되고 광주 서구의 기아자동차 광주1공장과 2공장으로 열이 집중된 상태임을 확인할 수 있다.As shown in the above 23 to 26, Gwangju Metropolitan City in the 2000s, the heat concentrated in Hanam General Industrial Complex in Gwangsan-gu gradually increased to Hanam General Industrial Complex, Pyeongdong 1st General Industrial Complex, and Gwangju Airport. It can be confirmed that it has increased. In addition, it can be seen that the heat concentrated in the vicinity of Gwangju Station in the 2005s fragmented the heat distribution in the 2015s, and that the heat was concentrated in the
또한, 상기 제어부(400)는 대전광역시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 대전광역시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, the
도 27 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 대전광역시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.As shown in FIGS. 27 to 30, the left side of the drawing shows the heat distribution chart of the 5-year cycle of Daejeon Metropolitan City, and the right side of the drawing shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution map to move the upper column. It can be configured to grasp.
상기 27 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 대전광역시는 2000년대에는 대덕구의 대전 1·2 일반산업단지와 대덕 산업단지, 동구의 주택밀집지역에 주로 분포해있던 열들이 점차 대전의 중앙으로 열이 이동하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 대전에 분포한 열들이 중앙으로 이동하면서, 열의 영향이 비교적 적은 곳은 서구의 북쪽지역으로 정부대전청사와 대전광역시청이 위치하고 있다. 서구의 북쪽지역은 건물밀집지역인데도 불구하고 비교적 열의 분포가 적은 이유는 갑철이 둘러싸고 있는 동시에 한밭수목원, 월평공원, 남선공원 등 공원들이 고루 분포되어 있어, 열의 분포가 다른 지역에 비해 상대적으로 적은 것으로 판단할 수 있다.As shown in 27 to 30 above, in the 2000s, Daejeon Metropolitan City,
또한, 상기 제어부(400)는 울산광역시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 울산광역시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, the
도 31 내지 도 34에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 울산광역시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.As shown in FIGS. 31 to 34, the left side of the drawing shows the heat distribution diagram of the 5-year cycle of Ulsan Metropolitan City, and the right side of the drawing shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution diagram to move the upper row. It can be configured to grasp.
상기 도 31 내지 도 34에 도시된 바와 같이, 울산광역시는 2000년대에는 울산석유화학단지와 울산미포국가산업단지로 인해 동구 지역에 집중되어 있던 열 분포가 2010년대부터는 남구의 울산 석유화학단지와 북구의 효문 공업단지로 열이 이동된 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 울주군의 언양읍에 파편화되어 작게 분포되었던 열들이 2005년대부터 울산역 착공에 따라 열이 역 주변으로 이동된 상태임을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 31 to 34, in Ulsan, in the 2000s, Ulsan Petrochemical Complex and Ulsan Mipo National Industrial Complex had concentrated heat distribution in the Dong-gu region since the 2010s. You can see that the heat has been transferred to the Hyomun Industrial Complex. In addition, it can be seen that the heat, which had been fragmented and distributed in Eonyang-eup, Ulju-gun, was moved around the station as the construction of Ulsan Station began in the 2005s.
또한, 상기 제어부(400)는 세종특별자치시의 5년 주기의 시대별 열 분포도를 생성하기 위해서, 2000년부터 2018년까지 폭염대책기간인 6월부터 9월을 대상으로 세종특별자치시를 촬영한 Landsat 시리즈 위성영상을 이용하여 상기 열 분포도를 생성한다. 사용된 Landsat 위성영상은 각 해당 연도에 취득된 Landsat 위성영상 중 운량이 가장 적은 영상을 사용하였다.In addition, in order to generate a heat distribution map for each period of the 5-year cycle of Sejong Special Self-governing City, the
도 35 내지 도 38에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에는 세종특별자치시의 5년 주기의 열 분포도를 나타내고, 도면의 우측에는 상기 생성된 열 분포도의 상위 10%에 해당되는 부분을 표시하여 상위 열의 이동을 파악할 수 있도록 구성할 수 있다.35 to 38, the left side of the figure shows the heat distribution chart of the 5-year cycle at the time of Sejong Special Self-governing City, and the right side of the figure shows the portion corresponding to the top 10% of the generated heat distribution chart to show the top column. It can be configured to detect movement.
