Remote Sensing of Urban Landscape by hcj

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									Remote Sensing of Urban Landscape
               김현덕, 박희철, 이헌재, 권오장, 윤태호
            도시 및 근교 공간해상도 연구


           토지이용 및 토지피복 원격탐사


CONTENTS   산업 및 교통의 원격탐사 이용사례


               수치고도모델(DEM)


            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 8일, 16일 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 분광
     대조 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-
  10단계[0-9] 구성)
 - NIRS가 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)
 - AWAR시스템을 구성하는 요소; 렌즈, 필름, 기체의 전진 속력에 의한 필름영상의 흐린 정
  도, 각 운동과 복사필름의 해상도

명목상의 공간해상도(Ground-Resolved Distance)
 - 명목상의 공간해상도의 규칙 : 식별하기 위한 하나의 도시의 대상 내에 최소한 4개의 공간
  관측이 요구
                                                                                                                           12-2
명목 해상도와 최소 원격탐사                          Attributes
                                                                              Minimum Resolution Requireme nts
                                                                         Temporal           Spatial          Spectral

해상도간의 상관관계        Land Use/La nd Cover
                  L1 - USGS Level I                                     5 - 10 y ears     20 - 100 m     V-NIR-MIR-Radar
                  L2 - USGS Level II                                    5 - 10 y ears     5 - 20 m       V-NIR-MIR-Radar
                  L3 - USGS Level III                                   3 - 5 years       1-5m           Pan-V-NIR-MIR
                  L4 - USGS Level IV                                    1 - 3 years       0.25 - 1 m     Panchromatic
                  Building and Property Infrastructure
   표 12-1 :       B1 - building perimeter, area, height and cadastral   1 - 5 years       0.25 - 0.5 m   Pan-Visible
                       information (p roperty lines)
   도시/교외의 속성들과    Transportation Infrastructure

   최소 원격탐사 해상도
                  T1 - general road centerline                          1 - 5 years       1 - 30 m       Pan-V-NIR
                  T2 - precise road width                               1 - 2 years       0.25 - 0.5 m   Pan-V

   간의 상관관계
                  T3 - traffic count studies (cars, airplanes, etc.)    5 - 10 min        0.25 - 0.5 m   Pan-V
                  T4 - parking s tudies                                 10 - 60 min       0.25 - 0.5 m   Pan-V
                  Utility Infrastructure
                  U1 - general utility line mapping and routing         1 - 5 years       1 - 30 m       Pan-V-NIR
                  U2 - precise utility line width, right-of-way         1 - 2 years       0.25 - 0.6 m   Pan-Visible
                  U3 - location of poles, manholes, substations         1 - 2 years       0.25 - 0.6 m   Panchromatic
   그림 12-2        Digital Elevation Model (DEM) Creation
                  D1 - large scale DEM                                  5 - 10 y ears     0.25 - 0.5 m   Pan-Visible
                  D2 - large scale slope map                            5 - 10 y ears     0.25 - 0.5 m   Pan-Visible
   도 시 속 성 에      Socioeconomic Characteristics

   필요한            S1 - local population estimation
                  S2 - regional/national population estimation
                                                                        5 - 7 y ears
                                                                        5 - 15 y ears
                                                                                          0.25 - 5 m
                                                                                          5 - 20 m
                                                                                                         Pan-V-NIR
                                                                                                         Pan-V-NIR
   공 간 * 시 간 적    S3 - quality of life indicators                       5 - 10 y ears     0.25 - 30 m    Pan-V-NIR

   해상도            Energy Demand and Conservation
                  E1 - energy demand and production potential           1 - 5 years       0.25 - 1 m     Pan-V-NIR
   요구값과           E2 - building insulation surveys                      1 - 5 years       1-5m           TIR
                  Meteorological Data
                  M1 - weather p rediction                              3 - 25 min        1 - 8 km       V-NIR-TIR
   원격탐사시스템의       M2 - current temperature                              3 - 25 min        1 - 8 km       TIR

