GIS를 활용한 도로망 분석사례
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최희천, 곽창수, 이재호, 최창규
I. 서론
우리사회 전반에 걸쳐 정보화 수준이 높아지고 지리정보체계(GIS, Geographic Information System) 기술이 뒷받침하면서, 토지이용, 입 지선정, 노선분석, 상권분석 등과 같은 복잡한 공간문제 뿐 아니라 응용분 야에까지 GIS영역이 빠르게 확산되고 있다. 교통분야에서도 이에 발맞추어 도로분석, ITS사업 등에서 GIS를 도입하려는 움직임이 꾸준히 있어왔다.
특히, 국가교통DB구축사업에서는 GIS 프로그램을 이용하여 교통주제도를 매년 보완 작성하고 있으며, 이를 바탕으로 교통분석용 네트워크를 구축하 고 있다.
본 고에서는 교통주제도와 GIS Program 중 Arcview Program을 이용 하여 특정 도로노선의 영향권에 포함되는 장래계획노선을 Filtering한 분 석사례를 소개하고자 하며, 교통기술인들이 GIS에 친숙하게 다가갈 수 있 는 계기가 되었으면 한다.
Ⅱ. 교통주제도와 GIS Program(Arcview)의 구성 1. 교통주제도의 구성
주제도란 특정한 주제를 표현할 것을 목적으로 작성된 지도이다. 여러 종
최희천：(주)삼보기술단 교통계획부, [email protected], 직장전화:02-3433-3170, 직장팩스:02-3433-3232 곽창수：(주)삼보기술단 전산팀, [email protected], 직장전화:02-3433-3031, 직장팩스:02-3433-3110 이재호：(주)삼보기술단 교통계획부, [email protected], 직장전화:02-3433-3173, 직장팩스:02-3433-3232 최창규：(주)삼보기술단 교통계획부, [email protected], 직장전화:02-3433-3184, 직장팩스:02-3433-3232
속성ID 속성명 속성ID 속성명 SHAPE_ID 그래픽고유ID DOWN_BUSLANE 하행버스전용차로유무
LINK_ID 링크ID PAVEMENT 도로포장유무
UP_FROM_NODE 상행시작노드 SEPARATEDMEDIAN 중앙분리대유무 UP_TO_NODE 상행종료노드 ROADFAC_TYPE 도로부속시설유형 DOWN_FROM_NODE 하행시작노드 ROADFAC_NAME 도로부속시설물명칭 DOWN_TO_NODE 하행종료노드 TOLL 통행료징수여부 UP_LANES 상행차선수 OVERROAD_CNT 중용도로수 DOWN_LANES 하행차선수 RESTRICT_VEH 통행제한차량유형 LANES 전체차선수 RESTRICT_WEIGHT 통과제한하중 REVERSIBLELANE 가변차로수 RESTRICT_HEIGHT 통과제한높이 UP_MAXSPEED 상행제한최고속도 NEWROAD 신규도로(추가연도) DOWN_MAXSPEED 하행제한최고속도 REFROAD 누락도로여부 ROAD_NAME 도로명칭_현장조사 DISTRICT_ID 행정구역ID ROADNAME_ALIAS 도로명칭_새주소 NETWORK_LEVEL 교통망레벨
ONEWAY 일방통행유무 LENGTH 길이
ROAD_NO 도로번호 RAMP 연결접속부유무
ROAD_RANK 도로등급 ROADCAPACITY 링크용량 ROAD_ADMIN 도로관리기관 UPLINK_ID 상위레벨링크ID AUTOEXCLUSIVE 자동차전용도로유무 MAPINDEX_ID MAPINDEXID UP_CLIMBINGLANE 상행오르막차선유무 REMARK1 비고1
DOWN_CLIMBINGLANE 하행오르막차선유무 REMARK2 비고2
UP_SHOULDERLANE 상행갓길유무 DATAHISTORY_ID 데이터이력관리ID DOWN_SHOULDERLANE 하행갓길유무 LINK_ID_OLD 변경전LINK_ID
UP_BUSLANE 상행버스전용차로유무 - -
<표 1> 교통망 레이어 속성
류의 주제도 중 교통주제도는 국토지리정보원이 항공사진을 기반으로 작성 한 NGIS(국가기본 수치지도)를 수정 보완하여 여러 가지 교통 목적으로 재구축한 1/5,000 Scale의 수치지도이다.
현재 국내에서 교통주제도가 제작중인 기관은 한국교통연구원이며, 국가 교통DB구축사업의 일환으로 1998년 이후 매년 Update되고 있다. 국가교 통DB구축사업의 핵심은 교통망과 기종점 통행량의 구축이라 할 수 있는데, 그 중 교통망은 신규 고시된 NGIS수치지도와 현장조사, 문헌조사를 통해 수정된 주제도의 Network을 단순화하여 보완․작성되므로, 교통망의 근 간은 곧 교통주제도라 할 수 있다.