상기 도 35 내지 도 38에 도시된 바와 같이, 세종특별자치시는 정부청사가 세종으로 이동됨에 따라 2010년부터 어진동, 고운동, 나성동 등 세종정부청사 중심으로 조성된 행정중심복합도시로 열이 이동됨을 확인할 수 있다. 또한, 전의면에 전의 일반산업단지가 건설로 인해 전의면의 주로 좌측에 분포해 있던 열들이 우측의 산업단지로 이동된 상태임을 확인할 수 있다. 또한, 조치원읍은 세종전통시장과 건물 밀집지역으로 2000년대부터 2015년대까지 지속적인 열 밀집 지역으로 나타남을 확인할 수 있다(S350).As shown in FIGS. 35 to 38, as Sejong Special Self-governing City moved to Sejong, the city was opened as a central administrative city centered around Sejong government buildings such as Eon-dong, Go-dong, and Naseong-dong since 2010. It can be confirmed that it is moved. In addition, it can be seen that the former industrial complex on the front of Jeon-myeon was moved to the industrial complex on the right-hand side, which was mainly distributed on the left side of the front. In addition, it can be seen that Jochiwon-eup is a concentrated area of Sejong Traditional Market and buildings, and appears as a continuous heat-dense area from the 2000s to the 2015s (S350).
이후, 상기 제어부(400)는 상기 생성된 열 분포도를 활용하여 상기 선정된 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석한다.Subsequently, the
또한, 상기 제어부(400)는 상기 분석 결과를 상기 표시부(300)를 통해 출력한다.In addition, the
이와 같이, 상기 제어부(400)는 연구지역에서 도시열섬 완화정책 수행에 따른 결과 정보를 수집하고, 위성영상을 이용하여 정책 시행 전과 후의 열 집중 분포의 변화를 정량적으로 분석하여, 정책평가를 위한 과학적 근거를 제공할 수 있다.As described above, the
일 예로, 상기 제어부(400)는 서울특별시에 대해서, 서울시 전체 대비 사업 진행 자치구의 열 분포 면적 변화 분석, 청계천 인근(예를 들어 청계천 주변 반경 500m) 열 분포 면적 변화 분석 등을 수행한다.For example, the
즉, 도 39에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는 서울 청계천 복원 사업을 통한 도시온도 낮춤 효과 분석을 진행할 대상지역을 선택하고, 상기 선택된 대상지역에 대한 도시온도 낮춤 효과를 분석한다.That is, as shown in FIG. 39, the
또한, 청계천 복원사업에 따른 도심 열 분포 변화 분석 결과, 도 40에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는 서울특별시 전체 대비 사업 진행 자치구(예를 들어 종로구, 중구, 성동구, 동대문구 등 포함)의 열 분포율에서 상위 10% 및 20%에 해당되는 열이 주변 상가 발달 등으로 인해 증가했지만, 상위권에 있는 50%, 60%, 70% 및 80%에 해당되는 열의 면적이 감소함을 확인한다. 이때, 상기 열 분포 면적변화는 열 분포도를 백분위로 하고, 각 10% 간격으로 면적을 산출한다.In addition, as a result of analyzing the change of heat distribution in the city center according to the Cheonggyecheon restoration project, as shown in FIG. 40, the