   시공간적 특성
                  M3 - clear air and precipitation mode                 6 - 10 min        1 km           WSR-88D Radar
                  M4 - severe weather mode                              5 min             1 km           WSR-88D Radar
                  M5 - monitoring urban heat island effect              12 - 24 hr        5 - 30 m       TIR
                  Critical En vironmental Area Assessment
                  C1 - stable sensitive environments                    1 - 2 years       1 - 10 m       V-NIR-MIR
                  C2 - dynamic sensitive environments                   1 - 6 months      0.25 - 2 m     V-NIR-MIR-TIR
                  Disaster Emergency Response
                  DE1 - p re-emergency imagery                          1 - 5 years       1-5m           Pan-V-NIR
                  DE2 - post-emergency imagery                          12 hr - 2 day s   0.25 - 2 m     Pan-V-NIR-Radar
                  DE3 - damaged housing stock                           1 - 2 days        0.25 - 1 m     Pan-V-NIR
                  DE4 - damaged transportation                          1 - 2 days        0.25 - 1 m     Pan-V-NIR
                  DE5 - damaged utilities, services                     1 - 2 days        0.25 - 1 m     Pan-V-NIR
                                                                                                                           12-1
       토지이용 및 토지피복 원격탐사
>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)
 - LBCS의 특징 : 활동, 기능, 현지개발, 구조, 구획 단위의 정보를 얻기 위해 현지측
  량 항공사진 원격탐사 자료로부터 광범위한 입력 정보
 - LBCS의 정보 제공 : 모든 상업 및 산업용지 사용에 대한 유일한 코드와 기술을 제
  공

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 상세
 한 분류정의를 더하여 실시
 - 인접한 도시, 주, 국가를 대상으로 편집된 모든 USGS 단위1 과 2
 의 토지이용, 토지분류 자료까지 적용시킬 수 있을 정도로 가능한 많
 은 단계를 포함해서 적용
    • 집: 가족의 안식처가 되고 집안의 가장 큰 경제
      적 투자

주   • 위치, 형태, 상태 거주 수를 목록화하는 것은 원
      격탐사자료를 사용함으로써 수행하는 가장 중
거     요한 일중
지   • 주거지 토지이용이 원격탐사 자료상에서 어떻
토     게 나타나는가를 조사하는데 앞서서 형태와 기
      능의 개념을 소개하는 것은 중요하다.
지
    • “형태는 기능을 따른다”
이
용   • “형태는 기능에 의해 좌우된다.”
                주거지 토지이용
• 단일 세대와 다세대 주거지.
- 단일세대 주거지: 단독차도, 현관보도,
   앞.뒷마당,차고 3층 이하의 건물.
- 다세대 주거지: 하나이상의 통행로, 넓
   은 공동의 주차장 2층 이상, 마당공유

• 단독 혹은 다세대 공동 주택 정보로
  부터 추출된 사회경제적 특성.
1.인구추정
- 인구추정의 수행
• 개별 거주단위 집계(범용적으로
   0.25~5m의 공간해상도가 요구됨)
• 도시화된 토지 면적의 측정(가끔 정착
   지 규모에 관하여 규정됨)
• 토지 이용 및 토지 피복 분류에서 도출
   되는 추정
주거지 토지이용
• 개별 거주단위를 집계
1) 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 n가족이 거주하고 있다는 것을
   가정한다.

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



r:거주 지역의 반경 a:경험적으로 파생되는 비례상수 P:인구 b:경험적으로 파생된 지
   수
(이 매개변수의 계산은 지역 규모에 대해 항상 일정. 단 매개변수a의 산정은 지역들간에 다양)
주거지 토지이용
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 추정
3)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.
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 것
  이 가장 특징적인 경관.