교통주제도는 일반시설물, 수계, 행정/경계, 지형/지질, 일반, 교통시설
<그림 1> 교통주제도(국도 및 고속도로망)
물, 교통망(링크) 등의 레이어별 속성을 갖고 있다. 그 중 교통망을 위한 레 이어 들은 <표 1>과 같이 세부적 속성을 갖고 있다. 이러한 레이어들을 이 용하여 전국의 국도 및 고속도로의 Network을 <그림 1>과 같이 구성할 수 있다.
2. GIS Program(Arcview)의 구조
Arc/info, TACITCIAN, INFORMAF, Arcview, SPANS GIS 등 다 수의 GIS Program이 출시되었으나, 본 고에서는 그간 국내에서 토목, 환 경 및 도시계획분야에서 주로 활용되어 온 ESRI사의 Arcview 프로그램을 분석 Tool로 선정하였다.
Arcview 프로그램은 View, Table, Chart, Layout, Script, Dialogue 의 6가지 Interface로 구성되며, 각각의 기능을 하는 Interface를 묶어 하나 의 Project로 구축할 수 있다.
1) View：GIS 자료의 시각화를 위한 기본 창으로 Shape파일을 Theme로 추가하여 프로그램 내에 활성화
2) Table：Theme별 Node, Link, Polygon 등의 속성을 활성화 3) Chart：Table창에 입력된 속성파일들을 이용한 그래프를 활성화 4) Layout：view창에 나타난 주제도를 축적, 제목 등이 포함된 일련의
출력형태로 변환
5) Script：Arcview의 프로그래밍 도구로서 Emme/2의 Macro, Ufosnet 의 script의 기능을 수행(Avenue 언어로 구성)
6) Dialogue：창, 버튼, 그림 등을 활성화하여 Script를 통한 Window 상의 응용기능을 생성
7) Project：작업내용을 저장하고 그것을 하나로 묶어놓은 파일더미로 Emme/2의 Emme/2bank, Ufoset의 Ufosnet project 와 같은 역할을 함
<그림 2> Arcview의 interface
Ⅲ. 교통주제도를 이용한 도로망 분석사례 1. 분석의 범위 및 과정
본고에서는 2005년 기준의 교통주제도를 분석목적에 맞게 재구성하고, 민자노선인 천안~논산 고속도로 남공주IC～정안IC구간의 주변영향권을
통과하는 2006년 이후 개통되는 국도노선의 교통망 분석을 위한 Filtering 과정을 제시코자 한다.
교통주제도는 level별로 다른 위계의 도로망을 갖고 있으므로 분석과정 에서 목적에 맞는 위계의 주제도를 분석기반으로 선정하여야 하며, 본 고에 서는 level3의 주제도를 기반으로 분석을 실시하였다.
<그림 3> 분석과정
2. 분석을 위한 기본자료 구축
교통주제도에 제공되는 Data는 노선별 차로수, 도로등급, 중앙분리대 유 무 등 대부분 주제도 구축 당시의 링크속성을 담고 있다. 하지만, 교통실무 분야에서는 과거 교통량, 개통년도 등 시계열적인 특성을 갖고 있는 자료들 을 활용해야 하는 경우가 대부분이고, 특히 장래 확장 또는 신설노선에 대 한 정보는 필수적이라 할 수 있다. 따라서, 주제도의 적절한 활용을 위해서 는 이에 대한 정보 수집이 필요하다.
본고에서는 2005년 기준 교통주제도에서 국도 및 고속도로망을 발췌한 후, 국토관리청과 한국도로공사에서 수집한 계획노선에 대한 정보를 추가하 고, 기존 Datafield에 과거교통량, 계획노선에 대한 정보 등을 추가하여 분 석목적에 맞는 Datafield를 재구축하였다.