두 번째로 청계천 주변 500m 반경을 청계천 인근으로 지정하여 열 분포 면적 변화를 확인한 결과, 상기 제어부(400)는 도 41(a)와 같이 청계천복원 사업 전과 도 41(b)와 같이 청계천복원 사업 후로 확인한다. 도 42는 사업 전과 후의 청계천 인근 열 분포를 히스토그램으로 나타낸 것으로, 빨간색 선은 사업 전 열 분포 히스토그램을 나타내고, 파란색 선은 사업 후 열 분포 히스토그램을 나타낸다. 사업 전에는 높은 온도에 밀집되어 있던 열의 분포들이 사업 후에는 높은 온도에 집중되어 있던 열의 분포가 전체적으로 균일하게 분포된 것을 확인할 수 있다.Second, as a result of confirming a change in the heat distribution area by designating a 500m radius around Cheonggyecheon near Cheonggyecheon, the
또한, 청계천 복원 사업 이후에도 높은 열 분포를 나타내는 곳은 서울 중앙시장, 평화시장, 서울 풍물시장 등의 주변이며, 온도가 가장 많이 감소한 곳은 서울 중구에 위치한 동대문 역사문화공원 주변임을 확인할 수 있다. 동대문 역사문화공원은 기존에 있던 동대문 운동장을 철거하고 동대문 역사문화공원과 동대문 디자인플라자를 건설하였으며, 주변에는 잔디언덕을 비롯한 공원녹지들에 의해 열 분포 저감효과에 기여한 것으로 판단된다. 그 외에도 청계천 한빛광장과 동묘공원 주변도 열 밀집도가 낮아졌으며, 신축 아파트 단지가 들어선 용두역 주변, 청계 8가 사거리 주변지역도 열 분포 밀집도가 확연히 떨어진 것을 확인할 수 있다. 따라서, 청계천 복원사업 이후 상위단계의 열 분포가 감소하면서 전체적인 열 분포가 균일하게 분포된 경향을 확인할 수 있다.In addition, after the Cheonggyecheon Restoration Project, it can be seen that the places showing high heat distribution are around Seoul Central Market, Pyeonghwa Market, and Seoul Pungmul Market, and the places where the temperature has decreased the most are around Dongdaemun Historical and Cultural Park located in Jung-gu, Seoul. Dongdaemun History & Culture Park demolished the existing Dongdaemun playground and built Dongdaemun History & Culture Park and Dongdaemun Design Plaza, and it is thought that it contributed to the reduction of heat distribution by park greenery including turf hills. In addition, the heat density of the Cheonggyecheon Hanbit Square and Dongmyo Park also decreased, and the heat distribution density of the area around Yongdu Station where the new apartment complex was built and the area around the Cheonggye 8-ga intersection were markedly reduced. Therefore, it can be seen that the overall heat distribution tends to be uniformly distributed as the heat distribution at the upper stage decreases after the Cheonggyecheon restoration project.