- 미국 특정 도시의 CBD의 새 건물로의 재건:
1. 빈민 지역으로 변화
2. 나이든 사람들의 거주용 혹은 소수의 아주 젊은 가족만 사는 고급 주택
   지화
3. 전문직 중산층 사람들과 규모가 작은 가족이 다시 돌아와 거주할 수 있
   음.
상업과 서비스용 토지이용
• 상업적 토지이용
- 자동차와 배 : 선진국 특히 미국은
   자동차와 트럭, 스포츠용 수송수단,
   레크리에이션 기구와 배를 포함한
   여러 형태의 개인 운송 수단에 관
   심을 가지고 있으며 실소득의 상당
   부를 이런 곳에 유지 및 소요.
- 백화점: 많은 종류의 상가를 한 개의
   건물 안에 가지고 있음.
- 금융과 건설: 주요 도시들의 중심 상
   업지역에는 엄청난 수의 은행, 중
   개 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 부
   지를 차지.체계적인 간격을 두고 작고
   흰 수많은 반점이 경관에 나타남.
- 임시주택:
 모텔과 호텔의 차이점; 규모
 모텔; 더 작고 더 적은 층수인 경향
 호텔; 4층이 넘는 위압적인 구조물
- 주택과 정원:
  일반적으로 온실이 딸려있거나 건물 주
   변이나 외부에 관목 숲이 있는 큰 단독
   건물을 가지며 보통 도시에서 주요 고
   속도로변이나 거주지 근처 교외지역에
   위치.
상업과 서비스용 토지이용
- 오락(레크레이션):
  독특한 모양과 곡선 형태 때문에 원격탐
   사 자료에서 비교적 쉽게 확인 가능.
- 창고/선적:
  보통 단순한 경관의 아주 큰 대규모 건물
   특징: 건물을 향해 뒤로 주차해 있거나
   안전한 곳에 일렬로 서있는 트레일러.
- 상업:
  원격탐사의 속성으로는 어떤 종류의 사업
   이 행하여지고 있는지를 결정하는 것은
   불가능. 현지조사만이 이들 상업적 토지
   이용. 즉 기타 도시건물용 토지에서 제외
   시킬 수 있음
- 서비스(공공과 민간):
  선진국에서는 생활의 질을 개선하기 위
   하여 탁월한 공공서비스 기반시설을 갖
   추고 있음. 이들 서비스에 관련된 몇몇
   건물과 토지는 비교적 뚜렷한 특징을 가
   지고 있어서 원격탐사자료에서 그들을
   확인하기 쉬움.
   상업과 서비스용 토지이용
- 공공건물과 시설(행정기관,소방서,경찰
   서,긴급구조,우체국, 도서관,형무소)
   주요 행정건물과 같은 현저한 공공시
   설들은 원격탐사 자료에서 쉽게 확
   인.
   특징: 멋진 경관을 이루며 복합 층으
   로 이루어진 넓은 주차장을 가지고
   있다.
- 교육:
   대학교는 원격탐사 자료에서 비교적
   쉽게 관찰되나 문제는 외형적으로 학
   교가 어디에서 시작되고 끝나는지를
   결정하는 것. 중학교와 고등학교는 큰
   건물 넓은 주차장,야구 축구 육상트랙
   그리고 테니스장을 가짐. 초등학교는
   비교적 작은 건물 넓은 주차장 그리
   고 약간의 들판을 가짐.
- 의료:
   의료진료실이나 헬스클럽을 식별하
   는 것은 어려움. 병원은 비교적 쉽게
   확인.넓은 주차장이 필수적으로 있고
   많은 부가적인 건물을 가짐.
       산업적 토지이용
산업적 토지이용 분류의 논리

             가공    화학적, 기계적, 열 가공




구성요소         추출




              제조   경공업, 중공업




       • 영상에서 다양한 산업관련 구성요소 식별
                    추출산업

<특징>
•   노천광 굴착,연못 광산의 구멍이나
    유정탑 존재

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

•   컨베이어,파이프, 철도, 예인선 그리
    고 도로망을 포함하는 해당 천연자
    원 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 변
  화시키는 작업과 관련이 있다.
• 화학적
- 화학물질이나 화학처리를
  활용해서 원료의 화학적인 성
  분들을 분리하거나 재배열한다.
• 열처리
- 주로 열을 이용하여 원료들을
   정제하거나 분리하거나 다른
  형태로 변환시키거나 또는 원료
  로부터 에너지를 추출한다.
               제조산업

• 중공업
- 보통 크고 무거운 철골로 이루
  어진 단층 건축물, 리프팅 중장
  비와 기중기가 있는 창고 마당
  을 가짐, 가끔 철로 존재.


• 경공업
- 가벼운 철제와 나무 골조로 된
  건축물들을 이용하며 리프팅
  중장비들이 없는 것이 전형적.
        교통 기반시설

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
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
통
신
과
공
공
시
설
   수치고도모델(DEM)

• 도시환경의 사회경제적 혹은 환경적인 계획을
 하는데 사용되는 대부분의 GIS에는 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
•  2개의 환경용 정지위성 – GOES
1.   반구 전체 – 매 25분
2.   뇌우 – 매 3.1분
3.   가시 밴드영역 공간해상도 : 1*1m
4.   열 적외선 밴드영역 공간해상도 : 4~8km
기상학적 데이터
기상학적 데이터
긴급 재난 대책
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