구분 속성 ID 속성명 구분 속성 ID 속성명
장래노선 계획에
대한 기본정보
ROAD_STATU 사업현황 (공용,건설,계획)
사업관련 최종보고서에
수록된 장래 노선계획사항
SECTION_ID 구간명 START_POT 시점명 NEW_LINE 신설여부
END_POT 종점명 START_YEAR 착공년도
타당성 및 설계 보고서의
가정 및 분석결과
DE_COST 설계시예상 사업비(억원) FIN_YEAR 완공년도
CONST_COST 최종 사업비 (억원)
과거교통량
<통계연보>
2000VOLUME 2000년 교통량
PRE_FEASIB 예비타당성조 사실시여부 2001VOLUME 2001년
교통량
FEASIBLITY 타당성조사 2002VOLUME 2002년 실시여부
교통량
ENG(F) 타당성조사 2003VOLUME 2003년 설계회사
교통량
END_YR(F) 타당성조사 2004VOLUME 2004년 완공년도
교통량
B/C(F) 타당성조사 2005VOLUME 2005년 경제성
교통량
COST(F) 타당성조사 사업비(억원)
장래 교통량
OPEN_VOL 개통년도 교통량
BASIC_DE 기본설계 5YEAR_VOL 개통5년후 실시여부
교통량
ENG(B) 기본설계 10YEAR_VOL 개통10년후 설계회사
교통량
END_YR(B) 기본설계 20YEAR_VOL 개통20년후 완공년도
교통량
B/C(B) 기본설계 경제성
사업관련 최종보고서에 수록된 장래
노선계획 사항
OPEN_YEAR 개통년도
COST(B) 기본설계 사업비(억원) AFTER_5YR 개통5년후
년도
OPER_DE 실시설계 AFTER_10YR 개통10년후 실시여부
년도
ENG(O) 실시설계 AFTER_20YR 개통20년후 설계회사
년도
END_YR(O) 실시설계 B/C_ANAL 경제성분석 완공년도
(B/C)
B/C(O) 실시설계 LOS 서비스수준 경제성
- -
PROJ_NAME 사업명
<표 2> 교통망 분석을 위한 추가 Data 내용
3. 교통주제도를 이용한 도로망 분석방법
장래계획이 반영되고 Field속성이 재구성된 기본자료가 구축되면 Arcview프로그램을 활용하여 분석을 실시하게 된다. 도로망 분석의 순서 는 첫째, 기준도로를 선정하고, 둘째, 기준도로를 통과하는 죤과 이를 둘러 싸고 있는 영향권을 설정한 후, 마지막으로 영향권을 통과하는 도로 중 기 준년도 이후 개통되는 노선만을 Filtering하는 방법을 적용하게 된다.
이러한 수행과정 중 Filtering하는 항목 및 조건을 다양하게 적용할 경우 결과를 최단시간에 시각적으로 확인하거나 검색하는 데 유용하게 사용할 수 있으리라 생각된다.
위와 같은 과정을 Arcview프로그램으로 수행하는 방법은 첫째로 Arcview 인터페이스 도구를 사용하여 수작업으로 검색․분석하는 방법과, 둘째로 Avenue언어로 Script를 작성한 후 dialogue에 연결하여 분석목적 에 맞는 인터페이스를 구축 활용하는 방법이 있다.
4. Arcview 인터페이스를 사용한 방법
Arcview의 인터페이스를 사용한 방법은 Select by theme기능을 이용하 여 특정한 Feature 및 그와 연계된 Feature를 선별하거나, Query문을 이용 하여 각 속성에 맞는 데이터를 Filtering한 대상을 Convert to shapefile 기능으로 새로운 theme로 재구성하여 원하는 Data를 선별해내는 방법이다.
이 방법은 해당조건의 경우의 수가 적을 때는 편리하게 사용될 수 있으 나, 노선이 다양하고 해당조건이 복잡한 Filtering 분석에서는 반복작업으 로 시간이 많이 소요되고, 실수가 많이 유발되어 교통실무에서 실질적으로 사용하기에는 매우 어려운 방법이다.
<Arcview 인터페이스를 사용한 분석사례>
- 1단계：기준도로 선정
- 2단계：기준도로가 통과하는 죤 선정 - 3단계：죤을 둘러싼 영향권 선정 - 4단계：영향권 내의 도로 선정
- 5단계：2006년 이후 완공되는 노선 선정
1단계
․기준도로 선정
- View창에서 Select feature를 이용하여 기준도로를 선정한 후 새로운 Theme으로 저장
2단계
․기준도로가 통과하는 죤 선정
- Select by theme 기능을 이용하여 기준도로가 포함되는 죤을 선정한 후 새로운 Theme으로 저장
3단계
․죤을 둘러싼 영향권 선정
- Select by theme 기능을 이용하여 죤을 둘러싼 영향권을 선정한 후 새로운 Theme으로 저장
4단계
․영향권 내에 포함되는 도로노선 선정
- Select by theme 기능을 이용하여 영향권 내의 도로노선을 선정한 후 새로운 Theme으로 저장
5단계
․도로노선중 2006년 이후 완공되는 노선 선정
- Query 기능을 이용하여 FIN_YEAR Field가 2006 이상인 노선을 선 정한 후 새로운 Theme로 저장
5. Avenue script 프로그래밍을 이용한 방법
Arcview에서 지원하는 Script와 Dialogue 기능을 이용한 분석방법은 Avenue script언어로 프로그래밍한 후, 단계별 dialogue에 조건에 따른 DATA를 입력, 실행하여 분석하는 방법이다.