또한, 상기 제어부(400)는 대구광역시에 대해서, 열섬완화 사업 전/후의 차분된 열 분포도 산출, 열 집중 변화지역의 토지피복 변화 분, 대구광역시 중구의 열 분포 시계열 분포 등을 수행한다.In addition, the
즉, 도 43에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(400)는 대구광역시의 열섬완화 사업의 효과 분석을 위해서, 푸른 대구 가꾸기 사업이 가장 중점적으로 추진된 중구를 중심으로 열 분포의 시·공간적 변화를 분석하였다. 또한, 상기 제어부(400)는 열 분포의 변화를 분석하기 위하여 사업 전·후의 열 분포에서 나타난 특성을 기반으로 토지피복 변화와 정량적인 부분으로 나누어 비교하였다. 토지피복 변화는 대구광역시의 푸든 대구 가꾸기 사업 초기인 2001년도와 최근 2017년도의 열 분포도를 차분하여 열 분포 증감이 뚜렷이 나타난 지역을 대상으로 각 시기의 항공영상으로 변화를 확인하였다. 또한, 정량적인 분석은 시간에 따른 열 분포의 패턴을 분석하기 위하여 각 시기의 열 분포도를 등도수 분류 방법(0 단계)을 사용하여 변화 패턴을 분석하였다.That is, as shown in FIG. 43, the
도 44는 2001년도와 2017년도의 대구광역시 중구 열 분포도의 차영상(열 분포도 사업초기(2001년도) - 열 분포도 사업 후(2017년도))으로, 2001년도 보아 열이 높아진 지역은 빨간색으로 나타내고, 열이 낮아진 지역은 파란색으로 나타낸다. 열 집중 현상이 비교적 낮아진 지역은 상기 도 53의 (가) 성내3동 지역과 (나) 반월당역 지역이며, 높아진 지역은 (다) 동인동 지역으로 확인하였다. 해당 열 증감이 뚜렷이 나타난 대표지역을 대상으로 50cm의 항공 영상정보의 연도별 항공영상을 이용하여 세밀한 토지변화를 확인(또는 파악)하였다.FIG. 44 is a difference image of the heat distribution diagram of Jung-gu, Daegu Metropolitan City in 2001 and 2017 (initial heat distribution project (2001)-after heat distribution project (2017)). Areas with low heat are colored blue. The regions where the heat concentration phenomenon was relatively low were identified as (a) Seongnae 3-dong and (b) Banwoldang Station in FIG. 53, and (c) Dong-in-dong in the elevated region. The detailed land changes were confirmed (or grasped) by using the aerial images of 50cm of aerial image information by year for the representative areas where the corresponding heat increase and decrease was clearly seen.
도 45는 도 43의 (가) 성내3동 지역의 열 집중이 완화된 지역을 나타낸다. 성내3동의 과적에 비해 열 집중이 하락한 지역은 1999년도 폐쇄된 KT&G 대구공장부지가 위치해 있던 지역으로 최근에는 공원과 아파트 단지가 새로 조성되면서 열이 집중되는 현상이 완화된 것으로 확인(또는 파단)FIG. 45 shows an area in which heat concentration in the (A) Seongnae 3-dong area is relieved. The area where the concentration of heat decreased compared to the overload of Seongnae 3-dong was the area where the KT&G Daegu factory site was closed in 1999. Recently, it was confirmed that the concentration of heat was alleviated as new parks and apartment complexes were newly constructed (or destroyed).
도 46은 도 43의 (나) 반월당역 지역의 열 집중이 완화된 지역을 나타낸다. 반월당역 주변 지역은 사업초기에 열이 분포가 밀집되어 있었으나, 사업 후 도 55의 (b)와 같이 가로수를 억제하고, 옥상녹화를 진행한 효과를 통해 열의 분포 저감에 기여한 것으로 판단(또는 확인)할 수 있다.FIG. 46 shows an area in which heat concentration is reduced in the area of (B) Banwoldang in FIG. 43. In the area around Banwoldang Station, the distribution of heat was concentrated at the beginning of the project, but after the project, it was judged that it contributed to the reduction of heat distribution through the effect of suppressing street trees and progressing rooftop greening as shown in Fig. 55(b). can do.
도 47은 도 43의 (다) 동인동 지역의 열 집중이 증가된 지역을 나타낸다. 항공영상에서는 학교 운동장이 멘땅(2008)에서 인조잔디(2018년)로 변화된 것을 확인할 수 있다. 인조잔디는 고무와 플라스틱으로 구성되어, 상대적으로 열을 흡수하는 성질이 높기 때문에 열이 집중된 상태로 확인할 수 있다. 또한, 대구광역시 중구의 열 분포와 항공영상을 이용하여, 작은 규모의 토지피복 변화에도 열 집중 현상이 변화되는 것을 확인할 수 있다.FIG. 47 shows a region in which the concentration of heat in the region of (D) Dong-In of FIG. 43 is increased. In the aerial video, it can be seen that the school ground has been changed from mentland (2008) to artificial turf (2018). Artificial turf is composed of rubber and plastic, and since it has relatively high heat absorption properties, it can be confirmed that heat is concentrated. In addition, it can be seen that heat concentration phenomenon is changed even in small-scale land cover change by using the heat distribution and aerial image of Jung-gu, Daegu Metropolitan City.
도 48은 대구광역시 열 분포도에서 중구가 포함하고 있는 열 분포 면적변화를 사업초기인 2001년과 사업 후인 2017년으로 나타낸 도이다. 열 분포 면적변화는 열 분포도를 백분위로 하고, 각 10% 간격으로 면적을 산출하였다.48 is a diagram showing the heat distribution area change contained in Jung-gu in the heat distribution map of Daegu Metropolitan City in the beginning of 2001 and after the project in 2017. For the area change of heat distribution, the heat distribution was calculated as a percentile, and the area was calculated at 10% intervals.
상기 도 48에 도시된 바와 같이, 상위 10%(열 분포율 100%)에 열의 면적이 사업 초기에 3.94㎢에서 사업 후 2.78㎢로 1.16㎢ 감소하였으며, 이는 대구시 전체 대비 중구의 열 분포 면적 중 가장 큰 폭으로 감소하였다. 또한, 사업 초기에 상위 10%에 해당되는 열의 면적(43.94㎢)은 중구서 55.63%를 차지하고 있었으나 사업 후 상위 10%에 해당되는 열의 면적(2.78㎢)이 1.16㎢ 감소함에 따라 중구에서 차지하는 열의 비율이 39.28% 대폭 감소하였다. 상위 20%~30%에 해당되는 열의 면적은 오히려 더 증가했지만, 하위 10%~70%의 열 분포의 면적은 큰 변화가 없는 상태이다.As shown in FIG. 48, the area of heat in the top 10% (
또한, 도 49는 대구광역시 중구의 열 분포 히스토그램을 나타낸 것으로, 중구 일 최고기온의 최솟값을 0, 최댓값을 100으로 지정하여 10개의 계급으로 분포된 면적을 나타낸다. 2001년도에는 중구 면적의 79.06%가 상위 20%~40%의 높은 기온을 가지고 있으며, 2017년도에는 중구 면적의 77.41가 전체 40%~60% 영역에 분포하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 중구가 2001년도에는 열이 높은 계급에 집중되어 있지만, 2017년도에는 열 집중이 중간 계급으로 하락되어 열 집중 현상이 완화되어진 상태임을 확인(또는 예상)할 수 있다.In addition, FIG. 49 shows a histogram of heat distribution in Jung-gu, Daegu Metropolitan City, and indicates the area distributed in 10 classes by designating a minimum value of 0 and a maximum value of 100 at the highest temperature in Jung-gu. In 2001, it can be seen that 79.06% of Jung-gu's area has a high temperature of 20% to 40%, and in 2017, 77.41 of Jung-gu's area is distributed in a total of 40% to 60%. This can be confirmed (or expected) that Jung-gu concentrated in the high-ranking class in 2001, but in 2017, the heat concentration fell to the middle class, and the heat concentration phenomenon was alleviated.
이와 같이, 도심의 녹지조성, 노후건물 재건축 등의 사업이 도시 내 열 분포에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 과거대비 변화량을 정량적으로 산출하여 그 효과를 확인하였다. 도심의 정책이 국민 생활과 밀접하게 연관되어 있는 만큼 이런 영향성을 고려하여 국가차원에서 중·장기적인 폭염대책 마련이 필요함을 확인할 수 있다(S360).As such, it was possible to confirm the effect of projects such as green space construction in the city center and reconstruction of old buildings on the heat distribution in the city, and quantitatively calculated the amount of change compared to the past to confirm the effect. As the policies in the city center are closely related to people's lives, considering this impact, it can be confirmed that it is necessary to prepare a medium-to-long-term heatwave measure at the national level (S360).