이 방법은 Avenue script에 대한 숙지와 프로그래밍 및 검토에 많은 시간과 노력이 소요되지만, 일단 Script를 작성해 놓으면 어떤 노선이든 입력조건에 따라 Filtering이 가능하며, 조건식의 추가나 수정도 용이하다. 또한 분석구간 과 범위가 일정규모 이상이면, Arcview의 인터페이스를 사용한 방법에 비해 매우 효율적이므로, GIS 응용분야에서는 일반적으로 사용하고 있는 방법이다.
<Arcview script 프로그래밍을 이용한 분석사례>
- 1단계：분석을 위한 Script 및 Dialogue 작성
- 2단계：분석환경설정 Dialogue에 도로Layer와 행정구역 Shape파일 입력 - 3단계：분석구간 및 영향권 선정
- 4단계：영향권 내의 도로망 조건 선정
1단계
․분석을 위한 Script 및 Dialogue 작성
2단계
․분석환경설정 Dialogue에 도로Layer와 행정구역 Shape파일 입력
3단계
․분석구간 및 영향권 선정
- 분석구간 설정 Dialogue에 도로구분 및 노선번호, 구간명을 입력하여 분석구간 및 영향권 설정
4단계
․영향권 내의 도로망 조건 선정
- 영역내의 도로망 조건 Dialogue에 완공년도 조건을 입력하여 해당노선 선별
Ⅳ. 교통주제도 및 GIS활용에 대한 제언
교통주제도 제작기관에서는 많은 양의 교통정보를 포함하는 양질의 교통 주제도를 구축하여 왔으며, 매년 내용을 Update하고 구축시스템을 개선하 는 노력을 기울이고 있다. 그러나 교통분석을 위해서는 기 구축된 교통주제 도의 Datafield 외의 더 많은 항목들이 필요하며, 본고의 분석사례만 하더 라도 2005년 기준의 교통주제도에 기존교통량, 장래계획 등의 Data를 추 가하여 기초자료로 활용하였다. 따라서, 교통주제도 작성시에 제작기관에서 본고에서 제시한 Datafield의 항목을 추가하여 수록한다면 교통분석시 활 용도를 더욱 높일 수 있을 것으로 사료된다.
한편, 교통분야에서 GIS의 활용도를 높일 수 있는 몇 가지 방안을 제시 해 보고자 한다.
첫째, 현황 Network Validation 및 수정 시 본 고에서 재구축한 교통 주제도를 기반으로 교통망을 수정․보안하는 데 적극 활용할 수 있다. 교통 주제도를 이용하여 Network을 수정․보완한다면 높은 신뢰도를 확보할 수 있을 것이다.
둘째, 교통주제도의 추가 Datafield를 지속적으로 update함으로 최신의 각종 교통시설에 대한 자료의 축적을 통해 정밀도를 높일 수 있을 것이다.
셋째, 사업노선 주변교통량, 교통시설 및 구간별 서비스수준, 링크별 장 래 교통수요예측치, 교통죤별 장래 사회경제지표 예측치 등의 데이터를 하 나의 교통 Database로 구축하여 프로젝트에 대한 DB로 활용할 수 있으 며, 더 나아가 각종 교통시설의 계획, 설계, 평가 등의 정보를 지속적으로 Update하여 국가교통망에 대한 Database를 구축하여 활용할 수 있다.
Ⅴ. 맺음말
본고에서는 일부구간에 대한 간단한 분석사례를 소개하였다. 그러나 GIS 의 활용범위는 세부적인 도로망에 대한 특성분석부터 전국적인 교통망에 대 한 통계분석까지 매우 다양하고 폭 넓게 활용될 수 있으며, 해외에서는 이 미 교통분석Program에 GIS를 도입하려는 노력이 진행중이다.
국내에서도 GIS를 교통기술에 접목시키고자 한국교통연구원, 국토연구 원, 서울시정개발연구원 등의 연구기관에서 많은 노력을 기울여 왔고 상당 부분 성과를 이루어 내고 있다. 하지만 실무에 종사하는 교통기술인들은 GIS에 대한 접근이 용이치 않으며, 기 구축된 교통주제도를 이용하여 교통 실무에 적용하는 데에도 한계가 있다.
따라서, 관련기관에서는 교통주제도가 담고 있는 내용의 확장과 배포에 적극 노력하여 교통실무에 종사하는 기술인들이 쉽게 사용할 수 있는 환경 을 조성하는데 기여해야 하며, 실무에 있는 우리 교통기술인들도 GIS와 교 통주제도를 활용하는 데 적극적인 자세로 임하여 높은 수준의 기술력을 확 보하도록 노력하여야 하겠다.
최희천
곽창수 이재호
최창규