본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 위성정보로부터 얻은 지표온도, 정규식생지수, 수치표면모델을 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 도시지역별 열 분포도를 근거로 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하여, 수행된 도시열섬 완화정책의 보완을 위한 근거를 제시하거나, 새로운 도시열섬 완화정책의 제안을 위한 자료를 제공하며, 지속적인 도심의 상세한 열 정보 모니터링 체계를 구축할 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention uses the artificial neural network technique based on the surface temperature obtained from the satellite information, the regular vegetation index, and the numerical surface model, and uses the correlation between the input value and the output value to obtain the highest daily temperature for each satellite type. Compute the urban heat island mitigation policy by calculating and calculating the heat distribution map for each urban area according to the calculated maximum temperature, and analyzing the effects of implementing the urban heat island mitigation policy based on the generated heat distribution map for each urban area. Evidence can be given, or data can be provided for the proposal of a new urban heat island mitigation policy, and a detailed thermal information monitoring system in the city center can be built.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above-described contents may be modified and modified without departing from the essential characteristics of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치
100: 통신부 200: 저장부
300: 표시부 400: 제어부10: Urban heat island change policy according to urban heat island mitigation policy
100: communication unit 200: storage unit
300: display unit 400: control unit
Claims (11)
상기 수집된 Landsat 위성영상으로부터 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출하고, 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델 및 상기 수집된 기상 자료를 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하고, 상기 산출된 위성종류별 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하고, 상기 생성된 열 분포도를 활용하여 상기 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어를 통해 상기 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과의 분석 결과를 표시하는 표시부를 포함하고,
상기 Landsat 위성영상은, Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상 및 Landsat-8 위성영상을 포함하고,
상기 수치표면모델은, 인공지물 및 식생이 포함된 지구 표면의 고도를 나타낸 자료이며,
상기 기상 자료는,
온도, 습도, 기압 및 일 최고기온 중 적어도 하나를 포함하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치.A communication unit that collects Landsat satellite images, numerical surface models and meteorological data related to one or more research areas to analyze changes in urban heat distribution according to the implementation of urban heat island mitigation policy;
The surface temperature and the regular vegetation index are respectively calculated from the collected Landsat satellite image, and the artificial neural network technique is calculated based on the calculated surface temperature, the calculated regular vegetation index, the collected numerical surface model and the collected meteorological data. Utilizing the correlation between the input value and the output value, calculate the maximum daily temperature for each satellite type, generate a thermal distribution map for each urban area according to the calculated maximum daily temperature for each satellite type, and utilize the generated thermal distribution map to generate one or more A control unit that analyzes the effect of the implementation of the urban heat island mitigation policy on the research area; And
Through the control of the control unit includes a display unit for displaying the analysis results of the effect of the implementation of the urban heat island mitigation policy for the one or more research areas,
The Landsat satellite image includes Landsat-5 satellite image, Landsat-7 satellite image and Landsat-8 satellite image,
The numerical surface model is data showing the altitude of the Earth's surface containing artificial features and vegetation,
The weather data,
An apparatus for analyzing changes in urban heat distribution according to an urban heat island mitigation policy including at least one of temperature, humidity, atmospheric pressure, and daily maximum temperature.
상기 제어부는,
상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하고, 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 열 적외 밴드를 이용하여 복사 휘도를 산출하고, 상기 산출된 복사 휘도를 밝기온도로 변환하고, 상기 산출된 복사 휘도를 지표온도로 변환하는 것을 특징으로 하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치.According to claim 1,
The control unit,
Pre-processing the collected Landsat satellite image, calculating radiance luminance using a thermal infrared band included in the pre-processed Landsat satellite image, converting the calculated radiance luminance to a brightness temperature, and converting the calculated radiance luminance. An apparatus for analyzing changes in urban heat distribution according to an urban heat island mitigation policy characterized by converting to surface temperature.
상기 제어부는,
상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하고, 상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 다중 분광 밴드의 반사율 차이를 이용하여 식생 밀집도 및 활력도를 확인할 수 있는 상기 정규식생지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 장치.According to claim 1,
The control unit,
A city characterized in that the collected Landsat satellite image is pre-processed and the regular vegetation index capable of checking vegetation density and vitality is calculated by using a difference in reflectance of multiple spectral bands included in the pre-processed Landsat satellite image. An apparatus for analyzing the change of heat distribution in the city center according to the heat island relaxation policy
통신부에 의해, 상기 하나 이상의 연구지역과 관련한 Landsat-5 위성영상, Landsat-7 위성영상 및 Landsat-8 위성영상을 포함하는 Landsat 위성영상과, 인공지물 및 식생이 포함된 지구 표면의 고도를 나타낸 자료인 수치표면모델과, 온도, 습도, 기압 및 일 최고기온 중 적어도 하나를 포함하는 기상 자료를 수집하는 단계;
상기 제어부에 의해, 상기 수집된 Landsat 위성영상으로부터 지표온도 및 정규식생지수를 각각 산출하는 단계;
상기 제어부에 의해, 상기 산출된 지표온도, 상기 산출된 정규식생지수, 상기 수집된 수치표면모델 및 상기 수집된 기상 자료를 근거로 인공신경망 기법을 활용하여 입력값과 출력값의 상관관계를 이용하여 위성종류별 일 최고기온을 산출하는 단계;
상기 제어부에 의해, 상기 산출된 위성종류별 일 최고기온에 따른 도시지역별 열 분포도를 생성하는 단계;
상기 제어부에 의해, 상기 생성된 열 분포도를 활용하여 상기 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과를 분석하는 단계; 및
표시부에 의해, 상기 제어부의 제어를 통해 상기 하나 이상의 연구지역에 대한 도시열섬 완화정책 시행에 따른 효과의 분석 결과를 표시하는 단계를 포함하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법.Selecting, by the control unit, one or more research areas to analyze changes in urban heat distribution according to the implementation of the urban heat island mitigation policy;
The Landsat satellite image, including Landsat-5 satellite image, Landsat-7 satellite image and Landsat-8 satellite image related to the one or more research areas by the Ministry of Communications, and data showing the altitude of the Earth's surface including artificial features and vegetation Collecting meteorological data including at least one of a phosphorus numerical surface model, temperature, humidity, atmospheric pressure, and daily maximum temperature;
Calculating, by the controller, surface temperature and normal vegetation index from the collected Landsat satellite images, respectively;
Based on the calculated surface temperature, the calculated regular vegetation index, the collected numerical surface model, and the collected meteorological data, a satellite using a correlation between input values and output values using an artificial neural network technique Calculating a daily maximum temperature for each type;
Generating, by the controller, a heat distribution map for each urban area according to the calculated maximum daily temperature for each satellite type;
Analyzing, by the control unit, the effect of implementing an urban heat island mitigation policy for the one or more research areas by utilizing the generated heat distribution map; And
And displaying, by a display unit, an analysis result of the effect of implementing the urban heat island mitigation policy for the one or more research areas through the control of the control unit.
상기 연구지역을 선정하는 단계는,
열 분포도를 생성할 복수의 주요도시를 선정하는 과정; 및
상기 선정된 복수의 주요도시 중에서 사용자 선택에 따라 상기 하나 이상의 연구지역을 선정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법.The method of claim 5,
The step of selecting the research area,
Selecting a plurality of major cities to generate heat distribution maps; And
A method for analyzing changes in urban heat distribution according to the urban heat island mitigation policy, comprising the step of selecting the one or more research areas according to the user's selection among the selected major cities.
상기 지표온도를 산출하는 단계는,
상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하는 과정;
상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 열 적외 밴드를 이용하여 다음의 수학식을 통해 복사 휘도를 산출하는 과정;
상기 산출된 복사 휘도를 다음의 다른 수학식을 통해 밝기온도로 변환하는 과정; 및
상기 산출된 복사 휘도를 다음의 또 다른 수학식을 통해 지표온도로 변환하는 과정을 포함하며,
상기 다음의 수학식은,
상기
상기 다음의 다른 수학식은,
상기
상기 다음의 또 다른 수학식은,
상기
The step of calculating the surface temperature,
Pre-processing the collected Landsat satellite image;
Calculating radiation luminance using the following equation using the thermal infrared band included in the pre-processed Landsat satellite image;
Converting the calculated radiation luminance into a brightness temperature through the following other equations; And
And converting the calculated radiance to surface temperature through another equation below.
The following equation is
remind
The following other equation,
remind
Another equation following the above,
remind
상기 정규식생지수를 산출하는 단계는,
상기 수집된 Landsat 위성영상을 전처리하는 과정; 및
상기 전처리된 Landsat 위성영상에 포함되어 있는 다중 분광 밴드의 반사율 차이를 이용하여 식생 밀집도 및 활력도를 확인할 수 있는 상기 정규식생지수를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법.The method of claim 5,
The step of calculating the regular vegetation index,
Pre-processing the collected Landsat satellite image; And
And calculating the regular vegetation index that can confirm vegetation density and vitality by using the difference in reflectance of the multi-spectral band included in the pre-processed Landsat satellite image. Methods of analyzing heat distribution changes.
상기 정규식생지수는,
-1부터 1까지의 범위를 가지며, 수분을 동반하는 토지피복에서는 음수값을 나타내고, 식생이 없는 경우에는 0에 가까운 값을 나타내고, 1에 가까울수록 식생활력도가 높다는 것을 나타내며,
다음의 수학식을 통해 산출되며,
상기
The regular vegetation index,
It has a range from -1 to 1, shows a negative value in the land cover accompanied by moisture, shows a value close to 0 when there is no vegetation, and indicates that the closer to 1, the higher the eating power,
It is calculated through the following equation,
remind
상기 인공신경망 기법은,
신경망의 학습을 위해 단순 추정에 높은 정확도를 나타내는 쉘로우 러닝(Shallow Learning) 방식인 것을 특징으로 하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법.The method of claim 5,
The artificial neural network technique,
A method of analyzing changes in urban heat distribution according to the urban heat island mitigation policy, characterized by a shallow learning method that shows high accuracy in simple estimation for learning a neural network.
상기 도시지역별 열 분포도를 생성하는 단계는,
열 분포도를 생성할 복수의 주요도시를 중심으로 등도수 분류 방법을 이용하여 열 분포 특성에 대해 분석을 수행하여 상기 복수의 주요도시에 대한 열 분포도를 생성하는 것을 특징으로 하는 도시열섬 완화정책에 따른 도심 열 분포 변화 분석 방법.The method of claim 5,
Generating a heat distribution map for each of the urban areas,
According to the urban heat island mitigation policy, characterized by generating heat distribution maps for the plurality of major cities by performing analysis on the heat distribution characteristics using the isometric classification method centering on a plurality of major cities to generate the heat distribution maps. Method for analyzing the change of heat distribution in the city
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102316598B1 (en) * | 2020-09-25 | 2021-10-21 | 서울대학교산학협력단 | Fabricating system and method of Landcover map, and Program recording media |
| KR102353123B1 (en) | 2021-02-16 | 2022-01-19 | 대한민국 | Compensation method for minimizing differences between satellite images for heat map production |
| KR20220100483A (en) * | 2021-01-08 | 2022-07-15 | 창원대학교 산학협력단 | Method and System for Verifying Accuracy of Land Surface Temperature Images Based on Unmanned Aerial Vehicle |
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2019
- 2019-12-16 KR KR1020190167999A patent/KR102136893B1/en active IP Right Grant
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